春秋战国时期的水利科学起源-苏州水务

对土壤、水质与地下水的认识
《尚书·禹贡》
中国第一部地理专著《尚书·禹贡》（成书于公元前1世纪）将全国划分为九州，并首次对各州的土壤进行了分类，对其肥力进行了鉴定。最好的土地分布在雍州（今陕西、山西）、冀州（今河北省大部）、徐州（今山东）等临近江河之处，当时这些地区人口密集，有较好的灌溉条件。然而2000多年后的今天，自然环境已发生了较大的变化。

《尚书?禹贡》九州图
《淮南子》
公元2世纪成书的《淮南子》（约179～122年）对黄河及其主要支流的水质进行了分析，并针对不同水质提出了适宜种植的作物品种。如黄河水为中等浑浊，宜种菽（小米）；汾水中浊，宜种麻等。

《周礼》
同时期一部论述礼制的著作《周礼》对各州适宜栽种的作物进行了归类，指出作物种植与各地的水土和气候之间有密切的关系。除雍州、冀州和并州外武逆苍穹，其余各州皆宜种稻。可见当时水稻的种植范围已非常广泛。《周礼·职方氏》还试图对各州地表水资源的分布和利用情况作出分析。该书将地表水分为泽薮、川和浸三种张静懿。其中，泽薮是用于积水的湖泊和沼泽；川是有通航之便的水道；而浸则是能够灌溉的水体。

最早的水浮力实验与管子对渠道水动力学现象的描述
燕王称猪
战国时期的燕国昭王时（前311～前279年），有人向燕王奉献一头据说已120岁的大猪，燕昭王令人称其重量，不想，滕旋一连折断10根秤杆。于是张楚生，燕王命水官将猪放置在船上，以船浸入水中的高度划记号；然后牵走大猪；在船上堆积重物，直至船沉至先前所作的记号处，然后称出堆放船上重物的重量，这个重量就是猪的重量。这一故事发生的年代与古希腊阿基米德通过浮力验证王冠重量的实验几乎同时。依据类似的实验种田玉，现代物理将水浮力定理表述为：物体浸在水中所排开的水的重量等于物体所受浮力的大小。
《管子》
春秋时齐国（领地在今山东东部）政治家管仲（？～前645）还是一位水利家，在其所著的《管子》中，就深刻地探讨了水流中的水科学问题。有关自流引水渠道纵坡的设计问题，管仲指出了修一条长约1500米的渠道，渠底高度应降低1.6米，坡降约为1‰。另外，《管子》还阐述了有压管流的水性。指出当渠道穿越难以避开的道路、河流或沟谷时午夜曼哈顿，必须修建各种形式的交叉建筑物——倒虹吸。管仲所阐述的倒虹吸现象是：当渠水从一端流入向下弯曲的倒虹吸时，必须将之灌满，然后才能使水“后推前”式地从另一端流出大道修真录。由于水流通过建筑物时必然产生能量上的损失陈寿亭原型，因而，倒虹吸的进出口高程之间必须具有一个差值，即出口高程低于进口高程。只有这样，水流才能顺利通过。

《管子》书中还描述了水流行进过程中所产生的两种破坏性水力现象：如果渠道转弯处不平顺，或弯道过急王双柏，就会被水流冲坏；如果渠道纵断面上的局部突然发生升降镜心之歌，就可能出现水跃现象，即产生主流漩涡和两旁回流的现象。水跃发生时，水流就会冲刷土质渠道，带走泥沙。带走的泥沙在一定条件下沉积下来，淤塞渠道，水流难以通过，就会毁坏工程，从而导致洪水泛滥。
水循环理论阐述
庄周对于水循环的认识
战国时期，庄周（前369～前286）注意到了日月运行、寒暑易转等自然现象周而复始的运动，并在一篇文章中提出了这样的问题：是云带来了雨？还是降雨后产生了云？（“云者为雨乎？雨者为云乎？”）最后认为天上的云和地上的雨可以相互转换，且连绵不断，是永行不止的水循环的一个环节。

古代水循环图示

现代水循环图示
《吕氏春秋》
同时期的著作《吕氏春秋》则讲述了水循环的另一环节：江河流至东海的尽头，便要返转回来；同样，气温热到极点，就要转寒。那么，它们之间如何转换呢？雨云自东向西冬夏不停地运动锦绣王妃。西行变雨，降至地面，然后日夜不休地流入海洋。因而，雨云永不枯竭，海洋也不会满溢金猪四国。东汉时，一位名叫高诱的人又补充了降雨过程，水循环理论如此而完善。

降水观测与雨情水情的奏报
商朝雨量记载
至迟5000年前，生活在黄河流域的商朝人已经非常注重对降雨的观察并依据雨量、强度大小进行分类。在出土的殷墟甲骨文中，有关雨的卜辞很多，约占全部甲骨文的1/5。这些卜辞对降雨进行了细致的分类，按雨量大小有大雨、小雨、幺雨（毛毛雨）、耳雨（不断下的小雨）等；按降雨状况则有多雨、雨少、雨疾、从雨等；另外，还记载了降雨的具体时间、方向。
《礼记·月令》
公元前3世纪左右成书的《礼记·月令》按降雨时间对农业活动的影响将雨情分为三类：“时雨”（庆时之雨）、“苦雨”（造成灾害之雨）和“秋雨”。《左传》（成书于公元前375～公元前351年）则提出了降雨和降雪深度的概念，称连降3日或3日以上的雨为“霖”，高于地面1尺的降雪为“大雪”。

《数书九章》

南宋时期（1129～1279年）地方政府已开始对降雨和降雪进行测量。这一时期著名的数学家秦九韶在他的《数书九章》中列举了当时通行的几种不同形状的雨量和雪量计，以测量深度换算平均降水深度的计算公式。
秦、明、清雨情记录
秦代时，雨情水情的呈报被纳入法律范畴中，从而形成了制度。根据秦朝法律，若农作物播种后，有及时雨降落，各县必须奏报朝廷受雨作物的面积；农作物开始生长时，不仅要呈报受雨作物的面积，且须上报降雨量。另外隐形动物，对于暴风雨、水涝等灾害所造成的损失，也要进行统计汇报。明代时张思德的故事，由中央政府统一向各地政府颁发测雨器。清朝政府对各地的降水情形更为关注，中国第一历史档案馆至今还保留着1724～1903年北京地区降水情况的系统记录宝物鉴定。
来源：《中国灌溉与防洪史》
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