中国水周丨盘点中国古代发明与水有关的器具

3月22日-28日是第三十七届“中国水周”，活动主题为“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”，以此呼唤公众加强水资源保护。在科学技术远不如今天发达的我国古代，为了更好地用水、防水，先民们充分发挥中华民族的智慧，发明了一大批令后世惊叹的器具。今天，我们就来盘点一下这些与水有关的器具。

01疏浚器具——驱泥引河龙

我国北方河流多泥沙，我国古代早就有人注意到清水与浊水的区别。水流携带过多泥沙会造成下游河道淤塞，继而河流决口，造成洪灾。因此，清理泥沙、疏浚河道便成为我国历朝历代水利工程的重要任务。

清代后期，有人发明了一种利用水利冲刷淤泥的疏浚机械，叫作“驱泥引河龙”。在该器具结构图上，其最大的一个亮点是大口进水、小口出水。驱泥引河龙进口大、出口小的设计，决定了其出口流速远远高于进口流速，这极大地提高了水流挟沙能力。

图:一：驱泥引河龙的水力学原理示意图（引子《中国古代水力科学技术史》）

02流量测量器具——李冰石人

河流流量的测量工作对古代先民生产十分重要。在水利工程领域，流量是指单位时间内通过管道、明渠或其他通道的某一过水断面的液体体积，单位立方米/小时。作为一种实测数据，流量是反映水情的重要信息，亦是反映水资源，以及河流、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据。

过水断面上的平均流速（流速由坡降、糙率等决定）与过水断面面积相乘，便可得到流量值，而我国古代人对此关系似乎早有认识。比如都江堰的李冰石人——一种石像造型的测流水尺，其肩部、脚部均为水尺刻度，《水经注·卷三十三》记载，李冰造了3个石人，立于水中：枯水时石人的脚不露出水面，涨水时石人的肩不没于水中。都江堰有两个条件相对稳定，一是进水口断面，一是河底坡降，这样一来，通过水尺的读数就可以推测出灌区水量的丰欠情况，这继而反映了“李冰石人”并非单纯反映水位高低，也反映了水位之下过流量的多寡。

图:二：《巴山蜀水——意外现身的石人》（来源：CCTV4《国宝档案》）

03机械提水器具——龙骨水车

古代人最早怎么进行农业灌溉？在古文献记载中，甑是中国古代蒸食物所用的炊具，形似盆、罐，口大，常通过镂空的箅与“鬲”配套使用，形成“甗”，鬲中的水蒸气可将甑中的食物加热至熟，但甑一般很少单独使用。抱着一个类似大盆的东西取水灌溉，想象一下这个场景，就能感到人力提水不是件轻松的工作。

虽然后期逐渐发明了水力、风力等提水机械，但人力提水机械本身也在不断发展。比如，始见于东汉的人力（或畜力）转轮提水机械——龙骨水车，这是民间对它的称呼，因其拥有一条用木梢衔接的、像龙骨架一般的超长刮水行道带而得名。龙骨水车以人力或畜力转动轮轴实现提水，在以人力转动轮轴的龙骨水车中，小型龙骨水车为手摇式，亦称“拨车”；大型龙骨水车为脚踏式，又名“踏车”。

在我国平原地区，特别是近距离且提水高度控制在1m-2m的条件下，龙骨水车很适合用于农业灌溉，在唐宋以降发挥着重要作用，直至上世纪50年代，我国农村依然可见龙骨水车的身影。

图:三：吴云梦老人向游客演示龙骨水车的使用。新华社发（宋文摄）

其实，以上仅仅是冰山一角，在灿烂的中国历史上，古代先民凭借智慧发明的与水有关的器具不胜枚举，如用于抢险堵口或护岸工程的“卷埽”、与驱泥引河龙同样用于河流疏浚的“混江龙”、用于水利工程测量的“水准仪”等等，正是由于这些伟大的发明，千百年来，我们才能合理发挥水资源对文明的助力，一步步迎来现代的曙光。