灌溉工程的起源與發(fā)展(公元前22世紀(jì)至秦漢時期)
農(nóng)田灌溉在中原地區(qū)起源很早,在戰(zhàn)國人所著地理書《周禮·職方氏》中,已對全國主要自然水體的分布有概括的敘述。
在當(dāng)年全國的“九州”中,都分布有適于水生物生長的“澤藪”;適于船只航行的“川”;有灌溉效益的“浸”。
而人工灌溉系統(tǒng),則由有蓄水、輸水、分水、灌水、排水等不同功用的各級渠道所組成,稱作“井田溝洫”制度。
春秋戰(zhàn)國的著名大型灌區(qū)
蓄水工程——芍陂
有壩引水的工程——引漳十二渠
無壩引水的工程——都江堰、鄭國渠
中國古代淮河流域水利工程,又稱安豐塘。我國最早的蓄水灌溉工程。位于大別山北麓余脈的今安徽壽縣南。
叔敖當(dāng)上了楚國的令尹(宰相)之后,發(fā)動人民“于楚之境內(nèi),下膏澤,興水利”。在楚莊王十七年(公元前597年)左右,主持興辦了芍陂。芍陂因水流經(jīng)過芍亭而得名。
北魏酈道元在《水經(jīng)注》中對芍陂有較詳?shù)挠涊d,芍陂當(dāng)時有5個水門:淠水至西南一門入陂,其余四門均供放水之用,其中經(jīng)芍陂瀆與肥水相通的2個水門,可以“更相通注”,起著調(diào)節(jié)水量的作用。 “水漲則開門以疏之,水消則閉門以蓄之”,不僅天旱有水灌田,又避免水多洪澇成災(zāi)。后來又在西南開了一道子午渠,上通淠河,擴(kuò)大芍陂的灌溉水源,使芍陂達(dá)到“灌田萬頃”的規(guī)模。安豐一帶每年都生產(chǎn)出大量的糧食,并很快成為楚國的經(jīng)濟(jì)要地。
經(jīng)過戰(zhàn)國秦漢六百多年漫長歲月,芍陂因久不修治而逐漸荒廢。
東漢建初八年(83年),水利專家王景任廬江太守,“驅(qū)率使民,修起荒廢”,對芍陂進(jìn)行了較大規(guī)模的修治。
三國時期,曹魏在淮河流域大規(guī)模屯田,建安十四年(209年),曹操親臨合肥,亦“開芍陂屯田”。西晉太康年間(280--289年),劉頌為淮南相,“修芍陂,年用數(shù)萬人。”說明芍陂已建立了歲修制度。南朝宋元嘉七年(430年),劉義欣為豫州刺史,鎮(zhèn)壽陽(今壽縣),伐木開榛,修治陂塘堤壩,開溝引水入陂,對芍陂作了一次比較徹底的整治,灌溉面積恢復(fù)萬頃。
隋開皇年間(581年~600年),壽州總管長史趙軌修治芍陂,將水門改為36個。其后屢廢屢建,至清末尚有28個。宋明道年間(1032年~1033年),安豐知縣張旨對芍陂又作了較大規(guī)模的修治。明清兩代對芍陂的修治多達(dá)24次,但規(guī)模都不大。
芍陂經(jīng)過歷代的整治,2500多年來,一直發(fā)揮著巨大效益。東晉時因灌區(qū)連年豐收,遂改名為 “安豐塘”。
如今芍陂已經(jīng)成為淠史杭灌區(qū)的重要組成部分,蓄水量達(dá)7300多萬立方米,灌溉面積達(dá)到60余萬畝, 并有防洪、除澇、水產(chǎn)、航運(yùn)等綜合效益。
東漢(公元25年~公元220年)末年曹操以鄴為根據(jù)地,按原形式整修,十二堰從此改名天井堰。東魏天平二年(公元535年)天井堰改建為天平渠,并成單一渠首,灌區(qū)擴(kuò)大,后也稱萬金渠。渠首在現(xiàn)在安陽市北40余里,漳河南岸。隋代(公元581~公元618年)、唐代(公元618年~公元907年)以后這一帶形成以漳水、洹水(今安陽河)為源的灌區(qū)。唐代重修天平渠,并開分支,灌田十萬畝以上。清代(公元1644年~公元1911年)、民國還有時修復(fù)利用。
1959年動工在漳河上修建岳城水庫,兩岸分引庫水,灌田數(shù)百萬畝,代替了古灌渠。
都江堰位于四川省都江堰市城西,是由秦國蜀郡太守李冰及其子率眾于秦昭襄王五十一年(前256年)左右修建的,全世界迄今為止,年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。
都江堰的整體規(guī)劃是將岷江水流分成兩條,其中一條水流引入成都平原,這樣既可以分洪減災(zāi),又可以引水灌田、變害為利。主體工程包括魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道和寶瓶口進(jìn)水口。
李冰父子邀集了許多有治水經(jīng)驗的農(nóng)民,對地形和水情作了實(shí)地勘察,決心鑿穿玉壘山引水。由于當(dāng)時還未發(fā)明火藥,李冰便以火燒石,使巖石爆裂,終于在玉壘山鑿出了一個寬20公尺,高40公尺,長80公尺的山口。因其形狀酷似瓶口,故取名“寶瓶口”,把開鑿玉壘山分離的石堆叫“離堆” 。寶瓶口使岷江水能夠暢通流向東邊,才可以減少西邊的江水的流量,使西邊的江水不再泛濫,同時也能解除東邊地區(qū)的干旱,使滔滔江水流入旱區(qū),灌溉那里的良田。這是治水患的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是都江堰工程的第一步。
魚嘴的建成將上游奔流的江水一分為二:西邊稱為外江,它沿岷江河雨順流而下;東邊稱為內(nèi)江,它流入寶瓶口。由于內(nèi)江窄而深,外江寬而淺,這樣枯水季節(jié)水位較低,則60%的江水流入河床低的內(nèi)江,保證了成都平原的生產(chǎn)生活用水;而當(dāng)洪水來臨,由于水位較高,于是大部分江水從江面較寬的外江排走,這種自動分配內(nèi)外江水量的設(shè)計就是所謂的“四六分水” 。
飛沙堰采用竹籠裝卵石的辦法堆筑,堰頂做到比較合適的高度,起一種調(diào)節(jié)水量的作用。當(dāng)內(nèi)江水位過高的時候,洪水就經(jīng)由平水槽漫過飛沙堰流入外江,使得進(jìn)入時瓶口的水量不致太大,保障內(nèi)江灌溉區(qū)免遭水災(zāi);同時,漫過飛沙堰流入外江的水流產(chǎn)生了游渦,由于離心作用,泥砂甚至是巨石都會被拋過飛沙堰,因此還可以有效地減少泥沙在寶瓶口周圍的沉積。
都江堰水利工程的科學(xué)奧妙之處,集中反映在正確處理魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口等主體工程的關(guān)系,使其相互依賴,功能互補(bǔ),巧妙配合,渾然一體,形成布局合理的系統(tǒng)工程,聯(lián)合發(fā)揮分流分沙、泄洪排沙、引水疏沙的重要作用,使其枯水不缺,洪水不淹。都江堰的三大部分,科學(xué)地解決了江水自動分流、自動排沙、控制進(jìn)水流量等問題,形成無壩限量引水并且在岷江不同水量情況下的分洪除沙、引水灌溉的能力,消除了水患,使成都平原“水旱從人、不知饑饉”,適應(yīng)了當(dāng)時社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
都江堰是一個科學(xué)、完整、極富發(fā)展?jié)摿Φ凝嫶蟮乃こ腆w系,針對岷江與成都平原的懸江特點(diǎn)與矛盾,充分發(fā)揮水體自調(diào)、避高就下、彎道環(huán)流特性,“乘勢利導(dǎo)、因時制宜”,正確處理懸江岷江與成都平原的矛盾,使其統(tǒng)一在一大工程體系中,變水害為水利??胺Q是一座巧奪天工、造福當(dāng)代、惠澤未來的水利工程,是區(qū)域水利網(wǎng)絡(luò)化的典范。后來的靈渠、它山堰、漁梁壩、戴村壩一批歷史性工程,都有都江堰的印記。
都江堰以不破壞自然資源,充分利用自然資源為人類服務(wù)為前提,變害為利,使人、地、水三者高度協(xié)合統(tǒng)一,是全世界迄今為止僅存的一項偉大的“生態(tài)工程”。
治水“三字經(jīng)”
深淘灘,低作堰。六字旨,千秋鑒。挖河沙,堆堤岸。砌魚嘴,安羊圈。立湃闕,留漏罐?;\編密,石裝健。分四六,平潦旱。水畫符,鐵樁見。歲勤修,預(yù)防患。遵舊制,毋擅變。
傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)的成熟(三國至唐宋時期:約公元3~13世紀(jì))
秦漢以前,我國主要經(jīng)濟(jì)重心在黃河流域;
三國至南北朝時期(約公元3世紀(jì)至6世紀(jì))淮河中下游成為繼黃河流域之后的又一基本經(jīng)濟(jì)區(qū);
隋唐宋時期(約公元7世紀(jì)至13世紀(jì))長江流域和珠江流域的經(jīng)濟(jì)地位突出出來,其中長江中下游已成為全國的經(jīng)濟(jì)中心,所謂“蘇湖熟,天下足”,“國家根本,仰給東南”。
在基本經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)中當(dāng)然離不開水利建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)區(qū)的擴(kuò)展,水利建設(shè)也取得了長足進(jìn)步。
圩田是太湖以至長江中下游地區(qū)農(nóng)田的主要灌溉排水形式,至唐末已有相當(dāng)大的規(guī)模。
長江中游的兩湖地區(qū)稱作垸田,在珠江三角洲地區(qū)稱作基圍。
灌溉提水機(jī)械有很大的發(fā)展——水力驅(qū)動的灌溉筒車等,在黃河、長江、珠江等流域得到了普遍應(yīng)用
不僅引水、蓄水、提水工程技術(shù)有重要發(fā)展,而且利用多沙河流的水資源和泥沙資源進(jìn)行放淤灌溉和改良土壤也卓有成效。
北宋熙寧年間(1068—1077)政府大力推行放淤,短短幾年間放淤面積達(dá)到5萬頃以上,并有總結(jié)性專著出現(xiàn)。
此后放淤和淤灌在北方各省民間流傳下來。
傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)的普及與發(fā)展(元明清時期:約公元13世紀(jì)~20世紀(jì)初)
元代統(tǒng)治階級的游牧生活逐漸被內(nèi)陸發(fā)達(dá)的物質(zhì)文明所同化。當(dāng)年曾專設(shè)“都水監(jiān)”、“河渠司’’等水利機(jī)構(gòu),推動水利建設(shè),并一再頒行《農(nóng)桑輯要》等農(nóng)業(yè)技術(shù)書籍,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
明太祖朱元璋大力提倡農(nóng)田水利。洪武二十八年(1395)在全國范圍共興建塘堰凡四萬九百八十七處,河四千一百六十二處,陂渠堤岸五千四十八處。這一時期農(nóng)田水利工程主要由地方或民眾自辦,以小型為主,大型工程少見。
由政府或軍隊主持的農(nóng)田水利項目則以畿輔營田(今河北省)聲勢最大,為的是促進(jìn)京畿地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展,以減少每年大量的南糧北運(yùn)的負(fù)擔(dān)。但在北方興修水田,因受水資源量的限制,難有大的作為。
隨著鞏固邊防的努力,邊疆水利有較大發(fā)展,其中清前期的寧夏河套灌區(qū)建設(shè),清代中后期的內(nèi)蒙河套灌區(qū)和新疆地區(qū)灌溉等成績顯著。
沿海的臺灣、福建,尤其是珠江三角洲基圍水利這一時期取得重大發(fā)展。
經(jīng)過歷史上的幾次大起大落,到1949年全國有灌溉面積1600萬公頃(2.4億畝)。
中華人民共和國成立以來,進(jìn)行了廣泛持久的灌溉排水工程基本建設(shè),取得了舉世矚目的巨大成就,為我國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展提供了不可替代的基礎(chǔ)設(shè)施和物質(zhì)保證。到2003年底,全國灌溉面積達(dá)到5580萬公頃,使40%的耕地有了灌溉設(shè)施。1949年,灌溉用水量不到1000億立方米,約占當(dāng)時耕地面積的16.3%。人均占有灌溉面積0.03公頃(0.44畝)。到2003年,達(dá)到3300億立方米。
1980年以來,灌溉水有效利用率和生產(chǎn)效率逐步提高。按實(shí)灌面積計算,1980年全國平均每公頃農(nóng)田灌溉用水8745立方米,1997年降到7800 立方米。同期每立方米灌溉水生產(chǎn)糧食從0.6千克左右提高到約1千克。全國共建設(shè)萬畝(667公頃)以上灌區(qū)5686處,灌溉面積2200多萬公頃,占全國農(nóng)田灌溉面積的43%。全國共有水庫84905座,總庫容4571億立方米,其中除少數(shù)大型水庫主要用于防洪和發(fā)電外,絕大部分水庫都具有灌溉供水的功能。到2002年底,全國已發(fā)展節(jié)水灌溉面積1860多萬公頃(2.8億畝),其中噴灌247多萬公頃(3700多萬畝),微灌30多萬萬公頃,低壓管道輸水灌溉614多萬公頃(6200多萬畝),渠道防滲控制面積756多萬公頃(11350多萬畝)。非工程節(jié)水面積達(dá)到1670萬公頃,其中800萬公頃是采用控制灌水方法的水田。除澇達(dá)到2027萬公頃,占需要治理的易澇面積的83%。
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