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中国古代的水利工程和水文知识

[作者:宋正海]  [2007/8/3]
“束水攻沙”理论是我国古代河流水文学的光辉成就,也是治黄和黄河大堤完善化的理论基础。“束水攻沙”是明代潘季驯(1521-1595)吸取前人对河流泥沙运动规律的认识成果,结合自己的治河经验总结出来的。他在《河议辩惑》中说:“水分则势缓,势缓则沙停,沙停则河饱”;“水合则势猛,势猛则沙刷,沙刷则河深”;“筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于两旁,则必直刷乎河底,一定之理,必然之势,此合之所以愈于分也。”“束水攻沙”符合河流泥沙的运动规律,因而的确有成效,在世界水文学史上占有重要地位。清代陈潢(1637—1688)发展了“束水攻沙”的治河方针,为了使黄河能保持均匀的水势,必须根据河床宽窄及时在某些河段泄水,“务使所泄之数,适称所溢之数,”为此他吸取劳动人民测土方的方法,用而测水。陈潢认为:河流流动好比人走路,流得快的,好像“急行人”,每天可流二百里;流得慢的,好像“缓行人”,每天可流七八十里。以水纵横一丈、高一丈算一方,这样可以计算河流一天能流动的水方数,终于第一次发明了河流流量测算方法。

海塘  出现于西汉,之后筑塘技术不断发展,不少海塘由土塘发展到石塘,规模也不断扩大。江苏、浙江两省是全国漕粮的来源地。但是两省地滨东海,常遭台风、海啸袭击,潮灾严重,尤其是杭州、嘉兴一带最严重,因此江浙海塘建筑成为水利建设的重要方面。继宋元二代多次筑塘后,清代康熙、雍正年间,曾经先后六次大修海塘。江浙海塘是世界闻名的,北起金山卫,南到杭州,全长三百多里。海塘像一座座海边长城,阻挡海潮侵袭,捍卫着沃野千里的三角洲和滨海平原。

两条著名的通航运河

除了上述直接为农业生产服务的水利工程外,我国还有用来沟通水系、便利交通的运河。

灵渠  位于广西兴安,它是秦始皇统一六国以后,为了进一步完成统一事业,克服五岭障碍,解决运输军粮问题,派史禄领导开凿的。它长约三十多里,宽约五米,连接湘水(长江水系)和漓水(珠江水系)。开凿灵渠,先在湘水中用石堤筑成分水“铧嘴”和大小“天平”,把湘水隔断。在铧嘴前开南北两条水渠,北渠仍通湘水,南渠就是灵渠,和漓水相通。湘水上游,海阳河流来的水被铧嘴一分为二,分别流入南渠和北渠,这样就连接了湘水和漓水,沟通了长江和珠江两大水系。当海阳河流来的水大时,灵渠可以通过大小天平等溢洪道,把洪水排泄到湘水故道去,保证了运河的安全。灵渠选择在湘水和漓水相距很近的地段,这里水位相差不大,并且使运河路线迂回,来降低河床比降,平缓水势,便于行船。灵渠设计和布局都很科学,在世界航运史上占着光辉的地位。

大运河  是世界上开凿最早、规模最大、里程最长的航行运河。它北起北京,南到杭州,全长一千七百九十四公里,沟通海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系。它的建成克服了过去没有南北水路的缺陷,发挥了很大作用,直到京广铁路修筑前,是南北的交通干线。大运河最早的一段是二千四百年前开凿的邗(hán)沟,以后不断发展。隋炀帝大业年间(公元605年到613年),为了漕运,就大开运河,经过六年,开通了二千四百公里的南北大运河。但是隋代的大运河在淮河和海河中间的一段和现在的不同,是以隋代的东都洛阳为中心向东北和东南伸展的。元代建都北京以后,要从江浙运粮到北京,为了避免绕道洛阳,就裁弯取直,形成现在的京杭大运河。开凿大运河要通过不同的地理环境,因此工程十分复杂,而开导水源、保持水量是工程中的关键。劳动人民排除万难,解决了许多复杂的技术问题,才使运河能够通航。元代开凿的山东西部丘陵地区的一段运河,因为穿过黄河,地势高低悬殊很大,水流湍急,不便航行,更是一项极其艰巨的工程,是运河南北通航的关键地段。这个问题,到明代永乐年间(公元1403年到1424年),由于平民白英的合理建议,才得到真正解决。白英选择了这段运河上的最高点,然后设法把汶河的水全部汇集到这里,使它南北分流;沿运河还利用地形修筑“水柜”蓄水,解决了水源问题,又修建了三十多座水闸,节节控制,分段平缓水势,以利航行。这段运河穿过黄河,于是采用水流由运河注入黄河的办法,这样就避免了黄河泥沙进入运河、堵塞河道这个大问题。隋代和元代大运河建成以后,成为南北交通的大动脉。唐代的时候,由大运河运到北方的粮食,每年在二百万石以上。到了宋代,每年增加到七百万石。大运河促进了南北经济的发展。沿河也发展了不少著名城市,如德州、济南、淮安、扬州、镇江等。

河流水文观测

水文学随着水利事业的发展而发展,并且充分发挥了理论对实践、科学对生产的能动作用。古代河流水文学的成就,除上述水利工程中体现出来之外,值得专门提出的,还有涪陵石鱼和吴江水则碑。

涪陵石鱼  河流枯水直接影响着航运、灌溉和生活用水,所以也为古人所重视。近年来,为了探索长江枯水规律,进行了长江上游历史枯水调查,结果发现宜昌-重庆段有枯水题刻群十一处,尤以江津莲花石、重庆丰年碑、涪陵白鹤梁、云阳龙脊石、奉节记水碑等最重要。其中涪陵白鹤梁石鱼题刻是目前在这一段中保存最好也最有价值的。它一共镌刻了一百六十三则古代石刻题记。从中获得了自唐代广德二年(公元764年)以来断断续续的七十二个年份的枯水记录,它说明我国劳动人民距今一千二百年前就创造了富有民族风格的以石鱼作为水标的我国古代最早“水位站”。据考证:宜昌-重庆段枯水题刻可以追溯到大约二千年前的汉光武时期。

吴江水则碑  宋代吴江上立有两座水则碑,一座可以记载一年内(各月、各旬)的水位变化,另一座可以记载各年的水位变化。碑有“横七道,道为一则。以下一则为平水之衡,在一则,则高低田俱无恙。过二则,则极低田渰。……过七则,极高田俱渰。”(沈启:《吴江考》卷二,“渰”通“淹”。)二碑石刻中刻有“大宋绍熙五年水到此”、“大元至元二十三年水到此”。可见宋代为了统计汛期农田被

淹面积,已经建立了水位观测制度,这是我国历史记载的直接为农业生产服务的“水位站”。

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