白鹤梁：古代中国的千年水文站、当今世界的唯一一座水下博物馆
导言
它是一座建在水下的博物馆，得坐90米长的电梯到达江心才能看到文物，解决了水下原址保护与参观不能兼得的难题；它是中国古代最重要的长江枯水位观测点，记录了自唐代以来，约1200年的长江枯水位情况；每到枯水期，水下石梁露出水面，引来白鹤停留、文人题词，留下大量墨宝，被誉为“水下碑林”。它就是位于重庆市涪陵区长江与乌江交汇处的白鹤梁水下博物馆，也是世界上唯一一座水下博物馆，具有极高的科学、艺术和历史价值。
博物馆外墙
水文观测
世界四大文明无一不与江河有关，大江大河带给人们肥沃的土壤、丰富的水源的同时，伴随而来的是种种水患，因此，水文观测对一个文明的发展至关重要。人们通过观测，积累经验、掌握水文规律，才能趋利避害，保障生活。
古埃及时期尼罗河流域水文观测
什么是水文观测？
采集水体有关数据的一项工作。它是以江、河、湖、海的各种水文要素为主进行的观测。江河湖泊水文要素有水深、水位、流向、流速、流量、水温、含沙量、降水量、蒸发量、水的化学组成等。
古代的水文观测，没有现在这样复杂，最核心的就是水位的高低。中国人很早就开始建立标尺，观测河流水位。1974年在成都都江堰出土了一尊东汉时期的李冰石像，就是当时人们使用的一种标尺。
1974年出土的李冰石像
郦道元《水经注》：“秦昭王以李冰为蜀守……西于玉女房下白沙邮，作三石人，立水中，刻要江神：'水竭不至足，盛不没肩’。”
这句话的大致意思是：李冰和江神约定，江水在枯水期不能露出石人的脚，江水丰水期不能淹没石人肩膀。
除此之外的水文标尺还有宋代的水则碑、清代的志桩水尺等。这些标尺从总体上都是观测水位的高低，特别是水位的高值。以防止洪涝，保障生产。
位于宁波的宋代“水则碑”
而白鹤梁正好相反，它是中国古代枯水位观测点，此乃白鹤梁第一独特性。
枯水位不是指河流枯竭，而是在江河、湖泊的某一地点，经过长时期对水位的观测后，得出的河流水体枯水期的平均水位。
枯水石刻
从先秦的石鼓文开始，中国石刻艺术开始快速发展，刻石上面的内容逐渐增多，涉及生活各个方面。其中有一类石刻多分布在江河两岸的石头上，反映江水、河水的涨落，体现某一时期的水文状况，这些就被称为“水文石刻”。其中记录洪水的被称为“洪水石刻”，记录枯水的被称为“枯水石刻”。
长江三峡地区枯水石刻
下面这张图是整个三峡库区水文石刻分布图，标注了宋元明清时期长江这段的大部分水文石刻，其中蓝色黑色的都是“洪水石刻”，红色是“枯水石刻”，通过对比，可见枯水石刻的数量非常少。而白鹤梁就是这少量的枯水石刻中的一个。
长江三峡库区水文石刻分布图
白鹤梁和其他地方的枯水石刻相比有何不同？
首先，整个白鹤梁是一块长约1600米，宽16米的巨大天然石梁，题刻的碑文数量特别多。其次，字体方面篆、隶、楷、行、草都有；风格上颜体、柳体、欧体兼备；年代上唐、宋、元、明、清各个朝代俱全，被誉为“水下碑林”，质量特别好，艺术水平很高。此乃白鹤梁第二独特性。
古代有众多名人在白鹤梁题刻
石鱼标尺
在白鹤梁的石刻中，很多都提到“石鱼”两字。
宋代《太平寰宇记》卷一二零《江南西道十八·黔州·风俗》：开宝四年，黔南上言。江心有石鱼见，上有古记云：广德元年二月，大江水退，石鱼见。
明代官修《明统一志》卷六九：江心石鱼在鉴湖上流，江心有石刻双鱼。
还有专门的记录“石鱼”的专著如清代钱保塘《涪州石鱼题名记》、清代姚觐元的《涪州石鱼题记》等。
这个石鱼到底长什么样？
(宋)王象之《舆地纪胜》卷一七四《夔州路?涪州景物上》：“在涪陵县下江心，有双鱼刻石上，每一鱼三十六鳞，一衔萱草，一衔莲花。”
“双鱼”模拟图
从这个记载以及现存的石刻可以看出，石鱼为“双鱼”，它们被刻在石头上，每一尾鱼都是三十六个鳞片。雄鱼口衔萱草，雌鱼口衔莲花。
“双鱼”水下实拍
这个石鱼是用来做什么的？
两条石鱼个头不大，但却是白鹤梁这个千年水文站的标尺，用它来观测枯水情况。新中国成立后，水文学家用先进的仪器测得长江这段的枯水位的平均值约137.91米，而有意思的是，这两条鱼的眼睛距离江底的垂直距离正好是137.91米。说明古人虽然没有先进的设备，但通过多年的观察，已经精确掌握了长江枯水的平均值。
“双鱼”的水尺作用
“石鱼”虽然也被叫作标尺，但和文章前面提到的记录水位高低的一般标尺不同，它身上无法显示具体的数值，也没法测深浅，而是以鱼眼作为一个基准点，根据它判断枯水情况。这种方式和现代水文测量中的“水尺零点”概念非常相似。
什么是“水尺零点”？
拿现在长江流域、淮河流域广泛使用的“吴淞高程”举例。
1901年，吴淞海关港务司署采用上海长江入海口——吴淞口验潮站，在1871～1900年间实测的最低潮位与基准面间的距离所确定的高程系统，称为“吴淞高程”。
长江其他地方根据“吴淞高程”作为基点确定水位。这种方式后来广泛的推介到全国。
白鹤梁水文站，早在1200年前就已采用这种基准水文观测方式，而且还用石鱼这种其他地方不常见的标尺，此乃白鹤梁第三独特性。
水下实拍的“白鹤梁”三个字
水文价值
“石鱼”是古代涪陵人用以观测长江枯水位的标尺，每到枯水的时候，“石鱼出水”。人们通过观测鱼眼和水位之间的距离来判断长江的枯水的程度。
白鹤梁动画——石梁出水，引来大量人前来
根据记载，最晚从唐代以来，每到枯水期，石鱼出水，整个石梁都会露出水面，引来大量白鹤来此驻足，当然也会有不少文人前来，在此处留下题刻。白鹤梁现存石刻165段，涉及枯水位观测的有108段，记录了从唐广德元年（公元763年）至公元1963年，这1200余年间长江的枯水年份及水位情况。
有些题刻直接点明水位，如：
白鹤梁目前还能见到的年代最早的题刻——北宋开宝四年（公元971年）的《谢昌瑜题记》上面写到：<古记>云：唐广德四年春二月岁次申辰，江水退，石鱼出见，下去水四尺。问古老，咸云：江水退、石鱼见，即年丰稔。
《庞恭孙题记》：大宋大观元年正月壬辰，水去鱼下七尺，是岁夏秋果大稔。
有些题刻虽不明说，但可以此进行推断，如：
《熙宁水位题记》：熙宁七年，水位至此。
《宝庆丙午水位石刻》：宝庆丙午水齐。
《吴缜题记》碑文内容
到这里就有会有一个换算的问题，怎么能够精确的把石刻体现的数字换算成精确的水位？
首先，明确各个年代对以“尺”的不同定义。比如说唐代一尺对应现在的约31.10厘米；而宋代一尺对应现在的约30.70厘米；清代一尺对应现在的约32.00厘米。
其次，要通过换算得出精确数值。白鹤梁是一个天然的巨石，但有一定的坡度，而不是垂直于江底，所以古人在这个有坡度上的石梁上题刻的水位，并不是真正距离江心的垂直水位。
白鹤梁坡度比例
新中国成立后，经过专业测量，白鹤梁的坡度约为15°，利用直角三角形各部分的换算关系，可知直角边和斜边的比例是：0.26:1。因为鱼眼的垂直距离是确定的137.91米，所以：
该碑文实际反应的水位=鱼眼到江心的垂直距离距离（137.91米）﹣该碑文距离鱼眼的垂直水位
而该碑文距离鱼眼的垂直水位（可以理解为三角形斜边）=0.26*碑文上面记录的数值。
比如上面那个“熙宁七年，水位至此”的题刻，通过测量它距离鱼眼的斜面距离，就可以知道公元1074年，宋神宗统治的时候，那年的水位是137.49米，比枯水位平均值还要低0.42米。
《熙宁水位题记》水位对比
下面这张图就是新中国的水利工作者根据题刻换算出来的过去1200年间长江这一段的枯水位柱状图。
唐代至清代白鹤梁记载的长江重要枯水位柱状图
民国二十六年（公元1937年）刘镜源题记：白鹤绕梁留胜迹，石鱼出水兆丰年。
古代生活在涪陵的人们通过观测石鱼，来判断长江的水流情况。 “石鱼出水兆丰年”，正是经过对石鱼的长期的观测后，将水文和农业联系在一起的一种应用。石鱼出水就说明水位偏低，降水较少。按照中国道教“否极泰来”的观点，干旱后降水会增多，所以才有“石鱼出水兆丰年”的说法。而且前面举例的碑文就有 “石鱼见””丰稔”这样的字眼，印证了这样的记载。
《庞恭孙题记》碑文内容
白鹤梁的现存的石刻中，有72个记录了长江中上游确切的枯水年份和情况，持续时间之久、数值精确，此乃白鹤梁第四独特性。
《陈似题记》碑文内容
无压容器
白鹤梁的题刻和水文资料非常珍贵，所以从20世纪50年代起，水文及考古工作者开始系统收集和整理白鹤梁的题刻文字。
三峡工程在估算长江枯水期、枯水量、通航条件的时候也参考了白鹤梁1200年的水文资料。可以说，白鹤梁记载的千余年间的长江水文数据在当代也起到了不可或缺的作用。
白鹤梁形状及题刻模型
白鹤梁位于长江中上游的涪陵，属于三峡工程的上游蓄水区，工程建成后，上游水位升高，白鹤梁作为一个枯水观测点，再也不会露出水面。为了保护白鹤梁遗址、让这些具有极高的科学（水文）、艺术（碑刻）、历史（至少1200年）价值的石刻不被完全埋没。
20世纪90年代各方专家提出了多种设想，通过各方多次论证，最终选取了“无压容器”方案，对石刻进行原地保护。
《中华人们共和国文物保护法》：核定为文物保护单位的革命遗址、纪念建筑物、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻等（包括建筑的附属物），在进行修缮、保养、迁移的时候，必须遵守不改变文物原状的原则。
白鹤梁最终选取的无压容器方案
所谓“无压容器”，就是在几十米深的水下为白鹤梁上建一座巨大罩子，罩住白鹤梁题刻的核心部分。这个罩子不能是真空的，长江水压巨大，真空建筑无法抵挡这种压力。为了“无压”，罩子内部也要蓄满水，只不过这里面的水是经过过滤、净化，非常干净的长江水。“无压容器”这种方案严格遵循了对文物、遗址的原状保护。
参观线路图
人们在参观游览的时候，坐90米长的电梯下去，到达江心。通过像潜水艇一样的观景窗，观看这些精美的石碑。
侧面窗户看到的白鹤梁
长江与乌江的交汇处，水流量极大，能在这样的水流下面修建一座博物馆，原地保护文物，在全世界这是独一份，此乃白鹤梁第五大独特性。
白鹤梁博物馆外长江与乌江交汇处，当日水深170米
结语
白鹤梁可以说是中国古代最著名的枯水位观测点，早在1200年前就采用了现代水文观测中的“基点观测”，“石鱼标尺”更是独一无二。每到枯水期，石鱼出水，引来仙鹤驻足、文人流连，所题石刻不仅精美异常，还有重要的水文价值。21世纪，作为世界上唯一一座水下博物馆，白鹤梁这座“中国千年水文站”重获新生！原址保护，体现了中国强盛的国力和中国学者对文化遗产的态度！
参考文献
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