郭守敬与元大都水利工程

海 文

作为元明清三朝国都的北京，还曾因为水成就了其古代的辉煌。

现在的北京城是在元大都的基础上，扩建发展而成的。七百多年前，元朝初立，在确定都城的地点时，放弃了原金中都的旧址，而在其东北面新建大都城，除了政治上的考量外，主要还是考虑到水源的问题。从西部山区、河系汇聚而来的水，经积水潭进入大都，以供应城中各种用水的需要。由此可见，从某种意义上说，没有积水潭，就难有今天的北京城。从古代延续下来的“城池”这个词，说明对于一个城市来说，水是它的生命线，有“池”才能有“城”。

就在积水潭的西北角，在绿树葱茏之中，有一座红墙碧瓦的小小建筑常引起路人好奇的目光。而这就是著名科学家郭守敬的纪念馆，以此纪念他对北京城的发展做出的杰出贡献。

郭守敬(1231-1316)，字若思，顺德邢台(今河北邢台)人，自幼秉承家学，史称“通五经，精于算数、水利”，曾与当时的著名学者刘秉忠、张文谦等人一起钻研学问。作为著名科学家，郭守敬在其生前受到元朝统治者的尊敬，元朝特别规定，郭守敬所担任的太史令的官职到70岁也不准其退休。直至八十六岁，在太史令的任上去世。

据当时人的总结，郭守敬的学问“不可及者有三：一日水利之学，二日历数之学，三日仪象制造之学”。不过在郭守敬的三项“不可及”之学中，他最早赖以成名的是水利之学。21岁时，他就规划设计了家乡邢台的一项河道疏浚工程，因而博得“习知水利”之誉。

1 260年，忽必烈称帝，中书左承张文谦将习知水利、巧思绝人的郭守敬推荐给忽必烈。刚到而立之年的郭守敬根据自己多年的实地考察和治理河道的经验，向忽必烈推出治理华北的六条水利议案一“水利六事”。在修建元大都城之前，郭守敬就建议引玉泉水以通漕运，这就是郭守敬向忽必烈面陈“水利六事”的首条。后来，漕运一事虽然未能付诸实现，但却解决了宫苑用水问题，即沿用了金朝引水工程的旧渠道，导玉泉诸水汇高梁河，引入城中，流经宫苑，注入太液池，这就是所谓的金水河。

然而，引玉泉之水入城却是郭守敬为京城水利所建的第一功，也是历史上大规模开发玉泉水利的最早记录。从元代到解放初期，玉泉之水一直是北京城市用水的主要来源。

1265年，郭守敬曾建议利用金朝废弃的金口水灌溉农田以及解决京畿的漕运问题。郭守敬大胆地使用了金朝废弃的金口河，解决了当时修建元大都所需西山建筑材料的运输问题，同时还可以在河水流经之地解决农田的灌溉问题。为了防止山洪暴发所造成的水患，他总结了金朝治河失败的原因，在上游设减水口。如遇山洪暴发，可向西南方向排洪，但这并不是长久之计，因为这条河落差较大，河水浑浊，日久泥沙必淤积成患，所以这条河利用的时间很短，后即废弃。元朝的两个官吏，一个叫孛罗贴木儿、一个叫傅佐，一意孤行，别出心裁，想重新引金口河水入大都，不吸取前人的经验教训，又不听劝阻，强行施工，结果造成决口，因而招致杀身之祸。

元定都大都后，太都成为元朝政治、经济、文化的中心，每年消耗大量的物资，单粮食一项即达几百万石。这些物资多数征自南方，通过内陆河运和海运集中到通州，然后再主要依靠陆路运输进入大都。陆路运输费用高，消耗大，且一到雨季，道路难行，车马在泥泞中挣扎，死伤牲口不计其数，夫役们苦不堪言。为此，自金代以来，人们就一直想开辟一条运河，使漕运船只直入京师。然而，先后开辟的几条河道，或因水源紧缺，或因所引河水泥沙含量较大易淤塞，或因地势陡峻河水易泄等，都没有成功。通惠河的设计开凿，就很巧妙地解决了这些问题，这也是郭守敬为大都水利开发作出的最为重要贡献。

当时的大运河北段只到达通州，由通州向西到大都，还有四五十里，其间并无天然河道可资利用。这一带的地势西高东低，因此无法直接把通州的运河水西引到北京。要想建立水运渠道，必须在北京的西侧寻找水源，将其东引，与通州运河相接。

郭守敬在考察了大都城周围的水系状况之后，确定了一条新运河水源以及水源的流动线路。郭守敬最初设想是把玉泉山的水源引入新运河，此后又曾一度设想引用一亩泉的水源，大概都不理想，最终选择了昌平县白浮村的白浮泉作为水源。

这个方案的要点，在于为瓮山泊一高梁河渠道开辟新的水源。经过考察，郭守敬认为可以利用大都城西北方向、位于今昌平东南六里的白浮泉，以及周围的一些泉水，汇为一体，引向大都，作为新水源。于是提出开挖由白浮泉到瓮山泊的引水渠道，长近60里，名为白浮堰。白浮泉地势高于瓮山泊，但其间并非逐渐下降，而有上下起伏。因此白浮堰线路不走直线，而是先将白浮泉水西引，转而与西山山麓相平行南流，汇聚山上流下的泉水，再向东南注入瓮山泊。整条渠道略呈C字形，皆呈平缓下降趋势。这条线路的设计，反映出郭守敬对这一地区地形起伏变化有着非常精确的了解。再从瓮山泊经高梁河，让水流到大都城内的积水潭(今什刹海)然后东南流出文明门(在今崇文门北)，利用金朝开筑的运道径直东下，到通州高丽庄流入白河，与大运河街接。

郭守敬在水利工程中，首先提出了以海平面为零点的海拔标准概念，早于德国大数学家高斯56C余年。白浮泉引水选线，循山麓绕行60余里，而海拔高度缓缓下降不过数米，其精确程度令人惊异。郭守敬又精于历算，他在新建大都城内，通过三年半内约200次的晷影测量，定出公元1277-1280年的冬至时刻，再结合历史资料加以推算，得出一回归年的长度为365.2425日。这个值的精确程度与理论值只差23秒，同目前世界上通用的格雷果里历的值是一致的，而后者的颁行在1582年，晚于郭守敬300年。

从积水潭到通州之间几十里长的河段是大都运粮河的主干，而大都城的平均高度高于通州约20米，此河段的纵比降很大，水流湍急，粮船仍然无法逆水而上，于是郭守敬在河道中每隔十里置一水闸，离水闸一里多置一斗门，“互为提携、以过舟止水“调节水位确保粮船顺利到达大都。这个新方案当时被元政府采用，1292年春天开工，全部工程仅用一年多的时间，于第二年秋天告成。工程完成后，元世祖忽必烈从上都(今内蒙古多伦县)还，路过积水潭，见船只蔽水，大悦，赐名日：通惠。从此以后，通惠河这个名字就一直流传到今天。通惠河修通后，打通了漕运的“瓶颈”部位，使位于京城中心的积水潭成为水路运输的终点码头，这一带也逐渐成为大都城里最繁华的商业区。古人有诗云：“燕山三月风和柔，海子酒船如画楼”，说的就是那时积水潭的繁华盛况。

郭守敬在61岁时，提出引昌平神山白浮泉水入大都，开通州至大都的运河，使槽运的船只直接驶入积水潭。这项宏伟的工程计划，在郭守敬的主持下实现了。这项工程不但解决了槽运问题，而且对大都的用水、美化大都的环境等都起着积极的作用。著名的意大利旅行家马可·波罗来到元大都，见到元大都的壮丽景色，惊叹地说：“全城地面规划有如棋盘，其美善之极，未可宣言。”

通惠河修成后，不仅解决了漕运的问题，而且扩大了都城的水源、且增强了南北物资的交流，对当时的社会与经济发展，起到了不容忽视的作用。

通惠河自1293年竣工通船，为都城服务了600多年。这期间，浙江、江苏、湖南、湖北、江西、安徽、河南、山东8个产粮大省的漕运米粟，除江苏偶有海运外，绝大多数经大运河至通州，再利用通惠河运至京城。可以说，郭守敬对大都乃至以后的北京的生存发展功不可没。

至今北京的居民还在许多方面受惠于这些数百年前的工程，如现在的京密引水、永定河引水工程，就和郭守敬当年的规划有直接关系。郭守敬对北京水利工程的奠基之作，诚如郭守敬纪念馆中悬挂的一幅对联所示：“太史名垂宇宙，都水功在人间。”