汪胡楨｜導淮經高寶湖入江之研究
2022-01-20由 正春和 發表于 畜牧業
鐵錠英文怎麼讀
文 | 藍豚
上篇，汪胡楨的《洪澤湖之操縱與防制淮洪》，介紹了關於洪澤湖防洪防洪水位的設定和防汛控制的設想，講到了淮河從高寶湖入江的一些考慮，並應用到了1931年4月國民政府的《導淮工程計劃》之中。
汪胡楨的《導淮經高寶湖入江之研究》，形成於民國18年（1929年）11月15日。
而刊物發行時間為民國22年（1933年）8月。
從1929年8月起，汪胡楨的薪水已經轉到導淮委員會開支了。
至於，汪胡楨本人仍在浙江，或是已到淮安任職，還有待詳細資料進一步證明。
筆者想表達的是，在這麼短的時間裡，也就是三個月後，就拿出了研究報告，確實有點神奇。
從這個時間節點分析，正是導淮委員會邀請汪胡楨加入導淮工程處，辦理交接工作的時間段。
卻非常神奇地完成了一系列技術研究。
說神奇，其實也不算神奇。
以汪湖楨對淮河的瞭解，或者說對淮河的規劃意圖，早就胸有成竹，瞭然於心。
無非是根據最新測量成果，重新算算、圖紙畫畫。
所以，在他編制的《導淮工程計劃》的第二章“排洪工程計劃”裡，在第二節的“淮河下游之治導”，專題談到了入江水道和洪澤湖等相關問題。
其中，有入江水量之決定、排洪入江之線路、入江水道之設計等。
大部分內容與《導淮經高寶湖入江之研究》描述，是一致的。
《導淮工程計劃》中的入江水量之決定
當年，淮河的入江水量，主要考慮到長江江堤的承受能力。
這些內容，在汪胡楨的《洪澤湖之操縱與防制淮洪》中，已經表達出來了。
故淮水入江之量，最大以每秒9000立方公尺為限，誠萬分安全也。
《導淮工程計劃》中的排洪入江之線路
這部分內容，與本文的“線路”一節中的內容也是基本一致，只是更細描述了不同流量時，各河段的排洪趨勢。
在《導淮工程計劃》“排洪入江之線路”裡，更是提到了二點內容，在此必須摘出來重點提示一下。
這可能是淮河入江時代歷史性轉折的緣由。
其一：
而湖與運河雖隔一線西堤，實質到處相通，湖水一漲，運水亦隨之以漲。
運河東堤，舊有歸海壩助洩淮水，在湖河相連時代，為保障運河東堤計，各壩之設，實非得已。
今後，淮河汜濫之水，上有洪澤湖為之停蓄，下有揚子江為之輸洩，則歸海壩可廢棄，而高寶邵伯諸湖亦可涸出，以興農墾。
其二：
排洪道穿越運河而後，將分出金灣、東灣、鳳凰、新河、壁虎諸引河，下經董家溝、廖家溝，而至三洪營以入江。
所有舊日各引河口之土壩，可一律撤除之，成自由排水之口。
歸海五壩：
清代，裡運河東堤的5座滾水壩。
當淮河發生洪水，由洪澤湖溢洪排入裡運河，經這五座水壩入海。
明後期以來，由於淮河水不能通暢地由洪澤湖東出清口，匯入黃河，萬曆中開始由裡運河分減一部分入江。
清初，運河屢次決口。
從康熙十九年（1680年）開始，靳輔建通湖22港，建歸江、歸海減水壩，歸海壩共8座，都是土底草壩。
後來，張鵬翮改建為石壩，共5座。
石壩，在壩裡頭，採用巨大的條石砌築，條石之間用鐵錠連線，石灰糯米汁灌縫。壩頂用石板鋪面，形成流線型溢流面。壩下全部用7～8米長的梅花樁和三合土做基礎，壩上又加脊土。
從高郵至邵伯，依次為南關壩、五里中壩、柏家墩壩、車邏壩和昭關壩。後柏家墩壩廢，別建南關新壩，統稱歸海五壩。
在高家堰上，亦有仁、義、禮、 智、信五壩稱上五壩，洪澤湖洪水也可直接翻越高堰大堤，入白馬湖、寶應湖。
所以，歸海五壩稱下五壩。
二者間，上下相承，過水總長度也基本相同。
歸海壩經過多次改建，一直使用到清咸豐以後，只剩下南關壩、南關新壩和車邏壩，共3座。
歸海壩下游，沒有相應較大的排水入海河道，更無法順暢的排洩洪水，只能經入裡下河地區後，再漫流入港歸海。
歸海壩，名為歸海，實為歸田。
每遇開壩，就會發生開壩、保壩的上下游輒死相爭。
裡下河地區，西有運河東堤，東有范公堤，中間低窪，實際成了滯洪區，常被淹沒。
靳輔治黃時，曾建議開一寬大水道入海，兩岸高築堤防，未實行。
到清中期以後，淮水不能出清口，全由上五壩下洩，歸海壩經常開放。
裡下河地區水災不斷，災情更重。
大清清時期，始終沒有治理辦法。
直至，1931年在《導淮工程計劃》中，才提出廢棄歸海壩的設想。
其實，這也是汪胡楨在1929年第一次正式提出的方案。
其後，納入到設計規劃之中。
然而，就在1931年的江淮大水中，再一次出現了車邏壩和昭關壩的開壩與保壩的故事。
見筆者前面一期《汪胡楨“北淝河碑拓”的故事，記1931年江淮大水》，介紹有這段故事的新聞報道。
歸江十壩：
清代後期，在裡運河入長江的水道上修建的10座攔河堰壩，用以控制透過裡運河入長江的淮河和洪澤湖水量。
其目的是為了保證漕運、水運和沿途城鄉用水，每年汛後必須在眾多入江河道上及時築壩，攔蓄淮河尾水於邵伯湖中。
十座歸江攔河壩，分別為攔江壩、褚山壩、金灣壩、東灣壩、西灣壩、鳳凰壩、新河壩、壁虎壩、灣頭壩、沙河壩。
《導淮工程計劃》中的入江水道之設計
《導淮工程計劃》中的入江水道設計，是本篇文章的主要內容，包括了斷面設計，深度與寬度的經濟比較，以及堤的方法和經濟效益分析等，考慮得相當全面和細緻。
汪胡楨《導淮經高寶湖入江之研究》，由引言、路線、堤之橫斷面、經濟深度、實用深度、堤之築法和結論七個部分內容，並有附圖七幅。
引言
導引淮河洪水，經由三河、高寶湖入江，民國三年美國紅十宇會工程師團，民國七年江淮水利局，民國八年安徽水利局，民國十四年前全國水利局皆主張之。
自十八世紀末葉，淮河即以三河高寶湖為洩水乾路；其入海故道，則完全為黃河所奪。
清嘉慶二十一年（西曆1816年），浚挖三河，寬度只約220公尺。
每年秋冬水落，於三河首端，以柴土築壩，使洪澤湖成為水庫；及至次年洪水發生，即開壩以暢宣洩。
其後，改建滾水石壩以代之。
清咸豐元年（西曆1851年），石壩亦為水沖毀。
自後，每次洪水發生，均由三河暢流而下。
故其河槽寬深大增。
現在最寬之處達2.3公里。平均之寬，約1.5公里。
民國五年，三河流量為每秒8400立方公尺；
民國十年，每秒14600立方公尺。
三河洪水洩下之時，向東串之高寶湖，俄頃汜溢，臨近之田地屋舍，俱為淹沒，運河與高寶湖，處處相通，故運河水位亦驟見漲高。
大足以危及東堤，而使沿堤及堤東人民發生駭懼。
欲防止此漫無限制之水流，惟有在湖中築一有約束之河槽，使其洩水量充裕，足以適應排下之淮水。
江海分疏水量之比，各人主張不一。
本處曾加計算，苟以洪澤湖為蓄水庫兼攔洪水庫，湖中平圴水位平時蓄至12公尺，而最大洪水時限制至14公尺，則排洪道最大洩水量應有每秒9500立方公尺。
是項計算，系根據民國十年洪水流量，而洪澤湖上游，停瀦流域內之水，固未計之。
他日，沿河堤岸建築完成，使水量盡注洪湖，而上游低地沼澤淺湖開墾後，停瀦流域之水，其量自必大減，且較民國十年更大之洪水，將來亦有發生之可能，惟頻率則極小耳。
凡此，目下所不能逆料之事，欲為預防，則經由高寶湖之排洪道計劃其洩水量，至少須每秒12500立方公尺，或較所需者大32%。
上兩句，足見汪胡楨料事如神的水利專業水平。
果不其然，在汪胡楨提前提出構想後的第二年，即1931年，淮河就發生了有記錄以來的最大洪水。
當然，這也是水利人在制定規劃時，心中必須要提前考慮到的一些事情。
90多年前，提出的淮河最大入江流量，12500立方米每秒。
90多年後，仍然是作為其規劃的依據。
路線
排洪道之定線見第一圖，系就最深之地方加以選定，故於淮河洪水之天然水性更為適合。
且對於現有村落田地，其害為最小。
筆者在現在的淮河流域圖上，套制導淮入江計劃線路如下，可見90年前的規劃，與現狀治理基本也是基本一致的，甚至更加通暢。
再由他方面觀之，此項路線為最短之一，既省築堤，又省水頭之損失。
其水頭，蓋由洪澤湖水位及最低點六閘高水位，二者之高度差定之。
照現在之路線，自與三河相接點之金溝起，至六閘止，凡長75公里。
排洪道之水頭比降，應加以研究而決定之。
洪澤湖水位高度，應先定出。
三河橫斷面、縱斷面，今猶在測量中。
六閘至三江營河槽之橫斷面、縱斷面，長江加註一部洪水後，水位增高之量，長江漲潮時與高水位時，三江營之每小時水位紀錄，俱須訪知之而後可。
為目前計，只以洪澤湖至六閘平圴水頭比降0.0000515為計劃之根據。
（兩點水位之高度差數14.00-8.38=5.62公尺，以水平距離109公里除之，得0.0000515）
依此假定，計算之中，固必有若干差誤。
但排洪道建築完成，與六閘至長江之河槽加以改良後，三河狀況必更優越，六閘高水位必致減低，是項假定固恆在安全方面也。
驟然彎曲之線完全不用。
至堤岸定，則因求適合地形並泥土狀況計，稍有變更。
其縱斷面，示如第二圖。
堤之橫斷面
堤之橫斷面，通常恆以所用材料而計劃之。
據所取三河河岸土樣，加以考驗，則知土分三層，底層為黑色沖積湖泥，上覆黃黑色粘土，再上為黃色粘土。
高寶湖土質鑽驗，雖已計劃就緒，尚未施諸實行。
為初步設計起見，姑以美密西西比河堤防標準斷面略加更改，以資採用。
堤頂加寬由8呎（2.44公尺）至4公尺，以與現在運堤相合，其上並修道路，以供巡察與行旅之用。
迎河之面，坡度直1橫3，向內之面，頂部2公尺高，為直1橫2.5；下3公尺,直1橫4；再下為直1橫50
（疑為：直1橫5）
。
第三圖示斷面之形，及斷面面積曲線。
表一示，每堤土方之計算。
築堤土方總計31500000立方公尺，每立方公尺價銀二角五分，兩岸堤工總計需銀7375000元。
經濟深度
排洪道深度應有若干，為一經濟問題。
設河槽寬一定，深增增，受損田地之價少，而挖土之價則適得其反。苟以算式表之，設：
W為排洪道之寬度，以公尺計之；
D為排洪道平圴深，以公尺計之；
Q為擬洩之流量，每秒若干立方公尺計之；
V為平圴流速，以每秒若干公尺計之；
S為水面比降，等於0.0000515；
N為苦透公式糙度係數，等於0.025；
C為歇才公式係數；
苦透公式糙度係數，筆者找之，實是“苦透”難查。
以為就是曼寧公式糙度係數，其實真的不是，或者說不完全是。
在請教水文學博士的同事後，得知另有一公式。
1869 年瑞士學者Ganguillet及Kutter（苦透），首次引入糙率n。給出計算C的如下公式：
與汪胡楨在本篇文章中的公式：
是一致的。
在《水利學報》第51卷第7期中，有一篇《沖積河流糙率由來與計算方法研究》文章，介紹到Kutter粗糙係數。
受現狀英文習稱“Manning’s roughness coefficient”影響，將其稱為“曼寧糙率係數”或簡稱為“曼寧係數”，實不妥當。
其實，已是水利專家和技術官員的曼寧，也是該公式的應用者，他認為這是個“極有價值的公式，普遍受到青睞” 。
於是，年逾古稀的曼寧以此為基礎，建立了形式簡單的流速經驗公式。
歇才公式係數，即謝才公式係數。
是計算明渠和管道均勻流平均流速或沿程水頭損失的主要公式。1769年由法國工程師謝才提出的。
A為排洪道橫斷面積，以平方公尺計之。
算得，表二為示，平圴深D各異時, V與W之關係。
即寬度為，每1個流量時的寬度。
茲假定單位之價銀。
適當之值，猶須研究，故只能以最近準確者假定之。
挖土工價每立方公尺定為一角五分，挖土築堤定為二角五分。
沿排洪道之耕地每畝即614.44平方公尺，地價定為二十五元。
為水浸淹之地，實無地價，除潦興墾，亦必稍值若干。
每畝荒蕪之地，改進為熟地，約需十五元。
故湖水所佔之地，其價可定為每畝十元。
更進而研究之，可知假定之單位價銀與經濟深度，並無關係。
挖土之量，可由在若干深度時量取，與水面比降平行線之上所包面積，再乘以河寬W而得之。
河寬W即表二之末行所列。
第四圖示，各種深度時挖土面積及挖土量之關係。
挖土之價列於表三。
由第二圖上，實際量得開挖段長度約為17公里。
那麼，湖泊淹水段長度為，75-17=58公里。
可算出，排洪道單位洩量的地價和總價。見表四。
湖地地價實際無需付出，故總數中只須將築堤挖土及受損田地三者之價計及之。
第六圖所示，各種不同洩量之單位洩量總價，而洩量每秒12500立方公尺，經濟深度4～3公尺（參閱第五圖），排洪道寬度3640 公尺時，總價為10837500元。
〔附註〕第六圖實線表示，各種不同水深、不同洩量時之單位洩量總價，築堤之費用，業已計入。
虛線表示，各種不同水深、不同洩量時之河寬,堤底之寬，亦已計入。
至第五圖，則只計算挖土工價及田地損失也。
實用深度
由前分析之結果，得排洪道經濟之橫斷面水深只4.3公尺，故寬太大。
試觀三河河寬平圴只2300公尺，而歸江十壩之總寬，亦只875公尺，故於中部計劃一極寬之河槽，實不相稱。
且經過湖泊之段，其平圴深度達8.4公尺，苟不盡量利用，覺有不妥。
而河槽深者，對於鄰接田地排水更易，是因建築自動閘門或他裝置後，排洪道水位低時，雨水極易流入，無庸抽水或其他價值昂貴之建築也。
根據以上理由，河槽深度定為6公尺，俾河槽之寬，限於2公里之內。
排洪道如是設計，以洩每秒12500立方尺之水，其各項數值及價格列如下：
1.S=0.0000515；
2.N=0.025；
3.C=60.3；
4.V=1.06公尺/秒=3.48呎/秒；
5.寬度=1960公尺；
6.深度=6公尺；
7.挖土=64800000立方公尺；
8.受損田地面積=36800000平方公尺=59850畝；
9.排洪道與堤防所佔湖底面積=125300000平方公尺=204000畝；
10.田地地價每畝25元=15000000元；
11.挖土工價每立方公尺一角五分=9725000元;
12.兩堤堆土=31500000立方公尺；
13.兩堤堆土工價每立方公尺二角五分=7875000元；
14.付出總價=19100000元。
每單位洩量，在各種水深之總價與洪水量之關係如第六圖，以資比較。
堤之築法
研究建築問題，乃生借土坑，抑置於排洪道外，以成兩條連貫之水道，俾排洪道外之田地，得便利排水。
抑置於排洪道內，以省土地，同時成一小槽，以低水時期之用。
經仔細硏究後，乃決定在排洪道內，挖深水路兩道為最佳。
如是，則可省大塊土地積，約計達7500000平方公尺，或12200畝，其22.7%為耕地。
若用第一法，欲水道連貫成渠，必須挖土築堤，地價已需163800元，土方之值猶不在內。
省去此款，足以供穿堤排水之建築。且高堤兩邊，俱受水流之作用，亦非安全之策也。
挖土工作，即排洪道內，沿堤之內開始浚挖，浚挖之處，離堤趾至少40公尺，借土坑，可有充足之材枓以供築堤之需。
借土坑之深，自規定之河底比降線量起，至少3公尺，俾可作航運排水之渠。
排洪道外，田地之排水，可築水閘，由堤身閘門制之，地點以後再定，有數地或需抽水。
建築場地模範佈置，如第七圖。
堤之底部，以水力灌泥法建築之。
當開始建築時，先沿堤之內趾、外趾築小堤兩道，高出水面1公尺，吸筒式挖泥機之管線，乃放置其上，將挖出之土，洩於兩小堤間。
堤之下部，既已建築完竣，將借坑之外，建築圍堰一道，用人挖土。
堰內之水，先行抽去。
人力挖出之土，其運輸可用輕便鐵道及土車為之。
由水標記載及雨量記載，知洪水季或雨季，恆自六月中起，迄至十月底止，三河活動壩建築完成，運河西堤修竣後，高寶湖中除當地雨水外，可無多大洪水。
故吸筒式挖泥機與人力挖土，幾可通年工作。
高寶湖最低水位，約與計劃之排洪道河底比降線相合。
茲定低水位之變化為1公尺，則人力所作土方，即堤岸上部6公尺，為20400000立公尺。
而水力灌泥機者，為11100000立方公尺。
20吋徑水力挖泥機，每小時可挖土500立方公尺，一日之內，每八小時工人換班一次，四小時停頓及碇泊，每日可挖土10000立方公尺。
全年工作之日，三百日，可挖土3000000立方公尺。
挖泥機置兩座，俾兩年之內，得以完竣。
全段挖土及水位上築堤工作，俱由人工之，總計85200000立方公尺，挖土工人由20000至50000，平圴40000人。
若運土設定得宜，每人每日可做3立方公尺，年工作三百日，共做36000000立方公尺，即全部土工二年半完成之。
結論
是項計劃之利益，不能單以金錢表之，其救濟淮河流域之水災，為效尤巨，即三千萬人共享之幸福也。
更得1000000畝湖底之地，可供墾殖，而於國庫，即地價已至少得30000000元。
高寶湖沿湖之地，向來頻遭汜濫，荒蕪無用，其面積估為1841000畝，或屬私人，或為官地。自後保無水淹。
由此，諸地地價及升科可得18410000元。
上述2841000畝之地，善為墾殖，農產歲收至少達14000000元，而二十萬人可安居樂業。
試與其他巨費之治淮計劃相較，此項排洪道實有注意之價值。
估價總結，排洪道洩水量，每秒12500立方公尺時：
費用為築堤7875000元，挖土9725000元，收地1500000元，共計19100000元
獲得為墾殖淨利15000000元，地價及升科18410000元，共計33410000元
附註：墾殖以後，每畝地價以三十元計，每畝墾殖費以十五元計，出入相抵，每畝可獲墾殖淨利十五元。
淮河入江水道，該不該幹，值不值幹，這筆大帳已經算得清清楚楚，一目瞭然。
當《導淮工程計劃》推出之時，卻遇1931年江淮大水，國民政府救災、工賑，忙作一團，如此計劃宏大，耽擱了起來，一直沒有實施。
倒是，在1933年導淮委員會成立了導淮入海水道工程局，陳果夫在廢黃河尾部實施了一段面子工程，並將這條河命名為“中山河”。
1935年，導淮委員會工程處下設的工程局，又正式成立了三河活動壩工程局，實施入江水道計劃的上首控制工程。
1937年底，日本帝國主義攻佔南京，國民政府遷都重慶，導淮業務陷於癱瘓，三河活動工程沒有全面完工。
雖然，國民政府多多少少為淮河做了點事。
但是，沒有進行系統導治整理的淮河，仍是年年災情難消，皖北蘇北百姓難安。
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