农业工程

水是农业的命脉，土是农业生产的基础。这两者均可利用工程手段对之进行合理开发、利用和保护，以利于发展农业生产。我国古代在水土利用方面，修建了许多重要工程，做出了举世瞩目的成就。

古代农田水利工程最主要的作用就是灌溉，是粮食产量的根本保证。郑国渠和白渠、都江堰等都是著名的水利工程。

古人在土地开发利用的智慧同样不可低估，不仅开发山地，修建了梯田，还对河湖滩地、水面、干旱地区的土地加以利用，取得了巨大成效。

辉煌的古代农田水利工程

我国农田水利建设，历史十分悠久，从夏禹治水算起，至今已有4000年了。在漫长的历史发展过程中，我国农田水利建设取得了举世瞩目的成就。

由于我国的地势复杂，各地所要解决的水利问题有所不同，因而在我国的农田水利建设中，出现了多种多样的水利工程。

如渠系工程、陂塘工程、塘泊工程等。它们在农田灌溉上发挥了重要的历史性作用。

传说在原始社会末期的尧舜时期，我国黄河流域发生了一次大洪水。当时滔滔洪水，浩浩荡荡，包围了高山，吞没了田园，九州大地汪洋一片。

面对滔滔洪水，禹一面带头参加治河劳动，艰苦地劳动，一面进行调查和测量。在这个基础上，他总结了前人治水失败的教训，将治水的重点放在了疏导方面。

禹根据水流运动的规律，因势利导，开通河川，将洪水排入河川，引入大海。

在禹的领导下，经过13年左右的努力，人们终于战胜了洪水的为害，平息了水患。

这13年，禹三过家门而不入，没有因为恋家而忘了治水，表现了他公而忘私，一心治水，为民除害的高大形象。

夏禹治水，是我国人民大规模进行水利建设的开端，它是古代人民与大自然顽强搏斗的象征。因此，后世的人们更加注重水资源的利用，建设了许多农田水利工程。诸如渠系工程、陂塘蓄水工程、陂渠串联、圩田工程、堤垸工程、淀泊工程、海塘工程等。

渠系工程主要应用于平原地区，水利多以蓄、灌为主。早在战国时期，这种工程已经出现，以后一直沿用，这是我国农田水利建设中运用最普遍的一种工程。

渠系工程最著名的有关中的郑国渠和白渠、临漳的漳水十二渠、四川都江堰、北京戾陵堰、宁夏艾山渠、河套引黄灌溉、内蒙古灌区、宁夏灌区等。相对来说，其中的郑国渠和白渠、四川都江堰灌溉工程的影响更为深远。

郑国渠兴建于公元前246年，由韩国水工郑国主持兴建。

郑国渠西引泾水，东注洛水，干渠全长约150千米，灌溉面积扩大到40000余顷。由于郑国渠引用的泾水挟带有大量淤泥，用它进行灌溉又起到淤灌压碱和培肥土壤的作用，使这一带的“泽卤之地”又得到了改良，关中因而成为沃野。

后来“秦以富强，卒并诸侯”。在秦统一六国中，郑国渠起了重要作用。

白渠为汉武帝时修建，位于郑国渠之南，走向与郑国渠大体平行。

白渠西引泾水，东注渭水，全长约100千米，灌溉面积4500多顷。此后人们将它与郑国渠合称为郑白渠，可见郑白渠的修建，对关中平原的农业生产和经济的发展起了重要作用。

除此之外，在关中平原上修的灌渠，还有辅助郑国渠灌溉的六辅渠，其中引洛水灌溉的龙首渠，在施工方法上又有重大的创新。

龙首渠在施工中要经过商颜山，由于山高土松，挖明渠要深达40多丈，很容易发生塌方，因此改明渠为暗渠。

先在地面打竖井，到一定深度后，再在地下挖渠道，相隔一定距离凿一眼井，使井下渠道相通。这样，既防止了塌方，又增加了工作面，加快了进度。

这是我国水工技术上的一个重大创造，后来这一方法传入新疆便发展成了当地的独特灌溉形式坎儿井。

四川都江堰古称“湔堋”、“湔堰”、“金堤”、“都安大堰”，到宋代才称都江堰。都江堰位于岷江中游灌县境内，岷江从上游高山峡谷进入平原，流速减慢，挟带的大量沙石，随即沉积下来，淤塞河道，时常泛滥成灾。

秦昭王后期，派李冰为蜀守，李冰是我国古代著名的水利专家。他到任以后，就主持修建了这项有名的都江堰水利工程。工程主要由分水鱼嘴、宝瓶口和飞沙堰组成，分水鱼嘴是在岷江中修筑的分水堰，把岷江一分为二。

外江为岷江主流，内江供灌渠用水。宝瓶口是控制内江流量的咽喉，其左为玉垒山，右为离堆，此处岩石坚硬，开凿困难。

为了开凿宝瓶口，当时人们采用火烧岩石，再泼冷水或醋，使岩石在热胀冷缩中破裂的办法，将它开挖出来的。

飞沙堰修在鱼嘴和宝瓶口之间，起溢洪和排沙卵石的作用。洪水时，内江过量的水从堰顶溢入外江。同时把挟带的大量河卵石排到外江，减少了灌溉渠道的淤积。

由于都江堰位于扇形的成都冲积平原的最高点，所以自流灌溉的面积很大，取得了溉田万顷的效果。成都平原从此变成了“水旱从人，不知饥馑”的“天府之国”。

都江堰不仅设计合理，而且还有一套合理的管理养护制度，提出了“深淘滩，低作堰”的养护维修办法。在技术上还发明了竹笼法、杩槎法，在截流上具有就地取材灵活机动易于维修的优点。

这项水利工程一直在发挥其良好的效益。这充分体现了我国古代劳动人民的聪明才智。

陂塘蓄水工程一般都在丘陵山区，工程的主要目的是蓄水以备灌溉，同时也起着分洪防洪的作用。历史上著名的陂塘蓄水工程有安徽省寿县的芍陂和浙江省绍兴鉴湖。

安徽寿县的芍陂建于春秋时期，是我国最早最大的一项陂塘蓄水工程，为楚国令尹孙叔敖所建。

芍陂是利用这一地区，东、南、西三面高，北面低的地势，以沘水与肥水为水源，而形成的一座人工蓄水库，库有5个水门，以便蓄积和灌溉。

全陂周围60千米，到晋时仍灌溉良田万余顷，它在当时对灌溉防洪航运等都起了重要的作用。现在安徽的安丰塘，就是芍陂淤缩后的遗迹。

绍兴鉴湖又称镜湖，位于浙江省绍兴县境内。东汉时会稽太守马臻主持修筑。

绍兴在鉴湖未建成以前，北面常受钱塘大潮倒灌，南面也因山水排泄不畅而潴成无数湖泊。每逢山水盛发或潮汐大涨，这里常为一片汪洋。

马臻的措施是在分散的湖泊下缘，修了一条长155千米的长堤，将众多的山水拦蓄起来，形成一个蓄水湖泊，即鉴湖。这样一来，就消除了洪水对这一带的威胁。

由于鉴湖高于农田，而农田又高于海面，这就为灌溉和排水提供了有利的条件。农田需水时，就泄湖灌田，雨水多时，就关闭水门，将农田水排入海中。

鉴湖的建成，为这一地区解除积涝和海水倒灌为患创造了条件，并使农田得到了灌溉的保证。鉴湖因此成了长江以南最古老的一个陂塘蓄水灌溉工程。

陂渠串联，也叫长藤结瓜，它是流行于淮河流域的一种水利工程。这种工程，就是利用渠道将大大小小的陂塘串联起来，把分散的陂塘水源集中起来统一使用，用来提高灌溉的效率。

战国末年湖北襄阳地区建成的白起渠，是秦将白起以水代兵、水淹楚国鄢城的战渠。它可以说是最早的陂渠串防工程。该工程壅遏湍水，上设3水门，后又扩建3石门，合为6门，故称为六门堨。

六门堨的上游有楚堨，下游有安众港、邓氏陂等。六门堨是一个典型的长藤结瓜型的水利工程。该工程灌溉穰、新野、昆阳三县5000余顷农田，是当时一个具有相当规模的大灌区。

圩田是一种土地利用方式，也是一种水利工程的形式，主要是在低洼地区，建造堤岸，阻拦外水，修建良田。

这种水利工程，在太湖地区称为圩田，在洞庭湖地区称为堤垸，在珠江三角洲称为堤围，也称基围。名称不同，实际上都是同一类型的工程。

太湖圩田建设鼎盛时期是在五代的吴越时期。吴越王钱镠对于太湖地区的农田水利进行大力修建、改造，经过80多年的努力，使太湖地区变成了一个低田不怕涝，高田不怕旱，旱涝保丰收的富饶地区。这充分反映了吴越时期，太湖地区的水利建设所取得的重大成就。

特色鲜明的坎儿井工程

坎儿井是荒漠地区一种特殊灌溉系统，遍布于新疆吐鲁番地区。坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为我国古代三大工程。

坎儿井是针对新疆自然特点，利用地下水进行灌溉的一种特殊形式，鲜明体现了我国古代劳动人民的聪明和智慧。坎儿井孕育了吐鲁番各族人民，使沙漠变成了绿洲，对发展当地农业生产具有重要的意义。

坎儿井在汉代已经在新疆出现。《汉书·西域传下》载，汉宣帝时，遣破羌将军辛武贤率兵至敦煌靖边，“穿卑鞮侯井以西”，这是试图通过开凿坎儿井的方式引出地下水，在地面形成运河。

“卑鞮侯井”的泉水水源、井渠结合的工程形式，显然就是我们今天所说的坎儿井。

新疆坎儿井的大发展是在清代，据《新疆图志》记载，十七八世纪时，北疆的巴里坤、济木萨、乌鲁木齐、玛纳斯、景化乌苏，南疆的哈密、鄯善、吐鲁番、于阗、和田、莎车、疏附、英吉沙尔、皮山等地，都有坎儿井。

最长的哈拉马斯曼渠，长75千米，能灌田1100多公顷。清末，仅吐鲁番一地就有坎儿井185处。利用坎儿井进行灌溉，对新疆农业生产的发展起过重要的作用。

清代道光年间，林则徐赴新疆兴办水利，他在吐鲁番见到坎儿井后，说：“此处田土膏腴，岁产木棉无算，皆卡井水利为之也。”

总的说来，坎儿井的构造原理是：在高山雪水潜流处，寻其水源，在一定间隔打一眼深浅不等的竖井，然后再依地势高下在井底修通暗渠，沟通各井，引水下流。地下渠道的出水口与地面渠道相连接，把地下水引至地面灌溉桑田。

坎儿井是一种结构巧妙的特殊灌溉系统，它由竖井、暗渠、明渠和涝坝4部分组成。

竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道，也是送气通风口。井深因地势和地下水位高低不同而有深有浅，一般是越靠近源头竖井就越深，最深的竖井可达90米以上。

竖井与竖井之间的距离，随坎儿井的长度而有所不同，一般每隔20米至70米就有一口竖井。一条坎儿井，竖井少则10多个，多则上百个。井口一般呈长方形或圆形，长1米，宽0.7米。戈壁滩上的一堆一堆的圆土包，就是坎儿井的竖井口。

暗渠，又称地下渠道，是坎儿井的主体。暗渠的作用是把地下含水层中的水聚到它的身上来，一般是按一定的坡度由低往高处挖，这样，水就可以自动地流出地表来。

暗渠一般高1.7米，宽1.2米，短的100米至200米，最长的长达25千米，暗渠全部是在地下挖掘，因此掏挖工程十分艰巨。

汉代开挖暗渠时，为尽量减少弯曲、确定方向，吐鲁番的先民们创造了木棍定向法。即相邻两个竖井的正中间，在井口之上，各悬挂一条井绳，井绳上绑上一头削尖的横木棍，两个棍尖相向而指的方向，就是两个竖井之间最短的直线。

然后再按相同方法在竖井下以木棍定向，地下的人按木棍所指的方向挖掘就可以了。

在掏挖暗渠时，吐鲁番人民还发明了油灯定向法。油灯定向是依据两点成线的原理，用两盏旁边带嘴的油灯确定暗渠挖掘的方位，并且能够保障暗渠的顶部与底部平行。

但是，油灯定位只能用于同一个作业点上，不同的作业点又怎样保持一致呢？挖掘暗渠时，在竖井的中线上挂上一盏油灯，掏挖者背对油灯，始终掏挖自己的影子，就可以不偏离方向，而渠深则以泉流能淹没筐沿为标准。

暗渠越深空间越窄，仅容一个人弯腰向前掏挖而行。由于吐鲁番的土质为坚硬的钙质黏性土，加之作业面又非常狭小。因此，要掏挖出一条25千米长的暗渠，不知要付出怎样的艰辛。

由此可见，总长5000千米的吐鲁番坎儿井被称为“地下长城”，真是当之无愧。

暗渠还有不少好处。由于吐鲁番高温干燥，蒸发量大，水在暗渠不易被蒸发，而且水流地底不容易被污染。经过暗渠流出的水，经过千层沙石自然过滤，最终形成天然矿泉水，富含众多矿物质及微量元素，当地居民数百年来一直饮用至今，不少人活到百岁以上。因此，吐鲁番素有我国“长寿之乡”的美名。

暗渠流出地面后，就成了明渠。顾名思义，明渠就是在地表上流的沟渠。

人们在一定地点修建了具有蓄水和调节水作用的蓄水池，这种大大小小的蓄水池，就称为涝坝。水大量蓄积在涝坝，哪里需要，就送到哪里。

坎儿井在吐鲁番盆地大量兴建的原因，是和当地的自然地理条件分不开的。

吐鲁番是我国极端干旱地区之一，年降水量只有16毫米，而蒸发量可达到3000毫米，可称得上是我国的“干极”。但坎儿井是在地下暗渠输水，不受季节、风沙影响，蒸发量小，流量稳定，可以常年自流灌溉。

吐鲁番虽然酷热少雨，但盆地北有博格达山，西有喀拉乌成山，每当夏季大量融雪和雨水流向盆地，渗入戈壁，汇成潜流，为坎儿井提供了丰富的地下水源。

吐鲁番盆地北部的博格达峰高达5445米，而盆地中心的艾丁湖，却低于海平面154米，从天山脚下到艾丁湖畔，水平距离仅60千米，高差竟有1400多米，地面坡度平均约1／40，地下水的坡降与地面坡变相差不大，这就为开挖坎儿井提供了有利的地形条件。

吐鲁番土质为沙砾和黏土胶结，质地坚实，井壁及暗渠不易坍塌，这又为大量开挖坎儿井提供了良好的地质条件。

坎儿井的清泉浇灌滋润吐鲁番的大地，使“火洲”戈壁变成绿洲良田，生产出驰名中外的葡萄、瓜果和现在，尽管吐鲁番已新修了大渠、水库，但是，坎儿井在后来的建设中一直发挥着“生命之泉”的特殊作用。

改造山地的杰作古梯田

梯田是沿山体的等高线开垦的耕田。我国是世界上最早开发梯田的国家之一。古梯田是古代农耕文明的活化石，是我国水土保持系统工程的范例。

经过历代开垦和维护，现在留下的比较著名的古梯田有：江西省上堡梯田、云南省红河哈尼梯田、湖南省紫鹊界梯田和广西壮族自治区龙脊梯田。它们是古代先民农耕经验的杰作。

上堡梯田位于江西省赣州市崇义县西部齐云山自然保护区内的上堡景区，有近万亩高山梯田群落。关于上堡梯田，当地民间有个美丽的传说。

不知何年何月，有天傍晚有两个疯癫客人路过南安府西北的一个茅棚野店。店里有一个妇人专给客人提供喝水、吃饭、住宿之便。

这两个疯癫客，先喝了100碗茶，将碗叠在一起。又吃了100碗饭，也将碗叠在一起。再回看那妇人，妇人不嫌他俩喝多了吃多了，还是笑嘻嘻的。

疯癫客很感激，问店妇：“这个地方叫什么名？”店妇长叹说：“叫上堡，是石山荒岭无田无土的穷地方。”疯客把茶碗、饭碗拢在一起，捂着肚子说：“不妨，一层山一层田，吃得上堡人成神仙。”店妇知道这两人有些来历，忙又说：“光有山有田没有水也活不了命呀！”

那个癫客试探着问：“要有一碗酒糟就好了。”

店妇果然端出一碗满满的甜酒糟来。癫客提起水壶就往酒糟上筛，一边筛一边说：“上堡、上堡，高山岽上水森森。”

第二天店妇请疯癫客起床，两客人却不见了踪影。走出门外一看，远远近近的山坡上全是一层一叠的水田，像上楼的梯子。以后人们就叫它“梯田”。

梯田是在坡地上分段沿等高线建造的阶梯式农田。按田面坡度不同而有水平梯田、坡式梯田等。

其实，黄土高原现在的许多坡田的历史应上溯至先秦时期。先秦时期，我国北方就有治山活动，并孕育了“坡式梯田”。

据史籍记载，《诗经·小雅·白华》中说：“彪池北流，浸彼稻田。”战国时期楚国辞赋作家宋玉《高唐赋》说：“长风至而波起兮，若丽山之孤亩。”其中的“稻田”和“孤亩”之类水平田，则是水平梯田的原始雏形。

西汉农学家氾胜之在《氾胜之书》中提到，种稻要各畦之间必有高差，以利水流动交换，这其实就是水平梯田。此外，汉代还有一些梯田综合利用的记载。而重庆彭水县出土的陶田雕塑则表明，东汉时我国梯田修筑已非常完善。

隋唐时期，是我国梯田大发展时期，典籍中对梯田及其经营的描述大量增加。唐末诗人崔道融在《田上》中描写了梯田耕作情形；唐代文学家刘禹锡《机汲井》则表明当时先进的高转筒车已在梯田经营中发挥着重要作用。

宋代是我国古代梯田发展史上的黄金时期，这一时期，随着经济重心南移，梯田在江南得到开发。比如：福建“垦山陇为田，层起如阶级”；四川“于山陇起伏间为防，潴雨水，用植梗糯稻，谓之噌田，田俗号‘雷鸣田’”。与此同时，梯田一词也正式出现于文献当中。北宋诗人范成大《骖鸾录》对袁州仰山，即今江西省宜春梯田的描写：

出庙三十里至仰山，缘山腹乔松之磴甚危，岭阪上皆禾田，层层而上至顶，名梯田。

宋代梯田大规模开发与科技推广有关。此时许多先进农机具得到了普遍推广，如龙骨水车、翻车和筒车等。另外，人口增加、南北分治、战乱频繁、赋税繁重也是江南梯田得到大量开发的重要原因。

元明清时期，是古代梯田的成熟时期，其主要标志，一是出现较系统的梯田理论论述，二是梯田开发范围进一步扩大。

关于梯田修筑技术，元代著名农学家王祯在《农书》中有详细的描绘，其要点是：先依山的坡度“裁作重蹬”，修成阶梯状的田块；再“叠石相次包土成田”，修成石梯阶，包围田土，以防水土流失；如果上有水源，便可自流灌溉，种植水稻，若无水源，也可种粟麦。

这是对古代梯田开发经验进行的总结，在指导梯田开发上起了积极作用。这些梯田修筑技术，说明时至元代，我国修建梯田，利用山地已积累了相当丰富的经验。

由于梯田既能利用山地，又能防止水土流失，所以一直是我国利用山地的一种主要方法。经过历代开发，我国梯田进一步发展，出现了美丽的古梯田。如云南省红河哈尼梯田、湖南省紫鹊界梯田和广西壮族自治区龙脊梯田。

云南省红河哈尼梯田，也称元阳梯田，位于云南省元阳县的哀牢山南部，是哈尼族人世世代代留下的杰作。

元阳哈尼族开垦的梯田随山势地形变化，因地制宜，坡缓地大则开垦大田，坡陡地小则开垦小田，甚至沟边坎下石隙也开田，因而梯田大者有数亩，小者仅有簸箕大，往往一坡就有成千上万亩。

哈尼族以数十代人毕生心力，垦殖了成千上万梯田，将沟水分渠引入田中进行灌溉，因山水四季长流，梯田中可长年饱水，保证了稻谷的发育生长和丰收。

湖南省紫鹊界梯田位于湖南省娄底市新化县西部山区，它周边的梯田达1300公顷以上，其地势之高，规模之大，形态之美，堪称世界之最。

紫鹊界梯田起源于秦汉，盛于唐宋，至今已有2000余年的历史，是当今世界开垦最早的梯田之一。

紫鹊界梯田的形成，发源于人，得益于水。这里的地下水，属于基岩裂隙孔隙水类型，哪里有基岩裂隙，水就从哪里冒出来，而且越是山高，水越多。所谓“高山有好水”，在这里完全得到了印证。

广西壮族自治区龙脊梯田始建于元代，完工于清初。分布在海拔300至1100米之间，坡度大多在26至35度之间，最大坡度达50度。从山脚盘绕到山顶，小山如螺，大山似塔，层层叠叠，高低错落。

从流水湍急的河谷，到白云缭绕的山巅，凡有泥土的地方，都开辟了梯田。垂直高度达五六里，横向伸延五六里，那起伏的、高耸入云的山，蜿蜒的如同一级级登上蓝天的天梯，像天与地之间一幅幅巨大的抽象画。

春来，水满田畴，串串“珠链”从山头直挂山麓；夏至，佳禾吐翠，排排绿浪从天而泻入人间；金秋，稻穗沉甸，座座金塔砌入天际；隆冬，雪兆丰年，环环白玉直冲云端。有趣的是，在这浩瀚如海的梯田世界里，最大的不过一亩，大多数是只能种一两行禾的碎田块。这种景象称得上是人间一大奇观。