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排灌渠系

中国古代农业生产上灌溉和排水配合组成的系统。经历了由简单到复杂、由小型到大规模发展的历史。排灌渠系的工程技术,形式多样,效益显著,具有中国自己的经验和特色。引水排灌渠系的兴建古代早期的排灌渠道是沟洫,也有人认为早期的沟洫只排不灌。战国时开始创建大型引水灌溉工程,以后历代兴修的引水灌溉工程很多,难以数计。关中地区秦始皇元年(公元前246),开引泾水的郑国渠,干渠长300余里,溉田4万顷。

中国古代农业生产上灌溉和排水配合组成的系统。经历了由简单到复杂、由小型到大规模发展的历史。排灌渠系的工程技术,形式多样,效益显著,具有中国自己的经验和特色。

引水排灌渠系的兴建

古代早期的排灌渠道是沟洫,也有人认为早期的沟洫只排不灌。战国时开始创建大型引水灌溉工程,以后历代兴修的引水灌溉工程很多,难以数计。

关中地区

秦始皇元年(公元前246),开引泾水的郑国渠,干渠长300余里,溉田4万顷。汉代又修建多条渠道,如引泾水的白渠和樊惠渠,引洛水的龙首渠,引渭水及其支流的成国渠、灵轵渠和渠等。以后历代都有维修和扩建工程。汉中地区的山河堰,相传也是汉初建成。

华北地区

在河北,战国魏文侯二十五年(公元前422),在邺地(今临漳县一带)修建漳水渠,东汉时在狐奴(今密云、顺义一带)引潮白河水溉稻田8000余顷。三国曹魏时在今北京建戾陵堰,开车箱渠,引永定河水灌田1万多顷。汉代建的引绵曼水的太白渠灌区规模也较大,唐代还有扩建工程。在河南,大约秦代已建引沁灌溉工程秦渠,三国曹魏时将引水木门改建为石门,以后引沁灌溉不断,明代时有大的改建活动,至清代在五龙口形成了甘霖、广济、永利、利丰、大利、小利、广惠7条引水渠。在山东,汉代已引汶水、潍水等灌溉。在山西,早在战国初,公元前453年就建遏晋水的智伯渠,初建目的是以水灌晋阳城,以后利用来灌溉。汉代武帝时在晋东南穿渠引汾水、黄河水灌溉。北魏《水经注·河水》中有引瀵泉灌溉的记载。后代山西修建的引泉、引汾等中小灌渠很多。

西北地区

汉代开始在河套、河西走廊和新疆等地“引河及川谷以溉田”。其中以宁夏引黄灌区最著名。汉代大约已建汉渠、汉延渠,北魏时开艾山渠,唐代有唐徕、御史、百家、尚书、光禄、七级、特进等渠,元代修复唐徕、汉廷及其他正渠10条,支渠68条,溉田9万余顷。据统计,清代嘉庆时宁夏由黄河开口引水的大小干渠共23道,溉田217万亩。

南方地区

以成都平原的都江堰最为有名。都江堰创建于秦昭王(公元前306~前251)后期,由蜀守李冰主持建成,其平原河渠密如蛛网,灌溉便利。其他如浙江丽水南朝时建的通济堰、宁波唐代所建的它山堰也都是古老的引水灌溉工程(见图1)。

图1 它山堰

工程技术

引水排灌渠系由渠首和渠道两部分组成。

渠首部分

渠首工程,大致分为有坝引水与无坝引水两种。有坝引水工程,据记载最早的是公元前453年修建的“遏晋水”的智伯渠坝。之后建成的漳水渠,在20里长的漳水上建12座“墱”,即形成多级低滚水坝。因漳水落差大,多级筑坝,可避免筑高坝,技术上易掌握。而且漳水含泥沙量大,引水口易游,多口引水,水量可得到保证。西汉时索勱在新疆楼兰“横断注滨河”,也是筑坝引水。按筑坝材料分,又有土坝、草土坝、竹(木)笼石坝、堆石坝、砌石坝等。土坝、草土坝易被水冲毁,常用来筑临时坝,一般引水工程都筑成石坝。曹魏建的戾陵堰“积石笼以为主遏”,是木笼石坝。汉中山河堰筑成桩基堆石坝。唐代宁波它山堰是砌石堰,条石之间用铁汁灌锢。元代引沁广济渠于沁河上建砌石壅水坝,石堰长100余步。关中郑白渠唐代时在泾河上建拦河坝“石”,是砌石坝,宋初石毁坏,重建的是木桩梢穰坝,元代改建成石笼坝,称为石囷堰。无坝引水工程,宁夏引黄灌区古代都是无坝引水,为了改善引水条件,清代在黄河中用石囤桩柴建迎水(导流坝)。如康熙四十七年(1708)建的唐渠口迎水,长450丈,宽约2.6丈余。四川都江堰在岷江中建的分水鱼嘴,也属于导流坝性质。

图2 宋元泾渠

古代一些引水渠首,进水、溢洪、排沙等设施安排得很合理。如都江堰渠首位于岷江干流的冲积扇顶点,能自流浇灌广大的成都平原。其渠首工程布置巧妙,主要有分水鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰三部分组成。鱼嘴的作用是分水,把岷江分成内外二江,起一定的调节内外江分流比的作用;宝瓶口系开凿离堆而成,是为坚固的石质口门;飞沙堰在溢洪时挟带大量的沙卵石一起排走。关中引泾渠道宋代叫丰利渠,渠首段设置前后两重闸门,以便更好地防洪防沙,两闸的北面各穿凿一个涵洞,两闸前渠道两岸都开有切口,进入渠口的涨水从切口分别排入涵洞和泾河(见图2)。宁夏灌区的渠道,一般建进水正闸一座,正闸之上,建几座退水闸,以减暴水进渠。宁波它山堰宋代时为了防止泥沙淤塞渠道,在堰上游150米处建了一座3孔排沙闸。明清时豫北引沁渠道,如甘霖、广济、永利、利丰渠渠首都开凿成隧洞式,隧洞中建有闸室,广惠渠为涵洞式有闸引水渠首,砌筑的石涵洞长500余丈。隧洞和涵洞式引水渠首能抵御大洪水的侵袭。

渠道部分

渠道修筑前先要进行测量定线,战国西汉时,已采用“表”、“准”、“度”等勘测技术定渠线。古代还将灌溉干渠布设在较高地带,以尽量扩大自流灌溉的面积。如郑国渠渠线布置在渭北平原二级阶地的最高线上,控制了很大的灌溉面积。一般灌排渠系都分为多级。《考工记·匠人》中已把灌排渠道分成甽、遂、沟、洫、浍五级。唐代敦煌甘泉灌区,在甘泉水上顺次设5座堰,共有9条干渠,其下又有支渠五六十条。都江堰宋代有三派十四分支和九大堰,后代都江堰发展为8条干渠,300多条支渠。灌区都要设置排水沟,以排除过多的雨水和灌溉后的退水。对排水沟的设计,“考工记·匠人”指出排水沟长度每增加30里,其横断面就要增加一倍。古灌区还常利用天然河沟作为排水沟,以湖沼、河川作容泄处。清代嘉庆时汉中知府严如熤撰《汉中修渠说》,对灌区灌排渠系的布置作了有见地的论说。

渠道建筑物有分水闸、节制闸、泄洪闸、退水闸、渡槽、涵洞、量水设备等。古代一些灌区称渠道上的分水闸为斗门(有的称为筒口)。斗门一般设在输水干渠和灌水渠道的分界处。唐代郑白渠大约已设置斗门一百数十座,又在大支渠中白渠和清渠,中白渠与南白渠、偶南渠交汇处修建闸门枢纽,通过操纵枢纽的节制闸、分水闸,按规定调节各渠的水量。渠道上及其尾闾处常设置退水闸。如宁波它山堰在干渠南塘河上设有数处泄暴流的“堨”,各堨均设有闸门,“以启闭蓄泄”。宁夏引黄灌区各大渠渠梢大多修有退水闸。在渠道与其他渠道及河沟交叉时,高渠常架设渡槽,古代称飞渠、架槽;低渠设涵洞,也称阴洞、暗洞。飞渠最早见于汉代长安引水入城的供水渠道上,后来用于农田灌渠上。宁夏引黄灌区、豫北引沁灌区设置的飞槽、暗洞很多。南宋绍定元年(1228)在湖北枣阳建平堰,渠道上“通天槽(渡槽)八十有三丈,溉田十万顷”。关中郑国渠与冶峪、清峪、浊峪、漆沮等水相交时,采取了“横绝”、“假道”等措施,将这些河流的大部分流量拦入渠中,增加了渠道的水量。后代又在泾渠与山水交叉处建“暗桥”(石棚)、“澄水槽”等过山水的建筑物。渠道遇山丘阻拦时,还采用开挖隧洞的办法通过。如西汉关中的龙首渠就用井渠法开凿穿过商颜山,隧洞长达10余里。古代在渠道分水处常设置水则、水表,进行量水,以合理地分配用水。此外,在干旱地区,渠道还采用了防渗措施。如清代在新疆地区采用木槽、毛毡铺设渠道,以免渠水渗入沙碛。其中同治末,张曜修哈密石城子渠,在渠道上铺毛毡十万条,长达数里。