中國古代灌溉工具研究范文

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1小面積土地的灌溉工具

（1）桔槔。桔槔是利用杠桿原理的取水工具，大約出現在春秋戰國時期。早期的桔槔主要用于園圃中的“井”上，代替缸、甕等來汲水灌田，后來也應用在湖、河、塘、溪的邊上汲水。桔槔的結構較為簡單。用一根橫長桿，將其中間豎向支撐或懸吊。橫桿的一端用一根直桿或繩子與汲水器相連，另一端綁上一塊重石。不汲水時，橫桿上綁石頭的一端位置較低。汲水時，人用力將汲器往下壓，橫桿上綁石頭的一端就上升，當汲器汲滿水后，石頭一端下降，就能輕松把水提拉至所需的位置。應用桔槔的汲水過程主要是借助人的體重向下用力，因而大大減輕了人們提水的疲勞感。桔槔作為汲水工具雖然簡單卻使人們的勞動強度得以降低，因而是古代中國主要的灌溉工具之一。

（2）轆轤。隨著農田耕作規模的擴大，桔槔已經不能滿足農田灌溉的需要了。于是出現了另一種灌溉工具———轆轤。轆轤便于深井汲水，彌補了桔槔的功能缺陷，滿足了農田灌溉對水資源的進一步需求。轆轤是利用輪軸原理的產物。轆轤的主要部件是一根短圓木，其下面有三條腿的木架做支撐，短圓木可環繞其中心軸轉動。圓木上繞繩索，繩索一端固定，另一端懸掛陶罐或水斗。汲水時轉動圓木松開繩索放下陶罐或水斗，水滿時反向轉動圓木使繩索重新纏繞到圓木上，就可將水提出。轆轤上的繩索一放一收、水斗一落一起就完成了深井汲水。

2大面積土地的灌溉機械

隨著農業生產的發展，農田耕作面積不斷增大，需要灌溉的田地越來越多。當時能夠實現河渠自流灌溉的田地是很少的，大量的田地因為地勢高于河流水面而無法得到灌溉。為了將低處的水連續地提升到高處，滿足了大面積田地的灌溉需要，古代勞動人民發明了水車這一灌溉機械。水車的出現使得農業灌溉能力大大提高，并使農業生規模進一步擴大。

（1）灌溉機械的第一階段———翻車。翻車也叫龍骨車，是利用鏈輪傳動來帶動水槽內的刮板翻轉從而將低處的水引向高處的灌溉機械。翻車在東漢時已經出現。后經過三國時馬鈞的改良成為灌溉園圃的工具，直到唐代才成為農業灌溉機械發展繁盛起來。①人力翻車。人力翻車是靠人力作為驅動來帶動翻車工作的。人力翻車又可分為手搖式翻車和腳踏式翻車，兩者結構基本相同。手搖式翻車又稱拔車，是依靠手搖車拐來帶動大齒輪轉動，從而將水由低處車運到高處的。腳踏式翻車是在大齒輪軸的兩端安裝腳踏板，人腳踩動踏板就可驅動大齒輪和木鏈輪轉動將水提到高處。因腳的力量遠遠大于手的力量，所以腳踏式翻車既省力灌溉效率也更高。②畜力翻車。畜力翻車是由牛或驢等家養牲畜帶動翻車鏈輪轉動的翻車。畜力翻車在結構上與人力翻車相似，不同之處在于增加一套畜力傳動裝置，即在腳踏式翻車的基礎上增加一對互相咬合的水平臥輪和豎向立輪。牛或驢等畜力拉動水平臥輪旋轉，水平臥輪再咬合豎向立輪轉動，因豎向立輪與大齒輪同軸就可帶動大齒輪、木鏈輪轉動，循環提水。由于牲畜的力氣比人大許多，因而王禎在《農書》中說畜力翻車“比人踏功將倍之”。③水轉翻車。水轉翻車是以水流的沖擊力量來帶動翻車木鏈輪轉動、刮水板上行的翻車。水轉翻車有臥輪式和立輪式兩種。水轉翻車雖無需人力、畜力，但卻只能在水流有落差的地方使用，因此使用范圍遠還是比較有限的。④風力翻車。風力翻車是利用風力來帶動翻車木鏈輪轉動，實現由低向高提水的。風力翻車由動力（風車）、傳動、工作（翻車）三部分組成。工作時，風吹動風篷帶動風蓬中間的立軸轉動，立軸又帶動其下端的平齒輪轉動，繼而將運動傳遞到翻車、帶動翻車大齒輪轉動從而完成提水工作。風力翻車有風就轉，并且能根據風向進行調節，因而也常用于排澇工作。

（2）灌溉機械的第二階段———筒車。筒車大約發明于隋朝，是利用水流沖擊水輪轉動的農業灌溉機械。筒車一般要安裝在有流水的河邊上，且挖有地槽，被引入地槽的急流推動水輪不停轉動，從而將地槽里的水通過水輪上的木筒或竹筒提升到高處，最終流進農田進行灌溉。筒車是靠激流沖擊來實現自動運轉的，所以筒車的使用受到一定地形限制。①水轉筒車。水轉筒車，也稱水輪，是用水力帶動立輪轉動的灌溉機械，常常安置在水流湍急的河岸邊。水轉筒車由立輪、汲水器、水槽三部分組成。作為汲水器的木筒或竹筒在立輪上呈中心對稱狀均布排列。木筒或竹筒轉動到立輪下部浸入水中時，筒口傾斜向上裝水，而轉動到立輪上部時筒口傾斜向下倒水。水轉筒車在安裝時必須將立輪底部浸入水中一定深度，這樣流水產生的沖擊才能使其轉動。同時立輪的頂部要高于提水高度，這樣才能將提高的水注入水槽、實現農田灌溉。②畜力筒車。同畜力翻車一樣畜力筒車也是用牛、驢等牲畜力來帶動筒車轉動的灌溉機械。從結構上看，它的汲水部分和水轉筒車基本一致，而動力部分和畜力翻車相同。在工作時牲畜拉動水平臥輪旋轉，水平臥輪帶動與其相咬合的立輪轉動，因立輪與筒車立輪同軸故可帶動筒車轉動達到提水的目的。③高轉筒車。高轉筒車的提水高度比一般筒車大，適合架設在水面很低而河岸很高的地方。高轉筒車由上、下兩個立輪構成，上立輪置于岸上、下立輪半置于水中，兩立輪之間有竹制鏈鎖環繞相連，在鏈鎖之上等距排列竹筒。整體以木結構為主，結構龐大。工作時由人力或畜力轉動上立輪，上立輪再帶動竹制鏈鎖運動，竹筒也跟著運動。竹筒轉至下立輪處汲水，然后繼續運動上行至上立輪最高處后開始轉向下行，同時將水傾倒出。如此循環往復就完成了在高岸上從低處汲水的工作。④水轉高車。水轉高車適合架設在水流較大、流速較高的河岸。水轉高車與高轉筒車結構近似，汲水方式完全相同。不同之處就在于動力源和動力輪的差別。高轉筒車的動力輪是上立輪，動力源是人類或畜力，而水轉高車的動力輪在下立輪，動力源是水。水轉高車依靠水流沖擊驅動下立輪轉動來帶動竹鏈鎖及其上的竹筒轉動，完成汲水過程。

3結語

古代灌溉工具對古代農業的發展是舉足輕重的。雖然這些灌溉工具已被現代化灌溉機械所取代，但是作為“人體功能的延伸”，古代灌溉工具不僅反映出了古代勞動人民的智慧，更反映出了古代勞動人民的人造物的設計思想，折射出人與自然之間純樸而和諧的關系。

作者：任娟莉單位：西安工業大學