上一期我們在科學欄目裏介紹了興建於兩千多年前的都江堰水利工程巧借自然之力，化害為利，與自然和諧共處等特點。其實，中國歷代都非常重視水利建設，這一次我們介紹一個古代的水利工程，其中包括鄭國渠、坎兒井、邗溝和大運河。

立體引水系統坎兒井

氣候極其乾燥的吐魯番，素有「火洲」、「風庫」之稱。不過從很久前開始，那裏就一直有大片的綠洲。這奧祕之一，就是在吐魯番盆地上分佈著四通八達，猶如人體血脈似的坎兒井群和潛流網絡。

「坎兒」即井穴，它是把盆地豐富的地下潛流水，通過人工開鑿的地下渠道，引出地面灌溉、使用。坎兒井是立體的引水系統，在盆地邊緣由高向低打若干口立井，再將立井逐次從地下挖通邊境成串，水便從地下引出地表，這就是坎兒井群。

作為一種結構巧妙的特殊灌溉系統，坎兒井群由豎井、暗渠、明渠和澇壩（一種小型蓄水池）四部份組成。豎井的深度和井與井之間的距離，一般都是愈向上游豎井愈深，間距愈長，約有三十至七十米，愈往下游豎井愈淺，間距也愈短，約有十米到二十米。豎井是為了通風和挖掘、修理坎兒井時提土之用的。暗渠的出水口和地面的明渠連接，可以把幾十米深處的地下水引到地面上來。

據記載，漢武帝時在今陝西大荔縣修築龍首渠，於商顏山（今大荔縣北的鐵鏈山）開鑿十餘里的隧洞工程，運用了井渠法：「因岸善崩，乃鑿井，深者達四十餘丈，……井下相通行水。」漢通西域後，塞外乏水且沙土較鬆易崩，就將「井渠法」取水方法傳授給了當地人民。

坎兒井的發展和應用是由「井渠法」而來。坎兒井適應當地易滲漏和蒸發快等特點，後來逐漸趨於完善，發展為適合新疆條件的坎兒井。成為古代新疆地區的主要灌溉設施。

新疆大約有坎兒井一千六百多條，分佈在吐魯番盆地、哈密盆地、南疆的皮山、庫車和北疆的奇台、阜康等地，其中以吐魯番盆地最多最集中，達一千二百多條，總長超過五千公里。參觀過坎兒井的人，無不為它設計構思的巧妙，工程的艱鉅而讚歎。在乘坐的汽車臨近吐魯番縣城時，在那鬱鬱蔥蔥的綠洲外圍戈壁灘上，可以看見順著高坡而下的一堆一堆的圓土包，形如小火山錐，座落有序地伸向綠洲。這些就是坎兒井的豎井口。假如從高空俯視，這些土堆宛如珍珠串結的項鏈，扮點著吐魯番這個古老的土地。

林則徐讚嘆不可思議

吐魯番現存的坎兒井多為清代以來陸續興建的。據史料記載，由於清朝的倡導和屯墾措施的採用，坎兒井曾得到大量發展。清末大臣林則徐在吐魯番時，對坎兒井大為讚賞。一八四五年（清道光二十五年）正月，林則徐赴天山以南履勘墾地，途經吐魯番縣城，在當天日記中寫道：「見沿途多土坑，詢其名，曰『卡井』能引水橫流者，由南而弱，漸引漸高，水從土中穿穴而行，誠不可思議之事！」坎兒井的清泉澆灌滋潤吐魯番的大地，使火洲戈壁變成綠洲良田。

今天的坎兒井面臨著滅頂之災。據報導，從二零零四年新疆坎兒井研究會第四屆三次理事會上得知，目前吐魯番地區的坎兒井的現狀十分令人擔憂，從一九五七年的一千二百三十七個減少到現在的四百零四個，照這樣的速度下去，不到二十三年時間坎兒井將會完全消失。作為新疆最古老的地下取水方式之一，這項具有兩千多年歷史的地下水利工程，目前受諸多原因影響，自然生態平衡已受到較大的破壞。主要原因是隨著近年來現代水利工程的興建，地下水補給量逐年減少，加上過度的地下水開採，使水位下降，導致坎兒井逐漸乾涸。

大運河影響每一個朝代

京杭大運河，也稱大運河，北起北京通州，南達杭州，連接了北京、天津、河北、山東、江蘇、浙江六省市，連接海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大水系，全長一千七百九十四公里。

據歷史記載，大運河是由春秋時期的吳王夫差開始鑿造的，到隋煬帝楊廣時才初具規模，之後又在元世祖忽必烈時再度擴建，基本形成現在的大運河。大運河在中國歷史上扮演著一個不容忽視的角色，深深的影響了歷史上的每一個朝代。

大運河最早的一段就是邗溝，由吳王夫差下令建造。

邗溝是聯繫長江和淮河的古運河，也是中國最早見於明確記載的運河。邗溝又名渠水、韓江、中綠水、山陽瀆、淮揚運河、裏運河。那溝南起揚州以南的長江，北至淮安以北的淮河。

春秋末年，吳王夫差北上爭霸，於公元前四八六年築邗城（今揚州市），開通邦溝。最初南端自長江引水北流，向北繞經一系列湖泊，以較短的人工渠道相連接，航道彎曲，到末日入淮河。東晉南北朝時，由於自然條件的變化，江水已不能引入運河，於上游開支河從今儀徵引江水通航，並在運河口建堰埭、水門節水，河上亦建有多處堰埭。隋代兩次重開此河，成為後來大名鼎鼎的京杭大運河中的重要一段。唐代，長江中的沙洲擴大，並與北岸相連。

開元二十二年（七三四年），在揚子鎮以南接開伊婁河，經瓜洲入江。從此，瓜洲運口與儀征運口井用。

北宋，在鄧溝上建有數十處閘、壩、涵、達等建築物，並且出現了世界上最早的船閘──復閘。直到元代開京杭運河，邗溝成為其中的一段，南口在瓜洲和儀征，北口仍在淮安北。

京杭大運河的全面成型是在隋朝。公元五八一年，隋朝統一中國後，建都於長安，為便於從黃河下游和江淮地區轉運糧食等物資及堅固北部邊防，便對運河進行了全面的規劃和建造。從六零五年開始，陸續開鑿四條運河，分別為通濟渠、邗溝、永濟渠、江南河，全長二千五百多公里。大運河共施工近十年，動用了上千上萬的民工。大運河沿途儘是江南工商繁榮和農桑發達的名城重鎮，如無錫、蘇州等。從此，南方豐富的物產源源不斷的運向北方。

元世祖忽必烈滅南宋統一中國之後，因統治中心北移、京都地區物資匱乏及江南地區往來不暢等情況出現，世祖乃令郭守敬等對隋代大運河的北段進行大規模的改造。一是引水將京都和大運河中段連結起來，二是裁彎取直，縮短了大都到江南富庶地區的航程距離。

公元一二八零年，利用汶、泗諸河之水源，開鑿了濟州河。九年後又開鑿了從東平到臨清的會通河，與隋代開鑿的永濟渠接通。一二九零年，又徵集民工開挖了從大都至通州的通惠河，總長八十餘公里。當新修的通惠河、會通河、濟州河與原運河接通之時，從以北京為起點至杭州為終點的大運河全線貫通。元代大運河完成後，航程比隋代大運河縮短了近七百公里，使南方的糧食、絲帛可以便捷的運到大都。

明、清兩代仍以北京為都城，經濟仍依賴於繁華的江南，因而依然不斷修整和疏濬京杭大運河。在元、明、清三代這五百多年間，京杭大運河成為南北交通的大動脈。

直至清代康熙二十七年（一六八八年），大運河才與黃河完全分離。大運河的河段並非全部由人工開鑿，當中很多地方利用了天然的河流和湖泊，不僅減少了資金和勞力的投入，縮短了開挖時間，還解決了新開河道往往缺乏水源的難處。乾隆皇帝自乾隆十六年至乾隆四十九年的三十三年間，六次南巡，他從北京到杭州，均沿京杭大運河向南行，對大運河的治理有著重要的影響。

至一八五五年，因河道枯竭和海運興起，所以漕糧改作海運，經大運河北上的只佔小部份。一九零一年，終將漕糧全部折現，停止漕運。

大運河連通促使繁榮東移

大運河的開鑿與航運是應歷史而生的結果。許多歷史事件，朝代的生存和發展與大運河都有密切的關係。

在長達一千多年的時間內，大運河一直是中國的運輸大動脈。一旦運河的通航情況不理想，整個國家的發展必定受到影響，所以歷代都特別注重運河的開發及整治。

運河沿岸的古墩、古廟、古塔、古橋、老街、老店、老廠、老窯以及街市的繁華景象、市民的生活習俗，猶如《清明上河圖》的長幅畫卷展示在人們面前。

「船舶往來，商旅輻輳。」運河暢通後，一直是溝通南北的交通要道，許多古城因此而興起。中國的繁榮逐漸的由西向東轉移。中國東南方由於統治中心的東移北上，與大運河的連通而繁榮興旺起來。對此，明清古運河研究學者有這樣的形容：「運河沿岸的古墩、古廟、古塔、古橋、老街、老店、老廠、老窯以及街市的繁華景象、市民的生活習俗，猶如《清明上河圖》的長幅畫卷展示在人們面前。」兩朝，運河沿岸地區更是市場發達、經濟繁榮。

大運河是中國古代一項偉大的水利建築工程。它隨著中國繁榮的東移而發展，又隨著海運的興起而衰落。

鄭國渠引涇水入洛河

鄭國渠是秦王瀛政元年（公元前二四六年）由韓國水工鄭國主持修建，故名鄭國渠，是中國古代最宏大的水利工程之一。

其灌渠全長三百里，可澆灌關中農田四萬餘頃。鄭國渠渠首位於陝西省涇陽縣上然村涇出口一帶。其東西攔河大壩，以小礫石、黃土及黑紅土混築，全長兩千六百五十米，基寬一百五十米，頂寬二十米，高六至八米。壩體上遺留有漢代墓葬和陶窯，大壩東側還發現引水口和渠道等遺蹟。

據《後漢書》記載，此工程始於「韓聞秦之好興事，欲罷之，無令東伐。及使水工鄭國間說秦，令鑿涇水，自中山西邸瓠口為渠，並北山，東注洛，三百餘里，欲以溉田。」而後，韓王的計謀暴露，秦王要殺鄭國，鄭國曰：「始臣為間，然渠成亦秦之利也。臣為韓延數歲之命，而為秦建萬世之功。」於是，秦王讓鄭國繼續主持這項工程，大約花了十年時間，修成了這一引涇水入洛河的灌溉工程。

常言道：人算不如天算。這一灌溉水渠使關中乾旱平原成為沃野良田，關中更加富饒，秦國更加強大。這是令韓國人始料不及的。

當時，秦興並諸侯一天下，實乃天象也，並不被人的意識所安排。就鄭國渠《史記》上說：「渠就，用注填閼之水，溉澤鹵之地四萬餘頃，收皆畝一鐘。於是關中為沃野，無凶年，秦以富強，卒並諸侯。」在中國統一的天象下，鄭國應天象而行，鄭國渠應天象而生。

鄭國渠雖是人工鑿成，卻遵循著自然規則，引涇水入洛河，歷時兩千年，它與歷朝在其基礎上修建的其他水利工程，滋潤著關中平原這塊中華文明的腹地，滋潤著秦、漢、唐等朝代的輝煌。

本文轉自57期【新紀元週刊】「古代科技」欄目

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