水利科學(xué)技術(shù)史概述

武漢大學(xué)水利電力學(xué)院梁

利中國(guó)水利科學(xué)技術(shù)史概述按防洪治河、農(nóng)田水利和航運(yùn)工程三大主要門類的發(fā)展，中國(guó)水利科學(xué)技術(shù)史的發(fā)展，可分為六期（1）初步發(fā)展期（2）以黃河流域?yàn)橹鞯陌l(fā)展期(3)向江淮流域發(fā)展期（4）黃河流域水利恢復(fù)及江淮以南水利持續(xù)發(fā)展期（5）長(zhǎng)江流域及其以南為主的發(fā)展期（6）普遍恢復(fù)及衰落期夏、商、周三代，自大禹治水至周滅亡（約公元前2000年~前256年）在這之前的兩千年，水利事業(yè)是原始階段，在黃土平原上開(kāi)挖小型的溝渠和陂塘從事農(nóng)業(yè)灌溉，修筑一些原始的堤壩人們只能“以潴蓄水，以防止水”必須備水防旱，止水防淹夏朝開(kāi)始進(jìn)入青銅器時(shí)代：水利發(fā)展到初步的灌溉系統(tǒng)，沒(méi)有大型的水利工程。商代引水灌田已有記載周代井田制，田地區(qū)間是溝渠和道路，形成排灌系統(tǒng)。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，大型水利工程開(kāi)始出現(xiàn)，水利事業(yè)領(lǐng)域的擴(kuò)展—較大運(yùn)河開(kāi)始出現(xiàn)了自秦滅周至東漢初平元年（公元前225~公元190年）秦國(guó)：接連興建了我國(guó)古代最著名的都江堰、鄭國(guó)渠兩項(xiàng)大型灌溉工程，靈渠—人工運(yùn)河，溝通長(zhǎng)江與珠江，對(duì)秦國(guó)完成我國(guó)第一次大統(tǒng)一事業(yè)起了重要的作用。西漢、東漢：建成了一系列的大型農(nóng)田灌溉工程。農(nóng)田水利工程的分布以關(guān)中地區(qū)為中心，同時(shí)，也擴(kuò)展到了西北、西南等邊遠(yuǎn)地區(qū)。許多水力機(jī)械，如灌溉水車出現(xiàn)了兩漢時(shí)期，黃河水災(zāi)的記載明顯增多，在治黃規(guī)劃和治黃技術(shù)上，都有顯著的成就三國(guó)兩晉南北朝（四百年）：三國(guó)（魏、蜀、吳）、兩晉（西晉、東晉）、南北朝（南朝（宋、齊、梁、陳）北朝（北魏、東魏、北齊、西魏、北周））江淮之間和長(zhǎng)江以南地區(qū)的水利事業(yè)大大促進(jìn)了南北方各族人民謀求統(tǒng)一，加速了人工運(yùn)河的開(kāi)鑿。江、淮、黃、海各水系的航運(yùn)網(wǎng)逐漸形成隋唐時(shí)期：最突出的是隋代興建大運(yùn)河及唐代對(duì)大運(yùn)河的進(jìn)一步改善和擴(kuò)展唐代農(nóng)田水利普遍發(fā)展，水利機(jī)械的推廣使用，水準(zhǔn)測(cè)量、水利管理、城市供水系統(tǒng)技術(shù)的提高五代十國(guó)：南方水利建設(shè)有所前進(jìn)，尤其在塘浦和海塘建設(shè)上北宋、南宋：第一，開(kāi)鑿和組織以開(kāi)封為中心的人工運(yùn)河網(wǎng)第二：北方邊防的水利建設(shè)著眼于防御金人的入侵第三，長(zhǎng)江下游地區(qū)塘浦圩田的進(jìn)一步擴(kuò)展及其技術(shù)的提高南宋（金）至明嘉靖末（1127~1566年）水災(zāi)持續(xù)多年，南宋和金南北分立150余年，北方農(nóng)業(yè)衰落，黃河下游南北擺動(dòng)元代、明代接著修筑黃河堤防，但效果都不大元、明兩代治理發(fā)展長(zhǎng)江中下游的農(nóng)田水利，元代還在云南、廣東雷州半島及蒙古大興水利元代修建京杭大運(yùn)河，成為南北交通大動(dòng)脈自明隆慶元年至中華人民共和國(guó)建立前（公元1567~1949年）晚明為了保障漕運(yùn)通暢。對(duì)運(yùn)河進(jìn)行了一些修治清代水利雖有修筑，多為維持，每況愈下近代雖有西方技術(shù)的引進(jìn)，但是水利建設(shè)成就甚微起自先秦、兩漢，中歷魏晉南北朝，下迄唐宋元明清，都十分注重對(duì)黃河的治理黃河多河患，黃河流域多水旱災(zāi)害黃河以“善淤、善決、善徙”著稱“善徙”，有文字記載以來(lái)大的改道就有

26次，平均百年一次北至天津以北，南到淮陽(yáng)以南，縱橫東部中國(guó)25萬(wàn)平方公里的沃野“善決”，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自西漢文帝年間至民國(guó)27年計(jì)2106年間，黃河決口1590次，平均三年兩決，清末以后幾乎是一年數(shù)決善淤，則指黃河含泥沙量大，俗稱“斗水泥七升”水少沙多，水沙異源黃河多年平均天然徑流量580億立方米，是長(zhǎng)江的

1/17；多年平均輸沙量16億噸，是長(zhǎng)江的3倍。輸沙量與含沙量均為世界大江大河之最。黃河580黃河16長(zhǎng)江5.3長(zhǎng)江9600淤積，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在抬高著河床，過(guò)了桃花峪，在黃河下游的開(kāi)封、蘭考一帶，黃河的河道已高出城市地面十余米，成了舉世聞名的“懸河”史書(shū)中曾記載的開(kāi)封罹難的情景：崇禎十

五年（公元1642年），河決黃河破開(kāi)封北門而入，水深數(shù)丈浮尸如魚(yú)。城中宮殿、衙門、高樓，略露屋脊，30余萬(wàn)生靈葬身水底，得以逃生者僅數(shù)千人黃河懸河黃河河床高于堤新鄉(xiāng)市地面20米開(kāi)封市地面13米濟(jì)南市地面5米黃河大13米開(kāi)封鐵塔治水的傳說(shuō)與春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的治河自遠(yuǎn)古以來(lái)人們就利用黃河水系統(tǒng)供應(yīng)人畜用水，灌溉農(nóng)田，開(kāi)辟水路運(yùn)輸遠(yuǎn)古人類選擇丘陵而處，躲避江河洪水泛濫，以逃避作為防洪手段農(nóng)業(yè)社會(huì)后，開(kāi)始筑堤埂圍護(hù)，以堤御洪先秦相傳共工、崇伯鯀筑堤，又傳鯀始作城。這些只是限制洪水淹沒(méi)地區(qū)，不能防止洪水泛濫共工治水的傳說(shuō)鯀禹治水的傳說(shuō)共工治水的傳說(shuō)共工是鯀、大禹以前的治水英雄相傳共工是炎帝的后裔，主要是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)共工所居住的共地，大約是今河南輝縣一帶，南臨黃河，北靠太行山，但是也正處在黃河孟津以下的開(kāi)闊河段上《國(guó)語(yǔ)·周語(yǔ)下》記載：共工治水的方法是“壅防百川，墮高堙卑”由于共工氏族經(jīng)常治水，《左傳》稱

“共工氏以水紀(jì)，故為水師而水名”鯀禹治水的傳說(shuō)鯀禹治水的傳說(shuō)體現(xiàn)了原始先民在與黃河朝夕相處的過(guò)程中，對(duì)于洪水習(xí)性的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)鯀是北方水神顓頊的兒子。居地在崇，即現(xiàn)在河南嵩山一帶鯀以堵治水的方法，違背了自然規(guī)律，遭到失敗大禹接替在外治水是十分艱難的，也是十分辛苦的山東嘉祥縣武梁祠漢畫(huà)像石刻中禹的畫(huà)像大禹治水的主要方法是“決九川，距四海，浚畎澮距川?！笔柰ㄖ鞲珊拥?，導(dǎo)引漫溢出河床的洪水和漬水入海集中力量把主干河道疏浚通暢，局部裁彎取直，加速洪水的排泄再在兩岸加開(kāi)若干排水渠道，使漫溢出河床的洪水和積澇迅速回歸河槽中來(lái)大禹采用疏導(dǎo)為主的治河方法，已經(jīng)部分改變了河流的自然狀況。河道排水能力增加，防洪的效果明顯改善相傳大禹治水時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了原始的測(cè)量，即所謂“左準(zhǔn)繩，右規(guī)距”“行山表木，定高山大川”“準(zhǔn)繩”和“規(guī)距”就是今天基本的測(cè)量工具，如鉛垂線、角尺和圓規(guī)“行山表木”是原始的水準(zhǔn)測(cè)量，就是以刻有尺度的木桿作為測(cè)量的標(biāo)樁人類對(duì)洪水的認(rèn)識(shí)是逐漸深化的，對(duì)付洪水的辦法也是逐步發(fā)展的起初，人們主要是采取躲避的方式以達(dá)到保存自己的目的考古學(xué)上的仰韶、龍山文化期，都屬“河谷文化”時(shí)期人類居住的場(chǎng)所幾乎都在近河高地或河谷兩側(cè)的階地上，一則是為便于生活取水，二則是有利于防御洪水的襲擊隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，人們對(duì)洪水的認(rèn)識(shí)和抗御洪水的能力在不斷地提高降丘宅土”，從河谷走向平原，開(kāi)始以農(nóng)耕為主的新生活本能地積土堙庳使高，或在田間開(kāi)始溝洫，以免洪水侵害用塞障壅堵的辦法對(duì)付洪水，洪水量不大時(shí)尚可奏效對(duì)于大洪水，采用疏導(dǎo)的方法則更為有效疏導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)順?biāo)远沃恢鲝埈h(huán)境勢(shì)力（主要的也包括人力）的過(guò)分干預(yù)禹治水是“水之道”，就是順?biāo)裕茏裱鞯倪\(yùn)行規(guī)律，疏導(dǎo)洪水歸于四海，所以才取得了治水的勝利。大禹治水的結(jié)果是加速了中國(guó)原始社會(huì)向奴隸社會(huì)的過(guò)渡，建立了傳說(shuō)中的我國(guó)第一個(gè)奴隸制國(guó)家——夏王朝春秋戰(zhàn)國(guó)、秦時(shí)的治河商周時(shí)期，很少有治河的記載，大約與干旱少水及商周人迷信河神有一定的關(guān)系從春秋時(shí)起，黃河下游各諸侯國(guó)，競(jìng)相沿河筑堤，防備河水泛濫戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，齊國(guó)與趙國(guó)、魏國(guó)以黃河為界，三國(guó)各自境內(nèi)都筑有堤防工程經(jīng)過(guò)堤防的修筑，黃河主流在兩道相距五十里的堤防之間游蕩，這是防洪工程的一個(gè)劃階段的進(jìn)步《韓非子》記載，魏國(guó)的白圭能修筑起密實(shí)度很高的堤防諸侯國(guó)筑堤，“壅防百川，各以自利”。為此，齊恒公在召陵和葵丘兩次會(huì)盟中一

再提出“毋曲堤”之類的禁令秦始皇時(shí)“決通川防”，使本來(lái)不統(tǒng)一的黃河河防工程歸于統(tǒng)一，為以后的統(tǒng)一治河奠定了基礎(chǔ)漢唐時(shí)期的治河兩漢時(shí)期的治河兩漢時(shí)期，黃河有一個(gè)比較好的治理環(huán)境。統(tǒng)治者對(duì)治河也比較重視兩漢時(shí)期，黃河決溢很頻繁，西漢大決口，在12次以上西漢武帝元封時(shí)的瓠子堵口成帝建始時(shí)的館陶王延世堵口東漢王景治河瓠子堵口漢武帝劉徹親自領(lǐng)導(dǎo)的一次治黃工程，使他成為第一位深入治黃第一線的皇帝治河的經(jīng)過(guò)與背景治河的措施治河的意義治河的經(jīng)過(guò)與背景漢武帝元光三年（公元前132年），黃河在濮陽(yáng)境內(nèi)（今河南）瓠子向南決口，直灌巨野澤，又漫流經(jīng)泗水入淮，泛濫16郡，形成黃河歷史上的一次大改道河決口以后，漢武帝曾派人主持堵口，但因水勢(shì)過(guò)大，沒(méi)有成功先秦至五代的黃河改道示意圖館陶濮陽(yáng)張甲河直到元封二年（公元前109年），漢武帝才讓汲仁、郭昌帶領(lǐng)幾萬(wàn)士卒和民夫投入施工，并取得成功治河的措施堵口的方法，大約是用竹子作樁，再用長(zhǎng)索把竹木連接起來(lái)，然后拋石塞草填上決口堵塞后，漢武帝修筑了“宣防宮”，表示對(duì)河神的感謝。并為此做了《瓠子歌》二首治河的意義作為帝王，漢武帝關(guān)心水利并親自主持河防工程對(duì)當(dāng)時(shí)及后世的影響是巨大的司馬遷在《史記》中創(chuàng)設(shè)水利專篇，也是受了《瓠子歌》的感染王延世堵口成帝建始四年（公元前29年），黃河又在館陶和東郡金堤一帶決口，東郡、平原、千乘、濟(jì)南等四郡32縣受災(zāi)王延世堵口的技術(shù)是“以竹籠長(zhǎng)四丈，大九圍，盛以小石，兩船夾載以下之”，是一種創(chuàng)新。治河的背景王景受任治河的過(guò)程及措施千古疑問(wèn)治河的效果河患頻繁西漢哀帝時(shí)，魏郡以東，黃河決溢，縱橫亂流，甚至難以分辨主次河道王莽始建國(guó)三年（公元11年），河決魏郡（今河北南部一帶），災(zāi)區(qū)向南擴(kuò)大。這種自流泛濫的局面維持了幾十年?yáng)|漢以后，河、汴、濟(jì)三水交敗的局面愈演愈烈汴渠東侵，引水水門到黃河中間，漕運(yùn)停止。百姓苦不堪言，民怨沸騰王景，是治河史上一位功名卓著的水利專家一方面，特別愛(ài)好水利工程建設(shè)，有很多水利成就另一方面，懂得天文術(shù)數(shù)漢明帝任命主持治河工程黃河濟(jì)水汴渠王景與王吳在永平十二年（公元69年）夏組織軍士數(shù)十萬(wàn)人一起修渠、筑堤，一方面治理黃河，另一方面修治汴渠治理黃河方面，固定黃河改道后的河床筑黃河堤自滎陽(yáng)（在今鄭州西北）到千乘?？冢ㄔ诮窭蚩h境）一千余里黃河岸邊設(shè)計(jì)兩重堤防，加大水流挾沙能力，防止水漲出堤工作是勘測(cè)地形、開(kāi)鑿山丘、挖除河道中的石灘、裁彎取直、防護(hù)險(xiǎn)要堤段、疏浚淤塞河段黃河左堤黃河右堤縷堤遙堤縷堤遙堤治理汴渠方面，主要是開(kāi)鑿新引水口，采用多首制的引水方法，于黃河沿岸“十里立一水門，令更相回注”可能的情形是在汴渠引黃修建兩處或多處引水口門，相距10里左右，以適應(yīng)黃河主流上下變動(dòng)的情況“十里立一水門，令更相回注”不同看法很多，主要有三種看法：清代魏源為代表，認(rèn)為在黃河岸邊的縷堤上每隔十里開(kāi)一水門將原來(lái)淤積河床的泥沙轉(zhuǎn)移淤積到遙堤、縷堤之間既加固堤背，回流的清水又刷深河床黃河水門水門縷堤遙堤水漲時(shí)濁水出縷堤水落時(shí)清水回河魏源黃河水門運(yùn)用示意圖近代李儀祉為代表，認(rèn)為在汴堤上每隔十里開(kāi)一水門將泥沙淤積在黃河和汴渠堤防之間，清水回流汴渠近代武同舉為代表，認(rèn)為汴渠引黃口門有兩處，相距十里兩引黃口門相互啟閉黃河黃河右堤汴渠左堤汴渠右堤黃河左堤水漲時(shí)濁水出堤水落時(shí)清水回渠李儀祉汴河水門運(yùn)用示意圖黃河水門水門汴渠武同舉汴口水門示意圖經(jīng)過(guò)近一年的努力，于次年四月完成了全部工程。黃河和汴渠分別得到了控制，數(shù)十年的黃河水患災(zāi)害得到了平息王景治河的效果，史稱“八百年安流”，但至多不過(guò)三十幾年無(wú)決溢，一百來(lái)年的小康局面而已東漢大河西漢大河今黃河兩漢的治河理論賈讓治河三策待詔賈讓?xiě)?yīng)召提出治理黃河的系統(tǒng)見(jiàn)解，分為上、中、下三個(gè)方案治水的基本思想是不與水爭(zhēng)地。立國(guó)居民，疆理土地，必須“遺川澤之分，度水勢(shì)所不及”系統(tǒng)地分析了黃河下游兩岸堤防的變遷經(jīng)過(guò)及其造成的危害上策是：開(kāi)辟滯洪區(qū)，“徙冀州之民當(dāng)水沖者”實(shí)行寬堤距，充分考慮河床容蓄洪水的能力滯洪區(qū)的移民安置費(fèi)用，以幾年的修堤費(fèi)用可補(bǔ)償上策可從根本上消除水患，河定民安中策是：開(kāi)渠建閘，發(fā)展引黃灌溉，分殺水怒，并分洪入漳河。有三個(gè)好處:一是發(fā)展灌溉，改良土壤二是可改種水稻，將產(chǎn)量提高5~10倍三是可以發(fā)展航運(yùn)只需花費(fèi)一年的維修費(fèi)用中策能興修除害，維持?jǐn)?shù)百年下策是：加固堤防，維持