二、古代海塘工程
海塘又称海堤、海堰，主要分布于江苏、上海、浙江和福建滨海地区，是沿海地区抵御海潮海浪侵袭、防止海岸坍塌以保障城乡居民生命财产安全的工程。其中，以浙西海塘规模最大，是历代各朝的修筑重点。
（一）海塘修建历程
早在汉代，钱塘江口已出现海塘。隋唐时期，浙江大规模修建捍海塘，江苏和福建等地开始修建防海堤。北宋后，随着江南地区经济中心的形成，加之受钱塘江口潮流变化的影响，修筑频繁，海塘结构型式逐渐发展。明代出现五纵五横鱼鳞石塘，清代出现鱼鳞大石塘，形成较为完备的海塘体系。明清两代对浙西海塘用力最多，由于潮势的变化，修筑地段的侧重有所不同，明代的修筑重点集中在海盐，清代集中于海宁。至今，许多海塘仍在发挥效益。
（二）海塘分布范围
钱塘江北岸海塘，又称浙西海塘，自杭州狮子山至平湖金丝娘桥，包括杭州江塘和海宁、海盐、平湖等县海塘，长137公里。该处位于钱塘江劲潮首冲，地势险要，历来为我国海塘工程的修筑重点。清代更是耗费巨资修建鱼鳞大石塘，形成坚固完备的海塘体系。
浙江海塘图（雍正十三年）
钱塘江南岸海塘，又称浙东海塘。其中，位于萧山、绍兴和上虞三县的塘工为江塘，东北自夏盖山至镇海则是浙东海塘。浙东海塘与北岸的浙西海塘遥相对望，共同抵御钱塘江怒潮的冲击。由于钱塘江口南岸有山，潮灾较轻，海塘工程规模较北岸小。
江南海塘，西北自长江口南岸江苏常州，经太仓，上海宝山、川沙、南汇、奉贤、金山，至浙江平湖与浙西海塘相接，延绵五百余里。江南海塘除少部分位于苏南外，主要分布于上海境内，是今日上海海塘的主体部分。
此外，福建省沿海十余县均有垦涂筑堤，广东省潮州、雷州和海南岛等地也有海堤。
杭州湾海塘略图
（三）钱塘江涌潮
嘉兴府海塘略图
浙西海塘所在的钱塘江口，地形呈喇叭口状，河口段有底部隆起的沙坎，河口横截面急剧收缩，使进入钱塘江的海潮易于产生巨大的潮位差，形成特有的自然景观——钱塘江涌潮，又称“暴涨潮”。这种涌潮来势凶猛，尤其是当月朔望大潮，潮波最高达3米，潮速约每小时20公里，台风季节潮头则可达8米以上，往往使滨江平原遭受严重的潮灾。
土备塘
为防御海潮侵袭，在钱塘江河口段和杭州湾逐渐建成系统海塘。早在汉代即有修筑钱塘江海塘的记载。隋唐宋时期，江南地区逐渐成为全国财赋之区，浙西沿海地区建成系统的海塘工程。明清时期，大力修筑海塘，改土塘为石塘，并改进海塘布置形式和塘身结构，使工程体系更为完备，工程技术大为提高。这些海塘工程是我国古代伟大的建筑工程之一。有的至今仍在运用，且被誉为海上长城。
海宁盐官一线潮
（四）浙西海塘类型
海塘工程技术在建设过程中不断发展。最早的海塘只是就地建成的土堤。宋元间，杭州及其附近的经济发达地区大量采用竹笼工和石囤海塘来护卫；明代砌石塘工开始在杭州湾前端海盐境内推广；清代潮灾集中于海宁之后，石塘开始向海宁延展。清乾隆时规模巨大的“鱼鳞大石塘”成为护卫杭州湾的主要塘型，传统海塘工程技术至此达到最高水平。
海宁老盐仓回头潮
1.土塘
土塘是我国海塘工程最早的结构形式，由于就地取材、费用节省和建筑速度快等优点，从古至今一直是我国海塘的主要类型。土塘的大规模建设始于唐代，浙西盐官捍海塘是代表性工程。
钱塘观潮（清麟庆《鸿雪姻缘图记》）
至清代，土塘的筑法逐渐形成一定规范。兴工时间：因夏季土松、冬季土冻，在此期间施工，塘身难以坚固，一般选择在阴历二至四月或八至十月间兴工。筑塘选址：如塘身近水，易遭潮水冲刷，宜于塘外留有滩地，滩地离海距离，各地不一。塘身筑法：底厚上薄，内外都呈坡状，外壁斜坡大于内壁斜坡，以使潮波消能，降低对塘身的冲击力。
有种土塘，其位置和功能不同于海水前沿的一般土塘，它修筑于海塘以内，并与之并行，即土备塘，又称复塘或复堤，约创建于明成化三年（1477年）。万历三年（1575年），海盐县建五纵五横鱼鳞塘时，在石塘以内加筑土备塘，并在二塘间开河一道，以防潮水漫溢石塘。清雍正年间修建海宁鱼鳞塘时，鉴于旧塘大部分坍损，在旧塘以内修筑土备塘70余里。
钱镠画像钱镠（852-932），字具五代十国时期吴越国的创建者。钱镠在期间，征用民工，修建钱塘江海塘，在太湖流域普造堰闸，以时蓄泄，并建立水网圩区的维修制度，使两浙地区的经济逐渐得以发展
2.竹笼石塘
竹笼石塘是五代吴越时期（893—978年）吴越王钱镠在杭州一带海岸创建的。
梁开平四年（910年），吴越王钱镠在杭州候潮门至通江门修筑海塘。最初采用板筑法，即两侧以木板夹峙，中间填土夯实，筑成土塘，以防海水涨漫。当时强潮昼夜冲激沙岸，一旦海变，两岸大片土地很快就会全部坍入江中。因此，吴越王钱镠采用竹笼装石堆砌的方法修筑海塘，这是浙江有石塘之始。
竹笼石塘的修筑是于施工现场在竹笼内充填块石，层层叠置，各层竹笼之间用木桩贯穿。海塘之外植大木十余行，称“滉柱”，用来阻挡和消减波浪对堤防的冲击，保护塘脚不受冲刷。竹笼木桩塘的出现，不仅在海塘材料和结构方面较前有很大的进步，且开始采用消能防冲措施来抵御涌潮。
竹笼海塘工程示意图
3.柴塘
杭州古海塘及镇海塔
柴塘又名草塘，是用芦苇与土为主要材料的防潮工程。柴塘的修筑始于北宋大中祥符五年（1012年）。
北宋年间，浙西海塘修筑渐多，钱镠的竹笼海塘法所费工料较多。大中祥符五年（1012年），两浙转运使陈尧佐、知杭州戚纶改用薪土筑塘，即柴塘。柴塘用一层柴薪一层土相间夯筑而成，是黄河埽工在海塘建筑中的应用。柴塘法的优点是可就地取材，省工省料；且柴土相间，抗冲能力很强，适于地基软弱、承载力较低而潮流强劲的地段。缺点是费柴较多；且是临时性工程结构，需要经常维修；可御潮却不能防风，在大风的吹袭下，往往层层掀去。
尽管存在一定的缺点，柴塘法仍是一种富有生命力的海塘结构形式，使用至今。尤其在抢险工程中，因其简单易行但抗冲能力强的特点，颇受人们重视。即便在大规模修筑鱼鳞大石塘的清代，在地基特别软弱的地段，仍采用柴塘。今日，由于柴草来源减少，柴塘逐渐退出人们视野。
4.石囤海塘
石囤海塘的修筑始于元代，主要分布于盐官。
清代柴塘图（《海塘录》）
柴塘
盐官海岸为粉砂土，抗冲力极差，易于被潮流冲刷，导致海塘基础不稳而坍塌。元代，在钱镠竹笼海塘法的基础上，创筑“石囤木柜塘”，在以木桩捆扎而成的矩形木框内填以大石，层层叠砌石囤海塘在结构上与竹笼工同，但抗冲性能更好。
石囤海塘的功能在实践中得以验证。元泰定年间（1324—1327年），钱塘江北岸潮灾频繁，石囤海塘大体积的填石和块石间的缝隙，使之在提高地基承载力和吸纳潮浪冲击方面独具优势。因而，明清以来重要地段的塘工被石塘取代后，石囤仍被普遍用作石塘的基础工程和消能护塘工程。
木柜
5.直立式石塘
鉴于柴塘费料多且需年年维修，北宋景祐年间（1034—1038年），工部侍郎筑石堤12里，自杭州六和塔至东青门。庆历四年（1044年），转运使田瑜、知杭州杨偕在原有石堤基础上修筑石塘2200余丈。迎水面用石砌成直立墙，逐渐内收，略有斜坡，以增加稳定性和抗冲能力；背水面附以土堤作帮衬；塘基外用竹络装石做成护坦，以削弱海浪冲击力；岸线设计成略有曲折的波纹形，以削弱潮流的冲击力。
北宋田瑜、杨偕直立式石塘
6.斜坡式石塘
与田瑜等人在杭州修建直立式海塘的同时，时任浙东鄞县知县的王安石在杭州湾南岸的镇海修建斜坡式石塘。创建于北宋的这两种石塘，都为后世所沿袭。
王安石所筑海塘为斜坡式石塘，又称“坡陀塘”。这种结构的石塘能够使潮水作用于单位面积的压力减小，适用于潮势平缓、波浪较小的地区，节省工料，砌筑容易。
北宋王安石斜坡式石塘
明成化十二年（1476年）、十三年（1477年）连续两年海溢，浙江按察司副使杨瑄仿照王安石的坡陀塘式，采用竖石斜砌，垒碎石于内，使成斜坡形的方法，在海盐修筑海塘。由于海盐潮势强劲，潮波的冲吸作用强烈，坡陀塘的表面砌石易被波浪卷走，其内部所填碎石易被潮流掏空，造成表面塌陷。十余年后，杨瑄所筑海塘逐渐倾塌，此后这种类型的石塘便很少用于浙西。
明代黄光升五纵五横鱼鳞大石塘
7.重力式石塘
明弘治元年（1488年），海盐县知县谭秀鉴于斜坡式石塘自身稳定性差等缺点，采用打基桩和条石纵横叠砌的方法，筑成直立式桩基石塘。海盐修筑重力式石塘自此开始。
明代杨瑄竖砌坡陀唐式
浙西海塘大多建于粉砂土、黏土海岸，地基松软，承载力低，抗冲性能差，在劲潮的冲击掏刷下，塘基易被掏空，从而引起上部结构的不均匀沉陷、断裂和坍塌等，谭秀所筑石塘既吸收了宋代田瑜等人直立式石塘的优点，又采用打桩基础和条石纵横错置的方法，在一定程度上克服了上述问题，是塘工技术发展历程中的重要里程碑。
明弘治十二年（1499年），海盐知县王玺对谭秀的砌石方法进行了改进，改“外纵内横”叠砌法为“纵横交错”砌法，使石块之间相互制约，整体稳定性增加；并要求石块尺寸一致，打磨平整，砌筑紧密，使潮水难以自石缝中渗入。王玺所筑石塘仅长20余丈，但历经多次潮灾而未坏，尤其是明嘉靖二年（1523年）秋潮泛滥百余里，沿线旧塘几乎全部出现问题，唯独王玺所修石塘完好无损，因而时称其为“样塘”。
明代谭秀重力式桩基石塘
明嘉靖二十一年（1542年），浙江水利佥事黄光升研究分析了浙西海塘的问题症结在于“塘根浮浅”和“外疏中空”，在吸取谭秀和王玺筑法的基础上进行了改进，发明“五纵五横鱼鳞塘式”，使纵横叠砌的方法更为完备。
8.鱼鳞大石塘
清代是修筑海塘规模最大、技术水平最高的朝代，尤其是康熙、雍正和乾隆三朝，投入的人力、物力和财力为历朝所不及，而且乾隆六次下江南中有四次前往海塘工地视察，平常则以内阁重臣或封疆大吏亲自督办。清代海塘修筑重点在浙西，尤其是海宁，许多新的工程技术和结构形式在此得以应用，其中最具代表性的便是鱼鳞大石塘。
清代鱼鳞大石塘吸收了明代纵横叠砌的方法，最早由浙江巡抚朱轼在清康熙五十九年（1720年）修筑于海宁老盐仓，长900余丈。
清代朱轼鱼鳞大石塘
塘身筑法：将长五尺、宽二尺、厚一尺的大石块斩凿平整，纵横交错砌筑18～20层，外纵内横；逐层叠砌，成品字形，每砌一层，外收四寸，内收一寸，使塘身外坡内陡。在石块的纵横侧立交界处，上下、前后凿成石槽，嵌以铁锭、铁锔，使塘石互相钩连，使之成为整体，在潮波冲击下不易散裂；石块合缝处灌以桐油或糯米汁，使塘身内部无缝水进出。
塘基筑法：先于地面开深二三尺，以见实土为宜。然后在靠海一面，用围圆一尺五寸、长一丈至一丈九尺左右的木桩深钉与土齐，各桩紧贴一起，就像马口中的排牙，因称马牙桩，以防御潮水冲刷桩缝；塘基面中部，前后再各钉马牙桩一路，共计四路。每筑塘一丈，每路用桩20根，四路共计80根。塘基面所余空间，钉梅花桩共计七路，每路用桩稍少，为11根，七路共计77根。最后用木夯把梅花桩间的土面夯实坚固。
鱼鳞大石塘经受了多次潮灾考验，雍正年间一次大的潮灾后，海宁县几乎所有的土塘、石塘都坍塌了，但朱轼的鱼鳞大石塘仍巍然屹立。此后，鱼鳞大石塘成为清代主要的海塘工程形式。乾隆年间，不惜斥巨资，将海宁县受潮流顶冲地段全部改建成鱼鳞大石塘。
（五）护塘工程
护塘工程是海塘系统的重要组成部分，特别是风潮强劲的地区。在长期的筑塘实践中，古代沿海地区的人民创造了各种类型的护塘工程。这些护塘工程中，有外护和内护之分。外护工程中，又有近护和遥护。就其保护对象而言，有护塘身和护塘根的，也有护坝和护滩的工程。修筑时，须根据各地潮势和滩涂等特点，因地制宜地选择护塘工程类型。
1.竹笼、木柜与埽草混合护塘工
木柜和竹笼都是古代常用的水工建筑构件，被称为“聚小石为大石之法”。作为海塘护塘工，这种柔性构件所具有的消能效果得到充分的发挥。
护塘消能工施工（《海宁念汛六口门二限三限石塘图说》）
竹笼盛石始于五代吴越王垒筑海塘。清康熙年间，用竹络、木柜法作为海塘外护工程。竹络一般长一丈左右，分为长与方两种形式，长者用于铺底，方者用以叠高。叠垒后，用大竹将各竹络连结为一体，络外密钉长桩，使不致坍散。
木柜也有长与方两种形式，一般排置于塘外十余丈。每排置五柜或十柜，则以长木将其贯连为一组；各组之柜，再用巨木加以牵连；如此，可在塘外排置数十里长的木柜。垒叠时，可层叠三柜、四柜，上下用长木贯连。每排叠一列，柜外用长木密钉入地，使无坍塌之患。木柜以品字形排列，近塘者稍高，依次降低。
以框架结构的木柜用作护塘，在水力的冲击下一旦散架，内填块石将被浪潮席卷一空。清乾隆以后以木桩、竹笼为主和埽草混合结构的护塘工逐渐普遍。这种护塘工，以木桩抵挡大浪的冲击，以柴草埽坝延缓退潮水流速度使之挂淤以护滩，利用材料各自的特点，实现了多重工程目标。
2.坦水工程
坦水工程主要用于保护塘根，尤其是潮势强劲的海宁地区。这里“潮与江斗，激而使高，遂起潮头，斜搜横啮，势莫可当。又潮退之时，江水顺势汕刷。苟非根脚坚固，塘身难保无虞”。因而，海宁塘工修筑，历来既重视塘身，更重视保护塘根的坦水工程。
清代以前，坦水多用块石堆砌。清康熙五十九年（1720年），大学士嵇曾筠创建鱼鳞大石塘时，因块石坦水易于坍塌，改用条石坦水。条石坦水的筑法：自塘脚向外铺砌坦水二至三层，里层高度可砌至塘身之半，向外逐渐降低，呈斜坡状。下用块石砌高，上用条石平砌。砌石之外，用长木钉排桩一至二列，加以固定。坦水工程对保护塘基免遭潮流冲刷具有很大的作用。至乾隆年间，海宁、杭州的石塘，除个别地段外，几乎全部建有条石坦水保护塘基。
清代坦水工程
3.挑水坝和盘头
钱塘江潮的强劲和主槽的极不稳定，造成岸滩冲淤变化较大。这种情况使得古代塘工技术不仅在塘身和塘基方面不断改进，且在挑水防冲工程技术方面取得较大成就。清代，挑水防冲工程得到普遍应用。
清代，挑水防冲工程主要有两种：挑水坝和盘头。
清代尖山石坝工程《两浙海塘通志》
挑水坝就是丁坝，主要用来挑出主流，保滩促淤，使塘岸不受潮流的直接冲刷。挑水坝横截海中，短者仅几十米，长者可达数百米。清代最著名的挑水坝工程是海宁尖山石坝（又称塔山坝）。海宁临海是一段呈弧状的海岸线，海潮迅急奔驰，直冲海岸，致使此段海塘屡建屡毁。海宁城东南海岸有尖山耸立，尖山之对面有塔山位于海中，二山之间为潮流所经，主槽深达三四十丈。为保障海宁海塘安全，相传元末明初刘基在二山之间建坝，拦断潮流，后损坏。雍正十一年（1733年），直隶总督李卫等人查勘海塘时，提出重建尖山石坝工程。次年，由总理海塘副都统隆升主持开工。历时6年，于乾隆五年（1740年）建成。尖山石坝长约800米，分别以尖山和塔山作为天然的坝根和坝头。修建时，以标杆定位，然后抛石，最后砌竹笼。为便于施工，还在尖山以西文武庵附近先筑鸡嘴坝一道。尖山石坝伸入激流，既堵塞了尖山水道，又挑溜南趋，保护了尖山以西十余里海塘不受潮流顶冲，至今仍在发挥作用。
清代草盘头
盘头又称挑水盘头，状如半月，靠筑于海塘迎水面，分为草盘头和石盘头。草盘头始建于清雍正七年（1729年），时涌潮顶冲海宁东塘，浙江巡抚李卫修筑盘头草坝5座，使水势稍缓，并引涨沙渐淤。草盘头的筑法：周围签钉排桩，中填块石竹笼，使深入软泥之下，作为底脚，上压埽料，再以长木深贯其底。每座草盘头高约三四丈，外围长三四十丈，内直一二十丈不等。盘头也有用条石环砌而成的，称石盘头，形状与作用与草盘头相同。草盘头创制以来，就被广泛用于潮流顶冲堤段，往往多做盘头密集布置，挑溜御冲效果显著。
4.护滩工程
海塘塘外滩涂的广狭，对于海塘的安危至关重要，所谓“守堤必先守滩”。护滩工程的作用是通过护滩促淤来保护滩涂、保护坦水，进而巩固塘基。
护滩坝的筑法有二：①在滩的最险地段，紧靠低潮位的水边筑坝，内外钉以排桩，内填碎石；②在次险地段，于距水数尺处筑坝，中钉排桩一行，排桩内外垒石，中高而内外均呈斜坡状。护滩坝宜宽不宜高，潮至没于水中，潮退仍见，次第停淤。
除工程护滩外，还有植物护滩法，即在塘外滩地上广植芦苇和蒲草，下有根系固沙，上有枝干杀潮促淤，是一种费省而成效高的护滩措施。