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中国农田水利史

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所属类别:灌溉与排水

基本信息

中文名称:中国农田水利史
外文名称:

中国大部分地区的气候受季风的影响,降水量的年际分配和年内分配很不均匀,旱涝灾害频繁,亟须修建农田水利工程来加以调节,进行灌溉或排水。可以说,中国的农业发展史同时也是一部发展农田水利、克服旱涝灾害的斗争史。中国农田水利史大体经历了下列7个发展时期。

战国以前时期(公元前480以前)

与奴隶社会相适应的农业生产方式是井田制。布置在井田上的灌排渠道称为沟洫。传说沟洫在公元前2070年前后大禹治水时已经出现,限于当时的生产力水平,一般规模较小。

周代,农田沟洫已形成系统,当时按其功用不同和所控制的耕地面积大小一般分作浍、洫、沟、遂、圳、列各级,分别起着向农田引水、输水、配水、灌水以及从农田排水的作用,形成有灌有排的农田水利系统。除了从河流中引水的形式外,当时还出现了人工蓄水陂池,即在天然湖沼洼地周围,人工筑堤构成的小型蓄水库,可以调蓄河水和天然降水,提高灌溉保证率。西周的京都(在今陕西省西安市西南)附近的

池,就是一座灌溉陂池。楚国在公元前598~前591年间建成的芍陂,位于今安徽省寿县南,灌溉面积已达1万顷之多。公元前548年楚国还将发展农田水利的政策定为国家法典。

战国至西汉时期(公元前480~公元24年)

从战国开始,农田水利建设蓬勃兴起,大型渠系工程取代了沟洫,水利工程技术也得到迅速发展。

都江堰和长江流域的灌溉工程

公元前256年秦灭西周后,在蜀郡守李冰的主持下,修建了举世闻名的都江堰。工程建于岷江冲积扇地形上,为无坝引水渠系。渠首工程主要由鱼嘴、宝瓶口和飞沙堰3部分组成。在科学技术上有许多创造,是古代灌溉渠系中不可多得的优秀典型。都江堰除灌溉效益外,还有防洪、航运和城市供水的作用,促进了川西平原的经济繁荣。战国末年在今湖北宜城的白起渠是陂渠串联式灌溉工程。它从汉水支流蛮水引水,将分散的陂塘和渠系串联起来,提高了灌溉保证率。汉元帝建昭五年(公元前34年)南阳太守召信臣在汉水支流唐白河一带修建的六门

(参见南阳古灌区),也是陂渠串联式。

郑白渠和黄河流域灌溉工程

关中平原上规模最大的郑国渠,秦王政元年(公元前246年)由郑国主持兴建。它西引泾水,东注洛水,干渠全长300余里,灌溉面积号称4万余顷。西汉太始二年(公元前95年)又扩建了白渠,灌溉面积4500余顷(参见郑白渠)。这一带还有六辅渠。在渭水及其支流上,则有成国渠、蒙茏渠、灵轵渠。利用洛水的灌溉工程有以井渠施工技术著称的龙首渠(图1)。在今山西太原西南晋水上的智伯渠,是一座有坝取水工程。汾河下游也曾引黄河水灌溉。

图1 汉武帝时期关中主要渠系分布示意图

坎儿井和西北华北地区灌溉工程

坎儿井是新疆吐鲁番盆地一带引取渗入地下的雪水进行灌溉的工程形式。西汉时期已见诸记载。新疆塔里木河和罗布泊一带,西汉时期广兴屯田,也多有灌溉工程。河西走廊、宁夏河套灌溉也有工程修建。战国初年,在今河北南部临漳县一带由魏国西门豹主持兴建的引漳十二渠,是有文字记载的最早的大型渠系(参见引漳古灌区)。西汉时期在今石家庄市兴建的太白渠规模也相当可观。

此外,这一时期还有以芍陂、鸿隙陂为代表的江淮流域灌溉,以文齐在云南修陂池为代表的长江上游水利,以泰山下引汶水为代表的山东地区水利等。

农田水利的科技成就

在水资源方面,《吕氏春秋·圜道》指出了降水受东南季风影响的事实。《周礼·职方氏》罗列了全国主要的河流湖泊分布及其灌溉效益。《管子·地员》对地下水质和埋藏深度与其上土壤性质和作物的关系有所说明。在农田水利工程和灌溉技术方面,《管子·度地》的一些论述,表明当时对明渠比降计算、有压管流的水力学现象、水跃以及土壤含水量与施工质量的关系等有所认识。都江堰石人水尺的应用,渠口选择和对弯道环流的利用,对高含沙水流灌溉效益的认识和利用,对盐碱土的认识和改造等,都有重要意义。龙首渠的大型无压隧洞,标志着测量和施工的水平。当年灌渠已有闸门控制水量,输水渡槽已经出现,凿井开采地下水以及井壁衬砌技术已较成熟。在六辅渠上还出现了首次见于记载的灌溉制度。

东汉至南北朝时期(公元25~581年)

这一时期,海河、黄河、淮河、长江、钱塘江诸流域农田水利建设均有发展,其中以淮河流域陂塘建设成就更为突出。

淮河流域的陂塘

淮河上中游多丘陵,适于修建陂塘。三国时期曹魏在淮河南北大兴屯田,修建陂塘等灌溉工程较多(参见淮河古陂塘)。上述在郦道元《水经注》中记述较详。除淮河流域之外,唐白河流域的陂塘也较发达。出土陶制陂塘水田模型(图2)表明,东汉时期陕西汉中以及四川、云南等省都曾普遍有陂塘修建。

长江流域和江南地区的农田水利建设

继西汉召信臣之后,东汉杜诗在唐白河流域兴修水利又有新成绩。长江上游地区,新莽时期由益州太守文齐主持建造陂池,为云南水利的先驱。长江下游一带,孙吴及南朝在建业(今江苏南京)建都,附近水利普遍开发。其中位于今句容市的赤山塘(唐代名绛岩湖)规模最大,灌田1万顷。晋代在今丹阳市所修练湖及镇江市东南的新丰塘,灌溉面积也达数百顷。浙江沿海水利工程则以东汉永和五年(140年)修建的绍兴鉴湖最为著名,直到南宋还有效益。此外,还有湖州的荻塘、吴兴塘,长兴的西湖以及丽水通济堰等。

黄河流域和华北地区的农田水利建设

河西走廊内陆河灌溉、河套引黄灌溉,特别是北魏太平真君五年(444年)引黄河水的艾山渠规模较大(参见宁夏古灌区)。东汉初年在今北京市密云、顺义一带引潮白河水灌溉,效益显著。曹魏嘉平二年(250年)在永定河上兴建的戾陵堰灌区,灌溉面积有1万余顷。此外,引漳、引沁及今山东、山西灌溉也有发展。

图2 云南出土汉代陂池模型

黄淮海平原地区的排涝工程

淮泗流域地势平坦,河道排水不畅。西晋时期淮泗流域涝灾严重。咸宁四年(278年),杜预指出,陂塘阻水是涝灾原因之一。他主张废弃曹魏以来新建的陂塘和疏浚排水河道的建议得到实行。西晋初年在黄河北岸今安阳、邯郸一带,北魏中期在今河北省衡水、沧州及其以北地区涝情严重,崔楷也提出过大面积排水计划。

这一时期还发明了一些灌溉机械和水力驱动的机械,如翻车(龙骨水车)、渴乌(虹吸管)、水排(水力鼓风机)等(参见中国古代水力机具、中国古代提水机具)。

隋唐宋时期(581~1271年)

社会获得较长时期的安定,水利发展迅速。江南水利进步尤为显著。北方地区农田放淤和水利管理也有重大进步。

南方水利和太湖圩田

南方蓄水塘堰迅速发展,浙江鄞县东钱湖、广德湖和小江湖等均创自唐代,其中东钱湖灌田20余万亩,至今兴利。在今江西一带,唐元和年间(806~820年)韦丹兴修大小陂塘598座,共灌田1.2万顷。乾道九年(1173年)仅福建长乐县就建设湖塘陂堰104座,灌田2 800多顷。淳熙元年(1174年)江南西路(包括今赣东、赣北、皖南及江苏西部)共修陂塘2 245座,灌田4万余顷。在今湖南长沙,建于五代的龟塘也灌田1万顷。

东南沿海的渠系灌溉工程大多兼有抵御海潮内侵的作用。唐代大和七年(833年)在今浙江宁波兴建它山堰,溢流坝横拦鄞江,抬高上游水位并隔断下游咸潮。堰上游开渠引水,灌田数千顷。位于今福建莆田的木兰陂始建于北宋,也是类似的渠系灌溉工程。

圩田水利成就显著。圩田一般建在滨湖或滨河地区,用圩岸将圩田与外水隔开。圩岸上建闸,将圩田灌排沟渠与外水沟通。低田可自流引灌,高田借助水车提水灌溉。太湖圩田兴起较早,唐代后期已较发达。但因太湖中部地形洼陷,加上排水河道逐渐淤积,又有运河河道阻碍太湖泄水以及海潮顶托等原因,圩田常受洪涝威胁。北宋时范仲淹、郏亶、单锷等人都曾提出治理规划,赵霖于政和六年(1116年)至宣和元年(1119年)主持施工,取得一定成效。除太湖流域外,湘、鄂、皖沿江地区也有圩田兴作。

北方农田水利和大规模放淤

以关中地区为代表的黄河流域渠系工程持续发展,河套地区、河西走廊以及汾河流域兴建较多。在海河流域,唐代主要是排水防涝。北宋时利用东起天津、静海,西至保定、徐水的淀泊发展稻田,但收益有限。北方水利有特色的是大规模农田放淤,特别是熙宁变法时期,放淤形成高潮。放淤虽存在一些问题,但大量盐碱地因此得到改良,有的产量成倍增长。变法失败后,大规模放淤即行停止。

灌溉技术

唐宋时期灌溉机械较前代有重大发展,南方普遍使用水车,包括人力提水的翻车和水力驱动的筒车等,南宋时期筒车已在今浙、赣、闽、桂、粤、湘等地流行。水力运转的提水机械和农业加工机械的发展也颇可观。

在田间灌溉技术方面,唐代主要灌区内各支渠之间和支渠控制范围的各斗渠之间,按作物需水和地段的不同实行轮灌。根据作物生长需水的不同阶段和当地气候变化订立灌溉制度。此外,至迟在宋代已经实现对小流域范围的水位测量和控制。北方海河流域的塘泊上设有水则,南方使用更普遍,例如浙江鄞县平字水则、绍兴鉴湖水则和吴江水则碑(图3)等。

图3 吴江水则碑

农田水利法规和专著

唐代制定的《水部式》(参见唐《水部式》)是中国现存最早的全国性水利法规,其中对灌溉用水制度、灌溉管理的行政组织以及处理灌溉、航运、水利机械和城市供水之间的用水矛盾等,都作了规定。除全国性法规外,各灌区还有自己的灌溉制度。宋代熙宁二年(1069年)颁布的《农田水利约束》(参见宋《农田水利约束》)是政府制定的发展水利的政策性规定。这些灌溉法规的制定和实施,对于促进水利建设的发展,减少水利纠纷,合理利用水资源,保证灌区的长期运行等,都起着重要的作用。在农田水利普遍发展的基础上,宋代单锷著《吴中水利书》和魏岘著《四明它山水利备览》等农田水利专著相继问世。

元明清时期(1271~1911年)

农田水利工程在各地普遍兴修,但著名的大型工程较少,江南地区成就显著。继太湖圩田之后,两湖地区垸田和珠江三角洲堤围迅速兴起。边远地区农田水利和江浙海塘建设进一步发展。农田水利著作大量涌现。

海河流域农田水利

元、明、清三代建都北京,而经济重心在南方。自元代开始就不断有人呼吁发展海河流域农田水利,以改变依赖运河每年漕运大批粮食和其他物资的负担。明代万历年间,徐贞明在调查的基础上撰述《潞水客谈》,提出综合治理海河流域河流、淀泊,发展水田灌溉的建议,并试行有效。清雍正年间怡贤亲王允祥在陈仪的帮助下,也曾在畿辅一带大范围开垦水田,后也因财力及水源不足等原因,未获明显效果。

两湖垸田和珠江三角洲堤围

南宋以后江南加速开发。两湖水利,特别是湖北荆江、湖南洞庭湖一带垸田迅速发展。垸田的形制和江南圩田类似,明清时期发展更快。明正统年间(1436~1449年)华容县有垸田48所,至明末已发展到100多所。大垸纵横10余里,小垸在100亩上下。珠江三角洲圩垸称作堤围(又称基围)。也开始于宋代。明代堤围不仅沿西、北、东三江及其支流分布,而且进一步向滨海发展。清代堤围较前代成倍增长,当时沿海一带还出现人工打坝种苇,促进海滩淤涨。其中南海县(今广东广州)相传建于北宋末年的桑园围,就有15万亩之多。不过,由于垸田和堤围垦殖缺乏计划,这些地区的洪涝灾害也因而逐渐加剧。

边疆地区的灌溉

干旱的西北边疆离开灌溉就没有农业。清代乾隆年间及以后,为加强西北防务,大兴屯田。嘉庆七年(1802年)在惠远城(今伊宁市西)伊犁河北岸,开渠引水灌田数万亩。此后农田灌溉渠系在今哈密、吐鲁番、乌苏、伊宁、阿克苏、库车、轮台、焉耆、于田、和田、莎车、喀什等地都有兴修。吐鲁番盆地一带特有的坎儿井工程在清后期有很大发展。道光二十五年(1845年)林则徐被遣戍新疆时,曾主持修建伊拉里克一带坎儿井近100条。光绪初年左宗棠在吐鲁番地区又增开坎儿井185座。此后,坎儿井曾推广到哈密、库车、鄯善等地。宁夏引黄灌溉继汉唐之后又有发展。元初郭守敬倡导将本区灌区各渠道一一恢复,共灌田900多万亩。清代康熙、雍正年间又新建大清渠、惠农渠等(参见宁夏古灌区)。道光以后,内蒙古河套灌溉发展迅速,至光绪二十九年(1903年)已开大干渠8条、小干渠20多条,共有农田90多万亩(参见河套古灌区)。

西南边疆地区水利也有重要发展。赛典赤于至元十三年(1276年)大兴滇池水利。疏浚螳螂川浅滩,增大滇池调蓄能力,涸出耕地1万余顷,又修建松华坝,开挖金汁河,灌溉效益延续至今(图4)。今广西、贵州境陂塘较多,桂林的南北二堰共灌田2 000余顷。

图4 元代滇池水利示意图

区域水利规划的发展

农田水利发展必须与防洪、航运、水土保持等相协调,纳入统一的水利规划才是科学的。太湖流域水利规划在北宋已受到重视。明清间水利规划工作在进一步发展。徐光启强调在做规划工作时要详细了解自然和社会条件,提出水利规划应以精确的测量为依据,强调要对河道、湖泊、地形、土壤、作物等进行全面调查,从而做到“测量慎,规划精”。明清时期海河水利规划比较突出。

海河流域诸支流自西而东呈扇形分布,下流汇聚天津,由海河入海。本区雨量又集中于七月至九月,因而使得洪涝灾害严重。徐贞明提出海河水利规划的总认识,即下游多开支河分流入海,上游多建渠系引水灌溉,留出淀泊容蓄洪水,沿淀洼地可依照南方经验,兴修圩田。清代雍正年间陈仪对此又有所发展。但由于受到社会和自然条件的限制,这些规划思想均未能系统实施。

水利科学家和水利著述

农田水利科学家以郭守敬、王祯、徐光启等人最著名。郭守敬(1231—1316)曾参加宁夏古灌区的恢复重建工作,引永定河水灌溉也有成效,元初的重要水利活动,大都有他参加。王祯所著《农书》(参见《王祯农书》)有13万言,初刊刻于皇庆二年(1313年)。其中的灌溉篇论述了农田水利的历史沿革和多种灌溉工程的形制。对于灌溉提水工具和水力加工机械叙述尤详。明代著名科学家徐光启著有《农政全书》60卷,水利即占9卷。其中归纳了前代关于华北和东南举办水利的精到见解,介绍了多种灌溉建筑物及其施工方法,对西方水利技术知识也有所介绍。

农田水利著作数量显著增加。除《农书》、《农政全书》、《授时通考》外,有流域范围的水利书,如明张国维《吴中水利书》、清吴邦庆《畿辅河道水利丛书》;有地区的水利书,如清陈池养《莆田水利志》;有灌区的专著,如元李好文《泾渠图说》(参见《长安志图·泾渠图说》)、清冯栻宗《桑园围志》;有水工建筑物的专著,如清程鹤翥《闸务全书》;有水利资料整编类型的著作,如明归有光《三吴水利录》、清王太岳《泾渠志》;有翻译和介绍西方水利技术的著作,如明徐光启《泰西水法》等。

这一时期农田水利工程管理也更加细致,尤其是有悠久历史的关中郑白渠、浙江丽水通济堰、广东南海桑园围等,都有规范化的管理制度。

民国时期(1912~1949年)

本期吸收西方传入的水利科学与技术,兴建了一些新型灌区,开创了农田水利科学实验,制定了比较科学的水利法,从而开始了取代古代水利技术的过程。

农田水利工程建设

西北地区农田水利建设以20世纪30年代陕西兴建的几处大型灌溉工程最为著称。首先动工的是由李仪祉负责设计和施工的泾惠渠。它恢复了有2 000多年历史的引泾灌溉。1935年灌溉面积达59万亩。取水枢纽由混凝土溢流坝和具有平面钢闸门、螺旋启闭机的进水闸、退水闸所组成。民国年间兴建的渠系引水工程的枢纽布置大都采用这一形式。相继修建的有洛惠渠、渭惠渠等。截至1947年陕西诸灌区建成通水的有泾、渭、梅、黑、汉、褒、泔等7个灌区,灌溉面积合计138万亩。此外,新疆的新盛渠、甘肃的洮惠渠、宁夏的云亭渠等也都是类似的新型灌区。

黄河下游的灌溉以山东、河南建设的几处虹吸淤灌工程较有特色。当时主要采用直径60 cm的虹吸管,从黄河引水,浇灌沿黄盐碱地。每座淤灌站的控制面积一般在二三万亩左右。

海河流域农田水利以1933年兴建的滹沱河灌溉工程规模较大,有长480 m的拦河堰,以及引水闸和泄水闸等建筑物,可灌溉30余万亩。在桑干河、洋河和永定河三角洲的放淤灌溉工程也收到一些效果。

长江中下游兴建的农田水利工程中,以几处排水闸较著称。位于江苏省常熟县的白茆河节制闸共5孔,宽44 m,改善了这一带圩田排水条件。位于湖北武昌的金水河排涝闸,建成于1935年,共3孔,每孔宽7 m,受益面积93万亩。太湖地区电力排灌开始于1924年,1930年武进县戚墅堰电厂电力排灌面积已达4万多亩。江西地区的小型农田水利建设兴盛,以瑞金县为例,在1934年春耕运动中,共修新旧陂塘1 404处,水塘3 379座,筒车88架,水车1 009架,使得全县94%的耕地得到灌溉。

东南沿海灌溉较著名的有福建长乐县莲柄港提水灌溉工程,1927年动工,1935年改建为电力提水,灌溉面积6万余亩。台湾灌溉自清代康熙年间以来有较大发展。日本帝国主义侵台期间也有一些农田水利建设。民国初年兴建的灌溉工程以嘉南大圳和桃园大圳规模最大。嘉南大圳位于嘉南县,1920年动工,1930年建成,灌溉面积225万亩。桃园大圳(图5)位于新竹县,1916年兴建引淡水河工程与灌区内已有的8 000多个陂塘串联,灌溉面积33万亩。参见台湾古灌区。

西南地区农田水利在抗日战争期间有较大发展。据1947年统计,从1938年至1945年,云、贵、川三省共兴建农田水利工程39处,灌溉面积合计57万亩,其中四川的官宋堋、永城堰,云南的龙公渠、甸惠渠,灌溉面积各有数万亩。

两广地区、东北三省,也兴建了一些农田水利工程。

图5 桃园大圳平面布置图

科学研究机构和水利法

1931年5月在吴江县成立的模范灌溉庞山实验场,是最早成立的农田水利科研机构。它以水稻灌水实验为主。主要项目有优良水稻品种调查、二秆行实验、浸水实验、栽培迟早实验、品种比较实验等。1934年12月在安徽临淮关成立模范灌溉实验场,主要进行小麦灌溉实验。1935年在天津成立崔兴沽灌溉试验场,主要研究课题有作物最佳灌溉时间,灌溉定额的确定,排水方法实验和盐碱地改良等。此外还有河北省改良碱地委员会,专门进行盐碱地改良实验。它们成为中国现代农田水利科学实验的开端。

民国年间曾参照西方国家水法,制定了比较科学的《水利法》,在1942年颁行,共9章71条。其中对水利事业作了比较科学的定义,强调水是国家资源,兴办水利必须首先向国家取得水权等(参见民国《水利法》)。除《水利法》外,对于农田水利还有若干补充条例,如1943年公布的《兴办水利事业奖励条例》、《各省发行水利公债举办农田水利原则》,1944年通过的《各省酌拨田赋超收部分成数兴办农田水利办法》,以及统筹防洪和灌溉的《整理江湖沿岸农田水利办法大纲》等。

中华人民共和国时期(1949年以后)

中华人民共和国成立后,经过大规模的农田水利基本建设,农田水利工程的数量、效益和抗御水旱灾害的能力都有很大的提高。与1949年相比,灌溉面积增长了3倍多,共计5 467万hm2,机电排灌动力设备增加了900多倍,达到0.7亿kW,全国80%以上的易涝耕地、70%以上的盐碱地和60%左右的低产农田都得到不同程度的治理。林果灌溉、牧区水利和农村乡镇供水工程都有长足进展。农田水利事业的发展,为农业生产的稳步发展和人民生活的改善提供了物质保证。与1949年相比,1996年全国耕地面积虽然减少3%、人口增加1.26倍,但粮食总产却在1 132亿kg的基础上增长了3倍;人均粮食由209 kg增加到412 kg,增长了近1倍。此外,棉花、油料、肉类、水产、果品、蔬菜等成几倍到十几倍增长。由于灌溉面积扩大和供水能力提高,全国水田面积大幅度增加,由于有了灌溉保证,北方冬小麦和棉花播种面积成倍增长,南方水田复种指数也有所提高。过去很多经常遭受旱涝灾害、产量很低的农田,通过治理,变成了旱涝保收、高产稳产的农田。

经过几十年来大规模的水利建设,中国已初步建成了防洪、排涝、灌溉和供水体系,为国家的经济发展提供了基本保障。但是由于人口的增加,经济的发展,以及人们对水资源的不合理开发利用,水旱灾害尚未得到有效控制,水资源供求矛盾日益尖锐,水污染在不断加剧,全国一半以上的农田处于“靠天种植”的状况。因此,必须加快以水利为重点的农田基本建设,改善农业生态环境,坚持不懈地搞好农田水利基本建设,努力解决干旱缺水的局面,加快现有大中型灌区水利设施的修复和完善。发展节水农业,努力扩大农田有效灌溉面积,成为今后农田水利的重点。

  
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