水利事业的发展与人类文明有着密切的关系。中国的水利事业源远流长。古代的埃及、巴比伦和印度的水利事业可上溯到公元前四五千年。美洲的玛雅文明和印加文明的水利遗迹距今也有两三千年以上。埃及和巴比伦的水利技术以后传播到希腊和罗马。
国外农田水利史
非洲尼罗河流域早在公元前4000年就利用尼罗河水位变化的规律发展洪水漫灌。公元前2300年前后在法尤姆盆地建造了美利斯水库,通过优素福水渠引来了尼罗河洪水,经调蓄后用于灌溉。这种灌溉方式持续了数千年。19世纪初,埃及引种棉花和甘蔗等经济作物。1826年开始改建旧的引洪漫灌系统,进行常年灌溉。1902年阿斯旺坝建成以后,又由水库引水进行常年灌溉。1970年建成新的阿斯旺高坝,常年灌溉渠道系统得到进一步的发展,使灌溉更有保证,并解决了防洪问题,每年还可发电100亿kW·h。
两河流域美索不达米亚的幼发拉底河和底格里斯河流域的灌溉也可以追溯到公元前4000年左右的巴比伦时期。由于幼发拉底河的高程普遍超过底格里斯河,因而对开挖灌渠十分有利。最早是引洪淤灌,以后发展为坡度平缓的渠道网。约公元前2000年,汉穆拉比时代已有了完整的灌溉渠系。干渠用砖衬砌,用沥青勾缝。当时的灌溉面积达260万公顷以上,养育着1500~2000万人口。干渠兼有通航与防洪的作用。当时颁布的《汉穆拉比法典》还专门对堤防失修、冲毁土地的责任者作出了赔偿损失的具体规定。约公元前1000年兴建的钮姆卢水库可向两岸的渠系供水,有些渠道深达10~16m,宽达120m。公元前600~560年间,新巴比伦的空中花园采用了细密的雨滴灌溉,类似现代的喷灌。
公元前 539年,巴比伦被波斯征服,灌溉系统失修,农业生产受到很大影响。公元初期,波斯的萨珊王朝修四大干渠引幼发拉底河水,灌溉今伊拉克中部地区。629年,两河流域出现大洪水,冲毁纽姆卢水库,不久阿拉伯人征服两河流域地区,着手改进旧渠系,逐步恢复灌溉。1258年,蒙古人占据了两河流域,灌溉系统遭到破坏。直至20世纪,两河流域的灌溉才再次发展起来。至1967年两河灌溉面积达 400万公顷。两河流域上游的叙利亚、土耳其等国境内都有许多古灌区,有些至今仍在使用。亚美尼亚、伊朗等地则从公元前 8世纪就以引用地下水发展灌溉的坎儿井众多闻名。伊朗境内现在还有大约22000条坎儿井仍在使用。
国内农田水利史
中国在长江下游考古中,发现有新石器时代灌溉种稻的遗迹,约有5000年的历史。公元前1600~前1100年中国实行井田制度,划分田块,利用沟洫灌溉排水。到西周时代,沟洫工程进一步发展,并出现了蓄水工程。约公元前600年,孙叔敖兴建期思雩娄灌区,是中国最早见于记载的灌溉工程。春秋战国时代曾修建过多处大型自流灌溉工程,著名的有引漳十二渠、都江堰、郑国渠(见郑白渠)等。在此期间也已经使用秸槔提水灌溉。当时人们已认识到农田水利的重要意义,《荀子·王利》曾指出:“高者不旱,下者不水,寒暑和节,而五谷以时熟,是天下之事也”。秦汉时期,灌溉排水及其他农田水利建设已由黄河、长江和淮河流域扩展到浙江、云南、甘肃河西走廊以及新疆等地。隋、唐、宋时期,中国农田水利进入巩固发展的时期。太湖下游兴修圩田、水网;黄河中下游地区大面积放淤;同时,水利法规渐趋完备:唐有《水部式》,宋有《农田水利约束》等。元、明、清时期,长江、珠江流域,特别是两湖、两广地区,农田水利得到了进一步开发。明天启年间《农政全书》问世,书中《水利》为中国农田水利学滥觞;《泰西水法》为介绍西方水利技术的最早著述。19世纪末,西方灌溉、排水科学技术开始在中国应用。20世纪30年代,陕西省建成泾惠、渭惠、梅惠等大型自流灌区。其他各省也相继举办了一些不同类型的农田水利工程。与此同时,从南方的广东、江苏到北方的陕西、宁夏等地,先后开展了一些灌溉、排水的科学研究工作。
中国大部分地区的气候受季风的影响,降水量的年际分配和年内分配很不均匀,旱涝灾害频繁,亟须修建农田水利工程来加以调节,进行灌溉或排水。可以说,中国的农业发展史同时也是一部发展农田水利、克服旱涝灾害的斗争史。中国农田水利史大体经历了下列7个发展时期。
战国以前时期(公元前480以前)
与奴隶社会相适应的农业生产方式是井田制。布置在井田上的灌排渠道称为沟洫。传说沟洫在公元前2070年前后大禹治水时已经出现,限于当时的生产力水平, 一般规模较小。
周代,农田沟洫已形成系统,当时按其功用不同和所控制的耕地面积大小一般分作浍、洫、沟、遂、圳、列各级,分别起着向农田引水、输水、配水、灌水以及从农田排水的作用,形成有灌有排的农田水利系统。除了从河流中引水的形式外,当时还出现了人工蓄水陂池,即在天然湖沼洼地周围,人工筑堤构成的小型蓄水库,可以调蓄河水和天然降水,提高灌溉保证率。西周的京都(在今陕西省西安市西南)刚近的滮池,就是一座灌溉陂池。楚国在公元前598~前591年间建成的芍陂,位于今安徽省寿县南,灌溉面积已达l万顷之多。公元前548年楚国还将发展农田水利的政策定为国家法典。
战国至西汉时期(公元前480~公元24年)
从战国开始,农田水利建设蓬勃兴起,大型渠系工程取代了沟洫,水利工程技术也得到迅速发展。
公元前256年秦灭西周后,在蜀郡守李冰的主持下,修建了举世闻名的都江堰。工程建于岷江冲积扇地形上,为无坝引水渠系。渠首工程主要由鱼嘴、宅瓶口和飞沙堰3部分组成。在科学技术上有许多创造,是古代灌溉渠系中不可多得的优秀典型。都江堰除灌溉效益外,还有防洪、航运和城市供水的作用,促进了川西平原的经济繁荣。战国末年在今湖北宜城的白起渠是陂渠串联式灌溉工程。它从汉水支流蛮水引水,将分散的陂塘和渠系串联起来,提高了灌溉保证率。
关中平原上规模最大的郑国渠,秦王政元年(公元前246年)由郑国主持兴建。它西引泾水,东注洛水,干渠全长300余里,灌溉面积号称4万余顷。西汉太始二年(公元前95年)又扩建了白渠,灌溉面积4500余顷(参见郑白渠)。在渭水及其支流上,则有成国渠、蒙茏渠、灵轵渠。利用济水的灌溉工程有以井渠施上技术著称的龙首渠。
在水资源方面,《吕氏春秋·圜道》指出了降水受东南季风影响的事实。《周礼·职方氏》罗列了全国主要的河流湖泊分布及其灌溉效益。 《管子·地员》对地下水质和埋藏深度与其上土壤性质和作物的关系有所说明。在农田水利工程和灌溉技术方面,《管子·度地》的一些论述,表明当时对明渠比降计算、有压管流的水力学现象、水跃以及土壤含水量与施工质量的关系等有所认识。都江堰石人水尺的应用,渠口选择和对弯道环流的利用,对高含沙水流灌溉效益的认识和利用,对盐碱土的认识和改造等,都有重要意义。龙首渠的大型无压隧洞,标志着测量和施工的水平。当年灌渠已有闸门控制水量,输水渡槽已经出现,凿井开采地下水以及井壁衬砌技术已较成熟。在六辅渠上还出现了首次见于记载的灌溉制度。
东汉至南北朝时期(公元25~581年)
这一时期,海河、黄河、淮河、长江、钱塘江诸流域农田水利建设均有发展,其中以淮河流域陂塘建设成就更为突出。淮河上中游多丘陵,适于修建陂塘。三国时期曹魏在淮河南北大兴屯田,修建陂塘等灌溉工程较多。上述在郦道元《水经注》中记述较详。除淮河流域之外,唐白河流域的陂塘也较发达。
这时期还发明了一些灌溉机械和水力驱动的机械,如翻车(龙骨水车)、渴乌(虹吸管)、水排(水力鼓风机)等。
隋唐宋时期(581~1271年)
社会获得较长时期的安定,水利发展迅速。江南水利进步尤为显著。北方地区农田放淤和水利管理也有重大进步。南方蓄水塘堰迅速发展,浙江鄞县东钱湖、广德湖和小江湖等均创自唐代,其中东钱湖灌田20余万亩,至今兴利。在今江西一带,唐元和年间(806~820年)韦丹兴修大小陂塘598座,共灌田1.2万顷。乾道九年(1173年)仅福建长乐县就建设湖塘陂堰104座,灌田2800多顷。淳熙元年(1174年)江南西路(包括今赣东、赣北、皖南及江苏西部)共修陂塘2245座,灌田4万余顷。在今湖南长沙,建于五代的龟塘也灌田1万顷。
东南沿海的渠系灌溉工程大多兼有抵御海潮内侵的作用。唐代大和七年(833年)在今浙江宁波兴建它山堰,溢流坝横拦鄞江,抬高上游水位并隔断下游咸潮。堰上游开渠引水,灌田数千顷。位于今福建莆田的木兰陂始建于北宋,也是类似的渠系灌溉工程。
圩田水利成就显著。圩田一般建在滨湖或滨河地区,用圩岸将圩田与外水隔开。圩岸上建闸,将圩田灌排沟渠与外水沟通。低田可自流引灌,高田借助水车提水灌溉。太湖圩田兴起较早,唐代后期已较发达。但因太湖中部地形洼陷,加上排水河道逐渐淤积,又有运河河道阻碍太湖泄水以及海潮项托等原因,圩田常受洪涝威胁。北宋时范仲淹、郏宜、单锷等人都曾提出治理规划,赵霖于 政和六年(1116年)至宣和元年(1119年)主持施工,取得一定成效。除太湖流域外,湘、鄂、皖沿江地区也有圩田兴作。
唐宋时期灌溉机械较前代有重大发展,南方普遍使用水车,包括人力提水的翻车和水力驱动的筒车等,南宋时期筒车已在今浙、赣、闽、桂、粤、湘等地流行。水力运转的提水机械和农业加工机械的发展也颇可观。
在田间灌溉技术方面,唐代主要灌区内各支渠之间和支渠控制范围的各斗渠之间,按作物需水和地段的不同实行轮灌。根据作物生长需水的不同阶段和当地气候变化订立灌溉制度。此外,至迟在宋代已经实现对小流域范围的水位测量和控制。北方海河流域的塘泊上没有水则,南方使用更普遍,例如浙江鄞县平字水则、绍兴鉴湖水则和吴江水则碑等。
元明清时期(1271~1911年)
农田水利工程在各地普遍兴修,但著名的大型工程较少,江南地区成就显著。继太湖圩田之后,两湖地区垸田和珠江三角洲堤围迅速兴起。边远地区农田水利和江浙海塘建设进一步发展。农田水利著作大量涌现。
农田水利科学家以郭守敬、王祯、徐光启等人最著名。郭守敬(1231-1316)曾参加宁夏古灌区的恢复重建工作,引永定河水灌溉也有成效,元初的重要水利活动,大都有他参加。王祯所著《农书》(参见《王祯农书》)有13万言,初刊刻于皇庆二年(1313年)。其中的灌溉篇论述了农田水利的历处沿革和多种灌溉工程的形制。对于灌溉提水上具和水力加工机械叙述尤详。明代著名科学家徐光启著有《农政全书》60卷,水利即占9卷。其中归纳了前代关于华北和东南举办水利的精到见解,介绍了多种灌溉建筑物及其施工方法,对西力水利技术知识也有所介绍
民国时期(1912~1949年)
本期吸收西方传入的水利科学与技术,兴建了不少新型灌区,开创了农田水利科学实验,制定了比较科学的水利法,从而开始了取代古代水利技术的过程。
西北地区农田水利建设以20世纪30年代陕西兴建的几处大型灌溉工程最为著称。首先动工的是由李仪祉负责设计和施工的泾惠渠。它恢复了有2000多年历史的引泾灌溉。1935年灌溉面积达59万亩。取水枢纽由混凝土溢流坝和具有平面钢闸门、螺旋启闭机的进水闸、退水闸所组成。民国年间兴建的渠系引水上程的枢纽布置大都采用这一形式。相继修建的有洛惠渠、渭惠渠等。截至1947年陕西诸灌区建成通水的有泾、渭、梅、黑、汉、褒、泔等7个灌区,灌溉面积合计138万亩。
民国年间曾参照西方国家水法,制定了比较科学的《水利法》,在1942年颁行,共9章71条。其中对水利事业作了比较科学的定义,强调水是国家资源,兴办水利必须首先向国家取得水权等(参见民国《水利法》)。除《水利法》外,对于农田水利还有若干补充条例,如1943年公布的《兴办水利事业奖励条例》、《各省发行水利公债举办农田水利原则》,1944年通过的《各省酌拨田赋超收部分成数兴办农田水利办法》,以及统筹防洪和灌溉的《整理江湖沿岸农田水利办法大纲》等。
中华人民共和国时期(1949年以后)
中华人民共和国成立后,经过大规模的农田水利基本建设,农田水利工程的数量、效益和抗御水旱灾害的能力都有很大的提高。与1949年相比,灌溉面积增长了3倍多,共计5467万hm,机电排灌动力设备增加了900多倍,达到0.7亿kW,伞国80%以上的易涝耕地、70%以上的盐碱地和60%左右的低产农田都得到不同程度的治理。林果灌溉、牧区水利和农村乡镇供水工程都有长足进展。
农田水利事业的发展,为农业生产的稳步发展和人民生活的改善提供了物质保证。与1949年相比,1996年全国耕地面积虽然减少3%、人口增加1.26倍,但粮食总产却在1132亿kg的基础上增长了3倍;人均粮食由209 kg增加到412 kg,增长了近1倍。此外,棉花、油料、肉类、水产、果品、蔬菜等成几倍到十几倍增长。由于灌溉面积扩大和供水能力提高,全国水田面积大幅度增加,由于有了灌溉保证,北方冬小麦和棉花播种而积成倍增长,南方水田复种指数也有所提高。过去很多经常遭受早涝灾害、产量很低的农田,通过治理,变成了早涝保收、高产稳产的农田。 经过几十年来大规模的水利建设,中国已初步建成了防洪、排涝、灌溉和供水体系,为国家的经济发展提供了基本保障。但是由于人口的增加,经济的发展,以及人们对水资源的不合理开发利用,水旱灾害尚未得到有效控制,水资源供求矛盾日益尖锐,水污染在不断加剧,全国一半以上的农田处于“靠天种植”的状况。因此,必须加快以水利为重点的农田基本建设,改善农业生态环境,坚持不懈地搞好农田水利基本建设,努力解决干旱缺水的局而,加快现有大中型灌区水利设施的修复和完善。发展节水农业,努力扩大农田有效灌溉面积,成为今后农田水利的重点。