論民國(guó)時(shí)期提水機(jī)械的現(xiàn)代化

蘇全有，李佳駿

(河南師范大學(xué)歷史文化學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453000)

民國(guó)時(shí)期，因當(dāng)時(shí)國(guó)情的限制，傳統(tǒng)翻車(chē)與筒車(chē)仍然是提水機(jī)械的主流。在人們對(duì)傳統(tǒng)翻車(chē)筒車(chē)改良的同時(shí)，在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，新式的現(xiàn)代提水機(jī)械開(kāi)始出現(xiàn)，這逐步使民國(guó)時(shí)期的提水機(jī)械現(xiàn)代化。目前學(xué)術(shù)界對(duì)民國(guó)時(shí)期的提水機(jī)械缺乏深入的研究，有鑒于此，筆者擬以提水機(jī)械的現(xiàn)代化為視點(diǎn)，以民國(guó)為視域，梳理史料，并提出自己的看法，以推動(dòng)相關(guān)研究走向深入。

一、翻車(chē)

翻車(chē)是一種以鏈傳動(dòng)為主的水車(chē)，又稱(chēng)為“龍骨水車(chē)”。在歷代文獻(xiàn)中對(duì)翻車(chē)多有記載，其中在《三國(guó)志·魏書(shū)·方技傳·杜夔傳注》中就認(rèn)為“翻車(chē)”是由陜西扶風(fēng)馬鈞所發(fā)明:“時(shí)有扶風(fēng)馬鈞、巧思絕世。傅玄序之曰……居京都，城內(nèi)有地，可以為園患無(wú)水以灌之，乃作翻車(chē)，令童兒轉(zhuǎn)之，而灌水自覆。更入更出，其巧百倍于常?！保?］(P807)翻車(chē)產(chǎn)生后，經(jīng)過(guò)歷代改進(jìn)，從起初以人力牽引驅(qū)動(dòng)輪軸進(jìn)行大面積農(nóng)田灌溉，發(fā)展成為利用各種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械。翻車(chē)不僅僅在農(nóng)業(yè)灌溉中使用，也可以作為農(nóng)田的排澇工具。按照動(dòng)力的不同翻車(chē)分為“人力翻車(chē)”、“畜力翻車(chē)”、“水轉(zhuǎn)翻車(chē)”等。人力翻車(chē)是以人力牽引為動(dòng)力來(lái)源，多以腳踏板驅(qū)動(dòng)輥軸，再帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置，從而達(dá)到提水灌溉的目的。其主要構(gòu)件有“壓欄”(人上輥軸做蹬踏勞作時(shí)憑靠借力所用的橫木欄桿)、“列檻樁”(連接踏板的輥軸)、“行道板”，用來(lái)安置大小輪軸。其工作原理是:“在上端大軸的兩頭，各連接四根拐狀腳踏板，作腳踏用，安裝在河床岸邊豎立的木架之間，人扶著木架，用腳踩動(dòng)拐木，即可驅(qū)動(dòng)輥軸，再傳動(dòng)機(jī)架下與輥軸連接的龍骨板葉沿木槽內(nèi)往上移動(dòng)，形成一方方向上連續(xù)運(yùn)動(dòng)的斗型空間，以此刮水并順勢(shì)把水提上岸來(lái)，輸送至高于河流平面的農(nóng)田。龍骨板葉繞過(guò)上端大軸，又在行道板上邊往下移動(dòng)，繞過(guò)下端的軸，重新刮水?！保?］(P168)畜力翻車(chē)和水轉(zhuǎn)翻車(chē)則是在人力翻車(chē)基礎(chǔ)上在個(gè)別部件進(jìn)行改變后，用畜力和水力驅(qū)動(dòng)的翻車(chē)。

(一)民國(guó)時(shí)期對(duì)翻車(chē)的改良

在對(duì)翻車(chē)改良中，一方面體現(xiàn)為對(duì)翻車(chē)主要部件的改良?！案适∷帜竟狙悠笇?zhuān)家原素欣、周禮兩工程師，就其原理從事改良……原用圓木為軸者改用鐵軸，聞其灌溉時(shí)間，可以延長(zhǎng)一倍，為溉水量亦較大于舊車(chē)。”［3］這種改良就是對(duì)翻車(chē)的輥軸材料進(jìn)行改進(jìn)，將原來(lái)木質(zhì)材料更換為更加耐用的金屬材料，從而增加了翻車(chē)的使用壽命。同時(shí)金屬材料較之木質(zhì)材料更為光滑，可以有效地減少機(jī)械運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力，這樣使其取水效能大大增加。

在對(duì)人力翻車(chē)改良中，其著重點(diǎn)是對(duì)人力的節(jié)省。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用最少的人力換取最大工作效率。為此，民國(guó)不少發(fā)明家便利用物理學(xué)的原理制造出比傳統(tǒng)水車(chē)更為省力的新式水車(chē)。“我國(guó)翻車(chē)，必以數(shù)人之力，始能翻動(dòng)汲水。今易以動(dòng)滑車(chē)，利用其省力，以成工作。此種翻車(chē)，名曰滑車(chē)新式翻車(chē)。”［4］這種翻車(chē)原理是將傳統(tǒng)的人直接踩踏的踏板，改為由兩側(cè)腳蹬，通過(guò)踩踏腳蹬拉動(dòng)皮帶，皮帶經(jīng)過(guò)兩側(cè)動(dòng)滑輪達(dá)到省力的效果，從而將力傳到翻車(chē)中的輥軸，轉(zhuǎn)動(dòng)輥軸進(jìn)行取水。通過(guò)利用這種水車(chē)，可以節(jié)約人力成本，在當(dāng)時(shí)中國(guó)缺少先進(jìn)機(jī)械灌溉設(shè)備的情況下，這種改良水車(chē)也暫時(shí)性地滿足了農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

(二)翻車(chē)在應(yīng)用中的問(wèn)題

翻車(chē)在農(nóng)業(yè)中起到的是灌溉與排水作用，但是翻車(chē)的提水灌溉高度受器械本身?xiàng)l件影響，十分有限?！盀檠睾拥霓r(nóng)田灌溉，河岸太高，無(wú)法使用龍骨車(chē)?！保?］同時(shí)翻車(chē)在進(jìn)行排水作業(yè)時(shí)，受動(dòng)力的影響其效果不佳。“錦江淘江股份有限公司……即于望江樓畔，河流正中，開(kāi)始淘掘方式?？v十丈，寬一丈，此系第一步試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)五日，約掘十余丈，即侵水甚大，用土法龍骨車(chē)四架排水工作，七八九三日中，又加工百名，專(zhuān)往下挖。又深達(dá)一丈八尺，純系砂石派，毫無(wú)異狀，同時(shí)浸水益大，龍骨車(chē)四架，實(shí)不濟(jì)事，工作無(wú)法推進(jìn)?！保?］翻車(chē)這種傳統(tǒng)機(jī)械，在民國(guó)時(shí)期使用中已經(jīng)明顯難以滿足需求。

二、筒車(chē)

筒車(chē)是利用水的機(jī)械能沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的提水機(jī)械。在水輪的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，水輪上分布的汲水器隨之運(yùn)動(dòng)，并依次將水提到高處。唐代在川蜀地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始使用了筒車(chē)。筒車(chē)其構(gòu)造可分為以下部分:水輪、水筒、水槽、接水盤(pán)及輸水槽。其水輪部分由擋水葉板和輻條構(gòu)成，在輪中貫穿一軸，可將其架在木架或者石墩上。水筒作為其提水裝置依照適當(dāng)角度裝在水輪與葉板之間。水槽則是引水至水車(chē)，在水流過(guò)急時(shí)也可對(duì)水車(chē)起到保護(hù)作用。筒車(chē)一般都架設(shè)在水流較急的河岸一側(cè)，通過(guò)各部分受水流沖擊而進(jìn)行提水作業(yè)。筒車(chē)所提之水都匯集在水盤(pán)中，從而通過(guò)輸水槽流入農(nóng)田，對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉。

(一)民國(guó)時(shí)期對(duì)筒車(chē)的改良

傳統(tǒng)筒車(chē)因?yàn)槠鋭?dòng)力與提水二部分合為一體的特殊構(gòu)造，所以其具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)?！皹?gòu)造簡(jiǎn)單，不易發(fā)生障礙，可以就地取材?！保?］簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是筒車(chē)性能可靠，而且建造材料容易籌集，但是傳統(tǒng)筒車(chē)也有效率低下、馬力不足、防洪能力差、易受河流水位變化影響等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)其缺陷，民國(guó)一些水利專(zhuān)家提出了對(duì)傳統(tǒng)筒車(chē)效率問(wèn)題的改進(jìn)方案:“增加束水墻翼、弧形潛壩、木質(zhì)葉板、大環(huán)板、水戽環(huán)，降低筒車(chē)軸承阻力?！保?］這些方法具體來(lái)說(shuō)，就是對(duì)筒車(chē)在運(yùn)行中容易漏水的部分進(jìn)行防止漏水的改良，減少動(dòng)力的流失。將筒車(chē)中部運(yùn)行過(guò)程中的軸承從原本木質(zhì)材料更換為金屬材料，從而減少運(yùn)行中產(chǎn)生的摩擦力。針對(duì)筒車(chē)防洪能力差的缺點(diǎn)，也有專(zhuān)家提出更換筒車(chē)材料的方法?！艾F(xiàn)在舊式木質(zhì)水車(chē)，每遇水漲，即有破壞之虞。最妥辦法，莫如將水車(chē)整個(gè)改裝為完全金屬材料，或只重要部分改用金屬做成。再建筑鞏固三合土之底腳，雖費(fèi)用稍大，亦可謂一勞永逸。”［8］用金屬材料替換木質(zhì)材料增加了筒車(chē)的抗洪能力，也延長(zhǎng)了筒車(chē)的使用壽命。

上述是通過(guò)對(duì)筒車(chē)動(dòng)力與提水這些筒車(chē)主體部分的改良，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)筒車(chē)的缺陷。在民國(guó)還有人提出對(duì)固定筒車(chē)的底座進(jìn)行改進(jìn)，使筒車(chē)可以按水位調(diào)節(jié)其最佳入水位置，從而來(lái)應(yīng)對(duì)水位變化對(duì)筒車(chē)的影響。《甘肅自動(dòng)水車(chē)改良之商榷》一文就獨(dú)具匠心地提出:“自動(dòng)水車(chē)之各種缺憾，即因其軸承固定及受水位變動(dòng)之影響，當(dāng)可由此推想，在水車(chē)之軸承底，裝置一部起落機(jī)，使其隨水位之升降而起落。如是，則可得均一動(dòng)力之水力，效率自能一致，所增加之利益，豈不更為廣大?當(dāng)裝置水車(chē)時(shí)，須先測(cè)其地勢(shì)，詳察該地一年內(nèi)最高最低之水位與流力，然后再定起落機(jī)之升降限度。”［8］這種大膽設(shè)想，在理論上可以根除限制筒車(chē)運(yùn)用中的水位變化對(duì)筒車(chē)的影響，通過(guò)對(duì)水車(chē)受水位限制問(wèn)題的改進(jìn)可以有效地提高筒車(chē)的工作效率?？墒且?yàn)楫?dāng)時(shí)條件的限制，這種想法未能付諸實(shí)際。

(二)筒車(chē)在應(yīng)用中的問(wèn)題

筒車(chē)作為依靠水力推動(dòng)運(yùn)行的灌溉農(nóng)機(jī)，它的工作效率受其馬力影響，而馬力不足一直是筒車(chē)在實(shí)際運(yùn)用中的問(wèn)題?！耙蛱崴c動(dòng)力二部定為一體，筒車(chē)之直徑，必須隨提水高度而增減，致體積、重量、材料等等問(wèn)題相繼而生，結(jié)果每具之馬力，大受限制。如水力較豐，或田畝較多，勢(shì)需增加數(shù)目，頗不經(jīng)濟(jì)，若遇地形限制，不能任意增加數(shù)目，則犧牲尤大?！保?］對(duì)于筒車(chē)來(lái)說(shuō)，主要是水的流速影響其馬力，但是筒車(chē)的自重等方面也是影響其馬力的因素。同時(shí)，筒車(chē)在建造中為了保證馬力其自身建造成本也是重要的影響因素。因此，筒車(chē)的馬力一直是應(yīng)用中未能解決的問(wèn)題。

三、新式提水機(jī)械

水車(chē)在民國(guó)時(shí)期使用十分廣泛，但是作為一種傳統(tǒng)的古代農(nóng)機(jī)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用中也面臨一些難以解決的問(wèn)題。因此，民國(guó)時(shí)期出現(xiàn)了一些比傳統(tǒng)翻車(chē)和筒車(chē)更為現(xiàn)代化的提水工具。

(一)人力與畜力吸水機(jī)的使用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，翻車(chē)和筒車(chē)在使用中的缺陷越來(lái)越明顯，因而新式的提水機(jī)械應(yīng)運(yùn)而生，利用人力與畜力的簡(jiǎn)易吸水機(jī)就是其中主要的代表。這種機(jī)器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，堅(jiān)固耐用，很適合當(dāng)時(shí)農(nóng)村灌溉使用?！昂幽鲜≌ㄔO(shè)廳為振興農(nóng)業(yè)……乃飭農(nóng)工機(jī)械制造廠努力研究，幾次改造，是制成杠桿式出力雙缸吸水機(jī)，使用便利，堅(jiān)固耐久，節(jié)時(shí)省工、便利農(nóng)民，較之復(fù)雜貴重之機(jī)器，適于農(nóng)民者多多矣?！保?］“川人樣德明君，鑒于我國(guó)農(nóng)村，向以每遇旱災(zāi)，致甚或顆粒無(wú)收為苦!為減少此項(xiàng)重大損失，經(jīng)多年之悉心研究結(jié)果，得創(chuàng)制簡(jiǎn)易吸水機(jī)一種。其構(gòu)造純用吸水原理，所收功效甚大。茲舉其三大特點(diǎn):一為制造經(jīng)濟(jì)、二為節(jié)省人力、三為隨處使用，不限地區(qū)?！保?0］吸水機(jī)的功效也有其獨(dú)特之處?！胺菜矫娌坏陀诘仄矫娑砂顺咭韵轮痪蚝映靥量?，均可用以吸水灌田，一畜曳之，旋轉(zhuǎn)自如。每轉(zhuǎn)之出水量，自三十六方公寸至五十方公寸，每日灌田面積，可達(dá)六畝之多，一經(jīng)試驗(yàn)，成效即著?！保?］這種簡(jiǎn)單的吸水機(jī)與傳統(tǒng)水車(chē)相比具有制造經(jīng)濟(jì)、節(jié)省人力、使用方便、功能齊全等顯著特點(diǎn)。對(duì)吸水機(jī)的使用可以有效彌補(bǔ)水車(chē)的不足，為民國(guó)時(shí)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效的幫助;在缺少大型先進(jìn)灌溉機(jī)械的情況下，逐步地替代著傳統(tǒng)水車(chē)的作用。

(二)現(xiàn)代化的提水機(jī)械

除了簡(jiǎn)易畜力和人力吸水機(jī)，在民國(guó)時(shí)期現(xiàn)代化的柴油和電動(dòng)抽水泵也開(kāi)始使用。這些大型提水機(jī)械的使用豐富了民國(guó)時(shí)期的提水機(jī)械設(shè)備?！八?俗稱(chēng)抽水機(jī)或抽水幫浦)是用來(lái)灌溉農(nóng)田的，他們制造的有兩種:一種是5［吋］出水口徑，用15［馬力］電動(dòng)機(jī)(俗稱(chēng)電滾子或馬達(dá))帶動(dòng)的，性能是每小時(shí)可抽水140［噸］，利用井水或河水灌溉10［噸］以上的農(nóng)田，另一種也是用15［馬力］帶動(dòng)，4［吋］出水口徑的，但能汲水至水塔中，或灌溉高坡田地(即俗稱(chēng)崗地)，每小時(shí)可打水100［噸］?！保?1］這些現(xiàn)代化的提水機(jī)械與傳統(tǒng)古老的提水機(jī)械相比，在效率上有了質(zhì)的飛躍，其所能達(dá)到的效果是傳統(tǒng)機(jī)械無(wú)法達(dá)到的。不過(guò)，這些機(jī)械造價(jià)較貴，基本上不能在農(nóng)村廣泛使用，多是由政府統(tǒng)一管理，在遇上災(zāi)荒時(shí)統(tǒng)一使用?！敖魇≌疄檎砗禐?zāi)抽水機(jī)起見(jiàn)，特訂定本辦法大綱。凡各縣已發(fā)抽水機(jī)，除已經(jīng)合作社領(lǐng)用者外，一律責(zé)成該縣政府負(fù)責(zé)運(yùn)交由水利局保管，如須修理者，其修理費(fèi)用由所屬縣政府擔(dān)任。”［12］這些現(xiàn)代化的機(jī)械因?yàn)槌杀九c技術(shù)等原因影響，在民國(guó)時(shí)并沒(méi)有被大范圍推廣使用，只是在部分地區(qū)由政府安排進(jìn)行抗災(zāi)作業(yè)。盡管如此，這些現(xiàn)代機(jī)械的出現(xiàn)與使用，卻是民國(guó)提水機(jī)械逐漸現(xiàn)代化的亮點(diǎn)。

民國(guó)時(shí)期因?yàn)閷?duì)提水設(shè)備的現(xiàn)代化需要，政府與各界人民都極為重視提水設(shè)備發(fā)展，并且通過(guò)不懈的努力對(duì)傳統(tǒng)翻車(chē)和筒車(chē)的不足之處進(jìn)行了較為有效的改良，可翻車(chē)與筒車(chē)畢竟屬于古代科技的產(chǎn)物，在對(duì)機(jī)械效率要求不斷提高的情況下，它們已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代要求。吸水機(jī)的誕生，在提水排灌上逐步取代了它們的作用，再隨著柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)的發(fā)明、發(fā)展與運(yùn)用，現(xiàn)代化的大型提水機(jī)械也開(kāi)始使用與出現(xiàn)，民國(guó)時(shí)期的提水機(jī)械因此逐步走向現(xiàn)代化。

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