中國古代科技史上的豐碑——鄭國渠

梁安和

鄭國渠是戰(zhàn)國末期秦國開鑿的一條灌溉渠道，其建造時(shí)間之長，規(guī)模之大，耗費(fèi)人力、物力之多，工程設(shè)計(jì)技術(shù)之先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益之高，在我國古代農(nóng)業(yè)史和水利史上都堪稱豐碑。

一、鄭國渠開鑿緣起

戰(zhàn)國末期，曾被視為西戎夷狄之邦的秦國，經(jīng)過商鞅變法，迅速強(qiáng)大起來，其經(jīng)濟(jì)、軍事實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他鄰國，它憑借關(guān)中這塊地盤，很快將漢中和巴蜀地區(qū)吞并。其后，又連續(xù)對(duì)“三晉”等國用兵，奪取了上郡、太原、上黨，勢(shì)力擴(kuò)展到黃河以東。不久，秦國又東進(jìn)中原，取得了周王室舊地，占領(lǐng)了滎陽。此時(shí)，東方諸國危如累卵，成為秦國“心腹之病”①的韓國，更是首當(dāng)其沖，面臨滅頂之災(zāi)。

韓國為了茍延殘喘，便設(shè)“疲秦”之計(jì)，選派技術(shù)高超的水工鄭國來到秦國，要求幫助秦國開鑿一條益國利民的水渠，其目的是，“令鑿涇水”，“毋令東伐”②，即利用這個(gè)水利工程，消耗秦國的人力、物力和財(cái)力，來阻止秦國東伐。但結(jié)果卻事與愿違，鄭國渠的修鑿，不僅沒有達(dá)到“疲秦”的目的，反而進(jìn)一步增加了秦國的綜合國力。不久，韓國首先被秦國滅亡。

鄭國奉命來到秦國，看到秦國變法后的各種氣象，便一改初衷，決心為秦國修一條真正益國利民的水利灌溉工程。他“引涇入洛”的建議，得到秦國的重視并被采納，讓鄭國主持修建這一水利工程。就在工程順利進(jìn)展，即將“水到渠成”的關(guān)鍵時(shí)刻，鄭國間諜身份暴露，被傳到咸陽。秦始皇召見鄭國，鄭國坦然承認(rèn)，對(duì)始皇說：“當(dāng)初韓王派我到貴國，的確有不可告人的目的。但是，我到貴國后，看到各種事業(yè)興旺發(fā)達(dá)，作為一個(gè)正直的人，我愿意為秦國的農(nóng)業(yè)水利事業(yè)貢獻(xiàn)一切。殺掉我沒有什么，可惜的是，這項(xiàng)水利工程就半途而廢了！但是，水渠修成后，貴國得到的是長久的利益，而韓國只能再茍延殘喘幾年而已！”③秦始皇聽了鄭國的話，覺得很有道理，仍然讓鄭國主持完成了這一水利工程。正是秦始皇利用了水利專家鄭國，才有了鄭國渠這一賜惠關(guān)中幾千年的浩大的水利工程。

二、鄭國渠的工程設(shè)計(jì)

秦國地處黃河中游，無河患之憂。涇渭二水流經(jīng)關(guān)中平原，這里地勢(shì)平坦，雖無決溢之事，卻有水利可圖。關(guān)中地區(qū)，沃野千里，但雨水較少，影響了農(nóng)作物的收成。關(guān)中東部又是渭、洛入河之處，三水交匯，地下水位高，一經(jīng)蒸曬，地面會(huì)出現(xiàn)鹽堿，農(nóng)作物難以生長。鄭國認(rèn)為，如果用疏導(dǎo)的方法，修鑿一條渠道，引涇水灌溉，就能解除關(guān)中地區(qū)的干旱，況且涇水所含泥沙較多，又很肥沃，久灌之后，又可洗堿壓鹽，這對(duì)關(guān)中地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展則是功德無量的大好事。

我國古代水利灌溉工程科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從西周時(shí)期已經(jīng)開始。當(dāng)時(shí)只是利用河水，以簡(jiǎn)單的自然挹注方法進(jìn)行溉田，還不能修建較大的水利工程。勞動(dòng)人民在同自然界斗爭(zhēng)的實(shí)踐中，逐步學(xué)會(huì)了修建較大的水利工程。如戰(zhàn)國時(shí)期，“西門豹引漳溉鄴”④，使魏國的河內(nèi)之地很快富強(qiáng)起來；李冰父子主持修建的都江堰，“鑿離碓，辟沫水之害”⑤，使巴蜀之地成為天府之國。然而鄭國渠，從公元前２４６年開鑿⑥，到公元前２３７年完工，前后延續(xù)十年，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前兩項(xiàng)水利工程，尤其是從渠首的設(shè)計(jì)、攔河堰的筑造、引水渠和干支渠的增修、截?cái)嘈『拥摹皺M絕”技術(shù)，配套成龍，基本上形成了一個(gè)完整的灌溉工程體系。這是我國興修大型水利工程的開端，它標(biāo)志著我國古代水利科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的水平，在我國乃至世界古代水利史和農(nóng)業(yè)史上都占有重要地位。

鄭國踏遍了渭水北岸的廣大地區(qū)，最后把渠首選在了“仲山西邸瓠口”⑦。自瓠口由西向東，綿延三百余里，入注洛河。如今，在涇陽縣王橋鄉(xiāng)船頭村西北，禮泉縣北屯鄉(xiāng)灣里王村東南，仍可依稀看到有一南北形狀的狹長地帶，面積約八百畝左右。由于涇河水不斷東移側(cè)蝕和下切，渠道故址已蕩然無存，但瓠口形的地貌特點(diǎn)仍歷歷在目。涇河自彬縣斷涇入峽后，流經(jīng)永壽、淳化、禮泉，從崇山峻嶺中奔騰呼嘯，勢(shì)如破竹，于此出瓠口，進(jìn)入渭北平原。其東面有仲山，西有九萯山。鄭國認(rèn)為，在瓠口這個(gè)有利地形上做石堰壩，既可以抬高水位，又可以最大限度地控制水量，省工又省料，是攔涇入渠的最佳位置。鄭國看到?jīng)芎永镉性S多天然巨石，便決定就地取材，采用立石穂（qūn）的方法來筑堤壅水。每行立石穂一百多個(gè)，共立一百二十行，借助天然巨石做骨架，構(gòu)成了一座巨大堅(jiān)實(shí)的攔河堰壩。所謂石穂，就是利用灌木枝條編織成圓形大筐，中間填滿石頭。在筑攔河堰壩時(shí)，使堰壩本身與河水流向成為西北與東南向，形成一定的夾角，減輕了洪水對(duì)堰壩的壓力和沖擊力，還可以適當(dāng)增加水量，這充分體現(xiàn)了我國勞動(dòng)人民的聰明和才智，就今天來看，仍然符合流體力學(xué)的原理。

史書記載，“自仲山西邸瓠口為渠”⑧，這條渠是指引水渠口到灌溉干支渠口間的輸水渠道，可稱做引水渠。在今天涇陽縣王橋鄉(xiāng)船頭村西北的涇河?xùn)|岸上，還保留有明顯的引水渠故道遺跡。渠自西北向東南，寬１５～２０米，渠堤高３～５米。在涇河?xùn)|岸的西斷面上，還可以清楚地看到渠底的遺存，與岸上的渠堤緊密連接。渠底為鍋底形，底深至地面７米，渠底至涇河水面２０米。渠底還修成一定的坡度，使水由高而低加快流速。這樣的坡度構(gòu)筑，提高了渠道輸送泥沙的能力，防止了泥沙的淤積，有利于引水灌溉。另外，在今天船頭村西北，漢代白渠流入鄭國渠故道的交匯處，鄭國渠總輸水渠堤的南岸，有一北高南低傾斜坡度的退水渠遺存，與引水渠寬度基本相等。退水渠的設(shè)置，也是一種創(chuàng)新，它可以排泄山洪，也可以把引水渠里過多的水量退到?jīng)芎永铩１ＷC了渠道的安全，還起到了排沙的作用。從引水渠到退水渠的結(jié)構(gòu)布局，形成了一個(gè)比較完整的引水灌溉工程系統(tǒng)。

鄭國渠的渠線設(shè)計(jì)，充分利用了北山以南，東西數(shù)百里，西北略高，東南稍低的地形特點(diǎn)。它的主干線沿北山南麓自西向東展開，很自然地把主干線設(shè)計(jì)在灌溉區(qū)較高的地理位置上，最大限度地?cái)U(kuò)大了灌溉區(qū)的面積。正如史書上記載的：“并北山東注洛三百余里，欲以溉田。”⑨從瓠口至洛河，渠線實(shí)測(cè)距離為１２６.０３公里，它是都江堰灌溉干渠的兩倍多，是魏國鄴渠長的１５倍，灌溉面積達(dá)４萬頃（折合現(xiàn)在２０８萬畝）。在生產(chǎn)工具比較簡(jiǎn)陋、科學(xué)技術(shù)還不發(fā)達(dá)的戰(zhàn)國時(shí)期，能興修如此巨大的水利灌溉工程，實(shí)在是我國古代水利史上的首創(chuàng)。

根據(jù)酈道元《水經(jīng)注》有關(guān)鄭國渠的記述，結(jié)合地形、地貌及秦漢時(shí)期的古城遺跡，可知，鄭國渠流經(jīng)禮泉、涇陽、三原、富平、渭南、浦城、臨潼六縣市，約二十個(gè)鄉(xiāng)村，最后在晉城村南注入洛河。渠線大致是在沿海拔４５０到３７０米高度的渭北平原二級(jí)階地的最高線上，這是最合理的流經(jīng)路線，正如史書所載的，“修溝瀆，?屋引水”10。在當(dāng)時(shí)條件下，引涇入洛數(shù)百里，灌溉面積四萬余頃，取得了最大的經(jīng)濟(jì)效益。這種設(shè)計(jì)思想至今還發(fā)揮著應(yīng)有的作用。

鄭國渠在向東穿越冶峪水、清峪水、濁峪水這些小河時(shí)11，采取了“橫絕”工程技術(shù)。所謂“橫絕”，就是把小河的流水?dāng)r腰截?cái)?，讓小河水注入鄭國渠里。這種橫絕工程技術(shù)，也同樣運(yùn)用了渠首攔河堰壩的設(shè)計(jì)方法。具體做法是，把南邊的渠堤用堆石穂的方法加高加厚，小河水很自然地從北邊注入鄭國渠，而且在渠岸北邊修一條灌溉支渠，在南堤一旁的橫絕處稍東，修一條退水渠。橫絕工程技術(shù)設(shè)計(jì)得非常巧妙，它可以把小河下游的河床騰出來變?yōu)楦?，擴(kuò)大了耕地面積（這三條河橫絕后，可變成耕地約十萬畝），又增加了鄭國渠的水源。這種設(shè)計(jì)思想，為以后關(guān)中地區(qū)大規(guī)模興修水利工程開創(chuàng)了先例，它是我國古代勞動(dòng)人民在水利工程實(shí)踐中的又一個(gè)創(chuàng)造。鄭國渠的修鑿距今已有兩千多年了，從它的規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工，都表現(xiàn)出了較高的科學(xué)技術(shù)水平，為以后大規(guī)模興修水利工程樹立了典范。

三、鄭國渠的作用和影響

水利灌溉與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切，有了水利設(shè)施，農(nóng)業(yè)豐收就有了基本保證。我國歷史上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的每一次較大發(fā)展，都是由生產(chǎn)關(guān)系的變革所引起，而水利事業(yè)對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。夏禹治水，促進(jìn)了我國古代原始農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，文明社會(huì)迅速形成；商周時(shí)期挹水溉田，以及溝洫灌溉系統(tǒng)的初步修建，使奴隸制社會(huì)經(jīng)濟(jì)政治達(dá)到繁榮鼎盛。西門豹修鑿鄴渠，河內(nèi)地區(qū)很快富成；都江堰修成后，成都平原成了沃野千里的天府之國。鄭國渠修成后，“用注填閼之水，灌澤鹵之地四萬余頃”12，大大改變了秦國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的面貌，“于是，關(guān)中為沃野，無兇年”13。這就進(jìn)一步增強(qiáng)了秦國的經(jīng)濟(jì)、軍事實(shí)力，對(duì)促進(jìn)秦的統(tǒng)一事業(yè)起到了巨大的推進(jìn)作用。

《涇陽縣志》記載：“未鑿渠之前，斥皆鹵磽，確不可以稼?！编崌蕹珊?，由于涇水灌溉，其中挾帶的泥沙含有豐富的有機(jī)質(zhì)，既增強(qiáng)了土地肥力，又對(duì)鹵性土地起到了壓鹽沖堿作用。這樣，原來貧脊的鹽鹵之地，變成了沃野。文獻(xiàn)記載，凡是受涇水灌溉的土地，“收皆畝一鐘”14。折合成今制，每畝約收谷子１１６公斤左右。在兩千多年前的生產(chǎn)條件下，如此高的產(chǎn)量，實(shí)在是功不可沒。老百姓看到這種豐收的景象，無不歡欣鼓舞，他們高興地唱頌到：“舉絃為云，決渠為雨，涇水一石，其泥數(shù)斗，且溉且糞，長我禾黍，衣食京師，億萬之口。”15到了西漢武帝元鼎六年（公元前１１１年），左內(nèi)史倪寬又在鄭國渠上游南岸主持開鑿了六輔渠。武帝太始二年（公元前９５年），中大夫白公又主持修鑿了白渠。這樣，鄭國渠、六輔渠、白渠相互交織，構(gòu)成了關(guān)中地區(qū)一個(gè)規(guī)模宏大體系完備的灌溉網(wǎng)，關(guān)中地區(qū)從此成為沃野，號(hào)稱八百里秦川。有詩贊曰：“鄭白之沃，衣食之源……五谷垂穎，桑麻敷芳?！?6“鄭白成功后，各渠美利多，池陽資灌溉、谷口瀉滂沱?！边@也為以后西漢、隋、唐王朝定都長安，把關(guān)中地區(qū)變成中國封建社會(huì)鼎盛時(shí)期政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心，起了重要的奠基作用。

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)文明古國，也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開水利事業(yè)。為民興水利，除水害，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，仍是我國的基本國策。所以說，鄭國渠的開鑿，至今仍有著深遠(yuǎn)的歷史意義。

①《史記·范睢蔡澤列傳》。

②③⑤⑦⑧⑨121314《史記·河渠書》。

④《漢書·溝洫志》。

⑥《史記·六國年表》。

10《管子·四時(shí)篇》。

11《水經(jīng)注·涇水條》。

15《后漢書·班彪列傳》。

16班固：《西都賦》。

（作者單位：咸陽師專歷史系）責(zé)任編輯：倪金榮