◆北京市海淀區(qū)委黨校 楊艷梅
水利萬物而不爭(zhēng),人們的生活離不開水。在瀕河而居的遠(yuǎn)古時(shí)期,人類學(xué)會(huì)了掘井取水并發(fā)明了提水工具。中國(guó)是世界上最早發(fā)展農(nóng)業(yè)的國(guó)家之一,俗話說:“水是田家娘,無水秧不長(zhǎng)?!彪S著桔槔、轆轤、渴烏、翻車、筒車等提水工具的相繼問世,人們實(shí)現(xiàn)了自下而上取水,并逐漸將其演變成灌溉農(nóng)田的農(nóng)具,促進(jìn)了我國(guó)古代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
圖1 貨幣圖片中展示的桔槔的使用情景
桔槔又稱龍吊桶、吊桿、架斗,是根據(jù)杠桿原理制作的一種灌溉農(nóng)具。人們?cè)诰吇蚝影哆呚Q立一根縱向直木,在其頂部固定一根橫木,橫木前端掛上水桶等汲水器,后端掛上石塊或其他重物實(shí)現(xiàn)取水。
《莊子·天運(yùn)》中描述“引之則俯,舍之則仰”是桔槔的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)。桔槔的發(fā)明減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了灌溉農(nóng)田的效率。明代嘉靖八年,時(shí)任陜西富平縣令楊時(shí)泰指導(dǎo)人們用桔槔提水、疏通渠道灌溉,有效減少了旱災(zāi)對(duì)當(dāng)?shù)氐挠绊憽?/p>
轆轤由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成,是一種利用人力從井中打水的工具。在井上搭起一對(duì)木架,架起橫軸,軸上套一個(gè)長(zhǎng)筒輥輪,輥輪筒上纏繞有繩子,繩的一端掛上水桶,另一端固定在圓木上。長(zhǎng)筒上裝有曲柄,搖動(dòng)曲柄可控制繩子纏繞或松開,水桶也隨之吊上或放下,實(shí)現(xiàn)從井中取水。
轆轤大約出現(xiàn)于商末周初,元代著名農(nóng)學(xué)家王楨在《農(nóng)書》中記載了一種復(fù)式轆轤:繞在軸筒上的繩子兩端各系一個(gè)水桶,“順逆交轉(zhuǎn),所懸之器虛者下,盈者上,更相上下,次第不輟,見功甚速?!鞭A轤利用了輪軸原理,較桔槔取水技術(shù)更進(jìn)一步,其特點(diǎn)是將桔槔的單向用力方式改為循環(huán)用力,適用于在深井中取水。
圖2 國(guó)家博物館展品——帶轆轤水槽的陶井
圖3 渴烏的原理演示圖
渴烏是我國(guó)古代吸水用的曲管,是一種利用虹吸管原理制作的水利裝置。古人使用渴烏跨越高處連接水源與農(nóng)田,實(shí)現(xiàn)跨越高處取水澆地,推動(dòng)了灌溉技術(shù)的發(fā)展。
這是一種隔山取水的工具,具體操作是將竹筒去頭去尾彼此相連,密封好之后,從山的一邊鋪設(shè)到山的另一邊,放入水源中,點(diǎn)火加熱竹筒內(nèi)的空氣,以降低竹筒內(nèi)部的氣壓使水越過山梁。
東漢時(shí)期,畢嵐“作翻車、渴烏,施于橋西,用灑南北郊路”,這是關(guān)于渴烏的最早記載??蕿趵么髿鈮汉汀八吞幜鳌钡脑韺?shí)現(xiàn)取水,人們?cè)谌粘I钪杏密浌転轸~缸換水也是同樣的原理。
翻車是我國(guó)灌溉史上非常重要、使用最普遍的一種提水器械。由于翻車上的木鏈條和刮板的形狀與動(dòng)物的脊椎骨相似,且在工作時(shí)上、下翻轉(zhuǎn)與傳說中的“龍吸水”相似,故又被稱為“龍骨車”。
三國(guó)時(shí)期杰出的機(jī)械發(fā)明家馬鈞發(fā)明了一種除了灌溉還可排澇的新式“翻車”,它利用鏈輪循環(huán)傳動(dòng)、木板刮水提升的工作原理,將水從低處引向高處。
圖4 程棨《摹樓璹耕圖》
詩人范成大在《夏日田園雜興》中也對(duì)翻車進(jìn)行了描述:“下田戽水出江流,高壟翻江逆上溝。地勢(shì)不齊人力盡,丁男長(zhǎng)在踏車頭。”詩句中的“戽水”“高壟”描述了田地里農(nóng)業(yè)灌溉的場(chǎng)景,反映了當(dāng)時(shí)翻車已廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨后,又出現(xiàn)了可利用水流動(dòng)能代替人力的“水轉(zhuǎn)翻車”。
圖5 中國(guó)科技館展品——高轉(zhuǎn)筒車
在古人發(fā)明的灌溉農(nóng)具中,筒車將流水的沖擊力作為動(dòng)力,是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)灌溉的工具,可以晝夜不息地澆灌農(nóng)田。唐代詩人徐來軍在《調(diào)笑令》中提到“翻倒,翻倒,喝得醉來吐掉,轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去自行,千匝萬匝未停。未停?未停?禾苗待我灌醉?!边@里“灌醉”禾苗的提水器械就是指筒車,它可以引低處的水灌溉高處的農(nóng)田。后來出現(xiàn)了高轉(zhuǎn)筒車,它可將水引到地勢(shì)更高的地方。
筒車?yán)盟膭?shì)能以及輪動(dòng)原理帶動(dòng)水輪,輪上布滿竹筒或木筒制的汲水器,在水流的沖擊下隨輪旋轉(zhuǎn),這些汲水器就能將水從地勢(shì)較低的地方提升至地勢(shì)較高處。然而,筒車只適合在有一定流速的河流、溪流旁使用。
唐代陳廷章在《水輪賦》中記載:“水能利物,輪乃曲成,……終夜有聲?!北彼卧娙死钐帣?quán)在《崧庵集· 土貴要予賦水輪》中記載:“江南水輪不假人,智者創(chuàng)物真大巧。一輪十筒挹且注,循環(huán)上下無時(shí)了?!蓖曹嚨某霈F(xiàn)為人們提供了更加便捷的灌溉工具,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
為實(shí)現(xiàn)“春種一顆粟,秋收萬顆子”的愿望,古人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中結(jié)合實(shí)際情況“善假于物”,廣泛使用桔槔、轆轤、渴烏、翻車、筒車等灌溉農(nóng)具,實(shí)現(xiàn)了“水往高處流”,在一定程度上改變了人們“靠天吃飯”的局面。正因?yàn)檫@些巧妙的古代灌溉農(nóng)具的出現(xiàn),以及不斷創(chuàng)新的滴灌和噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展,中國(guó)人才能牢牢地把飯碗端在自己手中。