南旺分水枢纽工程主要由戴村坝、小汶河、分水鱼嘴、水柜、水闸五大部分组成，五大工程相辅相成，环环相扣，而且因地制宜，设计合理，布局巧妙。很好地起到了“引汶济运、七三分水，借水行舟”的目的，保障了明清时期的京杭大运河能够畅通无阻，成就了京杭大运河在明清时期的漕运辉煌。是我们国家古代劳动人民利用自然、改造自然，借助自然之力为人类发展谋福祉的伟大创举。因此南旺分水枢纽工程又被称为京杭大运河的“心脏”。
世界文化遗产——京杭大运河
京杭大运河是世界上开凿时间最早、里程最长、规模最大的人工运河，是我国古代劳动人民创造的一项伟大的水利工程。大运河始建于春秋战国时期，完成于隋朝时期，在唐宋时期繁荣昌盛，后来元朝将大运河取直，缩短北京和江南地区之间的路程，明清时期重新疏通修复。京杭大运河再次恢复货船如织、繁荣昌盛的景象。
元明清时期京杭大运河调整路线取直之后，那么京杭大运河在没有泵站的古代历史时期是如何正常运行的呢？这就要从京杭大运河的沿线地势说起，京杭大运河呈现出中间高两端低的地势走向。沿程最高点便位于山东省济宁市汶上县一个叫南旺的地方。
因此，只有保证南旺这个地方的水量常年充足，满足货船对于运河河水深度的要求。就能确保整个京杭大运河南北贯通，南来北往的各类船只正常航行，进而保障北方地区和南方地区经济文化交流和互通有无。于是明朝初年，工部尚书宋礼和民间水利专家白英主持修建了南旺分水枢纽工程，因此南旺分水枢纽工程又被称作是京杭大运河的“心脏”。
京杭大运河沿线高程
那么就南旺分水枢纽工程五大组成部分的修建过程和特点介绍如下：
修建戴村坝
戴村坝是南旺分水枢纽工程中最重要的工程，戴村坝选址科学、坝体设计科学合理。戴村坝坝址位于东平县南城子村附近的大汶河内。最早建设于明永乐九年（公元1411年），当时修建时是一座土坝，这座水坝从右岸老汇河到左岸的小汶河总共“长五里十三步”，换算成现代长度单位约为2883米。
- 1、戴村坝的修建过程
在戴村坝修建之前，流经此地的汶水河从戴村转而向西汇入大清河，最后流入到浩瀚的东平湖之中。汶水流经戴村附近时，河道两岸分别有两座小山，当地人称之为松山和龙山，因此形成了“两山夹一水”的景象。而且此处的地基稳定，借助现有的山体可以降低修建坝体的工程量，因此此处是是一个十分
科学合理、因地制宜的引水制高点。
戴村坝整体呈现出东北—西南走向。与流水的中泓河呈35°夹角，这样的角度设计经过今天的科学验证最适合引水分流。戴村坝最早修建时采用的是土料堆积，并且在河床最高处留下了一个豁口。留有这个豁口的目的是为了保障洪水到来时可以从此处下泄洪水，实现汛期分流的目的，从而避免让洪水直接冲毁坝体。因此可以把这个豁口看作是水利工程建筑物中常说的溢洪道。
到了秋冬季节等枯水期，当地管理人员和老百姓可以简单的筑一座沙坝，然后让汶水河中的来水量全部流入南旺。这种巧妙设计体现了古人聪明的智慧和坚持不懈的精神，简单有效化解了拦汶、冲沙、溢洪、引水这几个看似互相矛盾的问题。使其可以在一项水利工程上同时体现。
戴村坝
到了明朝中期的万历年间，负责河道的官员在土坝的南段填筑垒石作滩，进而消除水流对于土坝的冲刷和影响。万历十七年（公元1589年），总理河道的官员潘季驯决定采用砌石的方式修建一座溢流坝。万历二十一年（公元1593年），由于汶水河发了大水威胁到了原有的土坝，因此时任尚书舒应龙又在砌石溢流坝的两端各修建了一座石坝。至此万历年间便先后修建了三座溢流砌石坝，北边的一座叫做玲珑坝，中间的则称为乱石坝，而南边的则被称为滚水坝。坝石垒砌时采用铁扣束腰法，增强了坝体的一体性，进而加强了坝体的抵抗力。
到了清朝时期又多次对戴村坝进行加固和改造，上世纪五十年代以来又对戴村坝坝体进行了三次大的维修工作。
戴村坝溢流场景
- 2、戴村坝工作原理
戴村坝整体略呈弓字弧形，而且弓弧朝向上游来水方向，这种设计可以大大降低水流和水压力对坝体的影响（与现代修建的拱坝原理相同）。
目前戴村坝的大坝坝体由三段组成，南段为“滚水”“乱石”和“玲珑”三座石坝，中段称太皇堤，最北为三合土坝，三位一体，相辅相成。而且三座相连的石坝坝顶高程并不相同，因此当汶水河中的水位发生升降时，三座大坝会根据水位变化先后漫水或停止过水，进而实现从汶水河流入大运河的水量维持在一个相对稳定的水平。而如果出现百年不遇的特大洪水时，三合土坝坝顶可以自行漫水，进而加大泄洪能力，确保坝体安全稳定。而太皇堤一方面可以正面迎接水流的冲击。保护主坝不受影响，同时也可以配合三河土坝完成泄洪任务。
戴村坝俯视图
开凿小汶河
小汶河其实曾经是一条天然河流。但是这条河在五代十国时期便因为淤塞不通而逐渐消失，永乐年间，宋礼和白英设计引汶济运时，通过疏浚开挖这条废弃的河道加以连通引到了南旺，依然叫做小汶河。开凿小汶河以后很好的解决了地势高差较大带来的河床冲刷和泥沙淤积等问题。尽管从戴村坝到南旺直线距离只有38公里，但是考虑到地势高差较大，因此在开挖小汶河的时候，并没有取最短距离的直线设计。而是沿着小汶河的蜿蜒曲折的古河道连接到南旺处的大运河。因此整个小汶河河道全长达到了70公里。几乎扩大了一倍的路程。但是设计却更为科学合理。到了明朝后期，当地官员又在小汶河工程的基础上配套了防洪排洪工程，其中包括河道两岸的防洪大堤和泄水斗门等。
斗门
建南旺分水口
号称京杭大运河“水脊”的南旺，是全线的至高点所在。由戴村坝拦截的汶河水，经小汶河流到南旺进入大运河，为调节从汶水河补充进来的水分配到南北两个方向的流量，因此宋礼和白英便在此出建造了一个科学而合理的分水口，这便是南旺分水口。主要包括在小汶河与运河交汇处的丁字口的对岸，筑砌一道近三百米的石护坡，以消减小汶河来水急流的冲击；然后又在河底修建了一座类似于鱼脊状的石拨即“鱼嘴”，以石拨将汶水分流到大运河南北两个方向。通过改变石拨的形状、方向和位置即可调整南北分流比例。民间便形成了“七分朝天子，三分下江南”的说法，这便是当时南旺分水口分流的比例。但是根据后来的科学测算，实际分流比例约为“六四分”。
被称为“鱼嘴”的分水口
设置水柜
设置水柜，则是宋礼、白英的一个巧妙设计。《明史·河渠志》有着这样的记载：“宋礼、白英议设水柜”“又于汶上、东平、济宁、沛县并湖地设水柜、陡门。在漕河西者日水柜，东者日陡门，柜以蓄泉，门以泄涨”。工部尚书宋礼在重新疏浚会通河时，利用天然的安山洼设计了第一个水柜，随后又对南旺湖、蜀山湖、马踏湖这座天然湖泊进行改造，设置围堰，使其成为三个水柜。而且还把济宁境内的一片低洼地带开辟设计为水柜，取名为马场湖。在宋礼的努力下，济宁以北的地区就有了马场湖、南旺湖、蜀山湖、马踏湖和安山湖等五个水柜。成为了调节京杭大运河水量的重要辅助工程。
南旺湖及斗门、水闸布置图
当大运河水量不足变浅时，便会开启水柜放水进入运河之中；而到了汛期大运河中水量充沛的时候，便将大运河中的水存蓄一部分在水柜中。宋礼、白英在补水河道和调节水柜的关系处理上充分发挥了古代劳动人民的智慧，形成了“引、蓄、分、排”四个环节，并且四个环节根据不同情况可以自由切换，蓄泄得宜、运用有方。
除此以外，水柜其实还起到了沉淀泥沙的作用。水柜相对于河道来说，水域宽广且流速缓慢。当水进入到水柜之中后，水中携带的泥沙会慢慢的沉淀下来。但是尽管水柜能够起到沉淀泥沙的作用，但仍有一部分泥沙会流入运河之中，造成南旺段运河河床常常会因为沉淀淤积逐渐变浅，影响航运畅通。后来，人们又在南旺运河的东南方开挖出一条新的河道，先让汶水流入这条新挖河道中沉淀泥沙，待河水沉淀变清之后，再把水放入运河，这段河道俗称“寄沙囊”。后来为了能够更好地保障运河河道稳定，在南旺一带逐渐形成了“一年一小挑，两年一大挑 ”的清淤疏浚制度。
古运河和古河道
修建水闸
水闸的作用，就是保持运河水量维持在一个相对稳定的水平。同时可以有效控制水流，调节水量，便于往来货船航行通过。在南旺以北、以南的运河主干道上，于明永乐九年（1411年）、隆庆元年（1567年）、万历三十二年（1604年）先后修建了38座节制闸。
《明实录》对此有明确记载：“会通河成，河以汶、泗为源…..自济宁至临清置闸十五，闸置官，立水则，以时启闭，舟行便之”。在货船行驶至此时，通过先后开启和关闭各座水闸，逐段调整水势，控制水量，是往来船只可以顺利通过南旺水脊。（这种工作原理在现代水利工程依然被广泛使用，三峡水利枢纽工程就建有五级船闸，保障货船顺利通过三峡大坝）。另外在南旺分水口南北两侧各相距2.5公里处的地方，分别建设了柳林闸（南侧）和十里闸（北侧），这两座水闸被合称为“分水龙王庙二闸”。《明史·宋礼列传》则记载：“分水龙王庙二闸尤为重要，最易斟酌。若浅于南，则当闭北闸，使分北之水亦归于南；浅于北，则闭南闸，使分南之水亦归于北”。也就是说：当运河北部的水量不足时，通过开启十里闸，关闭南边的柳林闸，开启水柜和补水河道的斗门，水便可以补充北段运河的水量；反之亦然。
运河古闸遗址
南旺水利枢纽工程的历史功绩和评价
在“功莫大于治河，政莫重于漕运”的明清时期，工部尚书宋礼和民间水利专家白英主持修建的南旺分水枢纽工程，使得京杭大运河成为明清两代畅通南北的水路交通大动脉。后世为了纪念他们兴建南旺分水枢纽工程的丰功伟绩，明正德年间在南旺地区建造了宋公祠、白公祠、分水龙王庙，逐渐发展为一片气势宏伟的古代建筑群。对南旺分水工程的伟大创举，《救封永济神开河治泉实迹》中赞道：“此等胆识，后人断断不敢，实亦不能得水平如斯之准”，真是“创无前而建非常也”。
龙王庙建筑群
清朝康熙皇帝便曾经说过：“朕屡次南巡，经过汶上分水口观遏汶分流处，深服白英相度开复之妙”。而一生爱好诗文喜欢南巡的清乾隆帝，六次南巡都在南旺驻跸并留下诗篇，对南旺水利枢纽工程推崇有加。其中第三次南巡的题诗赞曰：
流酾汶河各南北，千秋通运籍神权。
水分固在谋杨巧，地脊仍因势自然。
但使万民资利赖，允宜一己致诚虔。
近年流弱刚浮漕，补救绸繆意更悬。
乾隆皇帝下江南
2014年6月22日，在多哈举行的第38届世界遗产大会上，中国大运河项目成功入选世界文化遗产名录。南旺分水枢纽工程也作为运河河道遗产一同被世界所熟知。京杭大运河及南旺分水枢纽的修建，体现的中国古代劳动人民的聪明才智和锲而不舍的匠人精神，这些宝贵的精神财富也随着京杭大运河的流淌历久弥新，镌刻在每一个华夏儿女的精神之中。
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