中國古代水利工程何以千年不衰

張彥

水可為利，亦可為害。我國地域遼闊，地形復(fù)雜；加上顯著的季風(fēng)氣候，導(dǎo)致降水量和水資源時空分布不均。特有的自然環(huán)境和季風(fēng)氣候決定了水利是中華民族生存、發(fā)展的必然選擇。特殊的自然條件使農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了種植業(yè)與畜牧業(yè)、南稻北粟的劃分，水旱災(zāi)害的發(fā)生以及農(nóng)業(yè)灌溉的需要，使我國自遠古就開始重視興修水利，因地制宜的水利工程在各地均發(fā)揮著顯著功效。

從良渚水壩到大禹治水

文明的起源、進步與發(fā)展都得益于水的哺育與滋養(yǎng)。自古以來，華夏民族擇水而居，早期先民在防御水患和開發(fā)利用水資源的治水過程中，創(chuàng)造了獨具特色的華夏文明。

華夏文明是典型的農(nóng)耕文明，其中長江中游的玉蟾巖遺址出土了世界上最早的栽培稻標(biāo)本，距今1.8萬～1.4萬年；黃河中游的唐戶遺址發(fā)掘出了距今約9000年的完整的繞房排水系統(tǒng)；長江下游的跨湖橋文化遺址發(fā)現(xiàn)了目前世界上年代最早的獨木舟，距今大約有七八千年；長江下游距今7000～5300年的河姆渡遺址發(fā)現(xiàn)了已知最早的大型干欄式建筑；黃河中游距今7000～5000年的仰韶文化是新石器時代一種彩陶文化，人面魚紋彩陶盆是其代表性器物；長江下游的良渚文化遺址發(fā)現(xiàn)的良渚古城外圍水利系統(tǒng)，是迄今所知我國最早的大型水利工程，也是世界最早的攔洪水壩系統(tǒng)，距今約有5000年歷史……原始先民們通過智慧用水進行生產(chǎn)、生活，創(chuàng)造了燦爛的早期文明。

距今4000多年前的大禹治水，改堵為疏，治水立國，揭開了華夏民族文明進程新的一頁，水利由此成為中國歷史的重要組成部分。相傳大禹治水成功后定天下為九州，宋代的《九州山川實證總圖》在當(dāng)時的認(rèn)知水平下描繪了《禹貢》中山、河、湖、海及冀、兗、青、徐、揚、豫、荊、雍、梁九州界域及內(nèi)容。

遂公盨是目前所知我國最早的關(guān)于大禹治水的實物載體。盨是用來盛黍稷的青銅祭祀禮器。遂公盨內(nèi)底有銘文10行98字，開篇即言：“天命禹敷土，隨（墮）山，浚川……”記述了大禹削平山崗、堵塞洪水、疏導(dǎo)河流的治水方法。

從井田溝洫到都江堰、靈渠

先秦時期，水利技術(shù)與水利理論尚處于起步階段。

夏朝建立以后，開始有了農(nóng)田規(guī)劃，按照土壤肥力和灌溉條件區(qū)分農(nóng)田賦稅水平。到了商代，井田制下出現(xiàn)了原始的溝洫工程。西周時期，形成了有灌有排的初級農(nóng)田灌排系統(tǒng)，引水灌溉則有效地發(fā)展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，直接使水造福人類。

井田溝洫是我國最早的農(nóng)田水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在夏、商、西周三代，我國在土地制度上采行井田制，溝洫就是井田中的灌排系統(tǒng)。當(dāng)時，按其功用不同和所控制的耕地面積大小，一般分作澮、洫、溝、遂、畎等各級，分別起著向農(nóng)田引水、輸水、配水、灌水以及從農(nóng)田排水的作用，形成有灌有排的農(nóng)田水利系統(tǒng)。

西周時期，溝洫工程有了發(fā)展，出現(xiàn)了“帥天地之度”的治水思想。

春秋時期，灌排系統(tǒng)的發(fā)展取代了之前的溝洫系統(tǒng)。齊相管仲提出，“善為國者，必先除其五害”“五害之屬，水最為大。五害已除，人乃可治”。這種“治國先治水”的思想和主張，在我國水利史上有著十分突出的地位和影響。

這一時期還出現(xiàn)了城市排水設(shè)施。商朝與西周王朝的都城遺址都發(fā)現(xiàn)有排水管道、溝渠等排水設(shè)施。對河南偃師二里頭（距今3900～3500年）大型都邑的考古，發(fā)現(xiàn)了排水管道、渠道以及石砌滲水井等構(gòu)成的宮殿排水系統(tǒng)。

當(dāng)時，國家設(shè)有管理農(nóng)田水利的官員—稻人。在我國最早的成體系文字—甲骨文中，也有大量關(guān)于治水的記載。

秦統(tǒng)一中國，是其經(jīng)濟實力和綜合國力不斷發(fā)展壯大的結(jié)果，其中，水利建設(shè)起到了強大的支撐和保障作用，以都江堰、鄭國渠和靈渠為突出代表。

秦國蜀守李冰主持修建的都江堰，被譽為“世界水利文化的鼻祖”。都江堰于公元前256年修建，是世界上現(xiàn)存年代非常久遠、以無壩引水為特征的宏大水利工程。

都江堰位于四川岷江中游的灌縣（現(xiàn)在改稱都江堰市），創(chuàng)造了人與自然和諧共存的一種水利形式。其堰首三大主體工程魚嘴分水堤、飛沙堰和寶瓶口，有機配合、協(xié)調(diào)運行，充分發(fā)揮了防洪、灌溉及水運的綜合效益，使成都平原由原來的“水澇之地”成為“水旱從人、不知饑饉”的“天府之國”。

“深淘灘，低作堰”是都江堰歲修六字訣，埋于飛沙堰對面鳳棲窩處的四根柱狀體為都江堰臥鐵，相傳，李冰建堰時，在內(nèi)江河床下埋有石馬，作為每年淘灘深度的標(biāo)準(zhǔn)。后來演變?yōu)榕P鐵。

戰(zhàn)國末年，秦國穿鑿的鄭國渠是最早在關(guān)中修建的大型水利工程。當(dāng)時，韓國使“疲秦計”，派水工鄭國游說秦王興修大型灌溉工程，以消耗秦國實力；沒想到，事與愿違。公元前246年，秦王嬴政采納鄭國建議，命其主持興修這一工程。約10年后，鄭國渠修成，“于是關(guān)中為沃野，無兇年，秦以富強，卒并諸侯”。15年后，秦統(tǒng)一六國。

秦統(tǒng)一六國后，為鞏固邊防，進軍嶺南，秦始皇聽取大臣史祿的建議，于公元前219年下令開鑿靈渠，以便運輸軍糧。靈渠位于今廣西興安縣境內(nèi)，全長37千米，由鏵嘴、大小天平以及南北渠組成。它的開通，溝通了湘江和漓江，連接了長江和珠江兩大水系，打通了南北水上通道，為秦王朝統(tǒng)一嶺南提供了重要的保證。公元前214年，即靈渠鑿成通航的當(dāng)年，秦兵攻克嶺南。2000多年來，經(jīng)歷代修整，靈渠一直發(fā)揮著巨大功用。

從“井渠法”到《水經(jīng)注》

漢至南北朝時期，戰(zhàn)亂頻繁，北方人口向南遷移，政治中心亦南移。江南水源豐富，農(nóng)業(yè)迅速開發(fā)，南方水利工程逐漸增多；而黃河流域整體上處于衰落狀態(tài)，水利開始向東南沿海和珠江流域發(fā)展。

西漢和東漢王朝將大一統(tǒng)的格局延續(xù)了400多年，這一時期成為水利建設(shè)的大發(fā)展時期，水利建設(shè)形成了一個高潮。

西漢前期，黃河屢次決口，造成嚴(yán)重水災(zāi)。元光三年（公元前132），災(zāi)情嚴(yán)重，漢武帝派人去堵塞，沒有成功。黃河瓠子決口后，每年均對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重破壞。元封二年（公元前109），漢武帝派人率兵數(shù)萬堵塞瓠子決口，并親臨黃河決口處指揮堵口，取得成功。漢武帝作《瓠子歌》，以為紀(jì)念。

龍首渠是西漢時修建的一項引洛灌溉工程，也是我國歷史上第一條地下井渠引水工程。它是今洛惠渠的前身，在漢武帝年間，根據(jù)莊熊羆的建議修建。施工中最艱巨的一段要穿越商顏山。商顏山高40余丈，土質(zhì)疏松，若采取明挖，渠岸容易崩坍；于是，修渠群眾發(fā)明了井渠法，使渠道從地下穿過七里寬的商顏山。由于在施工時挖出了龍骨（化石），渠道遂被命名為龍首渠。

井渠法是世界水利史上的偉大創(chuàng)造，在當(dāng)時，就通過絲綢之路傳到了西域。直到今天，這種修渠方法仍在我國新疆及中亞和西南亞等地采用，這就是著名的“坎兒井”。

西漢末年，黃河水患持續(xù)60余年。到了東漢，漢明帝命水利工程家王景主持治河。王景依靠數(shù)十萬人的力量，一方面修筑黃河大堤，另一方面整治汴渠渠道，新建了汴渠水門。從此，黃河一直到北宋初年都沒有發(fā)生大的決溢和改道。于是，便有“王景治河，千年無患”之說。

在漢代，鐵器已得到普遍使用，其制造和使用量很大，其中，用于水利工程的主要是耒、耜、鍤、，它們的主要用途是起土和破土。

在漢代，城市已經(jīng)規(guī)劃有相對完善的地下排水系統(tǒng)，其中排水管道已經(jīng)發(fā)展成具有不同種類、不同泄水?dāng)嗝嬉约按笮↓R備的排水設(shè)施。人們在今天的考古遺址中即可見到。

魏晉時期水利的一個特點就是重視西部屯田事業(yè)。在北方戰(zhàn)亂期間，移民相繼沿河西走廊西遷，這對當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利的發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響。

《流沙墜簡·戍役類》31、32簡是在羅布泊地區(qū)發(fā)現(xiàn)的漢代簡牘，其中就記載了有關(guān)農(nóng)田水利灌溉等內(nèi)容。

出土于嘉峪關(guān)市東北新城鄉(xiāng)魏晉墓葬群的壁畫，生動描述了采桑、耕種、井飲、牛耕、射鳥和驛傳的場景，反映當(dāng)時西域地區(qū)的繁榮景象。

三國至南北朝時期，黃河水患日益嚴(yán)重，中原人口大量南遷。在相對穩(wěn)定的南方政權(quán)統(tǒng)治區(qū)，水利有了長足發(fā)展，涌現(xiàn)出了當(dāng)時世界上最高的土石壩工程—浮山堰和世界上第一座拱形堰壩—通濟堰。

浮山堰是南北朝時期淮河上修建的攔河大壩，是淮河歷史上第一座用于軍事水攻的大型攔河壩，也是當(dāng)時世界上最高的土石壩工程。該工程是梁武帝為與北魏爭奪壽陽（今安徽壽縣）而建。據(jù)估算，其主壩高三四十米，形成的水域面積有6700多平方千米，總蓄水量在100億立方米以上，浮山堰主副壩填方約達200多萬立方米。這幾項指標(biāo)在當(dāng)時都居世界第一位。壩高往往是水利工程技術(shù)水平最直接的表現(xiàn)，國外的土石壩直至12世紀(jì)才突破30米高度，比浮山堰晚了600多年。

通濟堰是迄今為止所知世界上最早的拱形堰壩，位于浙江麗水，距今已有1500年歷史，是浙江省最古老的大型水利工程，在我國乃至國際水利史上都稱得上是一個創(chuàng)舉。

通濟堰是以引灌為主、蓄泄兼?zhèn)涞乃到y(tǒng)，渠道呈竹枝狀分布，由干渠、支渠及毛渠三部分組成，干渠上分鑿出大小支渠、毛渠321條，蜿蜒穿越整個碧湖平原，使平原上的幾萬余畝農(nóng)田得以旱澇保收，至今仍惠澤當(dāng)?shù)匕傩铡?/p>

這一時期，在農(nóng)業(yè)技術(shù)、水文地理方面，出現(xiàn)了《齊民要術(shù)》和《水經(jīng)注》這樣的傳世著作。

《齊民要術(shù)》為北魏農(nóng)學(xué)家賈思勰所著的綜合性農(nóng)學(xué)著作，是我國現(xiàn)存最早的完整農(nóng)書，也是世界農(nóng)學(xué)史上最早的專著之一。全書系統(tǒng)總結(jié)了6世紀(jì)以前黃河中下游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，被譽為“中國古代農(nóng)業(yè)百科全書”。書中記載了20余種農(nóng)業(yè)工具和頗為完整而合理的灌排系統(tǒng)，極大提升了當(dāng)時農(nóng)業(yè)灌溉的成效。

《水經(jīng)注》是古代中國地理名著，作者是北魏酈道元?！端?jīng)注》因注《水經(jīng)》而得名，書中詳細(xì)記載了1000多條大小河流及有關(guān)的歷史遺跡、人物掌故與神話傳說等，是中國古代最全面、最系統(tǒng)的綜合性地理著作，其中對河流河道、歷史水文、湖泊和農(nóng)業(yè)地理等情況進行了較為全面的記載。

從《水部式》到大運河

隋唐宋時期，在相對穩(wěn)定的政治局面下，我國傳統(tǒng)水利進入發(fā)展成熟期，灌溉、航運和防洪工程建設(shè)取得重大成就，水利工程技術(shù)取得長足進步，水利管理法規(guī)體系日趨完善。

敦煌是古代絲綢之路上的重要樞紐。20世紀(jì)初，人們在敦煌莫高窟發(fā)現(xiàn)了敦煌遺書，其中包括失傳千年的唐代中央政府頒布的水利管理法規(guī)—《水部式》，這是我國現(xiàn)存最早的全國性水利法典。

《水部式》殘卷為手寫本，現(xiàn)存7紙144行，其內(nèi)容包括農(nóng)田水利管理，水力機械設(shè)置及其用水量的規(guī)定，航運船閘和橋梁渡口的管理與維修，漁業(yè)管理以及城市水道管理等。

這一時期，蓬勃發(fā)展的水利建設(shè)造就了許多典型的古代水利工程。

甬江流域的它（tuō）山堰是我國古代典型的御咸蓄淡引水灌溉樞紐工程，位于寧波鄞江鎮(zhèn)。唐代大和七年（833），由鄮縣（即今浙江鄞縣）縣令王元瑋創(chuàng)建。它山堰是用條石砌筑的攔河溢流壩，堰身采用獨特的木石空心結(jié)構(gòu)。表面條石砌筑為多級階梯狀，以消能防沖。這座壩平時可以下?lián)跸坛?，上蓄溪水。千余年來，歷經(jīng)洪水沖擊，基本完好，仍然發(fā)揮著阻咸、蓄淡、引水及泄洪作用。

霍童引水工程，即霍童涵洞，位于福建寧德霍童石橋村，始建于隋皇泰元年（618），由隋朝諫議大夫黃鞠所修造。黃鞠在霍童溪南北岸分別開鑿“龍腰”渠及“琵琶洞”（又稱“蝙蝠洞”“枇杷洞”），受益耕地達數(shù)千頃。黃鞠被后人譽為“中國隧道水利工程的先行者”。

還有福建莆田的木蘭陂（bēi）。木蘭陂始建于北宋治平元年（1064），由陂首、渠系以及堤防等組成。陂首的滾水壩上障諸溪，下阻海潮，體現(xiàn)了當(dāng)時的最高技術(shù)水平。壩體中段布設(shè)舌狀護坦，下游方向鑿有閘槽，可壘砌數(shù)量不等的閘板來調(diào)整蓄泄水量。

這一時期還重修了山河堰。

山河堰渠首位于陜西省漢中市，創(chuàng)修于劉邦為漢王都南鄭時，是漢中最早的灌溉工程。南宋紹熙四年（1193）夏季，山河堰“六堰盡決”，“是年秋，使者奉旨，乃重加修茸，至次年二月落成”?！吨匦奚胶友弑肥怯涊d此事的一處摩崖石刻，為“石門十三品”之一。

近年來，城市內(nèi)澇逐漸增多，不少媒體曾介紹過一些地區(qū)和城市至今還在使用的古代防洪排澇系統(tǒng)，贛州古城即是其中代表。贛州古城位于南方多雨地區(qū)，自古面臨洪水和內(nèi)澇威脅。自北宋熙寧年間（1068～1077）起，得益于以福壽溝為核心的一套防洪排澇系統(tǒng)，古城區(qū)千年不澇，號稱“浮城”，遺惠至今。

水工技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在水準(zhǔn)測量技術(shù)和物候的觀測與總結(jié)，北宋時期已經(jīng)有了專門的水準(zhǔn)測量儀器。物候指動植物的生長、發(fā)育過程中對氣候的反應(yīng)，宋時物候以黃河水的漲落來命名，如《宋史·河渠志》中記載的“麥黃水”指農(nóng)歷四五月間麥?zhǔn)鞎r節(jié)黃河漲水。

除了水工的進步，水文上也有一大亮點。白鶴梁水文題刻是世界上已知時間最早、延續(xù)時間最長、數(shù)量最多的水文題刻，真實記錄了自唐廣德元年（763）以前至20世紀(jì)60年代這1200余年來72個枯水年份的長江水位情況，系統(tǒng)反映了長江流域枯水年份水位變化的規(guī)律，為長江航運以及水利工程的興建等提供了科學(xué)依據(jù)。它是全世界唯一一處以刻石魚為“水標(biāo)”，并觀測記錄水文的古代水文站，被譽為“世界第一古代水文站”。

隨著社會生產(chǎn)力的進一步發(fā)展以及政治、經(jīng)濟、軍事等方面的需要，人們對水運事業(yè)提出了新的要求；于是，大運河出現(xiàn)了。

大運河是世界上開鑿時間最早、規(guī)模最大、線路最長、延續(xù)時間最久且如今仍在使用的人工運河，是我國古代重要的漕運通道和經(jīng)濟命脈。大運河始建于公元前486年，包括隋唐大運河、京杭大運河和浙東大運河三部分，全長2700千米，貫通北京、天津、河北、山東、河南、安徽、江蘇與浙江，連接海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大水系，是我國古代南北交通的大動脈，至今已有2500多年的歷史。

大運河顯示了我國古代高超的水利工程技術(shù)，表明我國是世界上最早發(fā)明船閘的國家，也是最早建造多級船閘的國家。為保障航運，歷代對船閘、水柜和堰壩等工程措施進行長期探索，留下了堰埭、復(fù)式船閘、梯級船閘、澳閘以及運河水源工程等寶貴的遺產(chǎn)。

從《漕河議》到“束水攻沙”

元明清時期，治河防洪、農(nóng)田水利、航運工程等水利事業(yè)在全國范圍內(nèi)得到前所未有的普遍發(fā)展。在長期治水實踐的基礎(chǔ)上，治水理論和河工技術(shù)達到一個新的高度，涌現(xiàn)出了大批水利名人、名著。

在水利科技方面，元明清三代總結(jié)性水利科學(xué)著作相當(dāng)豐富，出現(xiàn)了徐光啟《漕河議》等水利規(guī)劃理論專著，王禎《農(nóng)書》、徐光啟《農(nóng)政全書》等農(nóng)田水利技術(shù)百科，還有徐光啟《泰西水法》、王征《遠西奇器圖說》等介紹西方物理學(xué)、工程學(xué)成果的著作。在江河治理方面，黃河流域有著名的賈魯治河，長江流域有荊江大堤防洪工程。

由于河患十分嚴(yán)重、河道變遷頻繁，明清時期，治河功臣輩出，各種治水理論和思想爭鳴，其中，明代徐有貞的“分疏導(dǎo)流”與潘季馴的“束水攻沙”理論實踐最為著名。

所謂“束水攻沙”，就是收緊河道，利用水的沖力沖擊河床底部泥沙，從而達到清淤防洪的目的。這種方法，我們今天仍在使用。

這一時期，關(guān)于治水，留下了很多珍貴的文物，如鎮(zhèn)水石獸、石匾碑刻等。

行之有效的水工技術(shù)

古人總結(jié)出了大量行之有效的水工技術(shù)，在歷朝歷代的治水實踐過程中發(fā)揮著重要的作用。

海塘是抵御海潮侵襲、保護沿海城鄉(xiāng)安全和生產(chǎn)的堤防工程，主要分布在江浙一帶。海塘最早起源于錢塘江口，漢代，華信筑海塘；五代時，吳越王錢镠筑捍海塘，創(chuàng)竹籠石塘。此后，海塘工程技術(shù)不斷更新，清代經(jīng)歷康雍乾三朝不斷營造和完善的海寧魚鱗大石塘，屹立至今，代表了古代海塘技術(shù)的最高成就。

“圩田”，又稱“圍田”，在淺水沼澤地帶或河湖淤灘上筑堤，圍田于內(nèi)，擋水于外，圍內(nèi)開溝渠、設(shè)涵閘，實現(xiàn)排水灌溉，是江淮地區(qū)一種獨特的水利工程形式。

“坎兒井”是干旱荒漠地區(qū)一種特殊的灌溉系統(tǒng)，是開發(fā)利用山前沖積扇地下潛水進行農(nóng)田灌溉和人畜飲用的一種古老的水平集水工程，被普遍采用于新疆吐魯番地區(qū)?？矁壕韶Q井、暗渠、明渠和蓄水池四部分組成。

埽工是我國獨創(chuàng)的用于護岸、堵口和筑堤等工程的水工構(gòu)件，主要用于黃河等多沙河流上。埽工在宋代已普遍使用，卷埽技術(shù)已比較成熟。從清乾隆年間開始，逐漸改為廂埽。

埽工有就地取材、制作迅速等特點，既能在洪水期抗御水流對河岸壩垛的沖刷、防止堤岸坍塌，又能適用于河道截流、水中進占筑壩以及堵復(fù)潰決口等施工，被廣泛應(yīng)用于黃河治理，在歷年抗洪搶險中發(fā)揮了重要作用。

以水能為動力

我國古代還發(fā)明了大量的水利機具，它們是利用水能為動力的古代提水或加工機械。這些機具的發(fā)明和推廣使用，對我國古代農(nóng)田水利的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

按照用途，古代水利機具可以分為提水器具和水能機械兩大類。

首先來看提水器具。在工業(yè)革命之前，用于排灌的提水機械大致經(jīng)歷了從人力、畜力的應(yīng)用，到水力、風(fēng)力的應(yīng)用兩個發(fā)展階段，以桔槔和轆轤為代表。

桔槔（jié gāo），又稱“吊桿”“稱桿”，它在橫桿的一端綁上或懸上一塊重石頭，另一端系有汲器。當(dāng)要汲水時，人用力將汲器一端往下壓，另一端則上升。當(dāng)汲器汲滿后，利用杠桿原理，借助重物的重量可將汲器提升。

轆轤是為了滿足深井灌溉的需要，人們利用輪軸原理發(fā)明的。據(jù)《物原》記載：“史佚始作轆轤?！笔坟侵艽跗诘氖饭?。這表明，早在公元前1100多年前，古人就發(fā)明了轆轤。到春秋時期，轆轤已經(jīng)流行。轆轤的垂直提升方式，使人們可以高效汲取深層地下水，由此擺脫地表水的限制，不斷擴大生產(chǎn)與生活區(qū)域。這種汲水方式，我們今天還在使用。

隨著大田灌溉需水量的增加，能夠循環(huán)往復(fù)、持續(xù)提水的水車開始出現(xiàn)。

翻車，又名龍骨水車，有人力、畜力和風(fēng)力等多種形式，如牛轉(zhuǎn)翻車、坐式龍骨車、八帆風(fēng)力龍骨水車、單人拔式龍骨車，等等。最早的翻車由東漢末年馬鈞發(fā)明，當(dāng)時采用手拉式。“龍骨”一名，最早文字記載見于陸游《春晚即景》中“龍骨車鳴水入塘，雨來猶可望豐穰”的詩句。

風(fēng)車，在中國已有數(shù)千年的歷史，最早的形象記載是東漢晚期（公元2世紀(jì)）墓葬的壁畫。風(fēng)車也能用來提水。八帆式風(fēng)力水車即是利用風(fēng)力提水的工具，由風(fēng)車和水車兩部分組成。這種風(fēng)力水車的風(fēng)輪由八面與船帆相似的布蓬組成，能利用來自任何方向的風(fēng)，不需調(diào)迎風(fēng)向。

在利用機械提水灌溉的同時，古人也注意到了水中所蘊含的能量，并據(jù)此創(chuàng)造出水碓、水磨和水轉(zhuǎn)紡車等機械工具，將水能轉(zhuǎn)化為機械能，用于農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)。

水碓，又稱機碓、水搗器，是一種利用水力、杠桿和凸輪原理舂米的工具，用水力把糧食皮殼去掉，是腳踏碓機械化的成果，發(fā)明于漢代。

磨坊是綜合性谷物加工機械，中間豎有立式水輪，水流沖擊水輪產(chǎn)生動力，水輪中軸延長，中軸轉(zhuǎn)動時推動水礱、水磨和水碓同時工作，把稻谷脫粒并磨成漿舂成粉，成功實現(xiàn)了多種作業(yè)的同時進行。

水轉(zhuǎn)大紡車是古代的水力紡紗機械，發(fā)明于南宋后期，元代盛行于中原地區(qū)，是當(dāng)時世界上最先進的紡紗機械。水轉(zhuǎn)大紡車的原動機構(gòu)是一個直徑很大的水輪，水流沖擊水輪上的輻板，帶動大紡車加工麻紗和蠶絲。

把水能作為一種自然資源加以開發(fā)利用，從糧食加工進至鼓風(fēng)冶鐵，再推廣到紡織行業(yè)，在這方面，可以毫不夸張地說，我們的祖先走在了世界各國的前頭。