引涇灌溉工程科技與管理價(jià)值初探

趙鴻君

（陜西省涇惠渠灌溉中心,陜西 三原 713800）

1 引言

引涇灌溉始于公元前246 年秦修建的鄭國(guó)渠。鄭國(guó)渠之后,歷代各有建樹,民國(guó)時(shí)期建成涇惠渠,持續(xù)利用至今。歷代涇渠科技之先進(jìn),組織之健全,管理之完善,效益之顯著,堪為中國(guó)灌溉工程之翹楚。鄭國(guó)渠1996 年被國(guó)務(wù)院列為全國(guó)第四批重點(diǎn)文物保護(hù)單位,2016 年入選世界灌溉工程遺產(chǎn)名錄。以鄭國(guó)渠為代表的歷代引涇工程,蘊(yùn)涵的先進(jìn)水利科技、完善的管理方式和理念至今仍有借鑒意義。

2 鄭國(guó)渠的水利科技價(jià)值

鄭國(guó)渠從涇陽(yáng)縣王橋鎮(zhèn)上然村的涇河瓠口引水,流經(jīng)今涇陽(yáng)、三原、高陵、臨潼、富平、閻良、渭南,至蒲城入洛河,全長(zhǎng)約126 km,灌溉農(nóng)田115萬(wàn)畝。鄭國(guó)渠的修建使干旱的關(guān)中平原得到灌溉,為秦統(tǒng)一中國(guó)奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1 因勢(shì)利導(dǎo),無(wú)壩引水

古代缺乏現(xiàn)代建筑材料,建設(shè)堅(jiān)固的大壩幾無(wú)可能,落后的提水技術(shù)也不能大流量引水,大多只能利用地形、地勢(shì),實(shí)現(xiàn)自流灌溉。鄭國(guó)渠與都江堰一樣,利用地形條件,從自然河道引水。《史記》載,“鑿涇水自中山西邸瓠口為渠”。瓠口又稱谷口,位于涇陽(yáng)縣西北,是涇河進(jìn)入渭北高原的一個(gè)峽口。鄭國(guó)渠引水口首選在瓠口,充分利用了北山山系的地形特點(diǎn),涇河在此形成一個(gè)葫蘆狀的河曲地貌,并且西岸凸,東岸凹,利用水力學(xué)和水流學(xué)原理,一部分水進(jìn)入大渠,一部分進(jìn)入河道。

為了保證進(jìn)水的流速和流量,引水渠與河道形成科學(xué)的交角。因?yàn)樵诤拥赖膹澋捞?除通常的縱向流水外,還存在橫向環(huán)流問(wèn)題,即上層水由凸岸流向凹岸,河流的最大流速接近凹岸稍偏下位置,恰好對(duì)準(zhǔn)引水口,同時(shí)大量的細(xì)沙進(jìn)入渠道；橫向環(huán)流指的是,下層水由凹岸流向凸岸,從而把較大的沙粒沖向凸岸,最大限度地減少了渠道的淤積。后世的引涇灌溉工程基本都是引水口沿河道不斷上移,自流引水。

2.2 橫絕小河,擴(kuò)大水源

鄭國(guó)渠引涇注洛三百余里,溝通涇水和洛水兩大水系,其間流經(jīng)幾條自然河流,這些河流原皆是由北部山原發(fā)源向東南匯入渭河的,與自西而東的鄭渠不可避免地形成交叉。通過(guò)“橫絕技術(shù)”,鄭國(guó)渠較好地處理了這種與天然河流的交叉問(wèn)題?！端?jīng)注·沮水》記載,鄭渠“絕冶谷水”“絕清水”“與沮水合”,即是將沿途與渠道交叉的小河流“橫絕”,吸收而過(guò),導(dǎo)流入渠,增加了水源。鄭國(guó)渠通過(guò)石川河,在石川河的東岸選擇一個(gè)有利位置,再將水引出石川河,既保證了鄭國(guó)渠的大部分水量可以東渡,而且可以收集利用部分石川河的水量。這種渠道、小河流有機(jī)結(jié)合,既引水又補(bǔ)充水,一個(gè)完整的水文單元水量有機(jī)調(diào)配,擴(kuò)大了灌溉面積。

2.3 淤灌肥田,改良土壤

鄭國(guó)渠是一個(gè)泥水灌溉、淤鹵壓堿性質(zhì)的大型水利工程。涇河是一個(gè)高含沙河流,涇河年均輸沙量2.65 億t,平均含沙量高達(dá)141 kg/m3,最大含沙量立方米1430 kg/m3,素有“一石水,六斗泥”。引涇灌區(qū)過(guò)去是未墾殖的沼澤鹽堿地,不適合農(nóng)耕地和種植莊稼,而涇水所挾帶的泥沙含有豐富的有機(jī)質(zhì),對(duì)鹵性土壤,起到了壓鹽沖堿的作用,進(jìn)而達(dá)到了改良土壤、肥田增產(chǎn)的效果。

《史記·河渠書》記載：“渠就,用注填閼之水,溉澤鹵之地”。漢人歌之曰：“涇水一石,其泥數(shù)斗”充分印證了鄭國(guó)渠的淤灌性質(zhì)。

3 歷代引涇工程與科技與管理初探

由于引涇工程基本采用無(wú)壩引水,加之涇河是雨式河流,季節(jié)分布不均,加之水流沖刷,要保證足夠的水量進(jìn)入渠道,必須通過(guò)抬高進(jìn)水口,保證河水進(jìn)入渠道。

3.1 無(wú)壩引水,少影響河流,生態(tài)價(jià)值凸顯

從鄭國(guó)渠開始,一直到民國(guó)涇惠渠的2000余年間,河床下切20余米,涇惠渠的引水洞已進(jìn)入涇河峽谷。民國(guó)涇惠渠,應(yīng)用西方先進(jìn)技術(shù)開始筑壩引水,固定了取水口,結(jié)束了引水口移動(dòng)的歷史。自流引水,降低了能源消耗,對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善作用巨大。

在水位較低無(wú)法進(jìn)水時(shí),采用修“將軍翣”、筑石囤堰、立石囷等臨時(shí)措施,壅水入渠?！皩④娏牎睘榉炙こ?是用塊石砌筑,用鐵銷子鎖固,長(zhǎng)寬各約百步約合今180m,直插向涇水河床中間,把涇水分成兩支,以導(dǎo)水入渠。石堰壩,就地取材,利用涇河里天然巨石,采用立石囷的方法來(lái)筑堤壅水,既可以抬高水位,又可以最大限度地控制水量,省工又省料。石囷利用灌木枝條編織成圓形大筐,中間填滿石頭,借助天然巨石做骨架,構(gòu)成了一座巨大堅(jiān)實(shí)的攔河堰壩。唐代石堰被沖毀后,宋初即用木梢等制作新堰。

但臨時(shí)性措施作用有限,而且遇有大水被沖毀重修,人力財(cái)力耗費(fèi)較大,但其也見證著古代治水者的聰明和智慧。

明代為了解決涇河河床不斷下切、引水難的矛盾,修建廣惠渠。廣惠渠的渠首比王御史渠上移990m,開鑿大小龍山隧洞長(zhǎng)400多米,明渠長(zhǎng)400多米。在五百多年前技術(shù)手段和建筑材料落后的情況下,完成這樣艱巨的工程,決非易事。勞動(dòng)人民千辛萬(wàn)苦,付出了巨大的代價(jià)。

唐代涇渠引水技術(shù)達(dá)到了較先進(jìn)的水平。在工程設(shè)置上,唐鄭白渠渠道工程更加完善,管理更加規(guī)范。渠首到三限閘為總干渠,總干渠下設(shè)置了太白、中白、南白三條干渠,支渠以下設(shè)有斗門,還有若干退水、泄水設(shè)施。斗渠“壘石砌筑,安木節(jié)水,不能私造”。受水時(shí)刻、水量、灌溉田畝均有定數(shù),更為重要的是由過(guò)去的引洪淤灌改變?yōu)橐逅喔?開始了現(xiàn)代意義上的灌溉。

豐利渠的進(jìn)步主要表現(xiàn)在引水口設(shè)置有靜浪、平流二節(jié)制閘,并刻有水則,可以調(diào)節(jié)水量,控制灌溉面積和進(jìn)度。在灌溉管理上,更加細(xì)化,分水須有各縣派人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視,確保公平。計(jì)量以“徼”（水流一尺見方為“一徼”）,渠首最大引水120徼,日灌地60頃,并實(shí)行用水申報(bào)、定量用水,規(guī)定了不同作物的用水季節(jié)。宋元明時(shí)代涇渠上的水則既有石龜?shù)葮?biāo)志,還有水尺,除了在渠首測(cè)量流量,還可以控制灌溉畝數(shù)。

無(wú)壩引水,少影響河流,既保證了農(nóng)田灌溉取水需求,又保證了下游河道生態(tài)流量,維護(hù)了河道的生態(tài)功能,與我們今天倡導(dǎo)的河道基流理念符合,也體現(xiàn)了古人水生態(tài)環(huán)境意識(shí)。

3.2 機(jī)構(gòu)健全,管理科學(xué)

歷代引涇工程都非常重視管理,建立了專門的管理機(jī)構(gòu),實(shí)行科學(xué)用水管理,確保了引涇灌溉工程效益的充分發(fā)揮。漢代以來(lái),設(shè)置有專管機(jī)構(gòu)。漢武帝元鼎二年設(shè)有水衡都尉,白渠在三輔都水管理之下。唐代設(shè)有水部、都水監(jiān)和河渠署,在地方上設(shè)有河堤使者,灌區(qū)還設(shè)置“渠堰使”一職,由中央直接任命管理。干渠和斗渠都有專人管理,管理機(jī)構(gòu)健全。

王御史渠由中央管理,并設(shè)涇渠軍士屯田府督管理,后改為屯田總管府。明代的渠道管理分為官渠和民渠,官渠維修由官府承擔(dān)。官渠由四縣共管；民渠由各縣分管。清朝專設(shè)水利通判,主管龍洞渠水利,以后57年間,有姓名記載的水利通判共23人。民國(guó)涇惠渠的管理更加科學(xué),建立了專管與群管相結(jié)合的管理制度,開展灌溉氣象觀測(cè)和灌溉試驗(yàn),加強(qiáng)鹽堿治理、高含沙淤灌、渠道防滲研究,取得了重大成果。1934年即成立了專管機(jī)構(gòu)涇惠渠管理局,下設(shè)8個(gè)管理處,配有專管人員,干支渠分設(shè)水老,斗設(shè)斗夫啟閉斗門,村設(shè)渠保,分級(jí)管理,另建有報(bào)汛站、涇谷管閘所等。

3.3 制度完善,管理先進(jìn)

完善的灌溉管理制度是引涇灌溉的又一特點(diǎn)。漢代出現(xiàn)了我國(guó)最早的灌溉管理制度《水令》?！稘h書·兒寬傳》：“ 寬表奏開六輔渠 ,定水令以廣溉田?！本唧w內(nèi)容不可考。漢代把水利作為官員考核的重要指標(biāo),促進(jìn)了西漢水利建設(shè)的空前繁榮,《史記河渠書》中說(shuō)：“自是以后,用事者（當(dāng)權(quán)者）,爭(zhēng)言水利”。

唐代中央政府于唐玄宗開元二十五年（前737）頒布《水部式》,其中許多規(guī)定針對(duì)引涇灌區(qū)制定的,諸如管理機(jī)構(gòu)、用水辦法等都列入了條文,有每年八月修渠,九月結(jié)束,十月灌溉,以及輪灌等都作了規(guī)定。

《大唐六典》對(duì)渠長(zhǎng)、斗長(zhǎng)選任的年齡、身份等任用作了規(guī)定,灌溉從下游開始,體現(xiàn)了計(jì)劃用水、科學(xué)管理,提高水資源利用效率的理念。

北宋頒布有《農(nóng)田水利約束》對(duì)工程維修、違法灌溉制度作了,渠首每年七八月疏通石渠,用水時(shí)間,安排軍隊(duì)守堰,對(duì)違犯水法,多澆面積,每畝罰小麥一石。對(duì)嚴(yán)重的違反水法行為,要刑事處理。

元代在引涇工程管理上,出發(fā)也非常嚴(yán)格。明代各級(jí)渠道建立了常年性的養(yǎng)護(hù)制度,明確規(guī)定渠道管理人員的薪酬。不準(zhǔn)在渠中洗衣服,保障灌溉水質(zhì)；不準(zhǔn)在渠旁開飯館,囤積糧食,避免老鼠滋生,影響渠道安全等,體現(xiàn)了水源保護(hù)、綠化固堤,實(shí)現(xiàn)工程持續(xù)利用的管理思想。

涇惠渠建立了科學(xué)用水和工程管護(hù)制度,還制定了《涇惠渠養(yǎng)護(hù)維修制度》《涇惠渠管理暫行辦法》《涇惠渠暫行組織章程》等制度,制定了輪灌制度和違章處罰制度,保證均衡用水,全面受益。

4 引涇灌溉工程渠道布局科學(xué)

鄭國(guó)渠的渠線選擇十分科學(xué)。由于涇洛之間這塊平原西北高東南低,鄭國(guó)渠大致沿海拔450 m～370 m的高程,應(yīng)用當(dāng)時(shí)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù),沿關(guān)中北山之南邊,從西向東,把干渠設(shè)置在灌區(qū)北部較高的位置,退水入洛河,最大限度地控制了灌溉面積。而首尾高差80 m,渠道平均坡降為0.6‰。鄭國(guó)渠灌溉效益衰減后,又新開漢白渠。漢白渠在鄭國(guó)渠之南,白渠布線更為科學(xué),而且開有支渠,雖然灌溉面積30余萬(wàn)畝,但灌水保證率稿,灌區(qū)更富饒。20世紀(jì)30年代涇惠渠,在總結(jié)鄭國(guó)渠和白渠走線的基礎(chǔ)上規(guī)劃建設(shè)的。

唐代三白渠的渠首及渠系工程,灌溉方式及管理制度的創(chuàng)新,管理體制及法規(guī)的健全,以及灌溉經(jīng)濟(jì)效益等而言,均已超過(guò)秦漢時(shí)期,渠系改善較大,設(shè)三限閘健全配水體系,設(shè)置了太白、中白、南白三條干渠,故又稱三白渠,支渠以下設(shè)有斗門,數(shù)量達(dá)到135個(gè)。從唐開始引清水灌溉,并以冬春夏為主的灌溉方式。從三白渠的總體布局現(xiàn)代涇惠灌區(qū)大體一致,渠系工程已達(dá)到很高水平,以后各代只是沿涇河峽谷不斷上移另開新引水口,而下游渠系布局沒(méi)有多大變化。

廣惠渠的灌溉面積達(dá)80余萬(wàn)畝,龍洞渠因?yàn)槔萌喔让娣e大幅減少。民國(guó)涇惠渠對(duì)石渠進(jìn)行拓寬,新建改善了支渠,灌溉面積又得到恢復(fù),灌溉之初,灌溉面積達(dá)59萬(wàn)畝。解放后經(jīng)過(guò)多次續(xù)建配套與節(jié)水改造,新開支渠,裁彎取直,灌溉渠系更加科學(xué),灌溉面積不斷擴(kuò)大。灌區(qū)現(xiàn)有干渠6 條,長(zhǎng)93 km；有支渠23條,長(zhǎng)378 km,設(shè)施灌溉達(dá)到146 萬(wàn)畝,為引涇灌溉面積之最。

5 結(jié)語(yǔ)

引涇灌溉工程是我國(guó)北方灌區(qū)的典型代表,記錄了引涇灌溉兩千多年的歷史沿革,集中展示了我國(guó)水利灌溉的發(fā)展演變過(guò)程,其蘊(yùn)含的科技管理價(jià)值至今仍有借鑒意義,研究并借鑒歷代引涇灌溉工程的科技管理價(jià)值,對(duì)于推進(jìn)新時(shí)代水利工程建設(shè)管理具有十分重要的作用和意義。