鄭國渠技術成就研究評述

李昕升

(南京農業大學中華農業文明研究院，江蘇 南京 210095)

鄭國渠長期以來一直是水利史和科技史的重要話題之一。近40年共有54篇以“鄭國渠”為題名、260篇以“鄭國渠”為關鍵詞的論文。這些論文在研究方法上理論與實證、定量與定性結合，并綜合運用地理學、文獻學、考古學、歷史學等多學科的原理和方法;在內容上涉及鄭國渠的歷史、意義、引水方式、渠首選擇、供水輸水、渠系布置、淤地壓堿等方面。在這些研究的基礎上，筆者對鄭國渠的技術成就進行歸納與分析，力求掌握其研究動向，并進行評述。

學術界對鄭國渠的工程技術統一持肯定態度，贊嘆其諸多設計思想的同時對當今水利建設也提出了很多啟示性建議。一些研究對鄭國渠的歷史故事、藝術價值也作了闡述，筆者不再贅述，這里著重分析鄭國渠的工程技術價值。

一、工程背景和歷史意義

大型渠系灌溉工程——鄭國渠首位于今天陜西省涇陽縣西北25公里的涇河北岸，即今王橋鎮的船頭村西。根據《史記》記載，鄭國渠流經今天陜西省的涇陽、三原、高陵、臨潼、閆良等縣，綿延124公里，灌田115萬畝。鄭國渠加上之后修鑿的白渠、六輔渠等水利工程，構成了一個既引涇入洛又引涇入渭的規模宏大的灌溉水系。

鄭國渠始建于始皇元年(公元前246年)，由韓國水工鄭國主持建造。當時韓國在各國的紛爭中處于不利境地，隨時都有被秦國滅亡的可能。為了自救，韓國使出了“疲秦”這一計謀，派鄭國到秦國當間諜，“欲罷之，毋令東伐”［1］(P1433)，希望以此拖垮秦國，保存自身。由于關中雨量較少，經常發生旱災，又存在大量的鹽堿地，糧食產量很低。為把關中建成穩固的經濟基地，支持統一大業的完成，秦決定修建引涇灌溉渠道工程。韓國的計謀在渠開鑿到一半時被發覺，秦始皇欲殺鄭國，但鄭國辯解“始臣為間，然渠成亦秦之利也”［1］(P1433)，“臣為韓延數歲之命，而為秦建萬世之功”［2］(P748)，讓渠得以繼續開鑿。公元前236年，鄭國渠完工。

鄭國渠“渠就，用注填閼之水，溉澤鹵之地四萬頃，收皆畝一鐘。于是關中為沃野，無兇年。秦以富強，年并諸侯，因命曰鄭國渠”［1］(P1433)。從此，渭北平原不僅有了灌溉，而且可淤沙肥田和改良鹽堿瘠薄的土地變為沃野，增強了秦國的經濟實力，使關中地區在秦漢隋唐時期成為全國少有的富庶地區之一，為秦漢隋唐定都關中奠定了經濟基礎。秦國自商鞅變法以來，一直推崇重農抑商政策，鄭國渠的修建，雖說一開始是出于政治軍事的需要，但是它的水利灌溉作用是明顯的，與秦國的農業政策相得益彰。林劍鳴認為由于都江堰和鄭國渠的水利灌溉系統完成，使成都平原和關中成為沃野，極大地提高秦國農業生產［3］(P280)。崔瑞德指出，秦的農業資源由于在公元前246年以后的幾年中建造了鄭國渠以及約在同時建造了成都平原的灌溉系統而增加了［4］(P61)。鄭國渠除了增加了灌溉面積，使糧食增產以外，還改善了土質，增加了土壤的肥力，這都有利于農業發展。

鄭國渠不僅在當時有巨大的作用，對后來的朝代乃至當代同樣有重要意義。各朝在鄭國渠的基礎上不斷地重修和改建，西漢的鄭白渠、宋代的豐利渠、明代的廣惠渠和通濟渠、清代的龍淚渠以及在1932年修建的涇惠渠，鄭國渠繼續煥發它的生命力［5］(P34)。鄭國渠的遺址，現在成為著名的旅游景點，具有經濟和文化的雙重效益。

二、技術成就剖析

根據《史記·河渠書》記載可知鄭國渠干渠長達300余里，是我國古代修建的最長的灌溉渠道。渠道灌溉效益顯著，“溉澤鹵之地四萬頃”［1］(P1433)，約合今115萬畝。

當時的關中四面有天險扼守，黃河在此折向東去。南、北、西面分別有秦嶺、岐山、隴山等天然屏障。涇河與渭河經常泛濫，給關中帶來大量肥沃的淤泥。但由于關中平原干旱時有發生，上好的土地得不到充分開發。涇、渭河下游地區留有大片鹽堿地，不利耕種，干旱缺水成為發展農業的主要障礙。涇河發源于甘肅的六盤山，至高陵縣境入渭河，全長396.8千米，平均年徑流量19.5億立方米，平均年輸沙量2.65億噸，具備水源條件;八百里秦川北部地勢由西北向東南傾斜，便于布置自流灌溉系統［6］。

由鄭國設計的灌水渠，西引涇水東注洛水。鄭國渠充分利用了平原西北高東北低的地形特點，在今禮泉縣東北的谷口開始修渠。鄭國渠依山勢而建，猶如一條游走于關中的巨龍。為保證灌溉用水源，鄭國渠采用獨特的“橫絕”技術，通過攔堵沿途的清峪河、蝕峪河等河，讓河水流入鄭國渠。涇河水泥沙含量大，灌溉后既供給作物水份，又具肥力，并有效地改良了鹽堿地。《漢書·溝洫志》云:“舉臿為云，決渠為雨。涇水一石，其泥數斗，且溉且糞，長我禾黍，衣食京師，億萬之口。”［2］(P748)可見灌區糧食產量大增。

(一)無壩引水

對于鄭國渠的引水方式，即鄭國渠興建時是否建有攔河大壩，學術界有三種不同的意見。第一種意見認為建有攔河土石壩形成水庫蓄水。民國時期，水利專家李儀祉興修涇惠渠之前，對古代涇渠進行了調查研究，提出了鄭國渠筑30米高大壩蓄水的觀點。第二種意見認為建有石囷壩抬高水位引水，首見于明代三原縣令張縉彥《修涇渠議》，又見明末涇陽知縣袁化中《議洪堰》，之后秦中行［7］、鄭洪春［6］也主張此說。第三種認為是無壩自流引水。葉遇春指出:“鄭國渠創建時采用無壩引水。”［8］李令福撰文指出鄭國渠首渠筑有導流堰引水，“鄭國渠筑導流堰壅水入渠的引水方式不僅符合今日發現鄭國渠渠首遺跡的實際，適合當時瓠口的水文地形特征，達到了洪水期引渾淤灌的技術要求，而且也與文獻記載相一致。”［9］目前在學術界越來越多的學者主張鄭國渠屬于無壩引水。

首先，從文獻記載來看，《史記》、《漢書》記載完全相同，即“鑿涇水自中山西邸瓠口為渠”;《水經注·沮水》中載:“鑿涇引水，謂之鄭渠，渠首上承涇水于中山西邸瓠口”［10］(P348)，都沒有反映攔河大壩的內容。若有，作為古代著名歷史學家、地理學家的司馬遷、班固、酈道元不可能不加以記載，更不會用一“鑿”字而不用“攔”或“截”來描述攔河大壩。《水經注·沮水》尤其記載“上乘涇水”，直接從涇河引水，而不是從水庫中引水，是引渾淤灌，而不是建庫蓄水“引清”灌溉。尤其是司馬遷，鄭國渠建成到司馬遷《史記》約130余年，情況易于了解［8］。

涇河是一條徑流變化大、泥沙含量高的河流，其水文特征決定了不能攔河筑堰。“涇河最大洪水流量9200立方米每秒，常流量為15～30立方米每秒……以涇河四年一遇的洪水流量3000立方米每秒，流速2米每秒推算，泄洪道過水斷面需要寬達200 ～300 米，水深5 ～7.5 米。”［9］如按建大壩之說，那么建成的大壩之內三角形庫區蓄水面積不到二平方公里，有效庫容約500～600萬立方米，涇河年徑流量為19.3億立方米，這個水庫只能蓄涇河三至五天的常流量，對百萬畝的灌區起不了多大的調節作用，即這個水庫只能盛一次正常洪水量的百分之幾，其百分之九十多的洪水都要排泄掉，這很不合理。況且現場也找不到泄洪設施遺跡，同時鄭國渠渠口及渠首段故道皆在所謂的庫區內，這是不可能并存的。鄭國渠渠首筑壩攔河蓄水的“引清”方式與“涇水一石，其泥數斗，且溉且糞，長我禾黍”引渾淤灌實際相矛盾。總之，鄭國渠興建時未建攔河大壩，采用的是無壩引水方式。

(二)供水輸水

鄭國渠采取了利用客水和川澤結合的方法，使供水輸水的水源問題得到解決。利用客水，鄭國渠采取利用沿途天然水道的方法，橫絕與鄭國渠渠道交叉的冶谷水、清谷水，借道與鄭國渠渠道同向順流的燭谷水和沮水，增加了水量，由于很好地利用了陂澤和河流的水源，使鄭國渠水量大為增加，在長途供水和輸水上水源問題得以比較完善地解決。川澤結合，鄭國渠利用涇陽縣西北的瓠口為蓄洪之地，先把涇水引入此地，而后在此地開渠東流，發揮了調節水量的作用。

《水經注·沮水》載:“鄭渠又東，徑舍車宮南絕冶谷水……又東絕清水。又東徑北原下，濁水注焉……與沮水合……沮循鄭渠。”［10］(P349)采用了各種相交的方式。上述的“絕”有兩種解釋:一種認為，古代的“絕”與“度”、“渡”相通，是指立交工程(即原始渡槽)。另一種認為，“橫絕”是攔河滾水壩。渠走壩上游，與天然河水混合。當天然河水少時，即隨渠而去;當天然河水過大，如洪水來臨時，則溢流過壩泄入原河道中。后一種說法較為可信，原因是渡槽立交應有水面高程差較大的前提，鄭國渠基本沿北山南麓等高線東進，與天然小河的水面差不會太大，渡槽立交有阻礙泄洪之虞;另外，鄭國渠目的是灌溉，沿途水源豈有不思利用之理;當然，橫穿的河流較多，情況各異，也不能完全排除渡槽立交的可能［11］。無論具體采用的是何種建筑物，鄭國完善解決了交叉問題是不爭的事實。一般認為鄭國渠“絕”冶、清二水采用的是“橫絕”的方法。鄭國渠攔截這兩渠的常流量，暴雨水通過另開辟的泄洪水道排走。為保證渠道正常工作，渠中水位與河溝水位還要相差不大，因此在冶、清二水的南面修筑攔水壩，“橫絕”此二水。鄭國渠與濁水相交，“濁水注焉”，可能渠與濁的水位相當，濁水注入渠道較為順利，所以濁水是直接注入鄭國渠的。還可能采用“假道”的措施，利用一段濁水作渠道。鄭國渠與沮水相交，是“與沮水合”。“沮循鄭渠”是將沮水攬入鄭國渠，循鄭國渠東流入洛。鄭國渠引水渠的南岸，有北高南低的退水渠，將洪水退入原河道，其寬度基本與引水渠相等。“鄭國渠的成功之處決不是、也決不可能依靠全程新開渠道的愚蠢辦法，而只能是通過開鑿若干最必要的渠道使原有眾多河水改變流向，或者使之變成為自己的渠道。”［12］

(三)渠首選擇

鄭國渠的渠首自仲山，選擇了涇水從群山流入渭北平原峽口的下游。這是基于以下幾個原因:首先，此處河身較窄，主流穩定，易于引水;其次，此處河床較為平坦，水流減緩，一些粗沙能夠沉積，不致帶入渠中;再次，渠首設計在灌區最高田的上游，能夠控制整個灌區，增加自流灌溉面積。

鄭國渠工程流線長，灌溉面積大，因此，選擇渠首工程和建筑攔河堰壩是至關重要的。先姑且不論鄭國渠是否有攔河堰壩，只探討其選址的科學性。《史記》記載的“鑿涇水自中山西邸瓠口為渠”，仲山(中山)在今涇陽縣西北，瓠口又稱谷口。在漢谷口縣(今陜西禮泉縣北屯)附近涇河出山進入渭北平原的一個峽口。由此可知，鄭國渠的渠首是由中山(今陜西涇陽西北)到瓠口(古焦獲澤)之間鑿渠，引出涇水，然后流經今三原、富平、蒲城等縣，最后注入洛河［13］(P14)。

鄭國渠渠首選在瓠口充分利用了涇河出北山山系以后的地形特點。“‘瓠口’，在漢谷口縣(今陜西禮泉縣北屯)附近，是涇河出山處。涇河自這里的峽口沖出北山后，緩緩流入關中平原。這里地勢優越，是理想的引涇渠口選擇地。所以，不僅秦鄭國渠渠首選建在這里，而且此后漢、唐、宋、元以后至現代涇惠渠的渠首工程都選建在這一地區。經過兩千多年的經營，這里古渠歷經興衰，形成一個巨大的三角形渠首工程遺址區。”［14］

鄭國渠渠首的選擇充分利用了涇河的水文特征。“鄭國渠渠首的引水口，設置在谷口涇河河彎段河道的凹岸頂點下游，此處流速大，進水量多，且枯水期主流仍靠近引水口，水易入渠，這也是精心選擇的。”［7］鄭國渠渠首選址充分利用了當地的地形特點和涇河的水文特征，具有極強的科學性，對以后歷代引涇工程產生了深遠的影響。

(四)渠系布置

鄭國渠的渠系布置是根據地勢將干渠修筑在渭北平原二級階地最高線的北山山麓，將渠道布置在灌區最高的一線，使灌區的自流引灌，獲得良好的灌溉效益。

鄭國渠干渠的行經路線，《水經注·沮水》載:“并北山，東注洛三百余里，欲以溉田。”［10］(P348)按一秦里約等于414米，三百余里約為124公里，與實測長度基本一致。“鄭國渠干線是沿著北山南麓，自西向東，修建在渭北平原二級階地的最高線上。這樣布置能最大限度地控制灌溉面積，進行自流灌溉。于是北山以南，渭河以北，涇河以東，洛河以西范圍內的大部分平原都在其控制之下。”［14］在公元前3世紀已產生了把渠道干線布置在灌區最高地帶，以便控制最大的灌溉面積，這一選定渠線的設計思想，是難能可貴的。整個灌區地勢西北高，東南低。鄭國渠的定線在渠首段開始是循430米等高線向下流，至入洛大約為365米，推算當時渠口高約為445米，平均比降為千分之零點六四［15］。大挖地段和大填地段不多，說明當時的測量技術也達到了相當高的水平。

“鄭國渠的根本特點在于它在匯入洛河之前的大部分渠線始終運行在400米以上的高度上。因為只有在這樣的高程上布置干渠，才有可能匯集涇洛之間的所有水源以灌溉當地四萬余頃的‘澤鹵之地’，實現最充分匯集涇洛之間所有水源與最大限度地灌溉渭北平原之雙重目標的結合，這就是鄭國渠的真正創意。”［8］

(五)淤地壓堿

鄭國渠不僅是一項大型水利灌溉工程，而且還具有淤地壓堿的作用。《史記》和《漢書》中的“用注填閼之水，溉澤鹵之地”和“用注填閼之水，溉瀉鹵之地”，就是鄭國渠淤地壓堿性質的真實寫照。顏師古注解說“注，引也。閼讀與淤同……填閼謂雍泥也。言引淤濁之水灌咸鹵之田，更令田美”。“這就是用淤灌壓堿的方法，降低了耕土層中的鹽堿含量，收到了改良土壤的效果，從而提高了產量。改良土壤也是鄭國渠的一個巨大成就。”［7］

關中本來不適合農作物生長，“鄭國渠的開鑿，人為大規模引來渾水淤灌，始迅速淤成良田美壤，‘于是關中為沃野，無兇年’。鄭國渠不只是澆灌農田，而主要在于引渾淤地，改良低洼鹽堿，擴大耕地面積，使關中東部低洼平原得到基本開發。”［16］(P20)鄭國渠使后來的澤鹵之地變成沃土，增加了糧食產量，扭轉了關中糧食供應不足問題。

鄭國渠淤地壓堿性還有深遠影響。秦漢之間，鄭國渠多所淤塞，但這種改良鹽堿地的工作并未終止。西漢中葉，白渠的開鑿就是這項工作的繼續……以后一些王朝或政權都在相繼沿襲運用這種和灌溉結合在一起的改良方法［17］(P271)。

鄭國渠的灌溉作用也是十分顯著的。“鄭國渠除具有灌溉農田的效益外，淤高沼澤，改良鹽堿，塑造大量良田應是重要的目的。”［18］“溉澤鹵之地四萬余頃，收皆畝一鐘”。“涇水一石，其泥數斗，且溉且糞，長我禾黍”。這在當時的生產力條件下，大大提高了土壤的肥力和糧食產量。總之，鄭國渠引涇水灌溉，起到了灌水、施肥、淤地壓堿一舉三得的好處。

鄭國渠以來，修鑿的白渠的沿用時間更長，說明白渠的設計選址選線更合理更科學，其本身就是鄭國渠的產物［19］。歷代將鄭國渠與白渠并稱為“鄭白渠”，始終為北方灌溉技術的典型代表。鄭國渠成就了人水和諧的局面，所以經久不衰［20］。

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