引泾灌溉工程科技与管理价值初探

　　[摘要]引泾灌溉工程历史悠久,源远流长,充分展示了我国水利灌溉工程的发展历程,以及先进的工程科技、管理理念与价值。结合历代引泾灌溉工程的研究,以古鉴今,以期进一步推进新时代灌区水利工程建设管理工作。

　　[关键词]引泾灌溉；工程；科技；管理

　　1 引言

　　引泾灌溉始于公元前246年秦修建的郑国渠。郑国渠之后,历代各有建树,民国时期建成泾惠渠,持续利用至今。历代泾渠科技之先进,组织之健全,管理之完善,效益之显著,堪为中国灌溉工程之翘楚。郑国渠1996年被国务院列为全国第四批重点文物保护单位,2016年入选世界灌溉工程遗产名录。以郑国渠为代表的历代引泾工程,蕴涵的先进水利科技、完善的管理方式和理念至今仍有借鉴意义。

　　2 郑国渠的水利科技价值

　　郑国渠从泾阳县王桥镇上然村的泾河瓠口引水,流经今泾阳、三原、高陵、临潼、富平、阎良、渭南,至蒲城入洛河,全长约126km,灌溉农田115万亩。郑国渠的修建使干旱的关中平原得到灌溉,为秦统一中国奠定了坚实的物质基础。

　　2.1 因势利导,无坝引水

　　古代缺乏现代建筑材料,建设坚固的大坝几无可能,落后的提水技术也不能大流量引水,大多只能利用地形、地势,实现自流灌溉。郑国渠与都江堰一样,利用地形条件,从自然河道引水。《史记》载,“凿泾水自中山西邸瓠口为渠”。瓠口又称谷口,位于泾阳县西北,是泾河进入渭北高原的一个峡口。郑国渠引水口首选在瓠口,充分利用了北山山系的地形特点,泾河在此形成一个葫芦状的河曲地貌,并且西岸凸,东岸凹,利用水力学和水流学原理,一部分水进入大渠,一部分进入河道。

　　为了保证进水的流速和流量,引水渠与河道形成科学的交角。因为在河道的弯道处,除通常的纵向流水外,还存在横向环流问题,即上层水由凸岸流向凹岸,河流的最大流速接近凹岸稍偏下位置,恰好对准引水口,同时大量的细沙进入渠道；横向环流指的是,下层水由凹岸流向凸岸,从而把较大的沙粒冲向凸岸,最大限度地减少了渠道的淤积。后世的引泾灌溉工程基本都是引水口沿河道不断上移,自流引水。

　　2.2 横绝小河,扩大水源

　　郑国渠引泾注洛三百余里,沟通泾水和洛水两大水系,其间流经几条自然河流,这些河流原皆是由北部山原发源向东南汇入渭河的,与自西而东的郑渠不可避免地形成交叉。通过“横绝技术”,郑国渠较好地处理了这种与天然河流的交叉问题。《水经注·沮水》记载,郑渠“绝冶谷水”“绝清水”“与沮水合”,即是将沿途与渠道交叉的小河流“横绝”,吸收而过,导流入渠,增加了水源。郑国渠通过石川河,在石川河的东岸选择一个有利位置,再将水引出石川河,既保证了郑国渠的大部分水量可以东渡,而且可以收集利用部分石川河的水量。这种渠道、小河流有机结合,既引水又补充水,一个完整的水文单元水量有机调配,扩大了灌溉面积。

　　2.3 淤灌肥田,改良土壤

　　郑国渠是一个泥水灌溉、淤卤压碱性质的大型水利工程。泾河是一个高含沙河流,泾河年均输沙量2.65亿t,平均含沙量高达141kg/m3,最大含沙量立方米1430kg/m3,素有“一石水,六斗泥”。引泾灌区过去是未垦殖的沼泽盐碱地,不适合农耕地和种植庄稼,而泾水所挟带的泥沙含有丰富的有机质,对卤性土壤,起到了压盐冲碱的作用,进而达到了改良土壤、肥田增产的效果。

　　《史记·河渠书》记载：“渠就,用注填阏之水,溉泽卤之地”。汉人歌之曰：“泾水一石,其泥数斗”充分印证了郑国渠的淤灌性质。

　　3 历代引泾工程与科技与管理初探

　　由于引泾工程基本采用无坝引水,加之泾河是雨式河流,季节分布不均,加之水流冲刷,要保证足够的水量进入渠道,必须通过抬高进水口,保证河水进入渠道。

　　3.1 无坝引水,少影响河流,生态价值凸显

　　从郑国渠开始,一直到民国泾惠渠的2000余年间,河床下切20余米,泾惠渠的引水洞已进入泾河峡谷。民国泾惠渠,应用西方先进技术开始筑坝引水,固定了取水口,结束了引水口移动的历史。自流引水,降低了能源消耗,对生态环境的改善作用巨大。

　　在水位较低无法进水时,采用修“将军翣”、筑石囤堰、立石囷等临时措施,壅水入渠。“将军翣”为分水引水工程,是用块石砌筑,用铁销子锁固,长宽各约百步约合今180m,直插向泾水河床中间,把泾水分成两支,以导水入渠。石堰坝,就地取材,利用泾河里天然巨石,采用立石囷的方法来筑堤壅水,既可以抬高水位,又可以最大限度地控制水量,省工又省料。石囷利用灌木枝条编织成圆形大筐,中间填满石头,借助天然巨石做骨架,构成了一座巨大坚实的拦河堰坝。唐代石堰被冲毁后,宋初即用木梢等制作新堰。

　　但临时性措施作用有限,而且遇有大水被冲毁重修,人力财力耗费较大,但其也见证着古代治水者的聪明和智慧。

　　明代为了解决泾河河床不断下切、引水难的矛盾,修建广惠渠。广惠渠的渠首比王御史渠上移990m,开凿大小龙山隧洞长400多米,明渠长400多米。在五百多年前技术手段和建筑材料落后的情况下,完成这样艰巨的工程,决非易事。劳动人民千辛万苦,付出了巨大的代价。

　　唐代泾渠引水技术达到了较先进的水平。在工程设置上,唐郑白渠渠道工程更加完善,管理更加规范。渠首到三限闸为总干渠,总干渠下设置了太白、中白、南白三条干渠,支渠以下设有斗门,还有若干退水、泄水设施。斗渠“垒石砌筑,安木节水,不能私造”。受水时刻、水量、灌溉田亩均有定数,更为重要的是由过去的引洪淤灌改变为引清水灌溉,开始了现代意义上的灌溉。

　　丰利渠的进步主要表现在引水口设置有静浪、平流二节制闸,并刻有水则,可以调节水量,控制灌溉面积和进度。在灌溉管理上,更加细化,分水须有各县派人现场监视,确保公平。计量以“徼”(水流一尺见方为“一徼”),渠首最大引水120徼,日灌地60顷,并实行用水申报、定量用水,规定了不同作物的用水季节。宋元明时代泾渠上的水则既有石龟等标志,还有水尺,除了在渠首测量流量,还可以控制灌溉亩数。

　　无坝引水,少影响河流,既保证了农田灌溉取水需求,又保证了下游河道生态流量,维护了河道的生态功能,与我们今天倡导的河道基流理念符合,也体现了古人水生态环境意识。

　　3.2 机构健全,管理科学

　　历代引泾工程都非常重视管理,建立了专门的管理机构,实行科学用水管理,确保了引泾灌溉工程效益的充分发挥。汉代以来,设置有专管机构。汉武帝元鼎二年设有水衡都尉,白渠在三辅都水管理之下。唐代设有水部、都水监和河渠署,在地方上设有河堤使者,灌区还设置“渠堰使”一职,由中央直接任命管理。干渠和斗渠都有专人管理,管理机构健全。

　　王御史渠由中央管理,并设泾渠军士屯田府督管理,后改为屯田总管府。明代的渠道管理分为官渠和民渠,官渠维修由官府承担。官渠由四县共管；民渠由各县分管。清朝专设水利通判,主管龙洞渠水利,以后57年间,有姓名记载的水利通判共23人。民国泾惠渠的管理更加科学,建立了专管与群管相结合的管理制度,开展灌溉气象观测和灌溉试验,加强盐碱治理、高含沙淤灌、渠道防渗研究,取得了重大成果。1934年即成立了专管机构泾惠渠管理局,下设8个管理处,配有专管人员,干支渠分设水老,斗设斗夫启闭斗门,村设渠保,分级管理,另建有报汛站、泾谷管闸所等。

　　3.3 制度完善,管理先进

　　完善的灌溉管理制度是引泾灌溉的又一特点。汉代出现了我国最早的灌溉管理制度《水令》。《汉书·兒宽传》：“宽表奏开六辅渠,定水令以广溉田。”具体内容不可考。汉代把水利作为官员考核的重要指标,促进了西汉水利建设的空前繁荣,《史记河渠书》中说：“自是以后,用事者(当权者),争言水利”。

　　唐代中央政府于唐玄宗开元二十五年(前737)颁布《水部式》,其中许多规定针对引泾灌区制定的,诸如管理机构、用水办法等都列入了条文,有每年八月修渠,九月结束,十月灌溉,以及轮灌等都作了规定。

　　《大唐六典》对渠长、斗长选任的年龄、身份等任用作了规定,灌溉从下游开始,体现了计划用水、科学管理,提高水资源利用效率的理念。

　　北宋颁布有《农田水利约束》对工程维修、违法灌溉制度作了,渠首每年七八月疏通石渠,用水时间,安排军队守堰,对违犯水法,多浇面积,每亩罚小麦一石。对严重的违反水法行为,要刑事处理。

　　元代在引泾工程管理上,出发也非常严格。明代各级渠道建立了常年性的养护制度,明确规定渠道管理人员的薪酬。不准在渠中洗衣服,保障灌溉水质；不准在渠旁开饭馆,囤积粮食,避免老鼠滋生,影响渠道安全等,体现了水源保护、绿化固堤,实现工程持续利用的管理思想。

　　泾惠渠建立了科学用水和工程管护制度,还制定了《泾惠渠养护维修制度》《泾惠渠管理暂行办法》《泾惠渠暂行组织章程》等制度,制定了轮灌制度和违章处罚制度,保证均衡用水,全面受益。

　　4 引泾灌溉工程渠道布局科学

　　郑国渠的渠线选择十分科学。由于泾洛之间这块平原西北高东南低,郑国渠大致沿海拔450m~370m的高程,应用当时先进的测量技术,沿关中北山之南边,从西向东,把干渠设置在灌区北部较高的位置,退水入洛河,最大限度地控制了灌溉面积。而首尾高差80m,渠道平均坡降为0.6‰。郑国渠灌溉效益衰减后,又新开汉白渠。汉白渠在郑国渠之南,白渠布线更为科学,而且开有支渠,虽然灌溉面积30余万亩,但灌水保证率稿,灌区更富饶。20世纪30年代泾惠渠,在总结郑国渠和白渠走线的基础上规划建设的。

　　唐代三白渠的渠首及渠系工程,灌溉方式及管理制度的创新,管理体制及法规的健全,以及灌溉经济效益等而言,均已超过秦汉时期,渠系改善较大,设三限闸健全配水体系,设置了太白、中白、南白三条干渠,故又称三白渠,支渠以下设有斗门,数量达到135个。从唐开始引清水灌溉,并以冬春夏为主的灌溉方式。从三白渠的总体布局现代泾惠灌区大体一致,渠系工程已达到很高水平,以后各代只是沿泾河峡谷不断上移另开新引水口,而下游渠系布局没有多大变化。

　　广惠渠的灌溉面积达80余万亩,龙洞渠因为利用泉水灌溉面积大幅减少。民国泾惠渠对石渠进行拓宽,新建改善了支渠,灌溉面积又得到恢复,灌溉之初,灌溉面积达59万亩。解放后经过多次续建配套与节水改造,新开支渠,裁弯取直,灌溉渠系更加科学,灌溉面积不断扩大。灌区现有干渠6条,长93km；有支渠23条,长378km,设施灌溉达到146万亩,为引泾灌溉面积之最。

　　5 结语

　　引泾灌溉工程是我国北方灌区的典型代表,记录了引泾灌溉两千多年的历史沿革,集中展示了我国水利灌溉的发展演变过程,其蕴含的科技管理价值至今仍有借鉴意义,研究并借鉴历代引泾灌溉工程的科技管理价值,对于推进新时代水利工程建设管理具有十分重要的作用和意义。

　　布置可采区,引导主流向远离堤防的方向发展；同时,河道采砂兼具疏浚河道,可以降低河床高程、增加河道行洪断面,有利于防洪安全,切实做到了以采促治,采治结合,促进河道减淤、维持河势稳定及工程安全[3]。

　　5.2 有利于水生态及环境保护

　　有序采砂依据采砂规划编制实施方案,设置可采区时对区域内的水环境和水生态现状和功能要求进行了详细的调查,渭河下游河道涉及渭河国家级水产种质资源保护区、湿地自然保护区,可采区布置均避开了以上区域及和其他各类环境敏感区,减少水体扰动,避免对水生生物的生存和繁衍造成不利影响。在临时砂料堆积区周围设置排水沟以及沉淀池,日常生活污水通过快速渗滤及一体化装置等技术集中处理后外运,避免污染水体。

　　有序规范化采砂能够改善河道环境与景观,滩地堆砂的超高超量,不但影响河道景观,而且在大风天气扬尘较为严重,给周边群众的生产和生活造成一定影响,对区域环境与城市风貌、河道景观都有较为明显的影响。在国有采砂统一规划,统一开采的新模式引领下,扬尘和噪音污染有了明显的改进,河道环境和当地景观有了明显的改善。

　　5.3 有利于稳定地方经济发展

　　有序采砂首先有利于规范河砂开采市场,充分发挥国有企业保障供应、稳定市场的功能,其次也为渭河干流的生态环境维护和治理提供了资金保障,持续推进渭河综合整治,推动了陕西省实现区域协调可持续发展[4]。并且,因其先进性,为本行业和相近行业的发展提供了有力的技术支撑,提升了砂石行业集约化水平,保障了市场供给,推动了砂石行业高质量发展。

　　6 结语

　　渭河下游河道国有采砂不仅充分考虑维护河势稳定、保障防洪安全、生态安全间的协调关系,保障沿河涉水工程和设施的正常运用,并且统筹兼顾当地经济社会的稳定和发展。做好渭河下游国有规范化采砂工作是加强渭河综合治理及渭河生态区建设保护必由之路,是维护渭河沿线生态绿色发展、建设水清、岸绿、景美母亲河的重要手段,是保障渭河流域生态安全、促进流域高质量发展的迫切需要,是落实好黄河流域生态保护和高质量发展座谈会精神的重要举措。

　　参考文献

　　[1]袁峥,赵海镜,梁林江,等.渭河下游河道泥沙淤积现状及趋势分析[J].人民黄河,2016,38(01):19-21.

　　[2]韩国杰.对渭河河道采砂的一点思考[J].陕西水利,2016(01):13-14.

　　[3]李益多.浅谈河道采砂与清淤疏浚治理[J].防护工程,2018(18).

　　[4]刘勇.对渭河下游河道采砂管理的思考[J].陕西水利,2013(03):35-36.

　　作者：赵鸿君