中国秦汉魏晋南北朝时期的水利科技（上）
秦在统一以前，关中地区已修成了郑国渠，大片土地得到灌溉，农业生产更加发达；巴蜀地区的成都平原已建成都江堰，成都平原一带遂成为"天府之国"。秦汉魏晋南北朝时期，在原有水利工程技术的基础上，继续大规模地兴修水利，并且在规模、技术和类型上都有重大的发展，取得了显著的成就。主要的工程有：灵渠、漕渠、龙首渠、白渠、治黄、淮河大坝、钱塘江海塘、芍陂等。
1.汉代运河工程
秦始皇统一六国后，为进军岭南，克服五岭障碍，以解决军粮运输之需，在公元前219年派史禄(或称监禄，名禄，姓不详；史，监都是官称，生卒年亦不清楚）主持开凿了著名的灵渠。灵渠位于今广西兴安县，在这里，长江水系的湘江上游海洋河与珠江水系中的漓江支流灵河相距只有1000余米，中间却隔着高约30米的分水岭。但是灵渠上源始安水在这里的水位要比海洋河水位高出大约6米，不便在这里直接开渠沟通。于是，史禄便在海洋河上游选择了一处水位略高于始安河水位，相距又很近的位置，在那里开渠分水，引导海洋河水流入始安水。但是，从分水处沿海洋河故道进入湘江这一段坡度较大，水流较急，不便于航行，于是史禄等人又舍弃了一段海洋河和湘江故道，在分水处的北边另外修建了一条渠道，并设计成弯弯曲曲的形状，来延长渠道长度，使渠道坡度尽量降低，以便于航行。这样，既实现了沟通湘江漓水的目的，又保证了航行的安全。灵渠工程主要包括分水铧嘴、南渠、北渠、靠近北渠口和南渠口的大天平石堤和小天平石堤。南渠长15余公里，宽约5米，因选择位置适当，水流平稳，便于行船。北渠虽属续建，但又十分必要，渠长近3公里，宽10米到数10米不等。用石筑成的分水铧嘴起着分流作用。大小天平石堤起着溢洪的作用，汛期洪水可以越过堤顶泄入湘江故道，减少北渠、南渠的压力。唐代以后又在渠上设置了斗门(船闸），使工程更加完善。可见，灵渠的总体布局和具体设计都非常科学，直到今天仍发挥着灌溉和航行的功能。
漕渠是在汉武帝元光年间(前134年到前129年）开凿的，它也是一个著名的航运工程。为修此渠，汉武帝先后调集了数10万民工分期分批地进行开挖，用了3年多的时间才告成功。该渠全长100多公里，由于距离较远，渠线的勘测便十分重要。水工齐人徐伯成功地完成了这一重任，表现出古代高超的勘测技术水平。该渠修成后，从长安可直通黄河，大大节省了航运时间，并使运输量也大大增加。另外，汉武帝还派人沿渠修筑了一些灌溉渠，使沿渠万顷农田得到了灌溉。该渠的修建，不但是水利史上的一项壮举，而且也是经济史上的一件大事。此外，为了避开三门峡天险，将南方的粮食和物资转运到长安，汉武帝曾令张邛沿古褒斜道开挖运河，企图通过汉水支流，褒水、渭水支流，经斜水来沟通汉水与渭水。但因褒、斜水的河谷过于陡峻，水流很急，水道中多礁石，而且褒水，斜水的地势太高，致使水浅不便行船，因此，没有达到预期目地。
东汉建都在远离江河的洛阳。为了解决洛阳的供水问题以及洛水与黄河间的水运问题，公元47年，张纯奉命开挖渠道引洛水经洛阳，然后注入黄河。该渠被称作阳渠。这样，通过阳渠沟通都城与中原的水运交通。
鸿沟从战国开始已成为黄河、淮河间的水运要道，运输能力很大。西汉时虽仍通航，但逐渐为汴渠所取代。由于黄河在王莽时改道，致使汴渠泥淤严重，河运交通因此受阻。东汉初年对汴渠进行了连续整治，并在开封附近修浚仪渠，使汴渠水运重新畅通。东汉政府还派人修建了汴渠在黄河的取水口，并将土木结构改为石质结构。为了控制水量，在相距5公里的两地分别修建了取水口，以便相互调剂。
西汉政府对江淮间的水道进行了修整，将春秋时期开凿的邗沟向东扩展到茱萸沟，使之成为重要的盐运水道。
这一时期，江南已有了航运通道，诸郡船只可以进出长江，这可能是早期的江南运河。
可见，秦汉时期从关中经渭河、黄河、鸿沟或汴渠、邗沟、江南运河、灵渠，可以把黄河、淮河、长江、珠江等水路连为一体，初步形成了纵贯全国的航运干线和水路网络。
2.汉代关中的水利工程
两汉时期，农田水利事业倍受重视，水利工程遍布全国各地，到了汉武帝时更是盛极一时。在关中地区，大型的水利工程就有龙首渠、白渠、六辅渠、灵转渠、成国渠等。
从工程技术角度来看，龙首渠占有突出的地位。龙首渠是引用渭水支流洛河之水灌溉重泉(今陕西蒲城县东南、征南县、大荔县南部）一带农田的一条大型灌溉渠道。该渠两端都连着洛河，但因该渠要穿过长约4公里的商颜山(今大荔县北铁链山），给工程带来了很大困难。由于沿山脚明挖深渠极易坍塌，以至堵塞渠道，便改用穿凿隧洞的方法，并创造了井渠施工的方式。施工时，沿着渠线先打多眼竖井，以增加施工的工作面，加快施工的进度，并且保证施工的安全。这种施工方法的关键在于确定渠线和选准竖井的位置。经过10多年的开凿，长达5000多米的隧道完全贯通，整个渠道才得以完成。这一隧道施工技术无疑是水利史和工程史上的一项创举。由于井渠可以减少渠水的蒸发，则井渠法很快就推广到了甘肃、新疆一带的干旱地区，这种方法正是新疆独特的水利工程"坎儿井"的前身。
汉武帝元鼎6年(公元前111年），右内史倪宽主持开凿了六辅渠。六辅渠在郑国渠上游南岸(在今泾阳、三原县境内），有6条渠道，以灌溉郑国渠水达不到的土地。汉武帝太始2年(公元前95年），在赵中大夫白公的提议下，汉武帝派人开凿了白渠。该渠引泾水沟通漆沮水，然后注入渭水，渠全长100多公里，能灌溉田地45万亩以上，一时形成了"举臿为云、决渠为雨，且灌且喜，长我禾黍"的壮观场面，使关中地区的农业生产得到进一步发展。因该渠是在白公提议下修筑的，故名白渠。它的作用重大，其地位甚致超过了郑国渠。
灵轵渠自周至县灵轵原下起，向东北注入渭水，全长约25公里，灌溉农田数十万亩。成国渠自眉县引渭水向东，沟通渭水支流杜水，再向东经咸阳东北又回注入渭水，可灌农田百万亩。引渭水支流水进行灌溉，全长10余公里，灌田上万亩；其位置在今扶凤、武功县境内。
上述这些渠道在关中地区形成了一个庞大的灌溉网，大大促进了关中地区农业生产的发展。
3.汉长安城供水工程
汉代长安城，是一座规模很大的都城，城墙的周长达25公里。城北建在今西安城北5公里的一块高地之上，但城内水质欠佳，饮用水源不足，给城市生活带来极大不便。为解决这一问题，汉武帝元狩3年(公元前120年）在京都长安城近郊修建了昆明池。此池地处长安城西南，周长20公里，引洨水供宫庭园林及居民生活用水，并接济航运交通的漕渠，并形成了由水库、坝、闸、渠道和堤防等水工建筑组成的供水系统，兼具蓄、引、排的功能。
从此，中国出现了较大规模的城市供水工程。隋、唐建大兴——长安城时以此为借鉴，在城市供水工程的建筑上取得了举世睹目的成就。
4.汉代其它地区的水利事业
秦汉时期，长江流域的水利事业开始兴盛。特别是汉水支流唐白河流域最为发达。该地区属南阳盆地，沃野千里。西汉中期已有曾规陂池水利工程，后期又有很大发展，在当时南阳太守领导下，建成水渠数十处，灌溉面积达200多万亩。其中六门堨(又称六门陂）最有名。该项工程在今河南邓州市西，兴建于公元前34年。开始只有3个水门，公元5年扩建为6个石水门，故称六门堨，可灌溉田地50万亩。该工程曾一度荒废，晋时杜预和刘宋时刘秀之又对其进行修复使用。汉水上游的汉中地区还有山河堰水利工程和陂池蓄水灌溉工程。除汉水流域外，长江流域的都江堰工程也得到扩建。赣水流域的南昌一带修建了许多塘池，下游扬州一带兴建陂湖，灌田200万亩。这是扬州五塘的前身。云南滇池一带在西汉末年也开始兴修水利。益州太守文齐发动人民造陂池，灌田20余万亩。同一时期淮河流域的水利工程也十分发达，尤以鸿隙陂最有名。鸿隙陂位于淮河与汝水之间的息县，上游连淮水，下游与淮水支流慎水相通，是一个具有相当规模的蓄水灌溉工程。成帝时被毁，东汉初年许扬带人修复，灌田逾百万亩。但到北魏时，作用明显降低。
另外，淮水与汝水之间的陂塘已达17处。这些灌溉工程的造式大多数和南阳地区相类似，大小陂塘与灌溉渠道相互串联，形成了一个分布广泛的灌溉网。下游一带有张禹在今邱县一带修复的蒲阳陂；王景在庐江修复的芍陂等。其中以汉武帝时的成就最为突出。
在河南汝南地区和安徽寿县地区的引淮灌溉工程，其灌溉面积已超过500万亩；山东西部地区的引文灌溉工程，沟渠纵横交错，灌溉面积达100万亩，并使这一地区的自然景观大大优化，自然灾害明显减少。在今内蒙古河套一带、甘肃河西走廊地区和山西引黄河和汾水的灌溉工程，也使黄河流域水浇田的面积空前增多。其中，宁夏平原一带的引黄灌溉，在秦代水利设施的基础上，逐渐形成完整的灌溉系统，使这一地区变为河渠纵横，田畴青翠的沃野，荒凉的宁夏平原开始成为塞外江南。至于其他地区的小型渠道和山区的蓄水陂塘，更是不胜枚举。东南沿海地区为防范海潮侵袭而修筑的海塘工程也开始出现。总之，汉武帝时兴修的水利工程确实是空前的，无论是从规模、数量，还是在技术、功效上，都是有口皆碑的。这为后世农田水利和农业生产的发展奠定了坚实的基础。
5.汉代的治黄工程
黄河在历史上多次泛滥成灾，给人民生活和农业生产造成了极大的破坏。历代统治者都十分重示对黄河的治理。
公元前129年，黄河再一次在瓠子口(今河南濮阳西南）决堤，汹涌的黄河水一下子吞没了黄淮之间的大片土地，使千里沃野变成了一片汪洋，上万人流离失所，无家可归。汉武帝元封2年(前109年），朝廷调集了十几万人投入了大规模的治黄工作。经过半年多的苦战，总算堵住了决口。随后，汉武帝又派人加固了几百里的堤防，使大片黄泛区恢复了生产。
公元69年，东汉水利名臣王京(约公元25-约85年）带领数十万民工开始治理黄河，这项工程包括修筑和加固自河南荥阳到黄河入海口山东千乘(今山东高青县北）500多公里的黄河大堤，同时开凿汴渠(秦汉之际的鸿沟在荥阳从黄河分出到开封的一段）的新引水口，截弯取直，疏浚河道，加固堤防，兴建水门，使河汴分流，汴渠因而得治，结束了从西汉平帝(公元1-5年）时黄河决口造成的长达60多年的水害。这项工程的完成，稳定了黄河的河床，使新黄河分洪路线相对变直，成为黄河下游距海最近的一条河道，水流挟沙能力随之加强。在此后的900年里黄河没有发生大规模的决堤改道现象，这的确是个跨世纪的贡献。
汉代对于治黄技术理论的研究也有发展。如王莽时期，水工张戎(生萃年不详）根据实测得出黄河"一石水而六斗泥"，这一比率与近年观测数据大致相同。他主张利用水势冲刷河床，使河床不致升高太快而造成泛滥。其它有价值的观点如：分疏说、滞洪说、水力刷沙说、改道说、筑堤说，纷纷涌现，对后世治黄工作提供了重要的理论根据。
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