灵渠渠首工程
灵渠是硬核的。灵渠是美的，是历史的、文化的，同时也是科学的。一直以来，灵渠最为人乐道的，其中一个就是它硬核的科学气质。
作为古代水利工程史上的一颗明珠，灵渠大致由渠首工程（铧嘴、大小天平）、北渠和南渠三个主体部分构成。每个部分都内涵乾坤，同时有机地构建成一体，构成了灵渠整个堪称复杂精密的水利漕运处理系统。然而这并非只是关于水利漕运科学，还包含地理科学、建筑设计和工程学、环境生态科学甚至水形动力学等等硬核科学知识。
灵渠如今已是著名的旅游景点，大家来灵渠可以看风光、风物和风土，可以看历史和文化，当然还可以看科学
首先，我们先从渠首工程说起。
如果说灵渠整体是一整套复杂精密的系统，那它的渠首工程，就是这个系统的心脏、大脑和神经中枢。
渠首工程位于今兴安县城东部的分水塘村。来灵渠旅游，绝大多数人都要来这里。作为整个工程壅水分流的核心枢纽，湘水（指湘江上游的海洋河）在这里三七分开，三分经由南渠下漓江，七分经由北渠归湘江，“湘七漓三”便由此而来，灵渠作为“三楚两粤之咽喉”、打通中国南北水系经脉的关键通道也就因此成型。
它为什么建在这里？为什么建成这样？又是怎么建起来的？
关于选址
从大背景到小环境的水文地理格局，舍近求远背后的地理奥秘。
今日的湘江，在兴安境内以灵渠渠首工程分界，渠首工程以上是为湘江的上游海洋河，下游便就是湘江。海洋河发源于南边的灵川龙门界，北去的途中与南下流向漓江的始安水两相呼应。《水经·漓水注》说：“峤水自峤之阳南流注漓，名曰始安水。”峤即越城峤，就是南岭西头的“五岭首尊”越城岭。
整个兴安，实际上就是西侧的越城岭和东侧的海洋山两相隔断，在五岭的中轴线西头隔出的一条狭长的谷地。它因此也成为湘桂通道。
长江、珠江流域的水文地理格局，决定了灵渠只能在兴安开凿。这是大环境的决定因素，接下来，就要在小环境里，看它的渠首工程具体的开凿位置——
如果有一个空中俯瞰的视野，可以观察海洋河、始安水的流向和灵渠渠首工程在其中的方位，我们会发现，如今的这个渠首位置，并不是两条河距离的最近处。原本的最近距离仅为1.6公里，实际上要在偏北的位置。也就是说，这个位置是沿湘江南移上溯了3公里至海洋河上游，两条河的距离也相对远了很多。为何要舍近求远？
要知道，在只能手凿肩扛的时代，多挖两三公里河道，工程量要多出很多。
答案就在两条河的高度落差上。兴安虽属谷地平原，但因身处五岭中轴线，整体并非一面平整，始安水与海洋河便就此被分隔南北，各自分流。这同时也形成了两者的海拔落差：在两条河距离1.6公里的最近处，海洋河海拔206.66米，始安水则为211米，高出4.34米；而如今的位置，海洋河却高于始安水约1米多（如以南陡口处算，海洋河高出1.1米；如以小天平处算，则高出1.5米）。
最简单的办法，是在最近处挖渠，把始安水引入海洋河。然而始安水流程短，径流量不大，也几乎没有支流汇入，难以保证通航水量。这个方案当年如有被提出，相信也是很快被否决了。而海洋河的径流量要大很多——那么就在海洋河筑坝，将海洋河引入始安水？这不仅意味着要起一道高于4.34米的坝，同时还要造一条高出地面同等高度的“人工地上河”。且不说工程量，单就当时的建造技术，几乎不可能实现。
无论如何，如今这个渠首的位置是最合适、最正确的选择。这不仅是对水文地理考量权衡得出的选择，最硬核的是当年开渠的史禄，他和他的团队，是仅靠着一对肉眼和一双腿，穿林钻草，硬生生地把这个位置找到的。
这似乎预示着，从一开建，灵渠就充满了硬核气质。
关于设计
“称水高下，恰如其分”，水流控制分导的匠心妙思。
看懂了选址，接下来就来看设计。
渠首工程由铧嘴、大天平和小天平构成。其造型异常独特：小天平在左，大天平在右，于后端斜角交接成一个人字；铧嘴则位于人字顶部的前端，有着一个尖利的前嘴和一个宽阔的后身，状如犁田的犁铧，“铧嘴”一名便因此得来。三者三位一体，从高空上看，就像一架匍匐在河面上随时要振翅飞起的战机。
实际上，这就是一个水坝。与那种常见的一字坝一样，它也要拦水、蓄水。然而它所采用的，并非一字坝那种直霸霸的拦堵方式。它堪称独特的造型背后，藏匿的是一个低调但却很是精密复杂的设计用心：不光要拦水，也要放水；要同时为水做好控制、分流与引导。
这个设计心思从“天平”这一名称就能看出，所谓天平就是要“称水高下，恰如其分”。水是被称量着从这里经过的，水量足够下游渠道通航、灌溉等所需即可。其硬核处就在此：它是一个拦水坝，也是一个水体分流导引的处理系统，同时它还自带度量衡。
我们先看铧嘴，它长约171米，在河中平行于水流方向，水流迎向它尖利的前嘴，随即破分为二。这是分水的开始。铧嘴的功能，在此就相当于一个分水堤，同时还有保护后端大小天平的作用：有它在前分解缓冲，后面的大小天平就不会遭到水流的直接冲击。铧嘴的这种造型，很容易让我们联想到都江堰的鱼嘴分水堤，也许是借鉴了前人的经验。
灵渠和都江堰，两者都注重分引导流，而非一味拦堵。这又可引申到远古传说中的重疏导而非拦截的大禹治水——然而这难道不就是中国哲学的一种实践反映吗？我们的祖先一直都知道，万事万物，通则和畅生机，堵则淤积成疴。
水流被铧嘴一分为二，流向拦水坝——大小天平。最关键的环节到了，整个渠首工程进入下一步之前的所有工作，都需要在这里完成。人字形的大小天平，相交的夹角108°，小天平长127米，在左斜向南渠；大天平长344米，在右斜向北渠。两者长度比例三七比，像两把固定刻度的秤，三分长的小天平分三分水，引入南渠（漓江）；七分长的大天平分七分水，引入北渠（湘江）。这就是所谓的“湘七漓三”。
两个天平的长度体量就是它们刻度，也决定了它们各自需要分引的水量比例，这也是灵渠相对都江堰的青出于蓝处：它要对水量进行更精准的控制；水满时，三七分开流向南北渠的水流，恰好使得两边的水位保持一致，都是1.5米深，不差分毫。
我们再来看铧嘴，作为分水堤，它并非建在河面中心，而是跟着大小天平交接点建在河面靠左位置——也就是说，河水从铧嘴开始就已三七分了。
为什么要三七分，而不是对半分呢？这是考虑到了下游渠道所能承受的径流量。北渠流入较为宽阔、径流量较大的湘江，南渠大部分是在较为狭窄、径流量较小的始安水故道上扩充凿建，只引三分水，是为防止水流溢出甚或冲垮渠道，造成洪涝或对工程的破坏。
铧嘴的尖嘴形状和大小天平的人字形结构，把扑面而来的江水的正压力，转化为侧压力。作为拦水坝，大小天平的高度都低于两侧河岸，每有大水，多余的水便可掠坝而过，溢入下方的湘江故道，从而避免下游渠道洪涝破坏。这是它们对于工程整体的预防保护，它们的自我保护，则要归功于其坡形坝体：大小天平前端的迎水面高度为1.7-2.24米，后端的跌水面高度是0.6-1米，整个横剖面呈前高后低的坡体状。这个造型不仅让它们得以稳定下盘，也避免了水流直接注落坝底，冲击基底。
总而言之，由铧嘴、大小天平构成的渠首工程，不光是拦水蓄水的水坝，同时也是一个控制分导的水体处理系统。它的设计不仅自带度量衡，还有其自我保护机制；不仅奇巧而力求精准，更表现出对地理、四时的水势变化等几乎面面俱到的关注和考量。灵渠的硬核，在这一设计上展露无遗。
关于建造
鱼鳞石、铁马子、千年不腐的松木桩，前工业时代的硬核营造。
在灵渠大小天平坝体中，人们曾发现一段松木桩。为什么要用松木打桩呢？这在现代工程中是不可想象的。
这可以说是前工业时代一个建造杰作，其中更见古代匠人对材料的充分了解和智慧运用——不光是材料特性，也包括这一特性在具体环境中的变化反应。中国民间工匠有个说法，“上水千年杉,下水万年松”，松木有松脂，能防止地下水和细菌的腐蚀，所以可以泡在水里长年不腐。不仅能防腐，松木还具有较强的吸水性，干燥的松木吸水后体积会膨胀，以其在水下打桩，膨胀的体积会把木桩之间松软的土体挤压密实，继而令地基稳实。松木还具有较好的弹性韧性，能抗拉、压、弯、剪；且也易于加工，相对于石块，更容易做成工程构造所需的各种形状。
然而石头始终才是最主要的建造材料。铧嘴和大小天平，其水流冲击大的部位，都使用巨石砌筑。这些巨石方方正正，大小几乎均等，古人是怎么把坚硬的它们凿成这样的？北宋嘉祐三年（1058年），李师中修灵渠，“燎石以攻，既导既辟”——所谓的“燎石以攻”，即先把石头烧得滚烫，然后泼上冷水或盐水，令其在急剧的热胀冷缩中破裂成块，再凿成方正条石。在没有炸药的年代，这个方法也许是要普遍应用的。
然而无论多大块的石块，在水里都有可能被水流掀翻。大小天平的临水面也是巨大石块砌筑，其巨大达2米宽，为了让它们更稳固，古人想到了一个方法：在相邻的两块巨石紧贴的两条边各凿出一个燕尾状的凹槽，然后镶嵌入一种叫“铁马子”的铸铁构件，把整个坝面石块勾连在一起，令其构结成一个整体。这些“铁马子”，也是金属材料和工艺在水利工程中较早的应用。
明洪武二十九年（1396年），在监察御史严震直修渠的记载中，曾有撤去大小天平“鱼鳞石”的记载。这是目前知道的文献中最早关于灵渠“鱼鳞石”的记录，由此可知，其在灵渠工程中是早有存在的。这其实是它独创的、相当重要的一项建造工艺。
“鱼鳞石”，即是以岩石的鳞比排列筑砌坝体，即“鱼鳞坝”。这个砌造结构也改变了水流形态：经由凹凸坑洼的“鱼鳞石”表面，水流形成了一种翻滚的运动状态——水是滚着流过坝顶的，大小天平也因此被称为“滚水坝”。如此一来，水流不仅被极大减缓，其翻滚的流动，亦减轻了直向直流的冲击力。
明成化二十一年（1485年），全州知州单渭主持修渠，“用巨石以甃铧嘴，措鱼鳞”，重新恢复了被严震直撤去的“鱼鳞石”。清康熙五十三年（1714年），灵渠大修，将原本铺砌的“鱼鳞石”，改成以长条岩石直插排砌的方式。在水流年长日久的冲击下，这些石条会往下越插越深，水中泥沙亦会渗落其中的缝隙，使得坝体越发紧密结实。
清康熙年间的此次大修，不仅改进了“鱼鳞石”，也改进的大块巨石的砌筑方式：将原本平砌的石块错落相间，砌成龟背状，以石块之间的相互牵制，增强整个砌面稳固的整体性。
作为水利建筑，灵渠无疑也是一座杰出的前工业时代建筑。其建造不仅表现出对材料的自然特性充分的了解和充满智慧的运用，更完成了自身工艺的革新进化。最最硬核的，在没有机器、仪器和现代物理知识的年代，这一切都是一代一代的人，一步步摸索出来的。