我叫張志會，來自中科院自然科學史研究所。我想問一下，在大家印象里，是不是認為中科院里基本都是自然科學家?其實不然，科學院還有很多的工程師，還有一些非常小眾的、像我一樣純粹文科背景的科研工作者。從這一點來看，我覺得自己還是蠻另類的。我主要研究的是中國的水利水壩工程的歷史、倫理和哲學問題，今天我就將從技術史的角度，帶領大家領略一下跨越千年的水壩智慧。

這是從空中拍攝的水壩的遙感圖，它位于加拿大安波塔省的濕地公園，它的寬度就有830米。這個水壩有什么獨特之處呢?

讓我們近一點看，這個圖就可以看得更清楚一點，大家可以看到這個水壩主要是用木棍和泥土建設的、結構相對簡單的水壩，那么水壩主要是用來蓄水，形成水庫，壅高上游水位，這個壩其實已經具備了水壩的基本功能。

請大家來猜一下這個水壩的建筑師是誰?這種小動物叫什么名字?這種小動物的名字叫河貍，被我們稱為自然界最杰出的土木工程師。這種小河貍天生就具有筑壩的本事，科學家們曾經做過一個非常有趣的試驗，就是故意給他們放那種“嘩嘩”的水聲，結果小河貍們就開始情不自禁地、不停地建壩。

大家可能要問小河貍為什么要建壩呢?主要是它們的眼神不太好，在陸地上行動不便，經常被敵人追，肯定要跑，跑不動怎么辦?所以它們聰明的小腦袋就想出了這么一個辦法，就是在河上來建造一個堤壩，在壩上安家。

小河貍建壩固然是為了生存，那么我們人類呢?早在一萬年前，我們的祖先就已經開始進入了農業社會。我們經常說中國幅員遼闊、地大物博，我們有滾滾長江、萬里黃河，但是老祖宗為我們挑選的這個地方，自古以來就不消停，水害災害貧發，可以相信我們的老祖宗很早就開始建壩了。可是他們又不像小河貍一樣天生就會建壩，他們怎么辦呢?

所以我們有理由相信，我們的祖先可能從河貍老師身上受到了一些啟發，開始建壩了。到底有多早呢?據歷史書上來講，現存的世界上最早的水壩距今3000多年前，是古城加瓦的供水系統的一部分，在今天的約旦境內。

可是歷史就是這么有意思，經常會有一些反轉劇。在兩年前，中國的考古學家有一個驚人的發現，改變了這個歷史。2016年的時候，中國有一些非常頂尖的考古學家、水利專家，他們齊聚在中國杭州，他們一起干了一件事。

科學家們有非常高超的科技手段，比方說像遙感、GID地理信息系統，他們發現我們的祖先在距今4700年到5100年前，就已經開始在良渚古城建造一些水利系統了，不僅城內有這種復雜的河系，在外圍還有一些非常復雜的水壩。

請大家看一下這個圖，左上方是高山峽谷區建了一些高壩，在下面有山前的長堤，往下方會有一些低矮的水壩。我們的祖先為什么在建設良渚古城的同時，一并建造水壩呢?

主要是因為他們住的地方不太安全，他們住的地方是太湖的邊上，海拔只有2米。水稍微一來，就要被水淹了，特別是他們住的這個地方是天目山，是整個浙江省暴雨的中心。

大家可以設想一下，高山峽谷區有山洪，洪水會排山倒海的向你涌過來，第一反應是什么?不是逃跑，是腿軟了，在你還沒有反應過來的時候，很可能就被水給淹沒了，所以我們的祖先在那個時候開始，就已經建造了這個復雜的水利系統。

我們通常來講，用現代的考古發掘來做一些現場的考察。這個圖片是2015年老虎嶺水壩的發掘現場。

這就是老虎嶺水壩的一個黃土剖面。憑什么說這就是水壩呢?大家來慢慢看一下，在這個泥土堆里有一些白線，這是爛掉的草。我們請大家腦補另外一個場景，我們老祖宗們在沼澤地的邊上，上面長滿了草，下面有瘀泥。他們先把上面的草給割掉，然后用鏟子把瘀泥鋪在草上，順勢一卷，用蘆葦一捆扎，OK，就形成了一個土包。我們現在叫它“草裹泥”，他們把一個一個的土包堆砌在一起就形成了水壩。

“草裹泥”有一個特點，就是體量小，而且非常柔軟，可塑性很強。一旦連接到一起，就可以使一個水壩完全不露水、密不透風，所以這個水壩的質量就會非常好。我們的祖先就地取材，家門口就可以解決這些事情。后來我們的專家們還發現，那些高壩甚至可以解決當地百年一遇的洪水。

如果我們講到中國水歷史的時候，我們首先想到的就是非常有名氣的“大禹治水”，不過大禹治水終究只是一個傳說，沒有真憑實據。可是我們的良渚古城的這些考古發現是實打實的證據確鑿，它有一個特別特殊的意義，就是它把整個中國治水的歷史整整向前推進了一千年，所以我們的老祖宗在很早的時候，就已經get到“天人合一、人水和諧”的觀念，

我們順著歷史的長河，穿越到戰國時期來看一下。戰國時期當時有非常出名的水利工程，一直到現在這個工程歷經兩千年還在澤被著成都平原，就是圖上顯示的都江堰水利工程。

首先給大家一個idea，所有的水壩工程非常重要的一個事情就是選址。李冰為什么被朝廷任命來建設這個水利工程呢?當時在秦國的蜀郡，也是非旱即澇，老百姓稱這個地區是“澤國”。朝廷就選拔了非常擅長治水的李冰，而取代當地政治家張若擔任蜀郡的太守。李冰非常高超的地方，就是他給都江堰選的這個地方非常好。

都江堰工程位于岷江的彎道上，順著這個彎道動力學，水很容易聚攏到這個渠首的位置，就是圖上看到這個魚嘴，顧名思義，長得像魚的嘴巴，很形象。當水流到了魚嘴這個位置，江面驟然變寬，速度也慢下來了，魚嘴就可以利用這種條件，結合當時的地形和地勢來實現水的分流，一部分流向內江——圖的下方位置，最終經過狹窄的渠道流向成都平原，上面就是外江。

水量的變化還跟季節非常有關系。在春季的時候，農民伯伯要做一件非常重要的事，就是灌溉農田。本來水量很少，“魚嘴”就把六份的水量引向了內江來澤被成都平原，保證農田灌溉。到了夏季的時候，雨量非常的豐富，為了使成都平原免受水災，“魚嘴”就利用彎道動力學，把六成的水引向了外江。

這個圖顯示的是飛沙堰，岷江的水以時速四五百公里的速度向下流，中間會夾雜著大量的泥沙。飛沙堰的一個主要功能就是排水、排沙，它可以利用這個離心力的原則，把重達1000斤的石塊翻回到外江里面去，非常非常的厲害。

這幅圖的左下角叫寶瓶口，它原來是不存在的，當時的人們完全用人工在山體中間開鑿了一個水道，使這個水可以注入成都平原。如果我們把整個成都平原比作一個瓶子，這個寶瓶口就是一個進水口，山體中間的寬度是恒定的，最終有多少水能注入成都平原，由這個寶瓶口來決定流量。

如果水一直往下流，到了飛沙堰，再往寶瓶口的時候，水量依然超限，水就可以往上返，飛沙堰就會進行二次分控。這個寶瓶口的左上方還有一個水道是泄洪道，也可以把多余的洪水排向外江。有沒有感覺非常驚嘆、巧奪天工。

歷經千百年來，水利發揮著它獨特的魅力，我們可以想像，李冰依然站在岷江的江邊，指揮著成都平原水勢的流向。

幾乎是跟都江堰同一個時期，稍微晚幾十年的時間，還有一個非常出名的水利工程值得一提，它就是位于當今廣西興安縣內的靈渠。這個圖上顯示的是兩個交叉的壩體，就是大小天平壩，中間有一個108度的弧度。

公元前221年，具有雄才大略的秦始皇統一了六國，但是他沒有就此罷休，他的目光盯向了嶺南，他想南下征服百越，最終統一全國。可是在南下的過程中，他遇到了預想不到的困難，當時有重重山林的阻隔，使得運輸糧草和兵馬都變得非常困難，這樣怎么能打勝仗呢?所以他就命令部將史祿負責開鑿靈渠，于是30多萬秦兵和當地老百姓開山辟石，最終修建了這么一個大規模的水利工程。

簡單給大家介紹一下靈渠的基本原理。大家看一下右下角紅色箭頭所指的地方是鏵嘴，再往上走，兩個小箭頭對的地方就是剛才提的大小天平壩。大小天平壩主要就是在鏵嘴的幫助下，使下面的海洋水實現三期分游，一部分注入右邊彎彎曲曲的北渠，一部分注入南渠。北渠最終溝通了湘江，南渠最終溝通了漓江，這樣就實現了跨流域的調水。

請大家注意下我腳下的地面，它是由參差不齊的條石來構成的，看起來就像魚鱗一樣，所以老百姓親切的稱它為“魚鱗壩”。真正的奧秘在哪里呢?它其實并不是我們現在看到的好像平鋪在上面的，而是由很多長達一兩米的條石豎直的插立而成的。

每當水漫過壩面的時候，就像很多小魚在上面彈跳不已，非常有意境。所以我非常推薦大家有空去看一下兩千多年的水利工程，而且一定要趕在水多的時候去看，特別特別美。

壩面上的水流經過的時候，水里裹挾的泥沙會慢慢滲透到這個條石的縫隙里面去，隨著時代不斷的推長，水量加大，反而使這些泥沙更緊密的把大壩弄得更結實。

后來人們還發現一點，就是大小天平壩的上下游都有很多浮沙，隨著水的推進，會對壩體造成侵蝕。所以人們不禁要納悶了，為什么進行了兩千多年的風霜，這個壩體還是這么堅實呢?因為缺乏有限的文字記載，人們一直覺得這是一個千古之謎。

1979年的時候，靈渠當地水利專家組織來重新修葺大小天平壩，發現了這樣一個驚人的事實。他們發現早在2000多年前，我們的祖先就發明了這樣一種方法——用松木來鞏固壩基。在沙石上首先用豎直的松木來打樁，像蓋房子一樣平著鋪、縱著鋪，再修建石壩，這樣的話水壩就可以歷經千年而不倒，是不是真的非常神奇?

歷史的車輪總是滾滾前進，隨著歷史長河不斷向前推演，水壩的筑壩技術也在不斷完善，我們古代的水壩要么是像都江堰一樣無壩引水，要么只是非常低矮的堰壩，對環境生態影響也是非常小的。

后來到了20世紀30年代的時候，我們出現了非常標準的拱壩，還有非常結實的重力壩，水壩的功能也在不斷地向前發展，日益綜合化。

到了1936年的時候，人類歷史上出現了第一座現代意義的大壩，就是圖上的胡佛大壩。大家有沒有感覺有點印象呢?給大家舉兩個小例子，在電影《變形金剛》里有一個第七區，威反派代表震天就是被囚禁在這個大壩之下。還有在電影《007》里，有沒有人記得那個大帥哥主角詹姆斯邦德，就曾經在這個壩身上一躍而下。

這個水壩有一個什么樣的特點呢?它是一個主壩高220米的混凝土重力拱壩，我們經常把這個拱壩稱為“壩中美女”。我在2013年的時候去過一次，也感受到了非常壯觀的場景。

這個水壩建成之后，以前非常兇猛的科羅拉多河就被徹底制服了，非常溫順地滋潤著美國干旱的西部，創造美國西部經濟發展的奇跡。這個水壩在歷史上創造了很多第一，發明了很多大規模的混凝土筑壩技術，短時間之內用混凝土澆鑄這么多壩是需要散熱的，否則就成了大疙瘩，會出現嚴重的工程質量問題，但是它都很好的解決了這一點。

后來這個水壩上了美國的郵票，成為美國國家精神的象征，對很多世界上的國家都產生了非常深遠的影響。像巴西巴拉圭境內的依泰普水電站、埃及的阿斯旺大壩、荷蘭的攔海大壩。

還有塔吉克斯坦的羅貢壩，它是在蘇聯解體40多年前就開始建設，直到現在還沒建完，本來是想建成世界上最高的大壩，有300多米，我們期望它在將來能夠成功竣工。

我們國家在1949年成立了中華人民共和國，從那個時候開始，中國開了史無前例的大壩工程的建設。我們在文化大革命，還有此前的大躍進時期，出現了兩次筑壩高潮。

在北京周邊的水庫，像十三陵、密云、官廳水庫，直到現在還對北京這個城市供水發揮著非常重要的作用。因為大壩主要處在高山峽谷區域，或者是人跡非常罕見的山溝溝里，我們平常是見不到它們的。可能很多人去過懷柔雁棲湖，就是懷柔水庫形成的。現在我們中國已經當之無愧的成為了世界建壩的中心，一共有9.8萬座水壩。

提到中國當代的水壩，無論如何都繞不開三峽工程，三峽工程也是我自己非常有感情的一座大壩，雖然我走過世界上許許多多的水壩，三峽工程跟我們前面提到的水利工程一樣，非常重要的一個問題就是選址。

三峽大壩的選址是非常漫長而復雜的過程，從1955年開始一共歷時24年，到1979年我們國家才選定三斗坪作為三峽大壩的壩址。本來人們覺得三峽大壩不太適合建在這個區域，因為這個地方主要是喀斯特地貌，后來人們發現在三斗坪地區有長達9公里的、連續的花崗巖地基，可以做混凝土重力壩的壩基。江面非常開闊，可以放很多發電廠房，這個地方還有一個小島叫中堡島，非常適合實現難度很高的大江截留。

三峽大壩現在成為世界上最大的水電站，也是世界上非常重要的清潔能源基地。它自己有很多的技術創新，我僅舉一個例子，三峽大壩建完之后，左邊是上游，右側是下游，中間有100米的落差，那么一個大船怎么攀過100米的高度?中國創造性的實施了雙線五級船閘，很好地解決了這個問題。

前兩天有臺灣人說，如果大壩遭遇原子彈的襲擊會怎么樣?首先，這個人說話是非常不負責任的，現在很少有國家把民用設施，特別是這種大壩作為攻擊的對象。而且從技術來講，也是大家不用擔心的，因為三峽大壩本身是混凝土重力壩，即使被擊中倒下了，依然是一個巍峨大壩，不會造成短時間之內潰壩而造成嚴重的影響。

我之所以研究三峽工程、研究水壩，跟我的導師有非常密切的聯系，我的導師是中國工程院的陸佑楣院士，他曾經長期主持三峽大壩的建設，并且一直堅持為三峽大壩奔走和呼號，我見證了他很多努力和辛勞。我身邊有很多像他這樣的水壩工程師，我的導師現在已經85歲高齡了，他前兩天還坐飛機專門到宜昌參加了一個黃金水道的論證會。

很多水壩的建設周期要十幾年的時間，我們很多水壩工程師在深山峽谷中，經常是一年只有一兩次的機會才能跟親人團聚。我的一個工程師朋友曾經告訴我這樣的一件事情，他們會給大齡男青年提供一種優待，每年給他們兩個月的時間下山結婚、生孩子。

古有大禹治水，三過家門而不入;后有李冰治水，積勞成疾，病死在治理石亭江的工地上。還有很多大壩工程師在為我們祖國的水利建設事業默默奉獻、扎根深山，我希望大家能夠記住這些故事，記住這些人。