《100则故事启示录:技术大发明》:
5.灌溉技术 导言 农耕文明是在大江大河两岸发展起来的。以农耕文明著称的四大古国,古中国依托黄河流域和长江流域,古巴比伦依托幼发拉底河与底格里斯河流域,古埃及依托尼罗河,古印度依托印度河,发展了黄河流域和长江流域文明、两河流域文明、尼罗河文明和印度河文明。
这四大文明都发明了自然灌溉和人工灌溉技术。
中国是世界上从事农业、兴修水利最早的国家。
早在5000年前的大禹时代就有“尽力乎沟洫”“陂障九泽、丰殖九薮”等农田水利的内容,在夏商时期就有在井田中布置沟渠,进行灌溉排水的设施。西周时在黄河中游的关中地区已经有较多的小型灌溉工程,如《诗经·小雅·白华》中就记载有“泥池北流,浸彼稻田”。意思是引渭河支流水灌溉稻田。春秋战国时期是我国由奴隶社会进入封建社会的变革时期,由于生产力的提高,大量土地得到开垦,灌溉排水相应地有了较大发展。著名的如魏国西门豹在邺郡(现河北省临漳)修引漳十二渠灌溉农田和改良盐碱地;楚国在今安徽寿县兴建蓄水灌溉工程芍陂;而秦国蜀郡守李冰主持修建的都江堰水利工程最为伟大。
在李白《蜀道难》这篇著名的诗歌中,“蚕丛及鱼凫,开国何茫然”“人或成鱼鳖”的感叹和惨状,就是那个时代的真实写照。这种状况是由岷江和成都平原“恶劣”的自然条件造成的。岷江出岷山山脉,从成都平原西侧向南流去,对整个成都平原而言是地道的地上悬江,而且悬得十分厉害。成都平原的整个地势从岷江出山口玉垒山,向东南倾斜,坡度很大,都江堰距成都50千米,而落差竟达273米。在古代,每当岷江洪水泛滥,成都平原就是一片汪洋;一遇旱灾,又是赤地千里,颗粒无收。岷江水患长期祸及西川,鲸吞良田,侵扰民生,成为古蜀国生存发展的一大障碍。
战国末期,秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷峨的李冰为蜀郡太守。李冰上任后,首先下决心根治岷江水患,发展川西农业,造福成都平原,为秦国统一中国创造经济基础。
公元前256年,秦国蜀郡太守李冰和他的儿子,在古蜀国丞相鳖灵治水的基础上,主持修建了著名的都江堰水利工程。
都江堰是一个集防洪、灌溉、航运为一体的大型综合水利工程,由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大工程组成。
鱼嘴分水堤是都江堰的分水工程,因其形如鱼嘴而得名。它昂头于岷江江心,包括百丈堤、杩槎、金刚堤等一整套相互配合的设施。其主要作用是把汹涌的岷江分成内外二江,西边叫外江,俗称“金马河”,是岷江正流,主要用于排洪;东边沿山脚的叫内江,是人工引水渠道,主要供灌溉渠用水。夏季岷江水涨,分水鱼嘴被淹没,夹在内外江之间的金刚堤就成为第二道分水处。
飞沙堰溢洪道自动调节内外江的流量。飞沙堰采用竹笼装卵石的办法堆筑,堰顶做到比较合适的高度,起一种调节水量的作用。当内江水位过高的时候,洪水就经由平水槽漫过飞沙堰流入外江,使得进入宝瓶口的水量不致太大,保障内江灌溉区免遭水灾。同时,漫过飞沙堰流入外江的水流产生了漩涡,由于离心作用,泥沙甚至是巨石都会被抛过飞沙堰,因此还可以有效地减少泥沙在宝瓶口周围的沉积。
宝瓶口具有节制水流的作用。由于当时还未发明火药,李冰便带领民众以火烧石,使岩石爆裂,在玉垒山凿出了一个宽20米、高40米、长80米的山口。因其形状酷似瓶口,故取名“宝瓶口”。
都江堰水利工程的科学奥妙之处,集中反映在以上三大工程组成了一个完整的大系统,形成无坝限量引水并且在岷江不同水量情况下的分洪除沙、引水灌溉的能力。
此外,与之配套的都江堰灌溉区也很有特色。内江水自宝瓶口进入密布于川西平原之上的灌溉系统,“旱则引水浸润,雨则杜塞水门”,保证了大约300万亩良田的灌溉,使成都平原成为“水旱从人、不知饥馑”的“天府之国”。目前,都江堰灌溉区已扩大到一千多万亩良田,总引水量达100亿立方米,成为目前世界上灌溉面积最大的水利工程。
也是在大约5000年前,古埃及的前王朝时期兴修了尼罗河灌溉体系。古埃及是一个典型的以河流为中心的国家,除了几个小绿洲之外,周围几乎全是沙漠,又加上少雨的气候条件,这就决定了水利灌溉在古埃及农业及社会发展中的重要地位。
尼罗河是古埃及主要的灌溉水源。尼罗河的定期泛滥不但为下游特别是三角洲带来肥沃的冲积土壤,而且还使土地得到了充足的灌溉水源,从而给尼罗河流域和三角洲地带的人们的生存和经济发展创造了一切自然的前提。
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