郑国渠技术成就研究评述

李昕升

(南京农业大学中华农业文明研究院，江苏 南京 210095)

郑国渠长期以来一直是水利史和科技史的重要话题之一。近40年共有54篇以“郑国渠”为题名、260篇以“郑国渠”为关键词的论文。这些论文在研究方法上理论与实证、定量与定性结合，并综合运用地理学、文献学、考古学、历史学等多学科的原理和方法;在内容上涉及郑国渠的历史、意义、引水方式、渠首选择、供水输水、渠系布置、淤地压碱等方面。在这些研究的基础上，笔者对郑国渠的技术成就进行归纳与分析，力求掌握其研究动向，并进行评述。

学术界对郑国渠的工程技术统一持肯定态度，赞叹其诸多设计思想的同时对当今水利建设也提出了很多启示性建议。一些研究对郑国渠的历史故事、艺术价值也作了阐述，笔者不再赘述，这里着重分析郑国渠的工程技术价值。

一、工程背景和历史意义

大型渠系灌溉工程——郑国渠首位于今天陕西省泾阳县西北25公里的泾河北岸，即今王桥镇的船头村西。根据《史记》记载，郑国渠流经今天陕西省的泾阳、三原、高陵、临潼、闫良等县，绵延124公里，灌田115万亩。郑国渠加上之后修凿的白渠、六辅渠等水利工程，构成了一个既引泾入洛又引泾入渭的规模宏大的灌溉水系。

郑国渠始建于始皇元年(公元前246年)，由韩国水工郑国主持建造。当时韩国在各国的纷争中处于不利境地，随时都有被秦国灭亡的可能。为了自救，韩国使出了“疲秦”这一计谋，派郑国到秦国当间谍，“欲罢之，毋令东伐”［1］(P1433)，希望以此拖垮秦国，保存自身。由于关中雨量较少，经常发生旱灾，又存在大量的盐碱地，粮食产量很低。为把关中建成稳固的经济基地，支持统一大业的完成，秦决定修建引泾灌溉渠道工程。韩国的计谋在渠开凿到一半时被发觉，秦始皇欲杀郑国，但郑国辩解“始臣为间，然渠成亦秦之利也”［1］(P1433)，“臣为韩延数岁之命，而为秦建万世之功”［2］(P748)，让渠得以继续开凿。公元前236年，郑国渠完工。

郑国渠“渠就，用注填阏之水，溉泽卤之地四万顷，收皆亩一钟。于是关中为沃野，无凶年。秦以富强，年并诸侯，因命曰郑国渠”［1］(P1433)。从此，渭北平原不仅有了灌溉，而且可淤沙肥田和改良盐碱瘠薄的土地变为沃野，增强了秦国的经济实力，使关中地区在秦汉隋唐时期成为全国少有的富庶地区之一，为秦汉隋唐定都关中奠定了经济基础。秦国自商鞅变法以来，一直推崇重农抑商政策，郑国渠的修建，虽说一开始是出于政治军事的需要，但是它的水利灌溉作用是明显的，与秦国的农业政策相得益彰。林剑鸣认为由于都江堰和郑国渠的水利灌溉系统完成，使成都平原和关中成为沃野，极大地提高秦国农业生产［3］(P280)。崔瑞德指出，秦的农业资源由于在公元前246年以后的几年中建造了郑国渠以及约在同时建造了成都平原的灌溉系统而增加了［4］(P61)。郑国渠除了增加了灌溉面积，使粮食增产以外，还改善了土质，增加了土壤的肥力，这都有利于农业发展。

郑国渠不仅在当时有巨大的作用，对后来的朝代乃至当代同样有重要意义。各朝在郑国渠的基础上不断地重修和改建，西汉的郑白渠、宋代的丰利渠、明代的广惠渠和通济渠、清代的龙泪渠以及在1932年修建的泾惠渠，郑国渠继续焕发它的生命力［5］(P34)。郑国渠的遗址，现在成为著名的旅游景点，具有经济和文化的双重效益。

二、技术成就剖析

根据《史记·河渠书》记载可知郑国渠干渠长达300余里，是我国古代修建的最长的灌溉渠道。渠道灌溉效益显著，“溉泽卤之地四万顷”［1］(P1433)，约合今115万亩。

当时的关中四面有天险扼守，黄河在此折向东去。南、北、西面分别有秦岭、岐山、陇山等天然屏障。泾河与渭河经常泛滥，给关中带来大量肥沃的淤泥。但由于关中平原干旱时有发生，上好的土地得不到充分开发。泾、渭河下游地区留有大片盐碱地，不利耕种，干旱缺水成为发展农业的主要障碍。泾河发源于甘肃的六盘山，至高陵县境入渭河，全长396.8千米，平均年径流量19.5亿立方米，平均年输沙量2.65亿吨，具备水源条件;八百里秦川北部地势由西北向东南倾斜，便于布置自流灌溉系统［6］。

由郑国设计的灌水渠，西引泾水东注洛水。郑国渠充分利用了平原西北高东北低的地形特点，在今礼泉县东北的谷口开始修渠。郑国渠依山势而建，犹如一条游走于关中的巨龙。为保证灌溉用水源，郑国渠采用独特的“横绝”技术，通过拦堵沿途的清峪河、蚀峪河等河，让河水流入郑国渠。泾河水泥沙含量大，灌溉后既供给作物水份，又具肥力，并有效地改良了盐碱地。《汉书·沟洫志》云:“举臿为云，决渠为雨。泾水一石，其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍，衣食京师，亿万之口。”［2］(P748)可见灌区粮食产量大增。

(一)无坝引水

对于郑国渠的引水方式，即郑国渠兴建时是否建有拦河大坝，学术界有三种不同的意见。第一种意见认为建有拦河土石坝形成水库蓄水。民国时期，水利专家李仪祉兴修泾惠渠之前，对古代泾渠进行了调查研究，提出了郑国渠筑30米高大坝蓄水的观点。第二种意见认为建有石囷坝抬高水位引水，首见于明代三原县令张缙彦《修泾渠议》，又见明末泾阳知县袁化中《议洪堰》，之后秦中行［7］、郑洪春［6］也主张此说。第三种认为是无坝自流引水。叶遇春指出:“郑国渠创建时采用无坝引水。”［8］李令福撰文指出郑国渠首渠筑有导流堰引水，“郑国渠筑导流堰壅水入渠的引水方式不仅符合今日发现郑国渠渠首遗迹的实际，适合当时瓠口的水文地形特征，达到了洪水期引浑淤灌的技术要求，而且也与文献记载相一致。”［9］目前在学术界越来越多的学者主张郑国渠属于无坝引水。

首先，从文献记载来看，《史记》、《汉书》记载完全相同，即“凿泾水自中山西邸瓠口为渠”;《水经注·沮水》中载:“凿泾引水，谓之郑渠，渠首上承泾水于中山西邸瓠口”［10］(P348)，都没有反映拦河大坝的内容。若有，作为古代著名历史学家、地理学家的司马迁、班固、郦道元不可能不加以记载，更不会用一“凿”字而不用“拦”或“截”来描述拦河大坝。《水经注·沮水》尤其记载“上乘泾水”，直接从泾河引水，而不是从水库中引水，是引浑淤灌，而不是建库蓄水“引清”灌溉。尤其是司马迁，郑国渠建成到司马迁《史记》约130余年，情况易于了解［8］。

泾河是一条径流变化大、泥沙含量高的河流，其水文特征决定了不能拦河筑堰。“泾河最大洪水流量9200立方米每秒，常流量为15～30立方米每秒……以泾河四年一遇的洪水流量3000立方米每秒，流速2米每秒推算，泄洪道过水断面需要宽达200 ～300 米，水深5 ～7.5 米。”［9］如按建大坝之说，那么建成的大坝之内三角形库区蓄水面积不到二平方公里，有效库容约500～600万立方米，泾河年径流量为19.3亿立方米，这个水库只能蓄泾河三至五天的常流量，对百万亩的灌区起不了多大的调节作用，即这个水库只能盛一次正常洪水量的百分之几，其百分之九十多的洪水都要排泄掉，这很不合理。况且现场也找不到泄洪设施遗迹，同时郑国渠渠口及渠首段故道皆在所谓的库区内，这是不可能并存的。郑国渠渠首筑坝拦河蓄水的“引清”方式与“泾水一石，其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍”引浑淤灌实际相矛盾。总之，郑国渠兴建时未建拦河大坝，采用的是无坝引水方式。

(二)供水输水

郑国渠采取了利用客水和川泽结合的方法，使供水输水的水源问题得到解决。利用客水，郑国渠采取利用沿途天然水道的方法，横绝与郑国渠渠道交叉的冶谷水、清谷水，借道与郑国渠渠道同向顺流的烛谷水和沮水，增加了水量，由于很好地利用了陂泽和河流的水源，使郑国渠水量大为增加，在长途供水和输水上水源问题得以比较完善地解决。川泽结合，郑国渠利用泾阳县西北的瓠口为蓄洪之地，先把泾水引入此地，而后在此地开渠东流，发挥了调节水量的作用。

《水经注·沮水》载:“郑渠又东，径舍车宫南绝冶谷水……又东绝清水。又东径北原下，浊水注焉……与沮水合……沮循郑渠。”［10］(P349)采用了各种相交的方式。上述的“绝”有两种解释:一种认为，古代的“绝”与“度”、“渡”相通，是指立交工程(即原始渡槽)。另一种认为，“横绝”是拦河滚水坝。渠走坝上游，与天然河水混合。当天然河水少时，即随渠而去;当天然河水过大，如洪水来临时，则溢流过坝泄入原河道中。后一种说法较为可信，原因是渡槽立交应有水面高程差较大的前提，郑国渠基本沿北山南麓等高线东进，与天然小河的水面差不会太大，渡槽立交有阻碍泄洪之虞;另外，郑国渠目的是灌溉，沿途水源岂有不思利用之理;当然，横穿的河流较多，情况各异，也不能完全排除渡槽立交的可能［11］。无论具体采用的是何种建筑物，郑国完善解决了交叉问题是不争的事实。一般认为郑国渠“绝”冶、清二水采用的是“横绝”的方法。郑国渠拦截这两渠的常流量，暴雨水通过另开辟的泄洪水道排走。为保证渠道正常工作，渠中水位与河沟水位还要相差不大，因此在冶、清二水的南面修筑拦水坝，“横绝”此二水。郑国渠与浊水相交，“浊水注焉”，可能渠与浊的水位相当，浊水注入渠道较为顺利，所以浊水是直接注入郑国渠的。还可能采用“假道”的措施，利用一段浊水作渠道。郑国渠与沮水相交，是“与沮水合”。“沮循郑渠”是将沮水揽入郑国渠，循郑国渠东流入洛。郑国渠引水渠的南岸，有北高南低的退水渠，将洪水退入原河道，其宽度基本与引水渠相等。“郑国渠的成功之处决不是、也决不可能依靠全程新开渠道的愚蠢办法，而只能是通过开凿若干最必要的渠道使原有众多河水改变流向，或者使之变成为自己的渠道。”［12］

(三)渠首选择

郑国渠的渠首自仲山，选择了泾水从群山流入渭北平原峡口的下游。这是基于以下几个原因:首先，此处河身较窄，主流稳定，易于引水;其次，此处河床较为平坦，水流减缓，一些粗沙能够沉积，不致带入渠中;再次，渠首设计在灌区最高田的上游，能够控制整个灌区，增加自流灌溉面积。

郑国渠工程流线长，灌溉面积大，因此，选择渠首工程和建筑拦河堰坝是至关重要的。先姑且不论郑国渠是否有拦河堰坝，只探讨其选址的科学性。《史记》记载的“凿泾水自中山西邸瓠口为渠”，仲山(中山)在今泾阳县西北，瓠口又称谷口。在汉谷口县(今陕西礼泉县北屯)附近泾河出山进入渭北平原的一个峡口。由此可知，郑国渠的渠首是由中山(今陕西泾阳西北)到瓠口(古焦获泽)之间凿渠，引出泾水，然后流经今三原、富平、蒲城等县，最后注入洛河［13］(P14)。

郑国渠渠首选在瓠口充分利用了泾河出北山山系以后的地形特点。“‘瓠口’，在汉谷口县(今陕西礼泉县北屯)附近，是泾河出山处。泾河自这里的峡口冲出北山后，缓缓流入关中平原。这里地势优越，是理想的引泾渠口选择地。所以，不仅秦郑国渠渠首选建在这里，而且此后汉、唐、宋、元以后至现代泾惠渠的渠首工程都选建在这一地区。经过两千多年的经营，这里古渠历经兴衰，形成一个巨大的三角形渠首工程遗址区。”［14］

郑国渠渠首的选择充分利用了泾河的水文特征。“郑国渠渠首的引水口，设置在谷口泾河河弯段河道的凹岸顶点下游，此处流速大，进水量多，且枯水期主流仍靠近引水口，水易入渠，这也是精心选择的。”［7］郑国渠渠首选址充分利用了当地的地形特点和泾河的水文特征，具有极强的科学性，对以后历代引泾工程产生了深远的影响。

(四)渠系布置

郑国渠的渠系布置是根据地势将干渠修筑在渭北平原二级阶地最高线的北山山麓，将渠道布置在灌区最高的一线，使灌区的自流引灌，获得良好的灌溉效益。

郑国渠干渠的行经路线，《水经注·沮水》载:“并北山，东注洛三百余里，欲以溉田。”［10］(P348)按一秦里约等于414米，三百余里约为124公里，与实测长度基本一致。“郑国渠干线是沿着北山南麓，自西向东，修建在渭北平原二级阶地的最高线上。这样布置能最大限度地控制灌溉面积，进行自流灌溉。于是北山以南，渭河以北，泾河以东，洛河以西范围内的大部分平原都在其控制之下。”［14］在公元前3世纪已产生了把渠道干线布置在灌区最高地带，以便控制最大的灌溉面积，这一选定渠线的设计思想，是难能可贵的。整个灌区地势西北高，东南低。郑国渠的定线在渠首段开始是循430米等高线向下流，至入洛大约为365米，推算当时渠口高约为445米，平均比降为千分之零点六四［15］。大挖地段和大填地段不多，说明当时的测量技术也达到了相当高的水平。

“郑国渠的根本特点在于它在汇入洛河之前的大部分渠线始终运行在400米以上的高度上。因为只有在这样的高程上布置干渠，才有可能汇集泾洛之间的所有水源以灌溉当地四万余顷的‘泽卤之地’，实现最充分汇集泾洛之间所有水源与最大限度地灌溉渭北平原之双重目标的结合，这就是郑国渠的真正创意。”［8］

(五)淤地压碱

郑国渠不仅是一项大型水利灌溉工程，而且还具有淤地压碱的作用。《史记》和《汉书》中的“用注填阏之水，溉泽卤之地”和“用注填阏之水，溉泻卤之地”，就是郑国渠淤地压碱性质的真实写照。颜师古注解说“注，引也。阏读与淤同……填阏谓雍泥也。言引淤浊之水灌咸卤之田，更令田美”。“这就是用淤灌压碱的方法，降低了耕土层中的盐碱含量，收到了改良土壤的效果，从而提高了产量。改良土壤也是郑国渠的一个巨大成就。”［7］

关中本来不适合农作物生长，“郑国渠的开凿，人为大规模引来浑水淤灌，始迅速淤成良田美壤，‘于是关中为沃野，无凶年’。郑国渠不只是浇灌农田，而主要在于引浑淤地，改良低洼盐碱，扩大耕地面积，使关中东部低洼平原得到基本开发。”［16］(P20)郑国渠使后来的泽卤之地变成沃土，增加了粮食产量，扭转了关中粮食供应不足问题。

郑国渠淤地压碱性还有深远影响。秦汉之间，郑国渠多所淤塞，但这种改良盐碱地的工作并未终止。西汉中叶，白渠的开凿就是这项工作的继续……以后一些王朝或政权都在相继沿袭运用这种和灌溉结合在一起的改良方法［17］(P271)。

郑国渠的灌溉作用也是十分显著的。“郑国渠除具有灌溉农田的效益外，淤高沼泽，改良盐碱，塑造大量良田应是重要的目的。”［18］“溉泽卤之地四万余顷，收皆亩一钟”。“泾水一石，其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍”。这在当时的生产力条件下，大大提高了土壤的肥力和粮食产量。总之，郑国渠引泾水灌溉，起到了灌水、施肥、淤地压碱一举三得的好处。

郑国渠以来，修凿的白渠的沿用时间更长，说明白渠的设计选址选线更合理更科学，其本身就是郑国渠的产物［19］。历代将郑国渠与白渠并称为“郑白渠”，始终为北方灌溉技术的典型代表。郑国渠成就了人水和谐的局面，所以经久不衰［20］。

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