中国古代科技史上的丰碑——郑国渠

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  郑国渠是战国末期秦国开凿的一条灌溉渠道,其建造时间之长,规模之大,耗费人力、物力之多,工程设计技术之先进,经济社会效益之高,在我国古代农业史和水利史上都堪称丰碑。
  
  一、郑国渠开凿缘起
  
  战国末期,曾被视为西戎夷狄之邦的秦国,经过商鞅变法,迅速强大起来,其经济、军事实力远远超过了其他邻国,它凭借关中这块地盘,很快将汉中和巴蜀地区吞并。其后,又连续对“三晋”等国用兵,夺取了上郡、太原、上党,势力扩展到黄河以东。不久,秦国又东进中原,取得了周王室旧地,占领了荥阳。此时,东方诸国危如累卵,成为秦国“心腹之病”①的韩国,更是首当其冲,面临灭顶之灾。
  韩国为了苟延残喘,便设“疲秦”之计,选派技术高超的水工郑国来到秦国,要求帮助秦国开凿一条益国利民的水渠,其目的是,“令凿泾水”,“毋令东伐”②,即利用这个水利工程,消耗秦国的人力、物力和财力,来阻止秦国东伐。但结果却事与愿违,郑国渠的修凿,不仅没有达到“疲秦”的目的,反而进一步增加了秦国的综合国力。不久,韩国首先被秦国灭亡。
  郑国奉命来到秦国,看到秦国变法后的各种气象,便一改初衷,决心为秦国修一条真正益国利民的水利灌溉工程。他“引泾入洛”的建议,得到秦国的重视并被采纳,让郑国主持修建这一水利工程。就在工程顺利进展,即将“水到渠成”的关键时刻,郑国间谍身份暴露,被传到咸阳。秦始皇召见郑国,郑国坦然承认,对始皇说:“当初韩王派我到贵国,的确有不可告人的目的。但是,我到贵国后,看到各种事业兴旺发达,作为一个正直的人,我愿意为秦国的农业水利事业贡献一切。杀掉我没有什么,可惜的是,这项水利工程就半途而废了!但是,水渠修成后,贵国得到的是长久的利益,而韩国只能再苟延残喘几年而已!”③秦始皇听了郑国的话,觉得很有道理,仍然让郑国主持完成了这一水利工程。正是秦始皇利用了水利专家郑国,才有了郑国渠这一赐惠关中几千年的浩大的水利工程。
  
  二、郑国渠的工程设计
  
  秦国地处黄河中游,无河患之忧。泾渭二水流经关中平原,这里地势平坦,虽无决溢之事,却有水利可图。关中地区,沃野千里,但雨水较少,影响了农作物的收成。关中东部又是渭、洛入河之处,三水交汇,地下水位高,一经蒸晒,地面会出现盐碱,农作物难以生长。郑国认为,如果用疏导的方法,修凿一条渠道,引泾水灌溉,就能解除关中地区的干旱,况且泾水所含泥沙较多,又很肥沃,久灌之后,又可洗碱压盐,这对关中地区的农业发展则是功德无量的大好事。
  我国古代水利灌溉工程科学技术的发展,从西周时期已经开始。当时只是利用河水,以简单的自然挹注方法进行溉田,还不能修建较大的水利工程。劳动人民在同自然界斗争的实践中,逐步学会了修建较大的水利工程。如战国时期,“西门豹引漳溉邺”④,使魏国的河内之地很快富强起来;李冰父子主持修建的都江堰,“凿离碓,辟沫水之害”⑤,使巴蜀之地成为天府之国。然而郑国渠,从公元前246年开凿⑥,到公元前237年完工,前后延续十年,其规模远远超过前两项水利工程,尤其是从渠首的设计、拦河堰的筑造、引水渠和干支渠的增修、截断小河的“横绝”技术,配套成龙,基本上形成了一个完整的灌溉工程体系。这是我国兴修大型水利工程的开端,它标志着我国古代水利科学技术发展到一个新的水平,在我国乃至世界古代水利史和农业史上都占有重要地位。
  郑国踏遍了渭水北岸的广大地区,最后把渠首选在了“仲山西邸瓠口”⑦。自瓠口由西向东,绵延三百余里,入注洛河。如今,在泾阳县王桥乡船头村西北,礼泉县北屯乡湾里王村东南,仍可依稀看到有一南北形状的狭长地带,面积约八百亩左右。由于泾河水不断东移侧蚀和下切,渠道故址已荡然无存,但瓠口形的地貌特点仍历历在目。泾河自彬县断泾入峡后,流经永寿、淳化、礼泉,从崇山峻岭中奔腾呼啸,势如破竹,于此出瓠口,进入渭北平原。其东面有仲山,西有九萯山。郑国认为,在瓠口这个有利地形上做石堰坝,既可以抬高水位,又可以最大限度地控制水量,省工又省料,是拦泾入渠的最佳位置。郑国看到泾河里有许多天然巨石,便决定就地取材,采用立石穂(qūn)的方法来筑堤壅水。每行立石穂一百多个,共立一百二十行,借助天然巨石做骨架,构成了一座巨大坚实的拦河堰坝。所谓石穂,就是利用灌木枝条编织成圆形大筐,中间填满石头。在筑拦河堰坝时,使堰坝本身与河水流向成为西北与东南向,形成一定的夹角,减轻了洪水对堰坝的压力和冲击力,还可以适当增加水量,这充分体现了我国劳动人民的聪明和才智,就今天来看,仍然符合流体力学的原理。
  史书记载,“自仲山西邸瓠口为渠”⑧,这条渠是指引水渠口到灌溉干支渠口间的输水渠道,可称做引水渠。在今天泾阳县王桥乡船头村西北的泾河东岸上,还保留有明显的引水渠故道遗迹。渠自西北向东南,宽15~20米,渠堤高3~5米。在泾河东岸的西断面上,还可以清楚地看到渠底的遗存,与岸上的渠堤紧密连接。渠底为锅底形,底深至地面7米,渠底至泾河水面20米。渠底还修成一定的坡度,使水由高而低加快流速。这样的坡度构筑,提高了渠道输送泥沙的能力,防止了泥沙的淤积,有利于引水灌溉。另外,在今天船头村西北,汉代白渠流入郑国渠故道的交汇处,郑国渠总输水渠堤的南岸,有一北高南低倾斜坡度的退水渠遗存,与引水渠宽度基本相等。退水渠的设置,也是一种创新,它可以排泄山洪,也可以把引水渠里过多的水量退到泾河里。保证了渠道的安全,还起到了排沙的作用。从引水渠到退水渠的结构布局,形成了一个比较完整的引水灌溉工程系统。
  郑国渠的渠线设计,充分利用了北山以南,东西数百里,西北略高,东南稍低的地形特点。它的主干线沿北山南麓自西向东展开,很自然地把主干线设计在灌溉区较高的地理位置上,最大限度地扩大了灌溉区的面积。正如史书上记载的:“并北山东注洛三百余里,欲以溉田。”⑨从瓠口至洛河,渠线实测距离为126.03公里,它是都江堰灌溉干渠的两倍多,是魏国邺渠长的15倍,灌溉面积达4万顷(折合现在208万亩)。在生产工具比较简陋、科学技术还不发达的战国时期,能兴修如此巨大的水利灌溉工程,实在是我国古代水利史上的首创。
  根据郦道元《水经注》有关郑国渠的记述,结合地形、地貌及秦汉时期的古城遗迹,可知,郑国渠流经礼泉、泾阳、三原、富平、渭南、浦城、临潼六县市,约二十个乡村,最后在晋城村南注入洛河。渠线大致是在沿海拔450到370米高度的渭北平原二级阶地的最高线上,这是最合理的流经路线,正如史书所载的,“修沟渎,?屋引水”10。在当时条件下,引泾入洛数百里,灌溉面积四万余顷,取得了最大的经济效益。这种设计思想至今还发挥着应有的作用。
  郑国渠在向东穿越冶峪水、清峪水、浊峪水这些小河时11,采取了“横绝”工程技术。所谓“横绝”,就是把小河的流水拦腰截断,让小河水注入郑国渠里。这种横绝工程技术,也同样运用了渠首拦河堰坝的设计方法。具体做法是,把南边的渠堤用堆石穂的方法加高加厚,小河水很自然地从北边注入郑国渠,而且在渠岸北边修一条灌溉支渠,在南堤一旁的横绝处稍东,修一条退水渠。横绝工程技术设计得非常巧妙,它可以把小河下游的河床腾出来变为耕地,扩大了耕地面积(这三条河横绝后,可变成耕地约十万亩),又增加了郑国渠的水源。这种设计思想,为以后关中地区大规模兴修水利工程开创了先例,它是我国古代劳动人民在水利工程实践中的又一个创造。郑国渠的修凿距今已有两千多年了,从它的规划设计到施工,都表现出了较高的科学技术水平,为以后大规模兴修水利工程树立了典范。
  
  三、郑国渠的作用和影响
  
  水利灌溉与农业生产关系密切,有了水利设施,农业丰收就有了基本保证。我国历史上农业生产的每一次较大发展,都是由生产关系的变革所引起,而水利事业对促进农业生产的发展起到了至关重要的作用。夏禹治水,促进了我国古代原始农业生产的飞速发展,文明社会迅速形成;商周时期挹水溉田,以及沟洫灌溉系统的初步修建,使奴隶制社会经济政治达到繁荣鼎盛。西门豹修凿邺渠,河内地区很快富成;都江堰修成后,成都平原成了沃野千里的天府之国。郑国渠修成后,“用注填阏之水,灌泽卤之地四万余顷”12,大大改变了秦国农业生产的面貌,“于是,关中为沃野,无凶年”13。这就进一步增强了秦国的经济、军事实力,对促进秦的统一事业起到了巨大的推进作用。
  《泾阳县志》记载:“未凿渠之前,斥皆卤硗,确不可以稼。”郑国渠修成后,由于泾水灌溉,其中挟带的泥沙含有丰富的有机质,既增强了土地肥力,又对卤性土地起到了压盐冲碱作用。这样,原来贫脊的盐卤之地,变成了沃野。文献记载,凡是受泾水灌溉的土地,“收皆亩一钟”14。折合成今制,每亩约收谷子116公斤左右。在两千多年前的生产条件下,如此高的产量,实在是功不可没。老百姓看到这种丰收的景象,无不欢欣鼓舞,他们高兴地唱颂到:“举絃为云,决渠为雨,泾水一石,其泥数斗,且溉且粪,长我禾黍,衣食京师,亿万之口。”15到了西汉武帝元鼎六年(公元前111年),左内史倪宽又在郑国渠上游南岸主持开凿了六辅渠。武帝太始二年(公元前95年),中大夫白公又主持修凿了白渠。这样,郑国渠、六辅渠、白渠相互交织,构成了关中地区一个规模宏大体系完备的灌溉网,关中地区从此成为沃野,号称八百里秦川。有诗赞曰:“郑白之沃,衣食之源……五谷垂颖,桑麻敷芳。”16“郑白成功后,各渠美利多,池阳资灌溉、谷口泻滂沱。”这也为以后西汉、隋、唐王朝定都长安,把关中地区变成中国封建社会鼎盛时期政治、经济、文化的中心,起了重要的奠基作用。
  我国是一个农业文明古国,也是一个农业大国,农业生产离不开水利事业。为民兴水利,除水害,大力发展农业生产,仍是我国的基本国策。所以说,郑国渠的开凿,至今仍有着深远的历史意义。
  ① 《史记·范睢蔡泽列传》。
  ②③⑤⑦⑧⑨121314 《史记·河渠书》。
  ④ 《汉书·沟洫志》。
  ⑥ 《史记·六国年表》。
  10 《管子·四时篇》。
  11 《水经注·泾水条》。
  15 《后汉书·班彪列传》。
  16 班固:《西都赋》。
  (作者单位:咸阳师专历史系)责任编辑:倪金荣
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