水利学·水利的起源和建设的第一次高潮(公元前二十二世纪至秦汉时期)——传统水利学奠定基础·水利科学基础理论系统的初步形成

水利活动历史久远，春秋战国时期有关水利基础理论在诸多的文献中有广泛的涉及。汉代以来水利建设的高潮，为水利学科的形成创造了条件。西汉司马迁在《史记·河渠书》首先赋予“水利”一词专业含义，水利成为有关治河防洪、灌溉、航运等事业的科学技术学科，而将从事水利工程技术工作的专门人才称作“水工”，主管官员称作“水官”。水利学作为与民生国计密切相关的科学技术的应用学科由此诞生。

1.水土资源和水利基础理论的阐述

先秦时期的文献中，以《周礼》、《尚书·禹贡》、《管子》、《尔雅》涉及水利科学技术的内容较多。基础性的理论纷纷提出，主要反映在水土资源规划、水流动力学、河流泥沙理论、水循环理论等方面。

(1) 水土资源分类

水土资源是自然界最基本的资源。《管子·度地》把河流湖泊诸水体分为五种：“水出于山，而流入于海者”，为经水; “水别于他水，入于大水及海者”，为枝水;“山之沟一有水，一无水者”，为谷水;“水之出于它水，沟流于大水及海者”，为川水;“出地而不流者”，为渊水。《管子·地员》根据相应地下水的埋藏深度、水质及适宜农作物对土壤进行了分类。

《禹贡》和《周礼·职方氏》对当时九州行政区的土地和河流湖泊有全面的描述，为自然资源分类统计之始。

对各州的土地概况，《禹贡》称冀州(今山西及河北东南部)是白壤，“田中中”;兖州(今河南北部，山东西北和河南东南部) 是黑坟，“田中下”; 青州(今山东东南部)是白坟，“田上下”;徐州(山东西南、安徽北部)赤埴坟，“田上中”;扬州(今淮河以南至南海)是涂泥，“田下中”;荆州(长江中游及汉水下游以南)亦是涂泥，“田下中”;豫州(今河南大部) 是壤和坟垆，“田中上”; 梁州 (今西南广大地区)是青黎，“田下上”;雍州(今陕西、山西)是黄壤，“田上上”。

《周礼·职方氏》将各州水资源分为泽薮、川、浸三种(其中浸是有灌溉之利的水体)，分而述之：扬州“其泽薮曰具区，其川三江，其浸五湖”，具区指太湖，三江五湖泛指太湖流域的河流和众多的湖沼。荆州“其泽薮曰云梦，其川江、汉，其浸颍、湛”。云梦是今武汉以西、江陵安陆以南、湖南益阳湘阴以北广大地区，包括洞庭湖。豫州“其泽薮曰圃田，其川荧、雒，其浸波溠”。圃田，著名的古湖泊，已消失。青州“其泽薮曰望诸，其川淮、泗，其浸沂、沭”。望诸位置在今商丘东北，今已不存。兖州“其泽薮曰大野，其川河、泲，其浸卢、维”。大野也是已经堙灭的著名古湖泊，河即黄河、泲即济水。雍州“其泽薮曰弦蒲，其川泾、汭，其浸渭、洛”。弦蒲今不存，汭即泾的支流芮水。幽州“其泽薮曰貕养，其川河、泲，其浸甾、时”。豯养在今山东莱阳亦不存。冀州“其泽薮曰杨纡，其川漳，其浸汾潞”。杨纡又名大陆泽，今河北宁晋泊是其遗迹。并州“其泽薮曰昭余祁，其川虖池、呕夷，其浸涞、易”。昭余祁在今山西介休、祁县，是太行山以西著名的古湖泊，今亦消失。

(2) 水利科学基础理论的提出

《管子·度地》首先提出明渠水流和有压管流运动规律、水跃现象。

如何设计渠道，使 “水可扼而使东西南北及高乎?”作者指出要满足“尺有十分之三，里满四十九者，水可走也”，据此计算，等于渠道比降为1/1100，此比降适用于管理比较粗放的灌溉渠道和泄洪水道。

对于有压流，阐述也是相当准确的。“水之性，行至曲，必留退，满则后推前。地下则平行，地高即控。”渠道穿越沟谷需要交叉建筑物，利用有压流原理修筑虹吸管，管的进出口有必要的差值，使水流得以顺利通过。

对现代水力学定义的水跃现象，《管子·度地》描述简明而精辟。“杜曲则捣毁。杜曲激则跃，跃则倚，倚则环，环则中，中则涵，涵则塞，塞则移，移则控，控则水妄行。”在水流经过之外，过水断面发生急剧的改变，水流出现水跃现象，“倚”和“环”是水跃时产生对河床的冲刷和旋涡，旋涡挟带泥沙(“中”通“冲”;“涵”即挟带)，又在下游沉淀，堵塞水道，水流“妄行”。

中国两千多年前建立起了的明渠水流水力坡降量的概念，和对有压管流、水跃等水流现象进行了正确的阐述。古希腊著名的科学家阿基米德(前287—前212)提出水浮力理论，这是水静力学基本原理。对液体流动的力学原理西方直到15世纪才有研究。

(3) 水化学的知识

《管子·地员》记载不同的土质、地下水埋深与水质的关系：渎田，“是土也，命之曰五施。五七三十五而至于泉。其水仓，其民疆(强)”。赤垆，“是土也，命之曰四施，四七二十八尺而至于泉，其水白而甘，其民寿”。黄唐，“是土也，命之曰三施，三七二十一尺而至于泉，其泉黄而糗，流徙”。斥埴，“是土也，命之曰再施，二七十四而至于泉，其水咸，水流徙”。黑埴，“是土也，命之曰一施，其水黑而苦”。这里的渎田、赤垆、黄唐、斥埴、黑埴分别是石灰岩冲积土、黄壤、盐碱土和黑粘土，土质不同而水质不同。晋代从温泉的利用中发现了硫元素，晋张华的《博物志》记： “凡水源有硫黄，其泉则温。”

2.《史记·河渠书》问世与水利科学技术和规划理论的丰富

在我国，由于季风气候的影响，降雨时空分布很不均匀，常与农时相违，因此，水利历来是农业发展的命脉。汉武帝曾经在一道发展水利的诏令中说：“农天下之本也; 泉流灌浸，所以育五谷也。”

秦汉水利建设出现了历史上的第一次高潮。以都江堰、郑国渠为代表的灌溉工程，形成了关中和蜀西发达的农业经济区。黄河两岸规模巨大的防洪堤防和治河工程，以及流域间相互沟通的运河工程相继兴建。与之同时有关水利的记载大批出现，水利的科学技术基础理论进一步深化，对后世影响最大的是《史记·河渠书》，作为中国第一部水利通史问世，从而确立了水利作为一个学科和工程建设重要门类的地位。

(1)《史记·河渠书》和《汉书·沟洫志》诞生及其影响

西汉司马迁著《史记》，开创国家纂修正史之先，以后各代都有正史。《史记》包括十二纪、十表、八书(后代改称“志”)、三十世家和七十列传五部分。《河渠书》为八书之一，是国家的第一部水利专著。东汉班固修《汉书》，在志部分中设《沟洫志》。以后的正史基本采用了 《史记·河渠书》和 《汉书·沟洫志》 的体例。

《史记·河渠书》所记时代上起大禹治水，下至西汉元封二年(前109)内容以黄河治理为主，也涉及运河、灌溉工程等内容。资料来源有相当部分政府册籍，有许多水利活动司马迁耳闻目睹或亲自参加，记述翔实可靠。

《汉书》叙述两汉一代历史，《汉书·沟洫志》前部分抄《史记·河渠书》，后部分记载的时限延长。《沟洫志》不仅在史实记载方面有重要价值，它还详细记述了各家治黄思想，内容涉及灾害、修防、治理建议、流域规划等，对后代影响深远。

汉以后至唐代，正史均无有关水利的专志，水利的内容在《食货志》、《地理志》中占有相当的比重。此外，《五行志》、《本纪》记载水旱灾害，人物传中常涉及各地的水利建设等。宋代开始，金、元、明、清均有《河渠志》，按河域或工程分别记载，是研究相应时期水利发展的最系统史料。

(2) 黄河治理方略的大争辩和传统泥沙理论的奠定

西汉黄河系统堤防已经形成，随之黄河大量的泥沙集中淤积在河道中，黄河逐渐演变为“地上河”，西汉末黄河决溢日见频繁。这一时期有关黄河治理方略的讨论非常活跃，各种主张和治理规划纷纷提出，治河思想丰富且深入，对后世影响深远。归结起来大致有六种。

顺应天时说 汉武帝时丞相田蚡认为 “江河之决皆天事，未易以人力强塞，强塞之未必应天”。成帝时李寻、解光提出： “修政以应之，灾变自除”，“顺天心而图之，必有成功”。这些主张被采纳，致使武帝时瓠子决口之后任其泛滥二十三年，成帝建始四年 (前29)才有王延世东郡堵口。水灾天人感应的思想对中国防洪治河一直起着消极的影响。

经典治水论 汉哀帝时(前6—前1)河堤使平当说：“按经义治水(即大禹疏浚河道的作法)，有决河深川，而无堤防壅塞之义。”这种深河无堤的思想在一些程度上影响着后世治河工程措施的制定。

改道论 黄河是一条害河，与地域自然特性有密切的关系，对黄河进行人工改道是汉代人最大胆的设想。改道方案大致有三：汉武帝时延年提出自今内蒙后套起，黄河取直东流，至今天津入海，既除水害又可以以河为险，抗拒匈奴;孙禁提出黄河下游在平原金堤(今河北平原县)决开，向东改道，这样黄河经行路线缩短，河流比降增加。西汉末黄河改道后经行的大致是这一路线。西汉末王莽时大司空王横则提出恢复大禹故道，沿太行山东麓向东北流。这条路线事实上已经淤高，不可能恢复。

分洪减河论 认为黄河下游应有多条行洪河道，汉成帝时清河都尉冯逡提出利用黄河决口泛道，疏浚以减洪;王莽时，御史韩牧也持这一类主张。提出循禹故道，恢复四至五条河道以助泄流。

滞洪论 持这一见解的人是王莽时长水校尉关并，他根据当时黄河决口多发生在平原郡、东郡一带(今山东平原和河南濮阳)的规律，建议以今太行山以东，菏泽以西，开封以北，大名以南的广大地区空出来以作 “水猥” (即滞洪区)。

水力刷沙论 王莽时大司马史张戎提出。他说：“水性就下，行疾，则自刮除，成空而稍深。河水重浊，号为一石水而六斗泥。”对黄河多沙和水流与河床冲淤关系已有深刻的认识。他的治黄策略是“可各顺从其性，毋复灌溉。则百川流行，水道自利，无溢决之害矣”。以水力刷沙整治河道淤塞，对后世产生了深远的影响。明代潘季驯的“束水攻沙”便是这一思想的发展和实践。

(3) 贾让三策——方案比较论

汉代的治黄议论中，最为著名的是贾让三策。贾让三策包含了三种不同的治河方案，分别称之上策、中策、下策。上策是：“徙冀州之民当水冲者，决黎阳遮害亭，放河使北入海。河西薄大山。东薄金堤，势不能远泛滥。”他主张放弃的是太行山以东的广大地区。当时冀州的开发已到相当的程度，这种移民避水“不与水争咫尺之地”的方案，已难以实现。中策要旨：“但为东方一堤，北行三百余里，入漳水中，其西因山足高地，诸渠皆往往股引取之。旱则开东方下水门溉冀州，水则开西方高门分河流。”这里含有黄河水资源的综合利用的思想且颇有见地。下策是：“若乃缮完故堤，增卑倍薄，劳费无已，数逢其害，此最下策也。”显然贾让不主张以筑堤解决防洪问题。贾让三策对后世影响极大，以后，但有反对筑堤者便以三策为据反驳以堤挡水论点。筑堤防洪实际上是社会经济发展到一定程度的产物，至今尚不能取代这一工程措施。但贾让主张社会发展要正视洪水危害，改造自然的同时也要注意适应自然的思想，是有积极意义的。