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

2 鄭國渠的水利科技價值

鄭國渠從涇陽縣王橋鎮(zhèn)上然村的涇河瓠口引水,流經(jīng)今涇陽、三原、高陵、臨潼、富平、閻良、渭南,至蒲城入洛河,全長約126 km,灌溉農(nóng)田115萬畝。鄭國渠的修建使干旱的關(guān)中平原得到灌溉,為秦統(tǒng)一中國奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1 因勢利導(dǎo),無壩引水

古代缺乏現(xiàn)代建筑材料,建設(shè)堅固的大壩幾無可能,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,實現(xiàn)自流灌溉。鄭國渠與都江堰一樣,利用地形條件,從自然河道引水?！妒酚洝份d,“鑿涇水自中山西邸瓠口為渠”。瓠口又稱谷口,位于涇陽縣西北,是涇河進入渭北高原的一個峽口。鄭國渠引水口首選在瓠口,充分利用了北山山系的地形特點,涇河在此形成一個葫蘆狀的河曲地貌,并且西岸凸,東岸凹,利用水力學(xué)和水流學(xué)原理,一部分水進入大渠,一部分進入河道。

為了保證進水的流速和流量,引水渠與河道形成科學(xué)的交角。因為在河道的彎道處,除通常的縱向流水外,還存在橫向環(huán)流問題,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,恰好對準(zhǔn)引水口,同時大量的細沙進入渠道；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,擴大水源

鄭國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“橫絕技術(shù)”,鄭國渠較好地處理了這種與天然河流的交叉問題。《水經(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,導(dǎo)流入渠,增加了水源。鄭國渠通過石川河,在石川河的東岸選擇一個有利位置,再將水引出石川河,既保證了鄭國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、小河流有機結(jié)合,既引水又補充水,一個完整的水文單元水量有機調(diào)配,擴大了灌溉面積。

2.3 淤灌肥田,改良土壤

鄭國渠是一個泥水灌溉、淤鹵壓堿性質(zhì)的大型水利工程。涇河是一個高含沙河流,涇河年均輸沙量2.65 億t,平均含沙量高達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質(zhì),對鹵性土壤,起到了壓鹽沖堿的作用,進而達到了改良土壤、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入渠道,必須通過抬高進水口,保證河水進入渠道。

3.1 無壩引水,少影響河流,生態(tài)價值凸顯

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

在水位較低無法進水時,采用修“將軍翣”、筑石囤堰、立石囷等臨時措施,壅水入渠。“將軍翣”為分水引水工程,是用塊石砌筑,用鐵銷子鎖固,長寬各約百步約合今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)成了一座巨大堅實的攔河堰壩。唐代石堰被沖毀后,宋初即用木梢等制作新堰。

但臨時性措施作用有限,而且遇有大水被沖毀重修,人力財力耗費較大,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400多米,明渠長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。勞動人民千辛萬苦,付出了巨大的代價。

唐代涇渠引水技術(shù)達到了較先進的水平。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”。受水時刻、水量、灌溉田畝均有定數(shù),更為重要的是由過去的引洪淤灌改變?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,控制灌溉面積和進度。在灌溉管理上,更加細化,分水須有各縣派人現(xiàn)場監(jiān)視,確保公平。計量以“徼”（水流一尺見方為“一徼”）,渠首最大引水120徼,日灌地60頃,并實行用水申報、定量用水,規(guī)定了不同作物的用水季節(jié)。宋元明時代涇渠上的水則既有石龜?shù)葮?biāo)志,還有水尺,除了在渠首測量流量,還可以控制灌溉畝數(shù)。

無壩引水,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。

3.2 機構(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構(gòu),實行科學(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,設(shè)置有專管機構(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,開展灌溉氣象觀測和灌溉試驗,加強鹽堿治理、高含沙淤灌、渠道防滲研究,取得了重大成果。1934年即成立了專管機構(gòu)涇惠渠管理局,下設(shè)8個管理處,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,分級管理,另建有報汛站、涇谷管閘所等。

3.3 制度完善,管理先進

完善的灌溉管理制度是引涇灌溉的又一特點。漢代出現(xiàn)了我國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。”具體內(nèi)容不可考。漢代把水利作為官員考核的重要指標(biāo),促進了西漢水利建設(shè)的空前繁榮,《史記河渠書》中說：“自是以后,用事者（當(dāng)權(quán)者）,爭言水利”。

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)定針對引涇灌區(qū)制定的,諸如管理機構(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》對渠長、斗長選任的年齡、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,用水時間,安排軍隊守堰,對違犯水法,多澆面積,每畝罰小麥一石。對嚴(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。明代各級渠道建立了常年性的養(yǎng)護制度,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、綠化固堤,實現(xiàn)工程持續(xù)利用的管理思想。

涇惠渠建立了科學(xué)用水和工程管護制度,還制定了《涇惠渠養(yǎng)護維修制度》《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,鄭國渠大致沿海拔450 m～370 m的高程,應(yīng)用當(dāng)時先進的測量技術(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‰。鄭國渠灌溉效益衰減后,又新開漢白渠。漢白渠在鄭國渠之南,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)濟效益等而言,均已超過秦漢時期,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)量達到135個。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,而下游渠系布局沒有多大變化。

廣惠渠的灌溉面積達80余萬畝,龍洞渠因為利用泉水灌溉面積大幅減少。民國涇惠渠對石渠進行拓寬,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59萬畝。解放后經(jīng)過多次續(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),灌溉面積不斷擴大。灌區(qū)現(xiàn)有干渠6 條,長93 km；有支渠23條,長378 km,設(shè)施灌溉達到146 萬畝,為引涇灌溉面積之最。

5 結(jié)語

引涇灌溉工程是我國北方灌區(qū)的典型代表,記錄了引涇灌溉兩千多年的歷史沿革,集中展示了我國水利灌溉的發(fā)展演變過程,其蘊含的科技管理價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值,對于推進新時代水利工程建設(shè)管理具有十分重要的作用和意義。