沈括治水

李广彦

兴修水利是我国古代科学技术为农业服务的重要内容，历来为开明的政治家和科学家所重视。北宋时期的杰出科学家沈括就是其中的一位。

沈括，字存中，浙江钱塘（今杭州市）人。在他生长的年代，国家处于“积贫积弱”的动荡之中，他积极参加王安石变法运动，同时以“求知不教一疑存”的态度从事科学研究，对水利他情有独钟。据史料记载，王安石变法期间，疏浚河道，淤泥造田，兴修湖陂，开垦荒地，大小工程有1万多处，使36万多亩农田得到灌溉，有力地促进了农业生产的发展。这些工程里就留有不少沈括的足迹。

1073年，沈括被王安石保举奉命到江苏、浙江一带调查农田水利情况，当年9月主持兴修了常、润等州水利工程，兴筑温、台、明等州以东堤堰，增辟耕地万余顷。他以严谨的科学态度，虚心向老百姓学习，“农夫女工无所不问”（王安石语），“凡所至之处，莫不询究，或里巷、或小人……皆事诚恳而求得之。”通过实地踏勘，科学实践，他论述了雁荡诸峰是由流水侵蚀作用形成的，并进一步同黄土高原的地形成因相互印证，从而指出了两者地形成因上的共同规律都是流水侵蚀所致，比西方提出的相同理论要早得多。次年，他出任河北两路察访使，到定州（今定县）后，与知州薛向共同研究决定，把原来供大官僚地主享乐的“海子园”一直扩展到城西，改为农业灌溉水源，再引新河水灌注，数里之间碧波荡漾，一派江南水乡景色。他坚持“不可凡事信古”、“不胶一法”，相信“事固有古人所未至而俟后世者”。在察访定州时，花了20多天时间，“遍履山川，尽得山川险易之详”。根据在多年治水过程中对河流冲淤规律的认识，遍阅历史记载，提出和论证了华北大平原是由这些河流泥沙沉积而成的，正确解释了华北大平原形成的原因。

汴渠是宋朝京城（开封）的水路交通要道，是促进该地区经济发展的重要命脉。以往每年都要疏浚一次，后来这项工作逐渐松懈下来，地方官的兼职成了徒有虚名，致使20多年没有疏浚，结果使河床比堤外的平地高出丈余。从汴堤往下看，民房像在深谷里。王安石将其列为农田水利建设的一项重点工程。1072年，沈括奉命前往。在治理工作中，他运用人民群众在长期农田水利建设实践中积累起来的地形测量、开河筑坝等经验，因地制宜，利用了测量旧沟阶梯水面高度差后叠加的“分层筑堰法”，发明了被他称作“隙积木”和“会圆术”的数学理论，在中国科学发展史上，首次运用了高等级差数的求和方法，以此计算土石方并测量汴河河道地形，由此得到了相当精确的水准高度数据，科学掌握了疏浚渠的第一手资料。这在当时可谓了不起的重大科学成就，这项技术发明比西方要早700多年。施工中采用筑梯级拦河坝，每坝都层层矗立，“相齿如阶陛”等方法，不仅疏浚了渠，而且整项工程1079年竣工后，重新沟通了京、洛和东南河运，同时还具有防止水土流失等功效。“江淮扁舟四时上下，昼夜不绝，至今公私便之”，就是对这项工程整治后情景的描述。

沈括晚年潜心著书，写下了重要科学著作《梦溪笔谈》，被英国科学家李约瑟赞誉为“中国科学史的里程碑”。《梦溪笔谈》中关于水利的部分，多是他自己在治水活动中的真知灼见以及劳动人民实践结晶的科学总结。他在总结心得时说：“目睹其验，始著于篇”，“皆予目睹”，说明一切真知都是从实践经验中得来的。淤田是农田水利建设的一个重要方面，有人认为淤田只是淤一层“薄饼”，是劳民伤财之举。他一面调查了淤田的现实情况，一面考察了有关淤田的历史资料，引证《汉书·沟洫志》关于“泾水一石，其泥数斗，且溉且粪，长我禾黍”，和唐人石碑称赞淤田法“民获其利”的记载，由此得出结论说，淤田并非今日始，“其来盖久矣”。北宋时期，黄河平均每年有一次决溢改道，给下游人民带来了日趋严重的灾害。1048年，黄河在商胡（今河南濮阳市东北）决口，河水泛滥，破坏了农田。沈括在书中不仅记录了劳动人民同黄河水害做斗争的事迹，详细记载了“巧合龙门”的技法，还热情歌颂了水工高超不循旧习，勇于创造的革新精神。三节压埽法是水工高超的一个发明，历史没有记载，是沈括给我们留下了这一珍贵资料。