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我国历史上出现过哪些关于水土保持的理论?

发布于:2021-05-12 11:37:12 来自:水利工程/水土保持 0 34 [复制转发]

   前记 水土保持活动在我国历史上很早以前就伴随农业活动一起出现并发展起来,但是在发展过程中,到底出现过哪些关于水土保持的理论呢?今天小崔将与大家一起通过学习《中国水土保持概论》(辛树帜 蒋德麟主编,1982年出版)中《我国历史上关于水土保持理论的探讨》一文来了解下我国历史上到底有哪几种关于水土保持的理论。

       开篇: 

     《诗经?十月》所说的“ 高岸为谷、深谷为陵 ”和晋人 葛洪 所说的“ 沧海变桑田 ”等许多著名格言,皆在于说明缓慢的、甚至有时看起来极不明显的土壤侵蚀和淤积现象,时常会给人类所居住的自然环境带来巨大的变化。北宋时,我国杰出的自然科学家沈括曾对水土流失现象进行过许多实地观察和研究,证明了“水凿“即水力侵蚀现象具有巨大的力量,得出了不少极为重要的科学论断。他指出河南成皋以西至陕西一带黄土沟壑中,常见的高达百尺的立土,函谷关、陕县以西的河流下切百余尺的河谷,以及黄河挟带大量的泥沙,皆是“水凿”作用造成的。并证明了我国华北冲积平原主要由黄河挟带的泥沙淤积而成。这些论断是我国历史上关于水利作用的理论概括。

       古代劳动人民在和土壤侵蚀这样巨大的自然力进行斗争中,通过不断的总结经验,提高了对土壤现象的认识,当时的一些科学家进行了一些理论总结,至今对我们开展水土保持工作仍有借鉴的价值。


图1:“高岸为谷、深谷为陵”扇面

图2:葛洪简介


    一、森林抑流固沙理论

      关于森林与水土保持的关系,我国历史文献中谈得比较系统的有 南宋魏岘的《四明它山水利备览》和清代梅伯言的《书棚民事》二文 ,两人从不同的角度,论述和阐明了森林具有抑制流速、固结土壤、含蓄水流,保持土壤的作用。

      魏岘是浙江鄞县人(现宁波鄞州人),南宋嘉定年间(公元1208-1224年)做过一段时间管理,后因事罢官,在家闲居十余年,经常和有经验的老农谈论当地农业生产上存在的问题,从而使他对四明灌渠的问题非常熟悉。他对四明它山水利设施严重的沙压现象做了如下分析:四明山区向以景色优美著称,往时山上一片碧绿,林木既高且密,沿溪平地树林、竹园多,而且长势茂密,虽遇洪水冲刷,沙土为树根盘结得非常坚固,被冲走的并不多,严重的沙压现象并不曾发生。即有轻微的淤积,也能将他们掏挖干净。近年来,木材价格高涨,采伐的人突然增多,致使所有的山地都被砍光,平地的竹园、林木也被采伐一空,遇大雨、暴水骤至,既没有林草抑制水势,有没有植物根系的固结以加强土壤的抗蚀能力,遂使浮沙随流而下,淤塞溪流,积沙高至四五丈。魏岘的分析论证了森林竹木的有无与土壤抗水蚀能力大小有着直接的关系。

      从上述可以看出,早在八百多年前,我国人民已经认识到森林在保持水土方面有以下作用:第一,林木的根系起着 固结沙土 的重要作用。当之辈完好时,被林木根系盘固的土壤非常坚固,抗蚀能力得到加强。反之,当林木遭到破坏时,失去根系固结的土壤常是一盘散沙,极易侵蚀。第二、茂密的林木具有 抑流和截流作 用亦可使流速降低,流量减少,侵蚀土壤的能力也随之降低。反之,在没有林木被覆盖的条件下,一遇暴雨,就会出现径流,流势便会越来越强,径流的侵蚀力也随之越来越大。第三,从引文一再提到沿溪平地竹木在固沙护岸方面的作用中,可以看出作者对 山下林木的防冲作用 很重视。

     梅伯言又名曾亮(公元1786-1856年),江苏上元(今南京江宁县)人,古文学家。1853年太平军占领南京后,他一直留在南京。梅伯言在《书棚民事》一文中,对山林和水土保持的关系,做了深入细致的分析和论述。文章说,董邦达任安徽巡抚期间,曾因开放山林让“棚民”(即流民)耕种,引起激烈争论。梅伯言本人对这一问题既很生疏,只好向山区农民请教。农民告诉他说, 未经开垦的山林,表土坚实,山石稳固,草木繁茂,要不了几年,便会有几寸的枯枝落叶覆盖在地面上,遇到下雨,雨滴首先落在树上,然后落在树下的腐叶层上,再经过腐叶层渗入土石中,最后以泉水形式从石头缝里流出,汇合成潺潺细流,缓缓向山下流去,并不造成水土流失 。且因水流速度徐缓,故不会对山下农田造成危害,即使半月不落雨,山田因有泉流滋润灌溉,也不至于干旱。农民说, 现在用刀斧将山上的林木伐光,用犁锄将山头的表土耕得很松,大雨还未停止,地面便会出现径流,夹带大量泥沙,倾泻到沟壑中。沟壑被填平,不能蓄水,洪水势必淹没山下农田,等到山下低洼地中的积水没有了,山田也因水源枯竭而变得非常干旱。

      依据以上调查,作者得出结论说,在山上毁林开荒,是开了不毛之地,破坏了有谷之田,是得不尝试的。这和“山上开荒,山下遭殃”的农谚意思完全一致。

      梅伯言《书棚民事》对森林在保持水土方面的作用,显然比魏岘更加注意。文章细致深入的论述了森林在消减洪峰、防止土壤侵蚀、涵蓄水源等方面的作用,以及这些作用对山田防洪、抗旱和对保护山下农田安全生产的重要意义。文章采用正反对比的方法揭示出森林与农业生产的密切关系。

 

图3:北宋魏岘著的《四明它山水利备览》

图4:民国时刊印的《梅伯言文》

图5:如今的四明山森林公园

图6:森林树木强大的根系

图7:根系固沙作用明显


  二、沟洫治黄论与“使天下人人治田,则人人治河”思想

      远在 西汉时张戎 已经指出“ 河水重浊”和泥沙淤积 是黄河决溢的主要原因。此后,北宋的沈括、清代的胡定均指出黄河的泥沙是由于黄河中游黄土地区的水土流失所造成。黄河为害的原因虽早有定论,但对治黄的办法却存在着不少分歧。一派主张“缮完固堤,增卑培薄”;一派则认为黄河水势“湍悍难制”“未可以力胜”, 故他们主张广泛兴办农田水利,将黄河洪水散于田间沟洫之中,变水害为水利 他们认为要黄河无患,沟洫治理是根本 ,以此称他们的理论为“沟洫治黄论”。自西汉以来,在治黄问题上的争论主要发生在以上两派之间。


图8:西汉张戎像。 张戎,字仲功,西汉末长安人,曾任 大司马 史。治水有功,对后世黄河治理具有重大意义,常为人们所引用。元始四年(公元4年), 安汉 王莽 召集群臣征求治河意见,张戎应命提出了自己的看法。他首先指出 黄河 的特性:“水性就下,行疾则自 刮除 成空而稍深。河水重浊,号为一石水而六斗泥。”“今西方诸郡,以至京师东行,民皆引河、渭山川水溉田。春夏干燥,少水时也,故使河流迟,贮淤而稍浅;雨多水暴至,则溢决。而国家数堤塞之,稍益高于平地,犹筑垣而居水也。”最后他提出了治河主张:“可各顺从其性,毋复灌溉,则百川流行,水道自利,无溢决之害矣。”张戎早在两千年前即从水流、泥沙角度分析河患成因,提出以水刷沙的主张,确实有创见性的。特别是“河水重浊,号为一石水而六斗泥”这句名言,为黄河水沙作了量的估计,对后世黄河治理具有重大意义,常为人们所引用。

       西汉哀帝时(公元前6---1年)待诏 贾让献《治河三策》 ,着重批判了“缮完固堤,增卑培薄”的消极防御做法,他认为这种治黄方法有三害: 百姓疲于救水,妨碍本业,为第一害;河床日高,水行地上,水位升高,土地盐碱化,人民居处不便,为第二害;遇有溃决,洪水泛滥,造成生命财产的损失,为第三害。因而,他称此为下策。他主张“多穿漕渠”以“分杀水怒”,使农民能利用水来灌田。 贾让认为这样可以除三害、兴三利:利用填淤改良盐碱地和下湿地,为利之一;改陆田为水田,变禾麦为粳稻,使产量大大提高,为利之二;通漕运舟楫之便,为利之三。贾让说他的治黄方案是同发展农业生产、农田水利紧密相结合的,百姓虽然承担劳役,也不致给他们带来贫困。
图9:河南武陟县嘉应观供奉西汉贾让为河神。  西汉后期,黄河决口频繁,哀帝召集治河人才议事。大臣贾让提出治理黄河的系统见解,分为上、中、下三个方案,后世称为「贾让治河三策」,见于《汉书·沟洫志》。贾让首先提出治水的基本思想是不与水争地。接着分别阐述了三个方案的具体内容。上策是:开辟今天的河北省西部广大地区为蓄滞洪区 。蓄滞洪区的移民安置费用,以几年的修堤费用即可补偿。贾让认为这样就能从根本上消除水患。中策是:开辟分洪河道下入漳河,并开渠建闸,以便引黄河水作灌溉之用。他认为这样做还有三个好处:其一,可发展淤灌,改良土壤;其二,可改种水稻,将产量提高五至十倍;其三,可以发展航运。要实现这个方案,只需要花一年的修防费用就够了。贾让认为这个方案能兴利除害,维持数百年。至于下策则是加固堤防,维持河道现状。但是堤防难免岁修岁坏,结果往往会劳民伤财。贾让治河三策是现存最早的一篇全面阐述治河思想的重要文献。它以人类社会发展及自然和谐为宗旨,对后世影响很大。贾让的上策是要开辟今天河北省西部的广大地区为蓄滞洪区,滞洪区要选在不宜种植作物的盐硷洼地,把四周用堤防围起来,以增加容蓄洪水的能力。这个经验一直流传下来,今天一些河流的防洪中仍然借助蓄洪区的效益,白洋淀、东淀等淀泊在海河防洪中的作用,就是明显的例子。

        贾让的“多穿漕渠,使民溉田,分杀水怒,兴利除害,岁劳民不疲”的治黄 主张,是治黄史上最早出现的沟洫治黄论。 宋元以来,黄河决溢和改道频繁,一些人对单纯依靠提防和“增卑培薄”的治黄方法是否解决问题,怀疑剧增。自元末宋濂《治河议》倡沟洫之说,到了明代沟洫治黄论更是盛极一时。周用、徐贞明、徐光启等治河专家、农田水利专家和农学家,均对沟洫治黄论大加倡导。尤其是周用提出“使天下人人治田,则人人治河”的思想后,使这一理论在水土保持方面的意义大为提高。
图10:宋濂(1310年11月4日 —1381年6月20日), 景濂, 潜溪, 别号 龙门子、玄真遁叟、仙华生、元贞子、元贞道士、仙华道士、幅子男子、无念居士、白牛生、南山樵者、南宫散史、禁林散史, 汉族 祖籍 金华潜溪,至宋濂时迁居金华 浦江 (今浙江浦江)。明初著名政治家、文学家、史学家、思想家。与 高启 刘基 并称为“ 明初诗文三大家 ”,又与 章溢 、刘基、 叶琛 并称为“ 浙东四先生 ”。被明太祖 朱元璋 誉为“开国文臣之首”,学者称其为太史公、宋龙门。

      周用,明代江苏吴江人,嘉靖二十二年(公元1543年),奉命负责治黄工作,他给皇帝上过一个《理河事宜疏》,专谈治河与垦田两者的关系。他认为治河与垦田同为关系国计民生的大事,而且彼此间有着相互制约、相互促进的辩证关系,孤立的解决其中一个,均不会成功。他说“” 治河、垦田,事实相因,水不治则田不可治;田治,则水当益治;事相表里“ 。如何一举将两件大事同时做好呢?他回答” 天下皆修沟洫,天下皆治水之人。 “治理沟洫”一词,在周用看来完全是“治田”的代用词,这就是说,周用认为应该从治理农田开始,而且他认为只有这样才能“ 一举而兴天下之大利,平天下之大患”, 这在当时是一个十分先进的思想。

       周用的思想已从着重治理河道本身,扩大到全流域面上的治理,由偏重提防御洪转向减洪灭洪,由单纯治水转向发展水利,将洪水消灭于农田和沟洫之中,这是一个很大的进步。

      周用之后,徐贞明、徐光启等具有远见卓识的水利学家、农学家,无不将治水和治田紧密结合起来。徐光启在《旱田用水疏》中,曾将旱田水利化的好处概括为:第一,可以尽地力,第二可以救旱、防旱,第三可以救潦、防潦;第四,可以防止江河水患。徐光启在讲完旱地灌溉雨排水的好处后,用“先臣周用曰:使天下人人治田,则人人治河“一语,做为文章的结束语,为此,我们也可以将他的上述论证,看成是对周用“沟洫治黄论”的进一步解释。

      清人胡定继周用、徐光启之后,提出了“汰沙澄源”的治黄方针。它的基本思想是要设法使黄河含泥沙量减少,使河水变清。他主张在黄河中游黄土丘陵沟壑区打坝拦沙,从河中淘汰掉泥沙,使河水变得清澈起来。这样的坝堰不但可以拦沙,而且坝内的沟谷经过泥沙淤积还可以种麦。胡定的主张可以认为是周用的“治田即治河”思想的发展。但周、徐、胡诸人所处的历史条件注定了他们的正确思想不会被采纳。在封建制度下,想要在黄河中游广大地区内发动群众修农田、兴沟洫、打坝拦泥淤地,实行汰沙澄源,根治黄河,是根本不可能的。


图11:周用(1476—1547) 字行之,号伯川,吴江(今江苏吴江)人。著有《周恭肃公集》,最早版本为嘉靖28年(1549)年周国南川上草堂刻本。他治河提倡沟洫治理,认为黄河之所以有决徙之变,是由于“数千里之黄河,挟五六月之霖潦,建瓴而下,乃仅以河南开封府兰阳县(今兰考)以南之涡河,与直隶徐州、沛县百数十里之间拘而委之于淮”,哪有不横流溃决之理。因此他提出用沟洫治理黄河的必要性。他说:“天下之水,莫大于河,天下有沟洫,天下皆容水之地,黄河何所不容?天下皆修沟洫,天下皆治水之人,黄河何所不治? 水无不治,则荒田何所不垦? 一举而兴天下之利,平天下之大患,以是为政,又何所不可?”他是想把黄河洪水分散到田间地头,有利于农业生产,又可达到消除黄河洪患之目的。他这种治河思想,打破历史上单纯依靠下游堤防治理的局限性,探索出新的治河见解。后人所编《皇明经世文编》中,亦收有其治理河道条目。


图12:徐光启(1562.4.24-1633.11.8), 字子先,号玄扈,天主教圣名保禄, 汉族 ,上海县法华汇(今上海市)人,明代著名科学家、政治家。官至 崇祯 朝礼部尚书兼 文渊阁大学士 、内阁次辅。徐光启毕生致力于数学、天文、历法、水利等方面的研究,勤奋著述,尤精晓农学,译有《几何原本》《泰西水法》《农政全书》等著书。同时他还是一位沟通中西文化的先行者。为17世纪中西文化交流作出了重要贡献。


图13:胡定(1709—1789) 字登贤,清朝官吏。雍正十一年进士,改庶吉士,授检讨。乾隆五年,考选陕西道监察御史。著有《双柏庐文集》《御纂通鉴纲目测议》。


  三、“治水先治源”的理论

       明朝万历年间(公元1573---1620年),我国著名水利专家徐贞明所著的 《潞水客谈》, 是一部专谈西北水利问题的著作。 该书对治水问题曾提出一个比较重要的理论,叫“治水先治源”,也就是主张在治理泛滥为灾的多泥沙河流时,应当首先从上游治理起,然后依次及于中游和下游。 我们对这一理论十分重视,是因为他所说的地区,恰好是我国水土流失非常严重的西北黄土高原,他所谈的河流如永定河又是这一地区含泥沙量最多的河流之一。因此,徐氏所说的治水先治源,实际上就是说治水应当治理上游水土流失严重的丘陵山区。于此不难看出,这一理论与水土保持的关系是如何密切。徐贞明在治水问题上和与他同时代的周用及他以后的徐光启,有着一个共同的指导思想。他认为,人类对天然水源如不设法加以利用,听其自流,它们便会汇聚成泛滥为灾的洪水。反之,人类如能积极发展农田水利,使水散布于田野沟洫之间,便不会有洪水发生,从而便可变水害为水利。为此,他认为治水的关键,是要使天地间的水,散而不聚。在治理一条多灾的河流时,如何使原来为害的洪水散而不聚,轻易控制呢?在河流的哪一部分采取“散水”的措施最为合适呢?他认为最好是从河流的上游首先实行散水。他主张首先治理上游的原因,是因为上游水势较弱,便于驾驭和利用。散水的办法是自上而下,利用河水,将两岸土地逐步造成水田,经过沿河农田层层散水,河流水势必被削弱,如此引灌,既不至决口泛滥,也不至把农田冲坏。他认为这样做的结果,必会既发展农田水利,又免除水患。他以桑干河为例说,历代只注意在下游卢沟桥一带筑堤堵防,花了不知多少钱,浪费了不知多少人力和物料,并未取得效果。现在又有人在中游的保安(今河北涿鹿县)境内,进行河滨造田,恐怕也难保不被大水淹没。他主张应首先在桑干河上游山区的山西省浑源县引水造田,这样不但可以保住保安新造的农田,而下游京津一带的水患亦可免除。

      徐贞明同周用所主张的治水方略,都是从垦田和治理沟洫开始,徐贞明并进一步提出“治水先治源”的主张,将治水、垦田、水土保持三项工作紧密结合起来,这在今天仍有重要意义。徐贞明之后谈论西北水利的人多持此论。清代曾有人论述说:“水之流盛于东南,而其源皆在西北。用其流者,利害常兼;用其源者,有利而无害”。足见这一理论影响的深远。

      徐贞明是江西省贵溪人,他对北方的情况并不十分熟悉,例如他特别强调在北方修治江南式的水田,并主张招募南方的农民来北方各河上游修治水田,便是比较明显的例子。所以,徐光启指出他的这一主张的缺点时说:“北方之可为水田者少,可为旱田者多,公只言水田,而不言旱田。”,徐贞明单纯强调修治水田的想法,必然会影响治山治水工作广泛深入的开展。因此, 徐光启在《旱田用水疏》中,用扩大旱地灌溉面积来代替修治水田,使“治水先治源” 的理论在水土保持工作中具有更重要的实际意义。徐光启还将利用水源和治田的方法归纳为以下六种:

      第一、水源高于农田时,可采用开沟引水的方法进行浇灌。

      第二、溪涧在农田旁边,水位比农田低时,有两种引水方法:若水势急、流量大时,可以筑坝拦水,使水位升高,再进行引灌;若流势缓慢、流量小时,可用水车灌溉。

      第三、水源比农田高很多,可将山坡修成梯田,逐级受水,自山而下入于江河。

      第四、溪涧流水距离农田较远,水位比农田低,也有两种情况:一是水流较缓、水量不大时,可开沟将水引到田边,然后车水灌田;一是水势急、流量大时,将水引到田边、打坝拦水,升高水位,然后实行引灌。

      第五、泉流在一边,农田在另一边,中有沟壑阻隔时,可用竹、木做成竹管、木槽引水渡槽,导水至田间。

      第六、平地仰泉,泉水旺盛时,可以开沟引用;泉水不大时,可就近挖凿池塘,将泉水蓄积起来集中使用。

       徐光启计划利用的水源有山上流泉、平地仰泉和山涧流水;他所谈的田,主要是山上的梯田和沟谷川台地;他建议采取的旱改水的技术措施是修建坝堰、陂塘、沟渠、引水渡槽以及平整土地、修治水平梯田等。在这里我们看到了徐光启所绘制的治山治水蓝图,他具体揭示了治水先治源的内容,加深了我们对这一理论的认识。他还特别强调在山区引水灌田时要防止冲刷,并介绍了采用水蒡来防止冲刷的技术经验。以上所述都是水土保持的主要内容。徐光启大大丰富和发展了”治水先治源“的理论。


图14:民国时刊印的《潞水客谈》。 徐贞明(1530~1590年)著。徐贞明字孺东,一字伯继, 江西 贵溪人,明代倡导发展海河水利的代表人物。万历三年(1575年)任工科给事中,上疏 神宗皇帝 ,针对漕运负担过重情况,提议开发海河水利。他说“水聚之则为害,散之则为利”,主张在上游开渠灌溉,下游开支河分泄洪水,低洼淀泊留以蓄水,高地则开辟圩田,则水利兴而水害除。后来因涉及政事被贬潞州,著《潞水客谈》。书中阐述了北方兴水利的14条好处,并提出具体办法。万历十三年(1585年), 封尚 宝司丞,后兼监察御史,领垦田使,受命兴修水利。他选择永平府(今河北卢龙县)一带试行,次年即垦田29000多亩。此后,他勘察海河流域各地,准备推广。而神宗皇帝听信御史 王之栋 列举的12条反对意见,并扬言“滹沱非人力可治,徒耗财扰民”,畿辅水利计划落空,徐贞明乃还故官。万历十八年(1590年)谢世。徐贞明是中国明代万历年间倡导海河水利的代表人物。他的代表作品《潞水客谈》更是被清人评为:“终明代良策,无以逾此”。


图15:永定河风景。 永定河是中国北京地区最大河流,海河五大 支流 之一。永定河位于北京的西部。上游源於山西省宁武县的 桑干河 ,在河北省 怀来县 纳源自内蒙古高原的 洋河 ,流至 官厅 始名永定河,流域面积5.08万平方公里。流经山西、河北两省和北京、天津两市入海河,注入渤海。主要支流有壶流河、洋河、妫水、 清水河 等。二十世纪七十年代以来,随着全球气候变化,永定河流域持续多年干旱少雨,下游常年处于断流状态。永定河流域夏季多暴雨、洪水,冬春旱也严重。上游黄土高原森林覆盖率低, 水土流失 严重,河水混浊,泥沙淤积,日久形成地上河。河床经常变动。善淤、善决、善徙的特征与黄河相似,故有「小黄河」和「浑河」之称。因迁徙无常,又称 无定河 。清康熙三十七年(1698)大规模整修平原地区河道後,始改今名。1954年建成蓄水22亿多立方米的官厅水库,才基本控制了上游洪水。


图16:桑干河风景。 桑干河属 海河流域 永定河 ,由上游源子河、恢河在朔城区 马邑 汇合后为桑干河,流经朔城区、 山阴县 应县 、怀仁县,在怀仁县古家坡附近进入大同市,经河北省汇入永定河。朔州市界以上流域面积8618平方公里,省界以上流域面积为17744平方公里,河道长度为241km,其中朔州段长为124km。在朔城区东 榆林村 建有一座中型水库,总库容为6500万立方米,水库大坝控制流域面积3430平方公里。本段河道主要支流有两条即黄水河与浑河,分别于应县西 朱庄 、怀仁县新桥附近汇入桑干河。并在干流东榆林水库下游 罗庄 、黄水河入汇口下游西朱庄附近分别设有两个水文测站。东榆林水库下游至怀仁县新桥(浑河入口),全长81.3千米。


图17:徐光启著《农政全书》。 徐光启在《农政全书》中的《旱田用水疏》,从水位、流速、流量以及蓄水、引水和取水的方式、方法等方面来考虑各种水源的利用,基本符合近代水利学的原理。具体为:(1)用水之源,即对山泉和地下喷泉的利用;(2)用水之流,即对江、河、塘浦等水流的利用;(3)用水之潴,即对湖、荡、沼、泽等积水的利用;(4)用水之委,即是海滨地区江、河出口处以及海中岛屿、沙洲水源或水流的利用;(5)作源作潴以用水,也就是依靠人力开凿水井或修筑池塘、水库以蓄积泉水或雨水、雪水,加以利用。


(该文内容来自 辛树帜 蒋德 主编《中国水土保持概论》,1982年出版;图片来自网络)     

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