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《中国科学技术史·水利卷》是我国**部系统的水利科技史专著。《中国科学技术史·水利卷》采用以水利基础科学为经（包括水文学、水力学、土力学、泥沙运动学、水利测量学以及水利规划、设计、施工、管理中包容的基础科学理论），以传统技术为纬（包括防洪治河、农田灌溉、运河、海塘、城市水利和水力机械等专业技术门类）的写作结构。 《中国科学技术史·水利卷》以水利科技为主要内容，范围涉及历史、地理、经济、文化等领域，是一部很有特色的水利科技史著作。
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目录总序 卢嘉锡(i)序 张含英(iii)前言(v)第一章 绪论(1)第一节 中国传统水利发展的历史进程及其特点(1)一 水利的起源与**次建设高潮(2)二 水利建设蓬勃发展与传统水利技术的成熟期(4)三 水利建设的普及和传统水利技术总结期(7)四 传统水利科技的特点与不足(9)第二节 水利事业发展的自然与社会背景(11)一 自然地理背景下的多种水利类型(11)二 社会进步与水利发展的相互影响(14)三 科技和文化进步与水利发展(16)第三节 兴水利除水害的历史体验与哲学思考(19)一 历史的启示——自然反作用于社会的负面影响不容忽视(19)一 人类与自然相互关系的哲学思考(22)三 水利史研究的历程和使命(24)基础科学编第二章 水利基础科学(29)第一节 水文、水文测验与洪水预报(29)一 地表水与地下水(29)二 水文测验(32)三 洪水与洪水预报(41)第二节 水力学原理及其应用(44)一 水静力学知识与应用(44)二 动能与势能转换和明渠水力学(51)三 有压管道水力学与水工实践(53)四 对大气压的认识与负压利用(55)五 水工消能(60)第三节 河流泥沙运动力学的理论与实践(62)一 泥沙运动力学的起源与张戎的贡献(62)二 北宋年间河流泥沙运动理论的进展(64)三 潘季驯“束水攻沙”和“蓄清刷黄”的理论贡献(66)四 河流动力学理论的应用(73)第四节 土力学原理与应用(80)一 对土料工程特性的认识(80)二 水工建筑物施工中的土力学知识(83)第五节 水利测量(89)一 水准概念和原始水准测量(89)二 水准仪的发明和应用(91)三 唐宋以降的水准仪和水准测量(94)四 不用水的水准仪——旱平(99)五 高深、距离和方位的测量计算(101)第六节 田间灌溉与作物生理(106)一 渠系均衡灌溉用水的规定(106)二 作物灌溉制度的制定(112)三 调节土壤温度的灌溉技术(116)第三章 水资源与水环境治理规划(118)第一节 水土资源的利用和改良(118)一 水土资源的分布与治理原则(118)二 水土资源区划与田制(121)三 水土资源的调节与改良(128)四 水土资源的勘测与规划(129)第二节 水土保持与放淤规划(132)一 水土流失的演进及其影响(132)二 水土保持规划思想与技术措施(136)三 流失水土资源的再利用——淤灌和放淤(139)第三节 流域水利规划——以海河为例(143)一 海河农田水利规划与水土资源利用(143)二 海河防洪除涝规划与治理途径(148)第四节 湖泊水利规划——以洞庭湖为例(154)一 洞庭湖的历史演变及其对荆江防洪的影响(155)二 保护湖泊水体和围湖垦殖利弊之比较(160)三 荆江和洞庭湖防洪减灾规划思想评述(166)第五节 河流治理规划——以明清黄河下游为例(170)一 黄河河床的淤积演变(171)二 明代后期黄河下游河床淤积抬升的影响及潘季驯的治理规划(173)三 清代靳辅的治理与黄淮运旧格局的瓦解(177)四 解除黄淮运相互干扰的其他规划方案(183)第六节 治河方略的演变(187)一 以工程手段为主的治河方略(188)二 工程防洪与社会化减灾并举的防洪方略(196)第七节 灌溉工程规划(204)一 沟洫与井田制渠系规划(204)二 渠系工程规划——以郑国渠为例(205)三 无坝引水工程——以都江堰为例(207)四 陂塘及湖泊水利(213)五 东南沿海御咸蓄淡工程——以它山堰为例(216)第八节 排水工程、圩垸和盐碱地治理觌划(219)一 排水工程(219)二 圩（围）垸水利(223)三 盐碱地治理(228)四 淤灌和放淤改土(229)第九节 大运河及其供水防沙枢纽工程规划(233)一 区间运河(233)二 越岭运河(235)三 运河的供水、配水和防沙工程规划及实践——以会通河、通惠河为例(242)第十节城市水利规划(247)一 营国制度下的城市水利规划及实践(247)二 取水之利、避水之害的城市规划思想及其实践(252)工程技术编第四章 水利工程的设计与施工(259)第一节 土方施工技术 ‘(259)一 土方开挖与疏浚(259)二 土方填筑施工技术与规范(269)第二节 石方施工技术(276)一 石方开挖(276)二 砌石建筑的桩基(277)三 砌石与砌砖技术(278)四 灰土防渗体做法(280)五 笼石和卵石的施工(281)六 水工胶结材料(282)七 水工建筑物的胶结技术(284)第三节 施工导流工程(286)一 早期大江截流失败的例证 ‘(286)二 施工导流围堰技术 ‘(288)三 围堰工程形式(290)四 施工导流技术的变通应用(292)第四节 拦水和溢流堰坝的设计与施工(293)一 拦河蓄水堰坝的设计与施工(294)二 溢流堰闸的设计与施工(299)第五节 配水和输水建筑物的设计与施工(307)一 配水闸门和涵洞的设计与施工(307)二 输水隧洞、倒虹吸和渡槽的设计与施工(318)第六节 堤防与埽工(324)一 堤防沿革及早期的技术成就(324)二 系统堤防体系的设计与实施 -(327)三 堤防维修制度与放淤固堤(330)四 埽工技术的起源与演进(331)五 埽工制作与特点(332)第七节 河流制导工程与护滩工程(336)一 护岸工程(336)二 河流制导工程(341)三 护滩工程(345)第八节 堵口和抢险技术(349)一 堵口工程(349)二 防汛抢险(358)第九节 地下水利用工程(360)一 引泉灌溉工程(361)二 井灌 -(364)三 坎儿井(368)第十节 运河供水与通航工程(370)一 堰埭(370)二 潮闸(371)三 复闸(373)四 明清黄淮运清口工程(379)第十一节 鱼鳞大石塘工程技术(381)一 砌石海塘的演进(382)二 鱼鳞大石塘(385)三 海塘护岸工程(389)第十二节 水力应用与提水机械(395)一 水力应用的起源与发展(396)二 提水机械(403)第五章 水利管理与法规(411)第一节 水利机构和职官(411)一 统一的水行政管理及职官建立(412)二 条块结合的水行政与专业管理俸系(415)三 明清内阁及六部制下的水利与河漕机构(421)四 水利管理的稽查与奖罚(423)第二节 水利法规的制定(427)一 国家大法中的水利条款(427)二 综合性国家水利法规(429)三 不同水利门类的单项法规(432)第三节 技术分工与水利定额计算(440)一 水利专业人员的分工与培训(441)二 施工定额管理(442)三 工程计算的进步(446)第四节 经费的筹集与使用(449)一 河工经费及劳役(449)二 农田水利工程经费筹集、工料及劳动力组织(456)第五节 水资源税之征收(462)一 汉代水税的考证(463)二 唐以后各代之灌溉水税(465)三 新疆地区灌溉水税(468)四 水力加工机械用水也有收取水税的记载(469)第六章 水利史的应用研究与历史模型方法(470)第一节 江河洪水与大型岩崩滑坡历史研究在水利建设中的应用(470)一 1870年长江洪水研究成为三峡水利枢纽工程设计的依据(471)二 黄河小浪底大坝设计与黄河1843年洪水复原研究(474)三 历史时期三峡大型岩崩滑坡研究(477)第二节 治水思想的历史研究与建议(480)一 自然灾害的双重属性与完善防洪方针的建议(480)二 水沙资源统一利用的历史启示(484)第三节 环境变迁的历史研究对水利规划工作的启示(486)一 黄河中游环境历史演变对下游防洪影响的研究(487)二 黄河下游河道还能维持多久的历史论证(491)三 鉴湖围垦的历史启示(495)第四节 历史模型研究方法的理论认识——以水利的历史研究为例(499)一 历史模型研究方法的提出——科学发展对历史研究的呼唤(499)二 历史模型的优势(500)三 历史模型研究的特点和应用前景(503)参考文献(506)人物索引(518)词语索引(523)后记(534)总跋(535)
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第一章 绪论 对于人类来说，水像空气和食物一样重要。世界四大文明古国——古埃及、古巴比伦、古印度和中国，无不*先在大河冲积平原发展起来，无不借助于河流的慷慨赠予，这是举世公认的事实。但是，天然降水以及地表水和地下水的时空分布并不总能满足人类生存和发展的需要。因此，人类社会的发展史离不开有益生存的水利建设，也离不开治理水害的斗争。在中国，大规模开展除害兴利的治水活动已有四千年之久。**部中国水利史则始创于公元前100年前后。当时中国著名的历史学家司马迁在他的历史名著《史记》中专门安排了一章，记述从公元前22世纪的大禹治水到他生活的年代的重大水利事件，命名为《河渠书》。在《河渠书》中，司马迁还详细记述了公元前109年跟随汉武帝参加惊心动魄的黄河堵口的施工场面。尔后，他感慨万分地说：“甚哉！水之为利害也。①”强调指出水利在社会经济发展中的重要地位，**次提出了以防洪、灌溉、排水、航运、城镇供水为主要内容的水利概念。②司马迁的感慨不无道理，的确，水利事业与人类生存和社会发展的关系太密切了。继司马迁之后，编写水利的历史，总结历史治水经验以为后世借鉴的优良传统，一直延续至今。一部水利发展史，就是人类不斯认识自然，掌握水的运动规律，除水害兴水利的历史，其中，水利科学技术的产生和发展，是人们利用和改造自然的能力和人类文明发展水平的重要标志。 在本书的绪论中，作为水利科学技术发展的背景与展望，我们将从轮廓上介绍中国水利事业发展的历史过程及其科学技术的特点与不足；分析水利活动与社会进步和自然演变的相互促进、相互制约的辩证关系；进而从历史体验和哲学思考中得出相应的结论，即人们的水利活动的成败得失，不能只是从其是否符合水本身的规律来考察，而应该把它放在自然与社会共同构成的大系统中来评价；引申出兴利除害的水利活动将在新的历史阶段中得到进一步完善的规律性认识；以及水利科学技术史研究今后的主要方向等。 第一节 中国传统水利发展的历史进程及其特点 古代，中华民族在社会发展和与自然灾害搏斗的历程中建立了符合自身江河特点、水土资源条件的水利工程体系，形成和完善了水利科学和技术，我们称之为传统水利。传统水利在华夏民族的文明史中具有重要的地位，形成相对*立的学科和领域。 我国的传统水利按照建设的规模和技术特点，大致可以分作3期：大禹治水至秦汉，这是防洪治河、运河、各种类型的灌排水工程的建立和兴盛时期；三国至唐宋，是传统永利高度发展时期；元明清，水利建设普及和传统水利的总结时期。① 一 水利的起源与**次建设高潮（公元前22世纪至秦汉时期） 这一时期历经青铜工具特别是铁器的广泛使用，也历经由奴隶制到封建社会的制度大变革，生产力出现了飞跃的进步。此外，秦汉政权的大一统和强盛的国力，对于需要大规模社会组织的水利建设来说，也具有重要的推动作用。因此，这一时期在防洪、灌溉、航运等方面，都有较大的发展，并有一批传统水利的大型精品问世，有的至今仍卓然于世。在水利建设的基础上，这个时期水利科学技术也取得较快的发展，春秋战国时期的思想解放和活跃的学术争鸣，也有助于科学技术的繁荣。在西周及其以前的奴隶制国家时期，中国传统水利技术较之古埃及、古巴比伦，特别是奴隶制高度发达的古希腊略逊一筹，而在春秋战国以来，中国传统水利科学技术迅速发展，形成东西方交相辉映的局面。中国传统水利的这种发展势头一直持续达2000年之久，并逐步向世界水利科学技术高峰迈进。以下按防洪、灌溉、航运和科技进步等部分，扼要叙述这一时期水利的发展历程。 （一）防洪治河工程的起源与发展 临水而居是人类*初求生存的必然选择，随着社会的进步，农耕文明的兴起，对水源更加依赖。但足，自然灾害特别是洪水灾害的威胁，由于居住区域的扩大和农业的发展而日益严重。 中国有文字记载的历史的**页是大禹治水的传说。约公元前22世纪，历史已经进入了原始公社末期，农业进入了锄耕阶段，人们逐渐由近山丘陵地区，移向土地肥沃、交通便利的黄河等大江大河的下游平原生活和生产；这时*先遇到的是如何防止洪水的危害。相传当时黄河流域发生了一场空前的大洪水灾害，滔天的洪水淹没了广大平原，包围了丘陵和山岗，人畜死亡，房屋被吞没。这时禹继其父鲧治水，他一改鲧堙堵治水的方法，疏导分流洪水，将黄河下游入海通道“分播为九”，经过10多年的艰苦努力，终于获得治水的巨大成功。 大禹治水主要采用疏导的方法，那是适应当时人口不多、居民点稀少的社会实际的。到了春秋战国时代，社会经济发展了，不能再任黄河在广袤的平原上往返大幅度摆动了，筑堤防洪应运而生。堤防自然是防洪的有效手段。此外，当年在黄河上还有护岸和挑水坝等河工建筑物，也曾在游荡性河段上进行裁弯取直的尝试。然而大量的泥沙堆积在下游河床里，又不断抬高河床，恶化防洪条件。自汉武帝开始，黄河下游频繁决溢。筑堤和堵口是当时经常性的治河工作。这期间，元封二年（前109）由汉武帘主持的瓠子（在今河南濮阳市西南）堵口，采用的是平堵法；建始四年（前29）由王延世主持的堵口采用的是立堵法，都是成功的堵口工程的范例。但由于河床高耸，防洪条件恶化，单纯依靠筑堤堵口已经无济于事，必须寻求新的解决办法。至西汉末年，由朝廷倡导开展了关于治河理论的辩论，治河方略林林总总，对后世影响较大的主要有疏导、筑堤、改道、水力刷沙、滞洪等方法。值得注意的是贾让提出的后代屡有争议的治河三策。他认为完全靠堤防约束洪水的做法是下策；将防洪与灌溉、航运结合起来的综合治理是中策；治河上策是留足洪水需要的空间，有计划地避开洪水泛滥区去安置生产和生活。20世纪60年代以来，实行的非工程措施防洪理论，也包含着躲避洪水的措施在内。这种在改造自然的同时努力谋求与自然和谐发展的哲学认识，是有其积极意义的。东汉初年的王景治河，也是这一时期中值得称道的防洪努力。在王景治河后的800年里，历史文献记载中黄河决溢的次数显著减少，一般都把这一业绩归功于王景。但是由于记载疏略，王景治河的关键技术措施比较令人费解，至今仍是人们有兴趣探讨的历史悬案。 （二）多种类型的大型灌区兴建 农田灌溉在中原地区起源很早，在战国人所著地理书《周礼？职方氏》中，已对全国主要自然水体的分布有概括的叙述。在当年全国的“九州”中，都分布有适于水生物生长的“泽薮”，适于船只航行的“川”和有灌溉效益的“浸”。而人工灌溉系统，则由有蓄水、输水、分水、灌水、排水等不同功用的各级渠道所组成，称作“井田沟洫”制度。春秋战国时期兴建的灌溉工程气魄宏大，无坝引水的工程如都江堰、郑国渠，有坝引水的工程如漳水十二渠，蓄水工程芍陂都是这一时期兴建的著名大型灌区。 在今成都平原的都江堰、陕西的郑国渠（今泾惠渠的前身）都是秦统一六国前为了增加统一战争的战略物资储备而兴建的灌溉工程。都汪堰是岷江上的引水工程，至今已成功地运行了2250年，灌溉面积也增加到1086万亩。它是无坝取水枢纽，渠*主要依靠鱼嘴分水、飞沙堰溢洪、宝瓶口控制引水，具有灌溉、防洪、放木等多种效益，是古代劳动人民的杰作。在世界上如此规模又有数千年历史的水利工程，恐无出其右者。晚于都江堰10年，公元前246年秦国又兴建了郑国渠。郑国渠在泾水上，*初是无坝取水，后因河床不断下切，引水口逐渐上移，至民国年间，由李仪祉先生主持，改为有坝取水，即今之泾惠渠。西汉司马迁在《史记？河渠书》中称：“秦以富强，卒并诸侯。”在此后150年左右，在郑国渠灌区里又兴建了与郑国渠齐名的白渠。元鼎六年（前111）又兴建六辅渠，还同时制定了“水令”，我国第一个灌溉管理制度由此诞生。稍晚一些，在今陕西还兴建了引洛水灌溉的龙*渠。龙*渠的干渠以数千米长的隧洞和*特的施工方式而驰名。可见水利建设在社会发展中有着举足轻重的地位。这一时期的灌区建设主要是在黄河以及江、淮流域。随着汉疆域的扩展，灌区建设还远及今我国新疆、甘肃、宁夏和内蒙古等地。有人认为新疆的坎儿井也创始于西汉。 （三）运河和水运的开创 春秋末年吴王夫差为与中原诸侯争霸，开通了著召的邗沟。邗沟自扬州北上，借助天然水道，直抵淮阴，*次沟通了长江和淮河。此外还有沟通黄河和淮河的鸿沟和沟通长江支流湘江与珠江水系漓江的灵渠。灵渠建成于秦始皇二十八年（前219）。灵渠巧妙地利用了湘漓上源相接近的地形特点，修建铧嘴，将湘江一分为二，又劈开分水岭，将南流的一支导入漓江，再配合修建溢流天平和调节航深的斗门等设施，达到了跨流域引水通航的目的。灵渠在秦始皇统一岭南大业和促进岭南经济文化发展中，发挥了重要作用。 西汉建都长安（在今西安市西北），为保证*都物资供应和避开渭水多沙迂*的困难，元光六年（前129）开始在渭水之南修建一条西自长安东至潼关的长达300多里的漕渠。漕渠历时3年建成，*多时每年运粮600多万石，对于维护政权稳定发挥了重要作用。这些区域性的运河建设，为日后全国内河航运网的建成奠定了基础。这一时期近海海运也有相当成绩，可以东通日本，南达印度和斯里兰卡。 （四）水利科学基础理论形成 春秋战国时期活跃的学术空气也表现在水利基础科学理论的蓬勃兴起。秦汉水利建设的高潮，为水利学科的形成创造了条件。西汉司马迁在《史记？河渠书》中*先赋予“水利”一词专业含义，水利成为有关治河防洪、灌溉、航运等事业的科学技术学科，而将从事水利工程技术工作的专门人才称作“水工”，主管官员称作“水官”。水利学作为与国计民生密切相关的科学技术的应用学科由此诞生。 先秦时期的文献中，以《周礼》、《尚书？禹贡》、《管子》、《尔雅》涉及水利科学技术的内容较多。基础性的理论纷纷提出，主要反映在水土资源规划、水流动力学、河流泥沙理论、水循环理论等方面。 水土资源是自然界*基本的资源。《管子？度地》把河流分为五种。《管子？地员》根据相应地下水的埋藏深度、水质及适宜农作物对土壤进行了分类。《尚书？禹贡》和《周礼？职方氏》对当时九州行政区的土地和河流湖泊有全面的描述，为自然资源分类统计之始。 在水利科学基础理论方面，《管子？度地》*先提出明渠水流和有压管流运动规律及水跃现象。两千多年前就建立起了明渠水流水力坡降量的概念，对有压管流、水跃等水流现象进行了正确的阐述，在当时世界上处于领先地位。 《簪子？地员》记载不同的土质和地下水埋深与水质的关系，这里的息徒、赤垆、黄唐、斥埴、黑埴分别是石灰岩、冲积土、黄壤、盐碱土和黑黏土，土质不同而水质不同。晋张华的《博物志》载：“凡水源有硫黄，其泉则温。”记述了人们早期的水化学知识。 秦汉水利建设出现了历史上的**次高潮。与之同时有关水利的记载大批出现，水利的科学技术基础理论进一步深化，对后世影响最大的是《史记？河渠书》，它作为中国**部水利通史问世，从而确立了传统水利作为一个学科和工程建设重要门类的地位。 二水利建设蓬勃发展与传统水利技术的成熟期（三国至唐宋时期） 魏晋南北朝以黄河为主战场，长达300年的战乱，促使中原人口大量南迁。南方政权则相对稳定，水利取得进展。此后，唐宋时期的500多年中出现了全国范围基本稳定的政治局面，为水利发展提供了先决条件。灌溉、航运和防洪工程建设蓬勃发展并取得重大成就。安史之乱后，北方农业经济一度衰退，而南方继续稳定发展，全国经济重心南移遂成定局。同时，唐代社会开放和宋代学术思想的活跃，也为科学技术的进步创造了良好条件。在历来水利建设经验积累的基础上，水利科学技术取得了长足的进步，形成了中国古代传统水利技术的高峰，井位居中世纪世界水利技术的前列。 （一）农田水利的发展与经济重心的逐步南移 秦汉以前，我国主要经济重心在黄河流域，之后，基本经济区逐渐向南方扩展。三国至南北朝时期（约公元3世纪至6世纪）淮河中下游成为继黄河流域之后的又一基本经济区；隋唐宋时期（约公元7世纪至13世纪）长江流域和珠江流域的经济地位突出出来，其中长江中下游已成为全国的经济中心，所谓“苏湖熟，天下足”，
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