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中国古代提水机具

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所属类别:中国水利建设史

基本信息

中文名称:中国古代提水机具
外文名称:

春秋战国时,提水机具见诸文字记载。现代出土的汉代画像石中有较多提水机具的内容,可见至迟在汉代,大多类型的古代提水机具已经问世。辘轳是提水机具中的重要代表,它使北方地区提取地下水成为可能。2 000年来,桔槔、辘轳、水车等是灌溉、排水、供水(生活和生产领域)中普遍使用的提水机具,其中机械传动部分并无大的变化,而从能源利用来看,提水机具的发展经历了人力、畜力应用和水力、风力等自然能应用2个发展阶段。18世纪的工业革命,诞生了使用电能的抽水机,它标志着以自然能为动力的提水机具的终结。但是,古老的水力机具,在边远的山区和农村至今仍在使用。

中国古代有代表性的提水机具有桔槔、辘轳、翻车、恒升等。

桔槔

杠杆式人力提水机具。桔槔的结构是,在水源岸边竖立一根木柱,古代称作植。木柱上绑扎一根横杆,古代称为桥。横杆一端用绳系一水筒,另一端系一平衡重物,借助人力提水(图1)。桔槔的文字记载最早见于《庄子·天地》。类似桔槔的提水机具还有鹤饮。所不同者,鹤饮的横杆为一木槽。木槽封口的一端浸入水源取水,人力搬动木槽另一端,水即由此开口端流出。

图1 桔槔图(选自《汉代画像全集》)

辘轳

利用轮轴原理的起重工具,多用来汲取井水。其构造是,在井岸上安置带有水平转轴的支撑架。转轴一端装有曲柄,转轴上缠着汲水索。绳索下端系水桶。用人力或畜力摇动曲柄,即可由井中提水(图2)。有的在汲水索两端各系一水桶,

图2 辘轳图(选自王祯《农书》)

提水效率可以提高。辘轳的可靠文字记载见于战国初期。和此种辘轳类似的机械绞车(又称绞关),古代也称辘轳,相当于用人力或畜力作动力的现代卷扬机。绞车的转轴常竖立安放。古代船只翻越堰埭常用此设备牵引(参见中国古代通航建筑物)。

翻车

又称拔车,即今之龙骨水车。其结构是用木板做成长槽,槽中放置数十块与木槽宽度相称的刮水板(或木斗),刮水板间用铰关依次联接并首尾相连。木槽上、下两端各有一带齿木轴。转动上轴,刮水板循环运转,同时将刮水板间水体自下而上带出(图3)。苏轼用“翻翻联联衔尾鸦,荦荦确确蜕骨蛇”形容它。

图3 翻车图

(a)脚踏翻车图;(b)牛转翻车图;(c)水转翻车图

翻车和渴乌同在东汉中平三年(186年)由掖庭令毕岚所发明。翻车的动力分为手摇、足踏、牛拉以及风力和水力驱动等形式。和翻车结构类似的还有高转筒车和专取井水的井车。

恒升

徐光启在《泰西水法》中介绍的一种人力提水机械,即今之提升泵。明代末年传入中国,译名为恒升。主要由3部分组成:一为“

”,通常为圆柱形的密闭筒。筒底装有只能向上开的阀门;二为“提柱”,即可在“

”内上下运动的活塞,活塞也有只能向上开的阀门;三为“衡柱”,即操纵活塞上下运动的手动杠杆。取水时,将圆筒下面的水管浸入水中,上下按动杠杆,水面上的大气压将水压入筒内,进至活塞上面,并被提升,流出筒口。此种机具至今在中国一些农家还在应用。宋代用于盐井提水的水排,其原理和恒升相同。《泰西水法》中和恒升类似的还有玉衡。二者区别在于,玉衡有2个带有活塞的工作筒和1个储水器。它们的底部各有1个只能向上开的阀门。当工作筒活塞下压,筒内的水就被推入储水器,再由储水器上部的管口流出。玉衡发明于古罗马,时间约在公元前几十年。

  
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