古有大禹治水，三过家门而不入；后有李冰治水，积劳成疾。还有很多大坝工程师在为我们祖国的水利建设事业默默奉献、扎根深山。希望大家能够记住这些故事，记住这些人。
演讲者张志会（中国科学院青促会会员、中国科学院自然科学史研究所副研究员）指出，科学院里不仅有自然科学家，还有很多工程师和文科背景的科研工作者。他主要研究中国的水利水坝工程的历史、伦理和哲学问题，今天将从技术史的角度，带领大家领略跨越千年的水坝智慧。
天人合一、人水和谐。这是从空中拍摄的水坝的遥感图，它位于加拿大安波塔省的湿地公园，其宽度就有830米。这个水坝主要是用木棍和泥土建设的、结构相对简单的水坝，主要是用来蓄水，形成水库，壅高上游水位，已经具备水坝的基本功能。
这种小动物叫河狸，被我们称为自然界最杰出的土木工程师。小河狸天生就具有筑坝的本事，科学家们曾经做过一个非常有趣的试验，故意给他们放那种“哗哗”的水声，结果小河狸们就情不自禁，开始不停地建坝。小河狸建坝固然是为了生存，那么人类呢？早在一万年前，我们的祖先就已经开始进入农业社会。
中国幅员辽阔、地大物博，有滚滚长江、万里黄河。但是老祖宗为我们挑选的这个地方，自古以来就不消停，水害灾害频发，因此我们的老祖宗很早就开始建坝了。历史书上记载，世界上现存的最早的水坝距今3000多年前，是古城加瓦的供水系统的一部分，在今天的约旦境内。
但历史就是这么有意思，经常会有一些反转剧。在两年前，中国的考古学家有一个惊人的发现，2016年，一些非常顶尖的中国考古学家、水利专家齐聚在杭州，发现我们的祖先在距今4700年到5100年前，已经开始在良渚古城建造一些水利系统。
良渚古城的外围还有一些非常复杂的水坝。我们的祖先为什么在建设良渚古城时，一并建造水坝？主要是因为他们住在海拔只有2米的太湖的边上，水稍微一来，就要被水淹了。尤其是他们住的这个地方是天目山，是整个浙江省暴雨的中心。
设想一下，高山峡谷区有山洪，洪水排山倒海的向你涌过来，第一反应是什么？不是逃跑，而是腿软。在你还没有反应过来的时候，很可能就被水给淹没了。所以我们的祖先从那时开始已经建造这个复杂的水利系统。
通常来讲，是用现代的考古发掘来做一些现场的考察。下图是2015年老虎岭水坝的发掘现场。老虎岭水坝发掘现场的一个黄土剖面，凭什么说这就是水坝呢？在这个泥土堆里有一些白线，这是烂掉的草。我们的祖先们在沼泽地的边上，上面长满了草，下面有淤泥。他们先割掉上面的草，然后用铲子把淤泥铺在草上，顺势一卷，用芦苇一捆扎，形成一个土包。
“草裹泥”的特点是体量小，而且非常柔软，可塑性很强。一旦连接到一起，就可以使一个水坝完全不露水、密不透风，所以这个水坝的质量会非常好。我们的祖先就地取材，在家门口就可以解决这些事情。后来我们的专家们还发现，那些高坝甚至可以应对当地百年一遇的洪水。
当提到中国水历史时，我们首先想到非常有名气的“大禹治水”，不过大禹治水终究只是一个没有真凭实据的传说。而良渚古城的考古发现是实打实的证据，它特别的意义是把中国治水的历史整整向前推进了一千年。所以我们的老祖宗在很早的时候，就已经领悟到“天人合一、人水和谐”。
水利工程的核心——选址。让我们顺着历史的长河，穿越到战国时期。都江堰水利工程，历经两千年，现在还在泽被着成都平原。当时在秦国的蜀郡，非旱即涝，老百姓称此为“泽国”。朝廷便选拔了非常擅长治水的李冰，来取代当地由政治家张若担任的太守。
选址，对于所有的水坝工程都非常重要。李冰事迹的高潮，体现在他给都江堰选的这个地方非常好。都江堰工程位于岷江的弯道上，根据弯道动力学，水很容易聚拢到这个渠首的位置。鱼嘴，顾名思义，长得像鱼的嘴巴，很形象。当水流到鱼嘴这个位置，江面骤然变宽，速度也慢了下来。鱼嘴就可以利用这种条件，结合当时的地形地势来实现水的分流。
水量的变化与季节密切相关。在春季，农民伯伯要做一件非常重要的事，就是灌溉农田。春季水量本来很少，但“鱼嘴”可把六份的水量引进内江保证农田灌溉。在夏季，雨量非常丰富，为使成都平原免受水灾，“鱼嘴”可利用弯道动力学，把六成的水引向外江。
飞沙堰的一个主要功能是排水、排沙。它利用离心力原理，可把重达1000斤的石块翻回到外江。宝瓶口原来是不存在的，但当时的人们完全靠人工在山体中开凿了一个水道，使水注入成都平原。如果我们把整个成都平原比作一个瓶子，这个宝瓶口就是一个进水口，山体中间的宽度是恒定的，最终有多少水能注入成都平原，由这个宝瓶口来决定。
水往下流，一直到了飞沙堰，再往宝瓶口，如果这时水量依然超限，水可以往上返，飞沙堰会进行二次分控。这个宝瓶口的左上方是泄洪道，可以把多余的洪水排向外江。历经千百年来，水利发挥着它独特的魅力，我们可以想象，李冰依然站在岷江边上，指挥着成都平原水势的流向。
几乎是跟都江堰同一个时期，稍微晚几十年的时间，还有一个非常出名的水利工程值得一提，它就是位于当今广西兴安县内的灵渠。大小天平坝就是两个交叉的坝体，中间有一个108度的弧度。公元前221年，雄才大略的秦始皇统一六国，但他没有就此罢休，而是盯向了岭南。
他想南下征服百越，最终统一全国。可是在南下的过程中，他遇到了预想不到的困难，当时有重重山林的阻隔，使得运输粮草和兵马都变得非常困难。于是他就命令部将史禄负责开凿灵渠。经过30多万秦兵和当地老百姓的努力，最终修建了这个大规模的水利工程。
我脚下的地面，是由参差不齐的条石构成，因看起来像鱼鳞，老百姓就称它为“鱼鳞坝”。它真正的奥秘在于，它并不是我们现在看到的好像是平铺的，而是由很多长达一两米的条石竖直插立而成。
我非常推荐大家有空去看一下两千多年的水利工程，而且一定要赶在水多的时候去看。当水漫过坝面时，像有很多小鱼在上面弹跳。坝面上的水流经过时，水里裹挟的泥沙会慢慢渗透到条石缝隙里。随着时间推移，水量加大，反而使这些泥沙更紧密，把大坝弄得更结实。
后来人们还发现大小天平坝的上下游有很多浮沙，按理来说，随着水的推进，会侵蚀坝体。但历经两千多年的风霜，这个坝体还这么坚实，成为一个千古之谜。1979年，灵渠当地水利专家组织来修葺大小天平坝，发现早在2000多年前，我们的祖先就发明了用松木来巩固坝基的方法。
随着历史发展，筑坝技术也在不断地被完善。中国古代的水坝要么是像都江堰一样无坝引水，要么只是非常低矮的堰坝，对环境生态影响也是非常小的。后来到了20世纪30年代，出现了非常标准的拱坝和非常结实的重力坝，水坝的功能不断发展，日益综合化。
1936年，人类历史上出现了第一座现代意义的大坝——胡佛大坝。胡佛大坝的特点是一个主坝高220米的混凝土重力拱坝。它常被称为“坝中美女”。胡佛大坝的建成，彻底制服了以前非常凶猛的科罗拉多河，创造了美国西部经济发展的奇迹。
三峡工程和所有的水利工程一样，首先着重于选址。三峡大坝的选址是一个漫长而复杂的过程，历时24年，1979年国家才选定三斗坪作为坝址。三峡大坝现在成为世界上最大的水电站和非常重要的清洁能源基地。它也有很多的技术创新。
我之所以研究三峡工程、研究水坝，跟我的导师有非常密切的联系。我的导师是中国工程院的陆佑楣院士，他曾经长期主持三峡大坝的建设，并且一直坚持为三峡大坝奔走和呼号。希望大家能够记住这些故事，记住这些人。