秦帝国的水利工程

秦王朝建立了以皇权为最高统治,以郡县为地方行政单元的一统国家。汉朝更从制度上完善了这一中央集权的行政管理体制。在诸侯国分立的春秋战国时期,难以进行跨越边界的江河堤防建设与管理,也不可能兴建引水枢组与受益区分离的灌溉工程。秦汉王朝建立的中央政权直达地方的管理体制,使得建设较大规模的水利工程,实现超越行政区的水资源调配成为可能。

充满朝气的秦汉社会大变革,为大规模水利工程建设与管理创造了必要的政治经济环境,也迎来了历史上第一次大水利的高潮。战国未年创建的都江堰、郑国渠、引漳十二渠等在秦汉时期得以持续建设完善,形成了具有长远水利效益的工程体系。这些大型灌溉工程的受益区无一例外成为长达千年的区域经济或政治中心,如关中水利区于长安,都江堰于成都,芍陂于寿春(今安微寿县),鉴湖于绍兴。

一，郑国渠与关中引泾工程

关中平原又称渭河平原,南迄秦岭,北至关中北山,地处黄土高原东南部,黄河流域的中游,黄河支流渭河自西而东穿过关中平原。关中平原地形西高东低,呈黄土高原台原的地貌特点。台原黄土堆积数米至数十米不等,土质细腻、疏松、盐分较高。土壤易耕且易盐碱化。关中平原属于渭河流域,渭河为对称水系分布,北支主要支流泾河、洛河,南支有黑河、坝河等,流域多年年均降水量约600毫米,流域年内分布严重不均,6-9月降水量约占全年80%年际降水量变幅亦很大,时有多年持续干旱发生。

如西周末年的厉王、宣王、幽王、平王时,都有大早发生,尤其是宣王时,五年不雨,泾、渭、洛河两岸草木树林皆干枯而死。《诗・大雅》"周余黎民,靡有子迹"是为西周末年关中大早而致周人西迁的记载。渭河流域水资源开发始于西周,有灌溉的土地是零星分布,数量和规模都很小。以秦郑国渠的兴建为先声,

经过秦以降上百年的水利建设,至汉中期关中地区拥有了当时中国最为密集的灌溉工程,是为汉代关中水利区,其水利效益延续至今。郑国渠始建于秦始皇元年(公元前246年)。

因汉代司马迁《史记・河渠书》的记载,后世多认同兴建郑国渠是韩国阻止秦东伐的阴谋,工程进行中被秦发现。水工且为间谍的郑国游说修渠之利而免于一死,并最终建成了这一伟大水利工程。

郑国渠建成于秦末,虽然对兼并诸侯战争并无直接关系,但是渠成而产生的水利效益有力地支撑了秦京畿地区的经済。西汉人司马迁称郑国渠,"溉泽卤之地四万余顷收皆亩一钟。于是关中为沃野,无凶年,秦以富疆,卒并诸侯"。引泾工程始于郑国渠,它兴建于秦国统一六国战争的末年,但是因水利工程受益最大的是秦汉及隋唐时,关中经济区自秦汉及隋唐历时一千多年。秦汉以后引泾工程世代延续,今天依然兴利是1933年建成的泾惠渠。

二，郑国渠的规划与建设

关中平原属渭河流域,泾河是其最大支流。泾河发源于甘肃六盘山,至陕西高陵县汇入渭河,全长455.1公里,河道平均比降2.47%。泾河在泾阳县张家山出峡谷,进入土地肥沃的关中平原。泾河是季节性河流,有水文记载以来,测得的最大流量是9200立方米每秒,最小流量1.91立方米每秒,常年平均流量15-20立方米每秒。泾河流域多年平均降水量为533毫米,且主要集中在每年七月至九月,人工灌溉是关中盆地农业的必要支撑

郑国渠的规划者是秦重臣吕不韦。公元前246年时年十三岁的秦王嬴政即位吕不韦为委事大臣之一。其时秦已并巴蜀及汉中。中原大部亦为秦地,置有南郡、上郡、河南郡、太原郡、上党郡、三川郡等。兴建郑国渠是雄心勃勃的吕不韦的决策,他对大水利似乎情有独钟,李冰修都江堰也是在他职掌朝政期间。

吕不韦是韩国故都阳翟人,韩国在战国诸侯国中以擅长水利著称。先秦时将具有水利工程规划、设计和施工管理专长的人尊为"水工"。水工郑国应该是吕不韦从韩国招徕入秦的。始皇十年(公元前235年)吕不韦获罪,因此有"郑国为间,修渠疲秦"说。吕不韦获罪后,郑国渠继续施工,历时十几年方完工。

秦郑国渠道的经行和工程设施没有当时的文献记载。建成四百多年后,北魏地理学家郦道元在《水经注・沮水》中记载了秦郑国渠渠首和干渠经行的一些情况。秦郑国渠的渠首大约在今泾阳县泾河东岸木梳湾。干渠东西长三百余里,其间横穿冾峪水、清峪水、漆沮水(石川河),然后东北入沮水支流,经富平县南入洛水。后人对渠道与天然河流的穿越有两种揣测:平交,天然河流还可以提供补充水源,但是洪水经常冲断渠道,维护工程量大立交,即用渡槽,汉代长安已有应用案例。

起码郑国渠是采用了平交技术才能够将水流输送到适合耕作的平原区的。如在渠道与山溪相交处修溢流堰,这样沿途既可陆续将溪水收入渠道,还可以将余水及时排走。何况泾河是季节性河流,郑国渠三百里渠道上有沿途山溪河流的陆续汇入,才有可能获得司马迁所称的灌溉四万顷的效益。

郑国渠所引泾水是渭水的支流,多年平均含沙量高达10.1千克每立方米,以来自陇东黄土高原含有大量有机质的高含沙水流灌溉衣田,取得了改良盐碱地、施肥和灌溉一举三得的效益。郑国渠建成后,原来瘠薄的渭北平原,成为"无凶年"的沃野。郑国渠所经的今三原、高陵、泾阳、富平等地的士地得到了灌溉,亩产高达一钟之多,相当现今亩产二百五十斤左右,这大约是整个灌区的平均亩产量。

郑国渠建成后,增强了秦国的经济实力。公元前221年秦最终吞并六国,完成了统大业。

郑国渠实际灌溉面积很可能没有达到预期的数字,但是仍然是超越时代的水利工程。其于渠"并北山,东注洛,三百余里",灌溉面积号称四万顷,相当于今制百八十万亩。吕不韦的引泾工程规划宏大,后代引泾工程再也没有如此气势磅礴。

汉重建引泾灌溉工程,称白公渠,溉田三十一万亩隋唐开郑白渠,灌溉面积十万余亩宋代称丰利渠,溉田七万亩元代洪口堰或称自渠或王御史渠,溉田不到四万亩明清时,灌溉面积最多时近三万亩近代泾惠渠,筑拦河大坝,灌溉面积达到七十六万亩,灌区规模也没有超过秦郑国渠。

郑国渠不仅显示秦王朝对水利技术有独到的理解,更显示了秦一统天下意识对水利工程规划理念的影响。干渠经行在平原二级阶地的最高线上,渠线自西向东延伸,使干渠以南的整个区域都在它的可灌范围内,保证了支渠最大范围的延伸以及各级渠道的自流引水,从而获得了尽可能大的灌溉面积。

郑国渠干渠平均坡降约为千分之0.649,与现代灌区干渠的平均坡降几乎相同。干渠渠线的选择合理地利用了当地的地形条件,显示了秦较高的测量和施工技术水平。秦建成了三百里干渠,并能够管理使之发挥效益,应该得益于当时高度集权体制对水利工程从修建到管理的控制。

郑国渠对于秦国强大的推动作用，正如司马迁《史记・河渠书》郑国渠中所说:

"于是关中为沃野,无凶年,秦以富强,卒并诸侯,因命曰郑国渠。"