中国古代灌溉工具研究范文

1小面积土地的灌溉工具

（1）桔槔。桔槔是利用杠杆原理的取水工具，大约出现在春秋战国时期。早期的桔槔主要用于园圃中的“井”上，代替缸、瓮等来汲水灌田，后来也应用在湖、河、塘、溪的边上汲水。桔槔的结构较为简单。用一根横长杆，将其中间竖向支撑或悬吊。横杆的一端用一根直杆或绳子与汲水器相连，另一端绑上一块重石。不汲水时，横杆上绑石头的一端位置较低。汲水时，人用力将汲器往下压，横杆上绑石头的一端就上升，当汲器汲满水后，石头一端下降，就能轻松把水提拉至所需的位置。应用桔槔的汲水过程主要是借助人的体重向下用力，因而大大减轻了人们提水的疲劳感。桔槔作为汲水工具虽然简单却使人们的劳动强度得以降低，因而是古代中国主要的灌溉工具之一。

（2）辘轳。随着农田耕作规模的扩大，桔槔已经不能满足农田灌溉的需要了。于是出现了另一种灌溉工具———辘轳。辘轳便于深井汲水，弥补了桔槔的功能缺陷，满足了农田灌溉对水资源的进一步需求。辘轳是利用轮轴原理的产物。辘轳的主要部件是一根短圆木，其下面有三条腿的木架做支撑，短圆木可环绕其中心轴转动。圆木上绕绳索，绳索一端固定，另一端悬挂陶罐或水斗。汲水时转动圆木松开绳索放下陶罐或水斗，水满时反向转动圆木使绳索重新缠绕到圆木上，就可将水提出。辘轳上的绳索一放一收、水斗一落一起就完成了深井汲水。

2大面积土地的灌溉机械

随着农业生产的发展，农田耕作面积不断增大，需要灌溉的田地越来越多。当时能够实现河渠自流灌溉的田地是很少的，大量的田地因为地势高于河流水面而无法得到灌溉。为了将低处的水连续地提升到高处，满足了大面积田地的灌溉需要，古代劳动人民发明了水车这一灌溉机械。水车的出现使得农业灌溉能力大大提高，并使农业生规模进一步扩大。

（1）灌溉机械的第一阶段———翻车。翻车也叫龙骨车，是利用链轮传动来带动水槽内的刮板翻转从而将低处的水引向高处的灌溉机械。翻车在东汉时已经出现。后经过三国时马钧的改良成为灌溉园圃的工具，直到唐代才成为农业灌溉机械发展繁盛起来。①人力翻车。人力翻车是靠人力作为驱动来带动翻车工作的。人力翻车又可分为手摇式翻车和脚踏式翻车，两者结构基本相同。手摇式翻车又称拔车，是依靠手摇车拐来带动大齿轮转动，从而将水由低处车运到高处的。脚踏式翻车是在大齿轮轴的两端安装脚踏板，人脚踩动踏板就可驱动大齿轮和木链轮转动将水提到高处。因脚的力量远远大于手的力量，所以脚踏式翻车既省力灌溉效率也更高。②畜力翻车。畜力翻车是由牛或驴等家养牲畜带动翻车链轮转动的翻车。畜力翻车在结构上与人力翻车相似，不同之处在于增加一套畜力传动装置，即在脚踏式翻车的基础上增加一对互相咬合的水平卧轮和竖向立轮。牛或驴等畜力拉动水平卧轮旋转，水平卧轮再咬合竖向立轮转动，因竖向立轮与大齿轮同轴就可带动大齿轮、木链轮转动，循环提水。由于牲畜的力气比人大许多，因而王祯在《农书》中说畜力翻车“比人踏功将倍之”。③水转翻车。水转翻车是以水流的冲击力量来带动翻车木链轮转动、刮水板上行的翻车。水转翻车有卧轮式和立轮式两种。水转翻车虽无需人力、畜力，但却只能在水流有落差的地方使用，因此使用范围远还是比较有限的。④风力翻车。风力翻车是利用风力来带动翻车木链轮转动，实现由低向高提水的。风力翻车由动力（风车）、传动、工作（翻车）三部分组成。工作时，风吹动风篷带动风蓬中间的立轴转动，立轴又带动其下端的平齿轮转动，继而将运动传递到翻车、带动翻车大齿轮转动从而完成提水工作。风力翻车有风就转，并且能根据风向进行调节，因而也常用于排涝工作。

（2）灌溉机械的第二阶段———筒车。筒车大约发明于隋朝，是利用水流冲击水轮转动的农业灌溉机械。筒车一般要安装在有流水的河边上，且挖有地槽，被引入地槽的急流推动水轮不停转动，从而将地槽里的水通过水轮上的木筒或竹筒提升到高处，最终流进农田进行灌溉。筒车是靠激流冲击来实现自动运转的，所以筒车的使用受到一定地形限制。①水转筒车。水转筒车，也称水轮，是用水力带动立轮转动的灌溉机械，常常安置在水流湍急的河岸边。水转筒车由立轮、汲水器、水槽三部分组成。作为汲水器的木筒或竹筒在立轮上呈中心对称状均布排列。木筒或竹筒转动到立轮下部浸入水中时，筒口倾斜向上装水，而转动到立轮上部时筒口倾斜向下倒水。水转筒车在安装时必须将立轮底部浸入水中一定深度，这样流水产生的冲击才能使其转动。同时立轮的顶部要高于提水高度，这样才能将提高的水注入水槽、实现农田灌溉。②畜力筒车。同畜力翻车一样畜力筒车也是用牛、驴等牲畜力来带动筒车转动的灌溉机械。从结构上看，它的汲水部分和水转筒车基本一致，而动力部分和畜力翻车相同。在工作时牲畜拉动水平卧轮旋转，水平卧轮带动与其相咬合的立轮转动，因立轮与筒车立轮同轴故可带动筒车转动达到提水的目的。③高转筒车。高转筒车的提水高度比一般筒车大，适合架设在水面很低而河岸很高的地方。高转筒车由上、下两个立轮构成，上立轮置于岸上、下立轮半置于水中，两立轮之间有竹制链锁环绕相连，在链锁之上等距排列竹筒。整体以木结构为主，结构庞大。工作时由人力或畜力转动上立轮，上立轮再带动竹制链锁运动，竹筒也跟着运动。竹筒转至下立轮处汲水，然后继续运动上行至上立轮最高处后开始转向下行，同时将水倾倒出。如此循环往复就完成了在高岸上从低处汲水的工作。④水转高车。水转高车适合架设在水流较大、流速较高的河岸。水转高车与高转筒车结构近似，汲水方式完全相同。不同之处就在于动力源和动力轮的差别。高转筒车的动力轮是上立轮，动力源是人类或畜力，而水转高车的动力轮在下立轮，动力源是水。水转高车依靠水流冲击驱动下立轮转动来带动竹链锁及其上的竹筒转动，完成汲水过程。

3结语

古代灌溉工具对古代农业的发展是举足轻重的。虽然这些灌溉工具已被现代化灌溉机械所取代，但是作为“人体功能的延伸”，古代灌溉工具不仅反映出了古代劳动人民的智慧，更反映出了古代劳动人民的人造物的设计思想，折射出人与自然之间纯朴而和谐的关系。

作者：任娟莉单位：西安工业大学