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中国古代水利工程何以千年不衰(4)
http://www.100md.com 2018年3月15日 《百科知识》2018年第6期
     这一时期,关于治水,留下了很多珍贵的文物,如镇水石兽、石匾碑刻等。

    行之有效的水工技术

    古人总结出了大量行之有效的水工技术,在历朝历代的治水实践过程中发挥着重要的作用。

    海塘是抵御海潮侵袭、保护沿海城乡安全和生产的堤防工程,主要分布在江浙一带。海塘最早起源于钱塘江口,汉代,华信筑海塘;五代时,吴越王钱镠筑捍海塘,创竹笼石塘。此后,海塘工程技术不断更新,清代经历康雍乾三朝不断营造和完善的海宁鱼鳞大石塘,屹立至今,代表了古代海塘技术的最高成就。

    “圩田”,又称“围田”,在浅水沼泽地带或河湖淤滩上筑堤,围田于内,挡水于外,围内开沟渠、设涵闸,实现排水灌溉,是江淮地区一种獨特的水利工程形式。

    “坎儿井”是干旱荒漠地区一种特殊的灌溉系统,是开发利用山前冲积扇地下潜水进行农田灌溉和人畜饮用的一种古老的水平集水工程,被普遍采用于新疆吐鲁番地区。坎儿井由竖井、暗渠、明渠和蓄水池四部分组成。

    埽工是我国独创的用于护岸、堵口和筑堤等工程的水工构件,主要用于黄河等多沙河流上。埽工在宋代已普遍使用,卷埽技术已比较成熟。从清乾隆年间开始,逐渐改为厢埽。埽工

    埽工有就地取材、制作迅速等特点,既能在洪水期抗御水流对河岸坝垛的冲刷、防止堤岸坍塌,又能适用于河道截流、水中进占筑坝以及堵复溃决口等施工,被广泛应用于黄河治理,在历年抗洪抢险中发挥了重要作用。

    以水能为动力

    我国古代还发明了大量的水利机具,它们是利用水能为动力的古代提水或加工机械。这些机具的发明和推广使用,对我国古代农田水利的发展起到了巨大的推动作用。

    按照用途,古代水利机具可以分为提水器具和水能机械两大类。

    首先来看提水器具。在工业革命之前,用于排灌的提水机械大致经历了从人力、畜力的应用,到水力、风力的应用两个发展阶段,以桔槔和辘轳为代表。

    桔槔(jié gāo),又称“吊杆”“称杆”,它在横杆的一端绑上或悬上一块重石头,另一端系有汲器。当要汲水时,人用力将汲器一端往下压,另一端则上升。当汲器汲满后,利用杠杆原理,借助重物的重量可将汲器提升。圩田

    辘轳是为了满足深井灌溉的需要,人们利用轮轴原理发明的。据《物原》记载:“史佚始作辘轳。”史佚是周代初期的史官。这表明,早在公元前1100多年前,古人就发明了辘轳。到春秋时期,辘轳已经流行。辘轳的垂直提升方式,使人们可以高效汲取深层地下水,由此摆脱地表水的限制,不断扩大生产与生活区域。这种汲水方式,我们今天还在使用。

    随着大田灌溉需水量的增加,能够循环往复、持续提水的水车开始出现。

    翻车,又名龙骨水车,有人力、畜力和风力等多种形式,如牛转翻车、坐式龙骨车、八帆风力龙骨水车、单人拔式龙骨车,等等。最早的翻车由东汉末年马钧发明,当时采用手拉式。“龙骨”一名,最早文字记载见于陆游《春晚即景》中“龙骨车鸣水入塘,雨来犹可望丰穰”的诗句。

    风车,在中国已有数千年的历史,最早的形象记载是东汉晚期(公元2世纪)墓葬的壁画。风车也能用来提水。八帆式风力水车即是利用风力提水的工具,由风车和水车两部分组成。这种风力水车的风轮由八面与船帆相似的布蓬组成,能利用来自任何方向的风,不需调迎风向。

    在利用机械提水灌溉的同时,古人也注意到了水中所蕴含的能量,并据此创造出水碓、水磨和水转纺车等机械工具,将水能转化为机械能,用于农业和手工业生产。八头水碓

    水碓,又称机碓、水捣器,是一种利用水力、杠杆和凸轮原理舂米的工具,用水力把粮食皮壳去掉,是脚踏碓机械化的成果,发明于汉代。

    磨坊是综合性谷物加工机械,中间竖有立式水轮,水流冲击水轮产生动力,水轮中轴延长,中轴转动时推动水砻、水磨和水碓同时工作,把稻谷脱粒并磨成浆舂成粉,成功实现了多种作业的同时进行。

    水转大纺车是古代的水力纺纱机械,发明于南宋后期,元代盛行于中原地区,是当时世界上最先进的纺纱机械。水转大纺车的原动机构是一个直径很大的水轮,水流冲击水轮上的辐板,带动大纺车加工麻纱和蚕丝。

    把水能作为一种自然资源加以开发利用,从粮食加工进至鼓风冶铁,再推广到纺织行业,在这方面,可以毫不夸张地说,我们的祖先走在了世界各国的前头。 (张彦)
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