推動農業文明進步的水車

編者按

中國是以農立國的文明古國，成就了卓越的農業科學技術。水車則是眾多科學發明中一種優秀的大型木質灌溉農具。水車自發明后，從我國北方傳至南方，良好的生態性使它歷千年而不衰，成為我國最具代表性的傳統機械之一。無論是北方的旱作農業還是南方的水田耕作，水車對農業經濟生產都起到了促進作用，也推動了農業文明的發展。

水利是農業的命脈，對于以農立國的中國來說，歷朝歷代都重視興修水利工程，但許多高地及丘陵還是無法實現自流灌溉，于是我們的祖先發明了一種先進的引水灌溉農具——水車。水車作為一種古老的、構造精巧的灌溉工具，在我國不僅有悠久的歷史，其應用的地域也非常廣。

一、水車的發展歷史

中國水車的發展歷史可分為三個階段：東漢末年靈帝時，命畢嵐造翻車，該水車已含有輪、軸、槽、板等基本機械裝置。三國時期魏國人馬鈞在畢嵐所造翻車的基礎之上進行了改進，極大地推動了翻車在農業灌溉上的應用。從東漢到三國，翻車的正式產生是中國水車發展的第一個階段。水車發展到唐宋時期，在輪軸應用方面有了很大的進步，能利用水力為動力，發明出較翻車灌溉力更大的一種水車——筒車，配合水池和連筒可以使低水高送，不僅功效更大，同時節約了寶貴的人力。筒車在農業抗旱中發揮了極其重要的作用。至于一般翻車，則仍用人力。這是水車發展的第二個階段。到了元明時期，水車輪軸的發展更為進步。一架水車有多至三組齒輪，出現了“水轉翻車” “牛轉翻車”或“驢轉翻車”，可以依風土地勢交互為用，使翻車的利用更有效率。翻車自發明以來，一直使用人力轉動。至此，利用水力和獸力為驅動，使人力終于從翻車腳踏板上解放出來。同時，也因轉軸、豎輪、臥輪等的發展，使原先只用水力驅動的筒車，即使在水量不豐沛的地方，也能利用獸力驅動。另外，“高轉筒車”的出現使得地勢較陡峻而無法開水塘的地方，也能實現低水高送。這是水車發展的第三個階段。

二、水車的分類

水車按工作原理可分為以鏈傳動為主的翻車和以輪轉動為主的筒車兩大類：翻車又稱龍骨水車、水車、水蜈蚣、水龍；筒車又稱水車、罐輪、水輪、筒輪等。人力、畜力、水力和風力等多種動力形式的使用，使得翻車和筒車各自表現出不同的形制。

1. 翻車

翻車的工作原理是利用鏈輪循環傳動，帶動水槽內的刮板翻轉，從而使低處的水順水槽引向高處。翻車主要構件工作方式如下：在水槽內部順序排列有與水槽相稱的刮板，刮板由鏈輪帶動旋轉，水槽兩端各有一帶齒輪的輪桿，輪桿上的齒輪為頭大尾小，各齒輪與鏈輪咬合。使用時，將水槽尾部放入水中，搖動輪桿，鏈輪隨之轉動，并帶動刮板在水槽內部翻轉，刮板帶動浸入水槽內部的水由低到高運動，水運行到水槽口部時將自動傾瀉，達到提水的目的。按照動力使用方式的不同，翻車根據動力大致可分為人力、畜力、水力、風力四種翻車類型。

2. 筒車

筒車是利用水的機械能沖擊水輪轉動的提水機械。在水輪的轉動過程中，水輪上分布的汲水器隨之運動，并依次將水提到高處。筒車在唐代已廣泛應用于農業生產。筒車主要以水為動力，對水流流量及落差均有一定要求，故其使用范圍亦相應受到限制。與翻車相比，筒車可將水垂直提升到高處，適用于岸高坡陡等地形的水事提排。筒車按形制可分為水車筒車、畜力筒車、高轉筒車和水轉高車等。

三、水車在農業發展上的意義

作為排灌機械的水車，曾廣泛應用于我國南方低洼地區的排澇和丘陵高地的升水灌溉。自唐宋時期以來，江南地區農業的漸次開發，出現了以“塘浦圩田”為代表的耕作形式。然而地勢低洼的農田，雖有自流灌溉，卻無法自行排澇。水車作為大面積排澇的重要工具，為“蘇湖熟，天下足”的豐收局面提供了重要的技術保障。隨著丘陵山區農業的開發，水車又用來解決“田高水低”造成的高地干旱問題。水車排灌在農業生產中的重要地位和產生的巨大效益，又進一步促進了水車的改進與發展。

毋庸置疑的是，水車在農業生產中的提灌和排灌方面發揮了重要作用，在人類發展史上占有非常重要的地位。水車豐富多樣的形制， 適應了不同地形的提排需要。直到18世紀的工業革命以后，隨著蒸汽機、柴油機、電動機的發明與普及，作為人類歷史上主要提水機械的水車才完成其歷史使命，逐漸被現代水泵所取代。

隨著農業科技的不斷進步，如今已很難見到不耗能源、不污染環境的水車了。水車慢慢成為旅游景點的點綴和歷史博物館里的文物，但它們對人類曾有過的不可磨滅的貢獻，將隨同悠久的農業文明永載史冊。