在井的发展史上,提水设备的更新和发展占有重要地位。要汲井中水,井绳是必备之物。先秦哲人荀子有“短绠不可以汲深井之泉”的说法,绠就是系在汲水器上的绳子。汲水的器具,最初为陶质,如缶。因陶制瓶罐易破损,后来又发明了用柳枝编成的水斗(或称柳罐、柳棬)、木桶、水桶等。为了减轻汲水出井的劳动强度,聪明的古人还发明了省力的提水工具,把费力捯井绳变为省劲的巧干。
“后重前轻,挈水若抽”的桔槔大概是古人最早发明的提水工具。它利用杠杆的原理,在井边立起竖杆,给横杆一个高支点,横杆的一端绑上重石作坠物,另一端垂直于井口,系桶汲水。关于这种桔槔,战国时期的大哲学家庄周为阐发哲思,曾举其为例,留下了珍贵的史料。 《庄子·天地》说:“子贡南游于楚,反于晋,过汉阴,见一丈人,方将为圃畦,凿隧而入井,抱瓮而出灌。搰搰然用力甚多,而见功寡。子贡曰:'有械于此,一日浸百畦,用力甚寡,而见功多,夫子不欲乎?’为圃者仰而视之,曰:'奈何?’曰:'凿木为机,后重前轻,挈水若抽,数如泆汤,其名为槔。’”文中描述的是用桔槔提水的情形,反映出这种提水机械在当时的中国北方已普遍采用。
继桔槔之后,人们又把另一种简单机械——滑轮悬挂于井口上方。井绳动,滑轮转,原来井绳摩擦井壁、绳锯木断的现象不再发生。更重要的是,由井下向上提水更加省力了。考古表明,这种汲井方式,至少在汉代就已出现。
汲井取水除了用桔槔、用滑轮这些提水工具外,至今一些农村还在使用的辘轳提水——井口设辘轳,汲水者摇动辘轳的曲柄,通过放松或缠绕井绳,使汲水器下降或者上升。水井与辘轳一起,千百年来,一直是人们聚居地的一道常见景观。
元代王祯的《农书·农器图谱》以图文并茂的形式介绍了利用辘轳汲水浇田的情况:“辘轳,缠绠械也。《唐韵》云:圆转木也。《集韵》作椟辘,汲水木也。
井上立架置轴,贯以长毂,其顶嵌以曲木,人乃用手掉转,缠绠于毂,引取汲器。或用双绠而逆顺交转年悬之器,虚者下,盈者上,上上下下,次第不辍,见功甚速。凡汲于井上,取其俯仰,则桔槔;取其圆转,则辘轳,皆挈水械也。然桔槔绠短而汲浅,独辘轳深浅俱适其宜也。”辘轳省力,利用的是轮轴原理,相对于桔槔,属于“更新换代产品”。
另外,立式水车的发明,更进一步提高了汲取井水的效率。据《析津志》等史料载,这种水车,戽斗相连,状如传送带,在水井内上下环绕。汲水时,像推磨一样,围绕井口转圈给力,平轮带动主轮,主轮带动戽斗入井、灌水、提升、出井,将水倾在石规上,再入井。这种立式水车,至晚在唐代就已出现。《太平广记》卷二百五十引《启颜录》说:“唐邓玄挺入寺行香,与诸僧诣园,观植蔬。见水车以木桶相连。乃曰:'法师等自踏此车,当大辛苦。’答曰:'遣家人挽之。’”唐代这座寺庙的菜地,用立式水车汲井水浇苗。水车上木桶相连,依次提水出井。使用这种水车,可以实现无间歇汲水,效率自然要比桔槔或辘轳高许多。
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除了提水机械以外,井灌的普及还需要辅助的田间水利工程设施,比如要根据单井出水量确定井数和井距,设置塘堰、水窖等蓄水设施,建设田间引水工程等。
北魏贾思勰《齐民要术·种葵》中,提到了田间井群布置及其提水设施的情况。
近现代以来,随着打井技术水平的提高,深层地下水逐渐被开发出来,机电井成为中国各地特别是北方地区农业灌溉的重要水源设施,提水机械则采用抽水量极大的机电水泵。比如华北地区,自20世纪70年代以来,一直干旱少雨,地表径流远远满足不了工农业生产和人们生活用水的需要,为了缓解农业缺水的局面,解决粮食问题,一度掀起了打机井抗旱的高潮,先后打机井百余万眼,使深层地下水得到了充分的开发利用,不但大大提高了农业灌溉用水的保证率,还大幅度增加了灌溉面积,从而使粮食产量大幅度增加,一举结束了历史上“南粮北调”的局面。当然,地下水的过度开采也造成了地质环境恶化等问题,其教训是深刻的。返回搜狐,查看更多