水利学·水利建设和技术的普及(元、明、清时期)——传统水利学术全面总结和著作丰硕期·水利工程建设继续进行和技术的普及时期

水利学·水利建设和技术的普及(元、明、清时期)——传统水利学术全面总结和著作丰硕期·水利工程建设继续进行和技术的普及时期

元明清的水利工程以沟通南北的京杭大运河的兴建而显赫史册。确保漕运使这一时期的黄河防洪工程建设和管理面临更为严峻的困难。滨海(江)岸地区防御潮灾的工程——海塘在明清时期有大的发展，最著名的是浙东钱塘江的重力结构的鱼鳞大石塘，建成迄今三百多年一直捍卫着浙江东部濒海平原。在灌溉与排水工程方面，水利工程向偏远的边疆和山区继续发展，但是在技术上没有突破和显著的进步。

1.京杭大运河的创建及其深远的社会影响

元明清三代建都北京。政治中心在北方，而经济重心在南方，其间的交通联系是维护政治安定和经济发展的关键问题。运道重复唐宋汴河的老路则嫌过于迂回曲折，元初曾一度奉行海运，但安全是个困难问题，于是，开凿直达北京至杭州的运河航线成为当务之急。元初即由科学家郭守敬主持，论证海河水系的卫河、黄河下游和淮河泗水沟通的可能性。为此曾进行大范围的以海平面为基准的地形测量，证实跨越山东地垒的京杭运河的方案可行。于是从至元十三年(1276)开始开凿京杭大运河的关键河段——今山东济宁至东平的一段，以后又向北延伸并与海河水系的卫河贯通。至元二十八年(1291)到三十年(1293) 又由郭守敬主持开通今北京至通县的一段，至此，南接江淮运河，航船可以跨越海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系由杭州直抵北京，并在后此五百年的时间里成为我国南北交通的大动脉。这条长达一千八百公里的运河成为世界上最长的一条人工运河，是世界水利史上的一项杰作。不过，这条运河的两大难题始终困扰着运河的畅通。一是水源问题，山东段运河水源尤其缺乏;二是运河穿越黄河的技术困难。由于黄河河床的不断淤高，自十八世纪末叶以来汛期对运河的倒灌和淤积成为京杭运河的痼疾。历代为此作了不少改进，但成效甚微最后成为运河中断的主要原因之一。

2.确保漕运与黄河防洪的困境

黄河以其高含沙量位居世界诸大河之冠，含沙量过高造成下游河床的淤积给防洪带来许多困难。自汉代起，就有人提出，能否利用黄河自身的水流冲刷下游河床淤积以改善防洪。但后代并未能就此探讨出可以实行的工程技术方案。到了明代万历年间，才由当时主管防洪的总理河道潘季驯总结前人的认识，系统提出“束水攻沙”、“蓄清刷黄”的理论以及为实现“束水攻沙，以河治河”理论的实施方案。这是一系统堤防工程，由缕堤、遥堤和格堤、月堤所组成。其中缕堤靠近主流，意在约束水流提高流速，便于冲刷河床积淤。遥堤在缕堤之外二三里的地方，为的是洪水盛涨，越过缕堤时，防止洪水四处泛滥。此外为了防止特大洪水冲坏遥堤，还在某些地段的遥堤上建有溢洪坝段。“束水攻沙”和“蓄清刷黄”在理论上的贡献是杰出的。著名的德国河工专家、河工模型试验创始人恩格斯通过模型试验验证潘季驯的系统堤防设计，并认为“潘氏认为分清遥堤之用为防溃，而缕堤之用为束水，为治导河流之一种方法，此点实非常合理”。但潘季驯的理论还只限于定性的分析，在复杂的黄河防洪中，他所设计的一系列工程措施虽然发挥了有益的作用，但并未达到刷深河床，解决防洪难题的目的。至于近代泥沙运动理论则在二十世纪才由欧洲科学家陆续提出，而“束水攻沙”的实现还有待来日。

然而，黄河河床的抬高增加了黄河本身防洪的困难，当年黄河在淮阴一带夺淮入海，黄河河床和水位的抬高形成对淮河的顶托，使淮河洪水宣泄更困难，并逐渐在淮阴以西造成了一个洪泽湖，最后，还将淮河入海流路淤塞，而压迫淮河由三河闸改道入江，简直使淮河成为长江的一个支流。黄河还倒灌京杭大运河，及至清代道光年间，在今江苏淮阴黄河和运河交汇处，运河几乎被拦腰斩断，几乎成了航运的一个死结。

这一时期，由于南方经济的发展和人口的增长，本来相对平静的长江与珠江，洪水与防洪问题也逐渐加剧。而这一时期东南海塘的修建是防潮灾工程发展的重要阶段。

3.农田水利的持续发展

封建社会后期，元明清三代政权相对稳定，农田水利形成平稳发展局面。元代统治阶级的游牧生活逐渐被内地发达的物质文明所同化。当年曾专设“都水监”、“河渠司”等水利机构，推动水利建设，并一再颁行《农桑辑要》等农业技术书籍，指导农业生产。明太祖朱元璋大力提倡农田水利。洪武二十八年(1395)在全国范围共兴建“塘堰凡四万九百八十七处，河四千一百六十二处，陂渠堤岸五千四十八处”。清代的农田水利以在今河北省实行的畿辅营田声势最大，为的是促进京畿地区农业发展，以减少每年大量的南粮北运的负担。但在北方兴修水田，因受水资源量的限制，难有大的作为。随着巩固边防的努力，边疆水利有较大发展，著名的有清前期的宁夏河套灌区建设，清代中后期的内蒙后套灌区和新疆地区灌溉等。沿海的台湾、福建，尤其是珠江三角洲基围水利，本期取得重大发展。

4.濒海平原海塘工程的完善

我国的江、浙、闽、粤等省沿海地带，潮灾是主要的自然灾害。海潮侵蚀海岸，恶化土壤，破坏农业生产，给人们的生命和财产造成了极大的危害。海塘始建于唐代，明清间海塘建设形成高潮。我国的海塘按地域分作江苏海塘、浙东海塘、浙西海塘和闽广海塘。海塘工程早期多是土塘，因易于冲毁，元代以来逐渐为砌石结构的石塘所取代。

明代，浙江设置“水利佥事”，管理水利也兼及海塘。清代浙江沿海的杭州、绍兴、嘉兴等府设“海防同知”，专门负责海塘。重点的海塘段置塘长、塘夫，从事岁修和日常的巡查。

(1) 范公堤与苏南海堤

海塘在江苏称捍海堰或海堤。江苏海堤以长江口为界：以北为苏北海堤，以南为苏松海堤。苏北海堤最早的记载始于六世纪中叶。北齐时杜弼于海州(治今连云港) “带海而起长堰，外遏咸潮，内引淡水”。唐开元十四年(726)海州刺史杜令昭也在此修筑过长七里的捍海堰。

苏北海堤中范公堤较为著名。唐代宗大历年间(766—779)，淮南黜陟使李承在通州 (治今江苏南通)、楚州 (治今江苏淮安) 至盐城一带筑 “捍海堰”，长一百四十二里，主要用于阻挡潮水，“遮护民田，屏蔽盐灶”。北宋时这段海堤已经坍毁。天圣元年(1023)任泰州西溪盐官的范仲淹建议修复。施工历时六年，新筑海堤长一百八十里，后人称“范公堤”。此后范公堤受到历代的重视，不断向南延伸。元代，范公堤发展到三百多里。明万历四十三年(1615) 时范公堤已经超过八百里。

由于海岸线不断向外推移，明代以后的范公堤已逐渐远离海岸，堤外海滩成为著名的盐场，后来土地也被垦为良田。

苏南海堤也起于唐代，在华亭(今上海)开始出现海塘。明代苏南海堤有较大的发展。洪武时(1368—1399)在南起嘉定，北至刘家河之间修筑海塘。万历时多次修建这一带海塘，这时崇明岛海塘也开始兴建。从而在长江口一带形成了三条海塘：即范公堤——苏北海堤、崇明岛海堤、上海海堤——苏南海堤。

(2) 浙江海塘

浙江海塘主要分布在钱塘江口，北岸自杭州至盐官(今海盐)，南岸自萧山至绍兴。喇叭状的钱塘江口，涌潮澎湃，异常激烈。汉代华信筑海塘，开始了浙江筑塘的历史，但是以后约七百年间史书上这一带少有修筑海塘的记载。到唐代浙江海塘见于史书，明清是浙江海塘建设的重要时期，著名的今杭州至海宁鱼鳞大石塘兴建于此时。

《新唐书·地理志》：“盐官有捍海塘堤，长二百二十四里，开元元年重筑。”可见钱塘江北岸海塘已有一定的规模。五代梁开平四年(910)吴越王钱镠筑杭州海塘，建成第一条竹笼石塘。北宋以后由于受钱塘江口潮流变化的影响，浙西海塘工程的修筑日渐艰巨，对海塘工程的技术要求越来越高。

元泰定年间 (1324—1327) 钱塘江北岸潮灾频繁，泰定元年十二月，海潮冲坏海塘，潮灾危及盐官州城。泰定三年受潮灾的危害，盐官首当其冲，陆地沉沦十九里，县城岌岌可危。当时采用了四十四万三千多个竹笼和四百七十个木柜救急，内填卵石，层层叠放以保护盐官。因为维修工程量巨大，难以持久。明代开始这里创造了纵横叠砌的鱼鳞大石塘，历经明清数百年的营造，在浙江海岸最终完成了长三百多里的砌石海塘工程。这段鱼鳞大石塘是我国海上长城的标志，至今仍捍卫着富饶的杭嘉湖平原。