我国古代的三项水利工程

文/刘英楠

都江堰水利工程、新疆坎儿井、北海团城古节水工程，是我国古代的三大著名水利工程。从中让我们得窥古人用水智慧之一斑。

“独奇千古”都江堰

全球迄今为止年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程——都江堰水利工程位于四川省都江堰市城西，古时属都安县境而名为都安堰，宋元后称都江堰，被誉为“独奇千古”的“镇川之宝”。李冰父子主持修建的都江堰水利工程，2200多年过去仍然连续使用，发挥出巨大效益，不愧为文明世界的伟大杰作、造福人民的伟大工程。2000年11月，青城山——都江堰被联合国教科文组织遗产委员会列入《世界遗产名录》。

岷江是长江上游的一条较大的支流，发源于四川北部高山地区。每当春夏山洪暴发之时，江水奔腾而下，从灌县进入成都平原，由于河道狭窄，古时常常引起洪灾，洪水一退，又是沙石千里。灌县岷江东岸的玉垒山又阻碍江水东流，造成东旱西涝。秦昭襄王51年（公元前256年），李冰任蜀郡太守，主持修建了都江堰水利工程。

都江堰渠首工程主要包括鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。目前灌溉面积已达40余县，超过1000万亩。都江堰每年都接待不少外国游人，其中有些是水利专家。他们仔细观看了整个工程的设计后，都对它的高度的科学水平惊叹不已。比如飞沙堰的设计就是很好地运用了回旋流的理论。

旱地生命之泉坎儿井

素称“火洲”、“风库”，气候极其干旱的新疆吐鲁番，很久以来就出现了大片的绿洲。奥秘之一就在于吐鲁番盆地上分布着四通八达、犹如人体血脉似的坎儿井群和潜流网络。新疆大约有坎儿井1600多条，分布在吐鲁番盆地、哈密盆地、南疆的皮山、库车和北疆的奇台、阜康等地，其中以吐鲁番盆地最为集中，达1200多条，总长超过5000公里。

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（一种小型蓄水池）四部分组成。竖井的深度和井与井之间的距离，一般都是愈向上游竖井愈深，间距愈长，约有30至70米；愈往下游竖井愈浅，间距愈短，约有10到20米。竖井是为了通风和挖掘、修理坎儿井时提土用的。暗渠的出水口和地面的明渠连接，可以把几十米深处的地下水引到地面上来。

坎儿井之所以能在吐鲁番大量修建，与这里的地理条件分不开。吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的克拉乌成山，每当夏季来临，就有大量的融雪和雨水流向盆地，当水流出山口后，很快渗入戈壁地下变为潜流。积聚日久，使戈壁下面含水层加厚，水储量大，为坎儿井提供了丰富的水源。

世界上最早的坎儿井出现在亚美尼亚。我国新疆坎儿井的起源，一般认为源自汉代今陕西关中地区挖掘地下窖井的技术——“井渠法”。汉通西域后，塞外乏水且沙土较松易崩，就将“井渠法”取水方法传授给当地人民，后经各族人民的辛勤劳作，逐渐趋于完善，发展为适合新疆条件的坎儿井。吐鲁番现存的坎儿井多为清代以来陆续兴建的。据史料记载，由于清政府的倡导和屯垦措施的采用，坎儿井曾得到大量发展。

据悉，一条坎儿井灌田数十亩至数百亩不等，井里的清泉浇灌滋润吐鲁番大地，使火洲戈壁变成绿洲粮田。现在，尽管吐鲁番已新修大渠、水库，坎儿井仍在现代化建设中发挥着生命之泉的特殊作用。

北海团城古节水工程

北京北海公园团城，800多年前是湖中的一个土岛，元代以后岛址建成一个高出地面四五米、面积不过6000平方米的小小围城。数百年来，无论是大雨倾盆，还是久旱无雨，这里都没有积水、不见泄水；生长的数十棵古树百代常青，历久不衰。

我国园林科研人员披露，在团城地下发现的一座建于公元15世纪初的古代雨水利用工程，造成了上面描述的奇妙现象。

团城上的古树，绝大部分是油松、白皮松、侧柏和桧柏等常绿树，包括年龄800多岁、分别被乾隆皇帝册封为“白袍将军”、“遮荫侯”的一棵古松、一棵油松，并有21棵树龄过百、17棵树龄超过300年的古树。虽都是北方常见树种并有耐旱习性，但要在这样一个面积不足6000平方米、地面高出北海水面的封闭单元内生长，所需的水分只有来自天然降水。但根据气象资料，北京的雨水根本无法满足其需要。

2001年，由北海公园副园长赖娜娜和沈方领衔专门成立课题组，对北海团城古渗井雨水利用项目进行攻关，才揭开了古树屹立800年葱翠常青之谜。发现团城并没有北京古建筑中常见的排水明沟，也没有像正阳门箭楼、鼓楼、万里长城及北海白塔等处城墙一样，设置泄水石槽（吐水嘴），而是在地面上采用干铺倒梯形青砖和深埋渗排涵洞的做法，起到良好节水、存水效果。

团城每块地砖的四周立面，都不是垂直的而是倾斜的，砖呈倒梯形，砖与砖之间也并无灰浆粘合，为古树创造了良好的根部透气和接受降雨的条件。砖铺装后形成了一道道高10厘米、底宽2厘米左右、断面成三角形的空的通道，而且纵横交叉。通道的上端透过砖与砖之间的狭窄缝隙与地面相通，雨水和空气很容易进到通道中来。砖的下面有一层很厚的灰土与砖黏结，既能承载和稳定上面的砖块又能很好地使土壤透水透气。灰土下是黑色的肥沃土，内含兽骨、螺壳等物，为古树供应养料。专家测定，这些砖烧制年代最早为公元1411年（明永乐年间），最晚为公元1821年（清道光年间）。实验证实，这种设计确能起到“城外雨水四溢，城上全盘吸收”的效果。

此外，团城渗水古井内也“别有洞天”。井的下部有一个拱形的涵洞，由青砖砌成，洞口有一层厚厚的淤积物。专家借助先进的地球物理电磁法探明涵洞的走向，发现团城9个入水井口分别与地下涵洞相通，呈逆时针“C”字型走向，9号井为起点，到达1号井，最后通向团城外的排水管。当大雨或暴雨来临时，雨水由井口流入涵洞储存起来，同时不断地向周围土壤渗透，当土壤水分饱和时，涵洞逐渐形成一条暗河，排出城外，这样古树在多雨时不致积水烂根，干旱时不致缺水干枯。根据现状取样，专家估算涵洞埋深以上土体的最大蓄水能力，发现它在正常参数下可储存全年天然降水量。

团城集中体现了我国古代水利工程师们科学的集水思想，创造了和谐的生态环境，专家们认为，这些思想为发展节水型园林提供了宝贵的科学依据。