我國(guó)古代的三項(xiàng)水利工程

文/劉英楠

都江堰水利工程、新疆坎兒井、北海團(tuán)城古節(jié)水工程，是我國(guó)古代的三大著名水利工程。從中讓我們得窺古人用水智慧之一斑。

“獨(dú)奇千古”都江堰

全球迄今為止年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程——都江堰水利工程位于四川省都江堰市城西，古時(shí)屬都安縣境而名為都安堰，宋元后稱都江堰，被譽(yù)為“獨(dú)奇千古”的“鎮(zhèn)川之寶”。李冰父子主持修建的都江堰水利工程，2200多年過去仍然連續(xù)使用，發(fā)揮出巨大效益，不愧為文明世界的偉大杰作、造福人民的偉大工程。2000年11月，青城山——都江堰被聯(lián)合國(guó)教科文組織遺產(chǎn)委員會(huì)列入《世界遺產(chǎn)名錄》。

岷江是長(zhǎng)江上游的一條較大的支流，發(fā)源于四川北部高山地區(qū)。每當(dāng)春夏山洪暴發(fā)之時(shí)，江水奔騰而下，從灌縣進(jìn)入成都平原，由于河道狹窄，古時(shí)常常引起洪災(zāi)，洪水一退，又是沙石千里。灌縣岷江東岸的玉壘山又阻礙江水東流，造成東旱西澇。秦昭襄王51年（公元前256年），李冰任蜀郡太守，主持修建了都江堰水利工程。

都江堰渠首工程主要包括魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國(guó)”。目前灌溉面積已達(dá)40余縣，超過1000萬畝。都江堰每年都接待不少外國(guó)游人，其中有些是水利專家。他們仔細(xì)觀看了整個(gè)工程的設(shè)計(jì)后，都對(duì)它的高度的科學(xué)水平驚嘆不已。比如飛沙堰的設(shè)計(jì)就是很好地運(yùn)用了回旋流的理論。

旱地生命之泉坎兒井

素稱“火洲”、“風(fēng)庫”，氣候極其干旱的新疆吐魯番，很久以來就出現(xiàn)了大片的綠洲。奧秘之一就在于吐魯番盆地上分布著四通八達(dá)、猶如人體血脈似的坎兒井群和潛流網(wǎng)絡(luò)。新疆大約有坎兒井1600多條，分布在吐魯番盆地、哈密盆地、南疆的皮山、庫車和北疆的奇臺(tái)、阜康等地，其中以吐魯番盆地最為集中，達(dá)1200多條，總長(zhǎng)超過5000公里。

坎兒井是一種結(jié)構(gòu)巧妙的特殊灌溉系統(tǒng)。它由豎井、暗渠、明渠和澇壩（一種小型蓄水池）四部分組成。豎井的深度和井與井之間的距離，一般都是愈向上游豎井愈深，間距愈長(zhǎng)，約有30至70米；愈往下游豎井愈淺，間距愈短，約有10到20米。豎井是為了通風(fēng)和挖掘、修理坎兒井時(shí)提土用的。暗渠的出水口和地面的明渠連接，可以把幾十米深處的地下水引到地面上來。

坎兒井之所以能在吐魯番大量修建，與這里的地理?xiàng)l件分不開。吐魯番盆地北部的博格達(dá)山和西部的克拉烏成山，每當(dāng)夏季來臨，就有大量的融雪和雨水流向盆地，當(dāng)水流出山口后，很快滲入戈壁地下變?yōu)闈摿鳌７e聚日久，使戈壁下面含水層加厚，水儲(chǔ)量大，為坎兒井提供了豐富的水源。

世界上最早的坎兒井出現(xiàn)在亞美尼亞。我國(guó)新疆坎兒井的起源，一般認(rèn)為源自漢代今陜西關(guān)中地區(qū)挖掘地下窖井的技術(shù)——“井渠法”。漢通西域后，塞外乏水且沙土較松易崩，就將“井渠法”取水方法傳授給當(dāng)?shù)厝嗣瘢蠼?jīng)各族人民的辛勤勞作，逐漸趨于完善，發(fā)展為適合新疆條件的坎兒井。吐魯番現(xiàn)存的坎兒井多為清代以來陸續(xù)興建的。據(jù)史料記載，由于清政府的倡導(dǎo)和屯墾措施的采用，坎兒井曾得到大量發(fā)展。

據(jù)悉，一條坎兒井灌田數(shù)十畝至數(shù)百畝不等，井里的清泉澆灌滋潤(rùn)吐魯番大地，使火洲戈壁變成綠洲糧田。現(xiàn)在，盡管吐魯番已新修大渠、水庫，坎兒井仍在現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著生命之泉的特殊作用。

北海團(tuán)城古節(jié)水工程

北京北海公園團(tuán)城，800多年前是湖中的一個(gè)土島，元代以后島址建成一個(gè)高出地面四五米、面積不過6000平方米的小小圍城。數(shù)百年來，無論是大雨傾盆，還是久旱無雨，這里都沒有積水、不見泄水；生長(zhǎng)的數(shù)十棵古樹百代常青，歷久不衰。

我國(guó)園林科研人員披露，在團(tuán)城地下發(fā)現(xiàn)的一座建于公元15世紀(jì)初的古代雨水利用工程，造成了上面描述的奇妙現(xiàn)象。

團(tuán)城上的古樹，絕大部分是油松、白皮松、側(cè)柏和檜柏等常綠樹，包括年齡800多歲、分別被乾隆皇帝冊(cè)封為“白袍將軍”、“遮蔭侯”的一棵古松、一棵油松，并有21棵樹齡過百、17棵樹齡超過300年的古樹。雖都是北方常見樹種并有耐旱習(xí)性，但要在這樣一個(gè)面積不足6000平方米、地面高出北海水面的封閉單元內(nèi)生長(zhǎng)，所需的水分只有來自天然降水。但根據(jù)氣象資料，北京的雨水根本無法滿足其需要。

2001年，由北海公園副園長(zhǎng)賴娜娜和沈方領(lǐng)銜專門成立課題組，對(duì)北海團(tuán)城古滲井雨水利用項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)，才揭開了古樹屹立800年蔥翠常青之謎。發(fā)現(xiàn)團(tuán)城并沒有北京古建筑中常見的排水明溝，也沒有像正陽門箭樓、鼓樓、萬里長(zhǎng)城及北海白塔等處城墻一樣，設(shè)置泄水石槽（吐水嘴），而是在地面上采用干鋪倒梯形青磚和深埋滲排涵洞的做法，起到良好節(jié)水、存水效果。

團(tuán)城每塊地磚的四周立面，都不是垂直的而是傾斜的，磚呈倒梯形，磚與磚之間也并無灰漿粘合，為古樹創(chuàng)造了良好的根部透氣和接受降雨的條件。磚鋪裝后形成了一道道高10厘米、底寬2厘米左右、斷面成三角形的空的通道，而且縱橫交叉。通道的上端透過磚與磚之間的狹窄縫隙與地面相通，雨水和空氣很容易進(jìn)到通道中來。磚的下面有一層很厚的灰土與磚黏結(jié)，既能承載和穩(wěn)定上面的磚塊又能很好地使土壤透水透氣。灰土下是黑色的肥沃土，內(nèi)含獸骨、螺殼等物，為古樹供應(yīng)養(yǎng)料。專家測(cè)定，這些磚燒制年代最早為公元1411年（明永樂年間），最晚為公元1821年（清道光年間）。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種設(shè)計(jì)確能起到“城外雨水四溢，城上全盤吸收”的效果。

此外，團(tuán)城滲水古井內(nèi)也“別有洞天”。井的下部有一個(gè)拱形的涵洞，由青磚砌成，洞口有一層厚厚的淤積物。專家借助先進(jìn)的地球物理電磁法探明涵洞的走向，發(fā)現(xiàn)團(tuán)城9個(gè)入水井口分別與地下涵洞相通，呈逆時(shí)針“C”字型走向，9號(hào)井為起點(diǎn)，到達(dá)1號(hào)井，最后通向團(tuán)城外的排水管。當(dāng)大雨或暴雨來臨時(shí)，雨水由井口流入涵洞儲(chǔ)存起來，同時(shí)不斷地向周圍土壤滲透，當(dāng)土壤水分飽和時(shí)，涵洞逐漸形成一條暗河，排出城外，這樣古樹在多雨時(shí)不致積水爛根，干旱時(shí)不致缺水干枯。根據(jù)現(xiàn)狀取樣，專家估算涵洞埋深以上土體的最大蓄水能力，發(fā)現(xiàn)它在正常參數(shù)下可儲(chǔ)存全年天然降水量。

團(tuán)城集中體現(xiàn)了我國(guó)古代水利工程師們科學(xué)的集水思想，創(chuàng)造了和諧的生態(tài)環(huán)境，專家們認(rèn)為，這些思想為發(fā)展節(jié)水型園林提供了寶貴的科學(xué)依據(jù)。