今天是世界水日。1993年1月18日，在第四十七屆聯合國大會上，確定了每年的3月22日為世界水日，以此呼喚公眾加強水資源保護。在我國古代，為了更好地用水、防水，先民們充分發揮中華民族的智慧，發明了一大批令后世驚嘆的器具。今天，我們就來盤點一下這些“水之神器”！

1、疏浚神器——驅泥引河龍

我國北方河流自古以來多泥沙，先秦詩歌總集《詩經·小雅》有雲：載清載濁，反映了我國先民很早就注意到了清水與濁水的區別。水流攜帶過多泥沙會招來大麻煩——造成下游河道淤塞，繼而河流決口，造成可怕的洪災。因此，清理泥沙、疏浚河道便成為我國歷朝歷代水利工程的重要任務。

驅泥引河龍是清代發明的一種水力疏浚器具。該器具長約5.3米，前口寬約1.3米，高約0.6米。在清朝人所繪驅泥引河龍結構圖上，詳細對該器的各個部件及其作用進行了說明，其最大的一個亮點是大口進水、小口出水。

清代設計的驅泥引河龍結構圖

驅泥引河龍進口大、出口小的設計，決定了其出口流速遠遠高於進口流速，這極大地提高了水流挾沙能力。使用驅泥引河龍的時候，一般以10個為一排，每一排引河龍的下游沖刷距離約16米遠，每天沖刷深度亦達“數尺”。以船挾帶驅泥引河龍，向河流下游航行，可取得不錯的疏浚效果。

2、“多功能”神器——小口尖底瓶

這種造型奇特的陶器在考古學上被稱為“小口尖底瓶”，是新石器時代仰韶、廟底溝文化時期的黃河中游地區最具代表性的器物之一，前后斷斷續續“流行”了約1500年。小口、尖底、雙耳……如此“清奇”的造型，它到底干啥用的？學界從不同科學原理出發，給出了多種說法。

一些學者認為，根據浮體重心力學原理，小口尖底瓶的瓶體容易沉水，而滿水時自動立起，推測其應為汲水器（即打水用的）。另一些學者認為，小口尖底瓶特殊的“尖底”造型可以嵌入地面或特制的定器底座，因而可能是儲存熱水的，類似於現代保溫瓶。還有學者認為，小口有利於密封，尖底有助於沉澱，這都是釀酒的優良條件，故推測其為釀酒器。當然，也有學者推測小口尖底瓶是當時祭祀所用的禮器。不管小口尖底瓶是干啥用的，蘊含了這麼多科學原理，對於幾千年前的中國先民來說，他們已經贏了。

3、流量測量神器——李冰石人

河流流量的測量工作對古代先民生產十分重要。在水利工程領域，流量（discharge）是指單位時間內通過管道、明渠或其他通道的某一過水斷面的液體體積，以立方米/秒為單位。作為一種實測數據，流量是反映水情的重要信息，亦是反映水資源，以及河流、湖泊、水庫等水體水量變化的基本數據。

過水斷面上的平均流速（流速由坡降、糙率等決定）與過水斷面面積相乘，便可得到流量值，而我國古代先民對此關系似乎早有認識。比如都江堰的李冰石人——一種石像造型的測流水尺，其肩部、腳部均為水尺刻度，《水經注·卷三十三》記載，李冰造了3個石人，立於水中：枯水時石人的腳不露出水面，漲水時石人的肩不沒於水中。都江堰有兩個條件相對穩定，一是進水口斷面，一是河底坡降，這樣一來，通過水尺的讀數就可以推測出灌區水量的豐欠情況，這繼而反映了“李冰石人”並非單純反映水位高低，也反映了水位之下過流量的多寡。因此，說李冰石人是測流量神器，乃實至名歸。

4、機械提水神器——龍骨水車

古代人最早怎麼進行農業灌溉？在先秦時期的文獻中，有“抱甑而汲”的記載，甑是中國古代蒸食物所用的炊具，形似盆、罐，口大，常通過鏤空的箅與“鬲”配套使用，形成“甗”，鬲中的水蒸氣可將甑中的食物加熱至熟，但甑一般很少單獨使用。抱著一個類似大盆的東西取水灌溉，想象一下這個場景，就能感到人力提水不是件輕鬆的工作。

雖然后期逐漸發明了水力、風力等提水機械，但人力提水機械本身也在不斷發展。比如，始見於東漢的人力（或畜力）轉輪提水機械——龍骨水車，這是民間對它的稱呼，因其擁有一條用木梢銜接的、像龍骨架一般的超長刮水行道帶而得名。龍骨水車以人力或畜力轉動輪軸實現提水，在以人力轉動輪軸的龍骨水車中，小型龍骨水車為手搖式，亦稱“撥車”﹔大型龍骨水車為腳踏式，又名“踏車”。

在我國平原地區，特別是近距離且提水高度控制在1m-2m的條件下，龍骨水車很適合用於農業灌溉，在唐宋以降發揮著重要作用，直至上世紀50年代，我國農村依然可見龍骨水車的身影。

手搖式龍骨水車模型。中國農業博物館藏 翟國慶拍攝

腳踏式龍骨水車模型。中國農業博物館藏 翟國慶拍攝

其實，以上僅僅是冰山一角，在燦爛的中國歷史上，古代先民憑借智慧發明的“水之神器”不勝枚舉，如用於搶險堵口或護岸工程的“卷埽”、與驅泥引河龍同樣用於河流疏浚的“混江龍”、用於水利工程測量的“水准儀”等等，正是由於這些偉大的發明，千百年來，我們才能合理發揮水資源對文明的助力，一步步迎來現代的曙光。

作者：

盒子貓 中國科普作家協會會員、2017年度“十佳新銳科普創客”大賽文章類三等獎獲得者

翟國慶 中國科普作家協會會員、2016年度“新銳科普創客”

審核：

宋元明 北京科技大學科技史與文化遺產研究院副教授

分享讓更多人看到