地理信息系統『重現』古代水壩(圖)

  : 中國文化報

5000年前，中國先民逐水草而居，在廣袤的河流腹地創造了璀璨的文明。近年來，在杭州餘杭的良渚文明遺址上陸續發現了5000年前的水壩工程，比傳說『大禹治水』的年代還早上千年，引起了考古學界的廣泛關注。如此宏偉的工程如何在5000年前守衛著餘杭大地，如何孕育了良渚文明？考古學家通過地理信息系統從宏觀上摸清了中華文明起源與河流的關係。
古代大壩再度現身
早在上世紀90年代考古隊配合公路基建，在良渚古城外的崗公嶺就探到神秘的夯土層。最初研究者興奮地認爲是一座龐大的墓葬，然而隨著鑽探的深入，考古工作者們漸漸開始迷惑，該遺址無論探尋多深始終是厚厚的夯土，完全不見墓葬的出現。這時，一些考古工作者猜測，這個遺址會不會是早期水壩。然而謎題並沒有完全解開，過去考古工作者曾在良渚古城周圍發現過水壩遺址，但是均離古城很近。爲什麼要在離古城這麼遠的地方建一座孤零零的水壩？考古工作者們只能將謎團擱置，等待時間予以解答。
一直關注地理信息系統在考古領域應用的中國社會科學院考古研究所科技考古中心研究員劉建國運用上世紀60年代的衛星影像，通過遺址分布的宏觀研究敏銳地發現了另一座水壩，並根據河流分布和水壩功能，推測出第三座水壩的所在，並指出三座大壩並非單獨存在的個案，而是與臨近遺址的水壩一起組成一道完善的防護體系。
近年來，水壩陸續發現證實了劉建國的推論，到目前爲止，良渚大壩總共發現十幾段，最長的有6.5公里，短的只有幾十米。該水壩工程共有兩部分組成，分爲高壩區和低壩區，高壩主要依託北面的山體而建，距離良渚古城較遠，主要功能是擋住主要河道，防治突如而來的水患，一般相對高程15米至20米，低的一組也有八九米。劉建國使用三維地理信息系統軟體，對積水盆地的面積和水壩的高度做了數據分析，發現如果水壩下面沒有積水，可以攔住一次800毫米左右的降水。劉建國告訴記者，800毫米的降水雖然少見，但是杭州地區多颱風登陸，會時常出現大暴雨，因此該水壩系統主要是防止颱風登陸導致的水患災害。而低壩區更靠近良渚古城，相當於一個蓄水區。
地理信息系統『大展身手』
地理信息系統簡稱GIS，是在計算機支持下，對空間地理相關數據進行採集、管理、操作、分析、模擬和顯示輸出，並運用地理模型分析方法，提供多種空間地理分析，爲地學研究和決策服務的空間信息系統。
劉建國向記者展示了陝西七星河流域的地理信息圖片。七星河流域地處周原地帶，是周代姬姓家族的發源地。通過地理信息系統可以清晰地看到該地區聚落的更迭與分布。地理信息系統將該地區自史前文明至東周的遺址分布圖輸入系統，系統將自動生成以地形圖爲底圖的各時代遺址分布圖。這組圖片可根據操作者要求，按不同關鍵信息合併或分開展示。從按時代分布的一組圖中可以看出，一方面，周原地區早期聚落零星分布；在晚商時期遺址忽然增多，且區域增大，可以看出晚商該地區的發展情況；而到周代以後聚落相對減少。因而地理信息系統揭示的聚落分布規律可以與歷史問題相結合，清晰看出聚落的發展。
另一方面，結合聚落遺址與水流的分布關係，可以對中華文明發展的區域、影響因素等窺見一斑。首先，從地理信息系統中可以直觀看出從文明伊始到商代，有些地區甚至到西周時期，遺址還是沿河流分布，東周以後逐漸分散，表明東周以後生活用水不再依賴河流，而更多依賴打井技術。其次，從坡度角度，遺址分布一般在1到3度範圍內分布，原因在於平坦區河流容易改道，容易衝垮聚落，不易久居；而過高的坡度水流湍急，不利於生活用水；在坡度1到3度河流比較穩定，因而遺址較多。再次，從坡向角度分析，傳統認爲遺址朝南分布較多，因爲南向日曬充足，冬季寒冷的風不易灌進來，然而地理信息系統清晰地展示出遺址坡向分布沒有明顯規律，主要由於人類區別於動物，可以建造房屋，抵擋嚴寒。
地理信息系統探尋文明起源
良渚水壩工程的發現對劉建國的研究意義重大。通過長期專注於運用地理系統研究中國早期文明與河流之間的依附關係，劉建國很早就提出了中國在仰韶文明，也就是距今6000年前就出現了水壩，而古史傳說中的『大禹治水』是在4000年前，足足將中華文明的治水歷史提前了2000多年。
從劉建國向記者展示的地理信息系統圖片中可以清晰看出，古代遺址主要集中於較爲小型的支流，而非傳統意義上認爲的集中在主河道周圍。劉建國指出，由於中國是季風氣候，降水不均，在6月到9月占到全年降水的65%到70%，而在七八個月的時間可能沒有任何降水，這時小型河道很可能斷流。然而遺址卻沒有集中在大型河道上，而大多集中在小型支流流域，常年依靠小型河道取水，由此可以推論在這些水域可能也會有早期的水壩，用以儲藏夏季河水，防止冬季斷流。同樣也說明，在大型河流附近沒有水壩是因爲大型河流不易控制，顯然當時人們不具備治理大型河道的能力。劉建國說，這種推論是合情合理的，然而始終沒有發現古代的治水遺址，該觀點無法得到驗證。
劉建國表示，良渚水壩工程的發現對考古學意義重大。一方面，良渚大壩體系經北京大學考古年代學實驗室的測定年代爲距今4800年至4900年，比『大禹治水』的古史傳說早1000多年；並且該遺址已經是一套發展完善的防洪體系，必然是歷經很多年的積累，因此可以推測中國出現防洪治水的時間要比距今5000年還要早。另一方面，良渚水壩系統的建立需要調動眾多人力物力，需要經過複雜的測算，並根據經驗不斷完善加高，由此可以說明當時的先民已具備了高超的工程測算、建造的水平，並且說明良渚文明已具備有組織的政權形態，進而可以如此井然有序地調動人力物力，興建如此規模的工程。