沈括治水

李廣彥

興修水利是我國古代科學技術為農業服務的重要內容，歷來為開明的政治家和科學家所重視。北宋時期的杰出科學家沈括就是其中的一位。

沈括，字存中，浙江錢塘（今杭州市）人。在他生長的年代，國家處于“積貧積弱”的動蕩之中，他積極參加王安石變法運動，同時以“求知不教一疑存”的態度從事科學研究，對水利他情有獨鐘。據史料記載，王安石變法期間，疏浚河道，淤泥造田，興修湖陂，開墾荒地，大小工程有1萬多處，使36萬多畝農田得到灌溉，有力地促進了農業生產的發展。這些工程里就留有不少沈括的足跡。

1073年，沈括被王安石保舉奉命到江蘇、浙江一帶調查農田水利情況，當年9月主持興修了常、潤等州水利工程，興筑溫、臺、明等州以東堤堰，增辟耕地萬余頃。他以嚴謹的科學態度，虛心向老百姓學習，“農夫女工無所不問”（王安石語），“凡所至之處，莫不詢究，或里巷、或小人……皆事誠懇而求得之。”通過實地踏勘，科學實踐，他論述了雁蕩諸峰是由流水侵蝕作用形成的，并進一步同黃土高原的地形成因相互印證，從而指出了兩者地形成因上的共同規律都是流水侵蝕所致，比西方提出的相同理論要早得多。次年，他出任河北兩路察訪使，到定州（今定縣）后，與知州薛向共同研究決定，把原來供大官僚地主享樂的“海子園”一直擴展到城西，改為農業灌溉水源，再引新河水灌注，數里之間碧波蕩漾，一派江南水鄉景色。他堅持“不可凡事信古”、“不膠一法”，相信“事固有古人所未至而俟后世者”。在察訪定州時，花了20多天時間，“遍履山川，盡得山川險易之詳”。根據在多年治水過程中對河流沖淤規律的認識，遍閱歷史記載，提出和論證了華北大平原是由這些河流泥沙沉積而成的，正確解釋了華北大平原形成的原因。

汴渠是宋朝京城（開封）的水路交通要道，是促進該地區經濟發展的重要命脈。以往每年都要疏浚一次，后來這項工作逐漸松懈下來，地方官的兼職成了徒有虛名，致使20多年沒有疏浚，結果使河床比堤外的平地高出丈余。從汴堤往下看，民房像在深谷里。王安石將其列為農田水利建設的一項重點工程。1072年，沈括奉命前往。在治理工作中，他運用人民群眾在長期農田水利建設實踐中積累起來的地形測量、開河筑壩等經驗，因地制宜，利用了測量舊溝階梯水面高度差后疊加的“分層筑堰法”，發明了被他稱作“隙積木”和“會圓術”的數學理論，在中國科學發展史上，首次運用了高等級差數的求和方法，以此計算土石方并測量汴河河道地形，由此得到了相當精確的水準高度數據，科學掌握了疏浚渠的第一手資料。這在當時可謂了不起的重大科學成就，這項技術發明比西方要早700多年。施工中采用筑梯級攔河壩，每壩都層層矗立，“相齒如階陛”等方法，不僅疏浚了渠，而且整項工程1079年竣工后，重新溝通了京、洛和東南河運，同時還具有防止水土流失等功效。“江淮扁舟四時上下，晝夜不絕，至今公私便之”，就是對這項工程整治后情景的描述。

沈括晚年潛心著書，寫下了重要科學著作《夢溪筆談》，被英國科學家李約瑟贊譽為“中國科學史的里程碑”。《夢溪筆談》中關于水利的部分，多是他自己在治水活動中的真知灼見以及勞動人民實踐結晶的科學總結。他在總結心得時說：“目睹其驗，始著于篇”，“皆予目睹”，說明一切真知都是從實踐經驗中得來的。淤田是農田水利建設的一個重要方面，有人認為淤田只是淤一層“薄餅”，是勞民傷財之舉。他一面調查了淤田的現實情況，一面考察了有關淤田的歷史資料，引證《漢書·溝洫志》關于“涇水一石，其泥數斗，且溉且糞，長我禾黍”，和唐人石碑稱贊淤田法“民獲其利”的記載，由此得出結論說，淤田并非今日始，“其來蓋久矣”。北宋時期，黃河平均每年有一次決溢改道，給下游人民帶來了日趨嚴重的災害。1048年，黃河在商胡（今河南濮陽市東北）決口，河水泛濫，破壞了農田。沈括在書中不僅記錄了勞動人民同黃河水害做斗爭的事跡，詳細記載了“巧合龍門”的技法，還熱情歌頌了水工高超不循舊習，勇于創造的革新精神。三節壓埽法是水工高超的一個發明，歷史沒有記載，是沈括給我們留下了這一珍貴資料。