水利科学史之地下水资源及其利用

    泉水是地下水的天然出露，是最早为人们利用的地下水源，最早见于3500年前的甲骨文。其后在《诗经》中也多有记载，并进行了初步的分类②。地下水未出露地表的，需要凿井取水，我国目前已发现的最早的水井距今已有四五千年。随着井的大量开凿，人们对地下水的认识逐渐积累。到了战国时期，《管子?地员》已分别对平原、丘陵、山区的地下水的埋藏深度等情况有了系统的介绍。其中对江淮河济四渎之间平原地区(渎田)的地下水埋藏深度、地下水水质、相应的地表土壤性质和其上所适宜种植的农作物品种作了系统地归纳，现将其主要内容归纳入表2—2。《管子?地员》是我国最早关于地下水的理论概括。

 ①  中国水利百科全书，中国水利电力出版社，1991年，第1631页。
    ②沈树荣，我国上古时代对地下水的认识和利用，水文地质史话．札记，地质出版社，1985年。

    利用泉水灌溉也有久远的历史，《水经注》曾多处提到，例如在著名的太原晋祠，当时已经引用难老泉和善利泉“溉田百余顷”①，直至现代，泉水灌溉相沿不绝。

    古代对于水量较大溢出地表的泉水称作瀵。利用瀵水灌溉有较大的规模。山西汾阴县(今万荣县西)瀵水灌溉久负盛名，《水经?河水注》已有记载。其实它的历史还要早一些。晋代学者郭璞(273～324)是河东闻喜县人，对于家乡一带的泉水有较多的了解。他在注解《尔雅》时，对瀵注解说：“汾阴县有水，口如车轮许，喷沸涌出，其深无限，名之为瀵。……人壅其流以为陂，种稻。”可见其历史最晚可追溯至晋代。而且黄河东岸的瀵和河西岸陕西合阳的瀵，“瀵源皆潜相通”。合阳的瀵水除民间灌溉引用外，还要供应唐代在同州的行宫长春宫通灵陂的用水。因此唐代国家水利法规《水部式》中，还专门对这处引瀵灌溉制定有专门的管理条款②，当年灌田数千顷。明清以来因为环境变迁的缘故，瀵水泉源逐渐干涸③。

    温度较高的泉水称为温泉。其中能煮熟米饭或鸡的又特别称为汤泉。温泉的利用更为广泛，除灌溉农作物取得高产外，更多的是用于治疗疾病。今陕西临潼县的骊山温泉是最著名的一处。公元95年著名科学家张衡(78～139)就曾专门写过一篇《温泉赋》④赞颂骊山温泉的神奇疗效。对于温泉的成因，晋代张华(232～300)在《博物志》中解释说，“凡水源有石流黄其泉则温，或云神人所媛，主疗人疾”⑤。不过温泉多有硫磺，但有硫磺却未必是温泉。

    埋藏于地表以下的地下水，需要凿井取水。但浅层地下水并非随处都有，古人在实践中逐渐积累了识别浅层地下水的方法。最古老的方法多依靠动物的鉴别力。《韩非子?说林上》记载齐桓公伐孤竹时，“行山中，无水。隰朋曰：蚁冬居山之阳，夏居山之阴。蚁壤寸而有水。

    乃掘地，遂得水⑥”。蚁壤是指蚁洞外面的小土堆。蚁壤高一寸，其下有浅层地下水。还有借助骆驼判断的方法，“骆驼知水脉，过其处辄停，不肯行，以足蹋地。人于其蹋处掘之辄得水”⑦。

    明末徐光启(1562～1633)在《农政全书》中介绍了由西方传入的寻找地下水源的办法，共有四种：①气试法：在地上挖一地窖，天初明时沿地面平视，如见烟气升腾时，其下有水脉；②盘试法：挖一深三尺的坑。坑底垫木条一二寸，木条上放一擦过油的铜锡盘。盘上先用草，再用土覆盖。隔一天取出铜盘，盘底有水欲滴者，其下有水脉；③缶试法：方法同盘试，用具为陶缶；④火试法：挖土坑同前，在坑底烧篝火，烟气飘忽蜿蜒上升者，其下有水脉。烟气直上者无⑧。徐光启介绍的这些寻找地下水源的科学方法，最早见于古希腊著名建筑科学家维特鲁威所著《建筑十书》中。《建筑十书》成书于公元前32～前22年。