沈括治水

李廣彥

興修水利是我國古代科學技術(shù)為農(nóng)業(yè)服務的重要內(nèi)容，歷來為開明的政治家和科學家所重視。北宋時期的杰出科學家沈括就是其中的一位。

沈括，字存中，浙江錢塘（今杭州市）人。在他生長的年代，國家處于“積貧積弱”的動蕩之中，他積極參加王安石變法運動，同時以“求知不教一疑存”的態(tài)度從事科學研究，對水利他情有獨鐘。據(jù)史料記載，王安石變法期間，疏浚河道，淤泥造田，興修湖陂，開墾荒地，大小工程有1萬多處，使36萬多畝農(nóng)田得到灌溉，有力地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。這些工程里就留有不少沈括的足跡。

1073年，沈括被王安石保舉奉命到江蘇、浙江一帶調(diào)查農(nóng)田水利情況，當年9月主持興修了常、潤等州水利工程，興筑溫、臺、明等州以東堤堰，增辟耕地萬余頃。他以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，虛心向老百姓學習，“農(nóng)夫女工無所不問”（王安石語），“凡所至之處，莫不詢究，或里巷、或小人……皆事誠懇而求得之?！蓖ㄟ^實地踏勘，科學實踐，他論述了雁蕩諸峰是由流水侵蝕作用形成的，并進一步同黃土高原的地形成因相互印證，從而指出了兩者地形成因上的共同規(guī)律都是流水侵蝕所致，比西方提出的相同理論要早得多。次年，他出任河北兩路察訪使，到定州（今定縣）后，與知州薛向共同研究決定，把原來供大官僚地主享樂的“海子園”一直擴展到城西，改為農(nóng)業(yè)灌溉水源，再引新河水灌注，數(shù)里之間碧波蕩漾，一派江南水鄉(xiāng)景色。他堅持“不可凡事信古”、“不膠一法”，相信“事固有古人所未至而俟后世者”。在察訪定州時，花了20多天時間，“遍履山川，盡得山川險易之詳”。根據(jù)在多年治水過程中對河流沖淤規(guī)律的認識，遍閱歷史記載，提出和論證了華北大平原是由這些河流泥沙沉積而成的，正確解釋了華北大平原形成的原因。

汴渠是宋朝京城（開封）的水路交通要道，是促進該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要命脈。以往每年都要疏浚一次，后來這項工作逐漸松懈下來，地方官的兼職成了徒有虛名，致使20多年沒有疏浚，結(jié)果使河床比堤外的平地高出丈余。從汴堤往下看，民房像在深谷里。王安石將其列為農(nóng)田水利建設的一項重點工程。1072年，沈括奉命前往。在治理工作中，他運用人民群眾在長期農(nóng)田水利建設實踐中積累起來的地形測量、開河筑壩等經(jīng)驗，因地制宜，利用了測量舊溝階梯水面高度差后疊加的“分層筑堰法”，發(fā)明了被他稱作“隙積木”和“會圓術(shù)”的數(shù)學理論，在中國科學發(fā)展史上，首次運用了高等級差數(shù)的求和方法，以此計算土石方并測量汴河河道地形，由此得到了相當精確的水準高度數(shù)據(jù)，科學掌握了疏浚渠的第一手資料。這在當時可謂了不起的重大科學成就，這項技術(shù)發(fā)明比西方要早700多年。施工中采用筑梯級攔河壩，每壩都層層矗立，“相齒如階陛”等方法，不僅疏浚了渠，而且整項工程1079年竣工后，重新溝通了京、洛和東南河運，同時還具有防止水土流失等功效?！敖幢庵鬯臅r上下，晝夜不絕，至今公私便之”，就是對這項工程整治后情景的描述。

沈括晚年潛心著書，寫下了重要科學著作《夢溪筆談》，被英國科學家李約瑟贊譽為“中國科學史的里程碑”?！秹粝P談》中關(guān)于水利的部分，多是他自己在治水活動中的真知灼見以及勞動人民實踐結(jié)晶的科學總結(jié)。他在總結(jié)心得時說：“目睹其驗，始著于篇”，“皆予目睹”，說明一切真知都是從實踐經(jīng)驗中得來的。淤田是農(nóng)田水利建設的一個重要方面，有人認為淤田只是淤一層“薄餅”，是勞民傷財之舉。他一面調(diào)查了淤田的現(xiàn)實情況，一面考察了有關(guān)淤田的歷史資料，引證《漢書·溝洫志》關(guān)于“涇水一石，其泥數(shù)斗，且溉且糞，長我禾黍”，和唐人石碑稱贊淤田法“民獲其利”的記載，由此得出結(jié)論說，淤田并非今日始，“其來蓋久矣”。北宋時期，黃河平均每年有一次決溢改道，給下游人民帶來了日趨嚴重的災害。1048年，黃河在商胡（今河南濮陽市東北）決口，河水泛濫，破壞了農(nóng)田。沈括在書中不僅記錄了勞動人民同黃河水害做斗爭的事跡，詳細記載了“巧合龍門”的技法，還熱情歌頌了水工高超不循舊習，勇于創(chuàng)造的革新精神。三節(jié)壓埽法是水工高超的一個發(fā)明，歷史沒有記載，是沈括給我們留下了這一珍貴資料。