圖4-61 遼陽三道壕漢墓壁畫中的井汲轆轤圖

    井水在干旱或半干旱地區(qū)成為灌溉水源，起碼應(yīng)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展到相當(dāng)水平才有的產(chǎn)物。陜西灃西張家坡西周遺址中在一小范圍內(nèi)就發(fā)現(xiàn)了8口水井，有的深達(dá)9米以上，如此密集的井群，表明其功能除供飲用外可能還是灌溉水源。

    古代利用井水灌溉的地域主要在北方河北、陜西、山西、山東、河南等省，而井灌有較大規(guī)模則是明清時期，這可能與當(dāng)時人口較此前密集，農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)有關(guān)。與明清時井灌發(fā)達(dá)相應(yīng)的是出現(xiàn)較多關(guān)于鑿井和井灌的論著，其中明代徐光啟對水井井址的選擇、開鑿、襯砌和維護(hù)有詳細(xì)歸納，所涉及的水文地質(zhì)學(xué)知識應(yīng)該是在這一學(xué)科領(lǐng)域古代成就的集中展現(xiàn)。

    (一)古代與井水相關(guān)的水文地質(zhì)知識

    水井的開鑿涉及水文地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的許多工程問題。徐光啟《農(nóng)政全書》有關(guān)井的闡述，概括起來有5方面內(nèi)容：井址的選擇、井深確定、井水水質(zhì)的判別、井底建筑結(jié)構(gòu)和材料及鑿井過程中回避有害氣體的問題。一些內(nèi)容包含了若干現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的基本知識①。

    1．關(guān)于井址選擇
 
    (1)有泉源出露的情況：

    “鑿井之處，山麓為上，蒙泉所出，陰陽適宜，園林室屋所在。向陽之地次之，曠野又次之。山腰者居陽則太熱，居陰則太寒，為下。鑿井者，察泉水之有無，斟酌避就之?！雹谔岢龈鶕?jù)地貌和泉水出露情況，選擇井址的原則。在山麓沖積扇，地下水處于流動狀態(tài)，地下水出露即所謂“蒙泉所出”之處，提示了鑿井位置。

    (2)無泉水出露的情況：

    有三種方法可以判斷有無淺層含水層，即氣試、盤試和缶試、火試。

    氣試：“當(dāng)夜，水氣恒上騰，日出即止。今欲知此地水脈安在，宜掘一地窖，于天明辨色時，人入窖以目切地，望地面有氣如煙，騰騰上出者，水氣也。氣所出處，水脈在其下?！雹?br>
   盤試和缶試：“城邑之中，室居之側(cè)，氣不可見。宜掘地三尺，廣長任意。用銅餳盤一具，清油微微遍搽之。窖底用木高一二寸以支盤，偃置之。盤上干草蓋之，草上土蓋之。越一日開視，盤底有水欲滴者，其下則泉也?！雹荏驹嚭捅P試只是用具不同的差別。缶試：“近陶家之處，取瓶缶坯子一具，如前銅盤法用之。有水氣沁入瓶缶者，其下泉也”。⑤沒有陶坯，還可以用土坯或羊絨代替。

    火試：“掘地如前，篝火其底，煙氣上升，蜿蜒曲折者，是水氣所滯，其下則泉也。直上者否?！雹?br>
    2．關(guān)于井深

    “井與江河，地脈通貫，其水淺深，尺度必等。今問鑿井應(yīng)深幾何?宜度天時旱澇，河水所至，酌量加深幾合而為之度。去江河遠(yuǎn)者不論?！雹?br>
    3．關(guān)于水質(zhì)

    “凡掘井及泉，視水所從來而辨其土色。若赤埴土，其水味惡。若沙土，水味稍淡。若黑墳土，其水良(黑漬者，色黑稍黏也)。若沙中帶細(xì)石子者，其水最良?！雹喑烁鶕?jù)井水土質(zhì)辨別井水水質(zhì)外，徐光啟還歸納了5種鑒定方法：煮試、日光照、品味、稱重(井水比重愈輕愈好)、紙帛測試。

    4．關(guān)于做井底

    “做井底，用木為下，磚次之，石次之，鉛為上。既做底，更加細(xì)石子厚一二尺，能令水清而味美。若井大者，于中置金魚或鯽魚數(shù)頭，能令水味美，魚食水蟲及土垢故?！雹?br>
    ①明?徐光啟：《農(nóng)政全書》卷16，農(nóng)政全書校注本，上海古籍出版社，1985年，第515～518頁。
    ②明?徐光啟；《農(nóng)政全書》卷16，農(nóng)政全書校注本，上海古籍出版社，1985年，第516頁。
    ③，④，⑤  明．徐光啟：《農(nóng)政全書》卷16，農(nóng)政全書校注本，上海古籍出版社，1985年，第515頁。
    ⑥，⑦，⑧  同②。
    ⑨明．徐光啟：《農(nóng)政全書》卷16，農(nóng)政全書校注本，上海古籍出版社，1985年，第517頁。

    用鉛做井底的襯砌材料，似不是民間的做法。但是，水質(zhì)保潔的觀念在公元前400年時的周代已經(jīng)具備。《周易?井》“井泥不食，舊井無禽”①，是說井泥是井中的沉淀物，污染井水，不可飲用井泥多的井水；久不淘冼的舊井，即使禽類也不能飲用。漢代，政府甚至制定了這樣的規(guī)定：夏至日為淘井日②。

    5．關(guān)于鑿井過程中回避有害氣體問題

    “凡山鄉(xiāng)高亢之地多有之，澤國鮮焉。此地震之所由也，故曰震氣。凡鑿井遇此，覺有氣颯颯侵人，急起避之。俟泄盡，更下鑿之。欲候和氣盡者，縋燈火下視之，火不滅，是氣盡也?！雹圻@里提到的震氣，多是深土層中積蓄的二氧化碳，二氧化碳比重大，沉入土層和巖洞里面。

    《農(nóng)政全書》中有許多內(nèi)容與公元前32年至前22年古羅馬著名學(xué)者維特魯威(Vitruvii)的《建筑十書》相近或雷同④?！督ㄖ畷芬驗橹惺兰o(jì)修道院偶然發(fā)現(xiàn)的抄本才得以幸存。歐洲文藝復(fù)興時期從意大利開始，西歐各國紛紛刊行。深受西方傳教士影響的徐光啟有關(guān)井水和水文地質(zhì)知識的闡述，顯然參考了《建筑十書》。但是有許多內(nèi)容徐光啟作了補(bǔ)充和完善，如水質(zhì)的鑒定方法不見于原書；關(guān)于“震氣”即氧和二氧化碳的闡述，西方是在18世紀(jì)初才發(fā)現(xiàn)的。徐光啟施工中回避有毒氣體的方法是科學(xué)的。但是，鉛做井底，即使在古羅馬時期用鉛做輸水管也被認(rèn)為有毒，是不衛(wèi)生的⑤，徐光啟對鉛的物理和化學(xué)性質(zhì)并不了解，誤以為鉛是做井底襯砌的最好材料。但是，徐光啟補(bǔ)充的另外水質(zhì)保潔的方法顯然是中國本土通行的做法的總結(jié)。

    (二)庭院單井小面積灌溉

    《呂氏春秋?勿躬篇》：“伯益作井”⑥，伯益是傳說虞舜時人，協(xié)助大禹治水。文獻(xiàn)記載表明至少在夏商時代水井已經(jīng)在人類生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮作用。

    井水用于灌溉先是用在莊園中，此后能夠推行與提水機(jī)械運(yùn)用有關(guān)。《莊子?天地篇》：“子貢南游于楚，反于晉，過漢陰。見一丈人，方將為圃畦，鑿隧而入井，抱甕而出灌。拇措然用力甚多，而見功寡。子貢曰：有械于此，一日浸百畦，用力甚寡，而見功多，夫子不欲乎?為圃者仰而視之，曰：奈何?曰：鑿木為機(jī)，后重前輕，挈水若抽，數(shù)如泆湯，其名為槔?！雹哌@里描述的是用桔槔提水的情形，顯然當(dāng)時北方比南方用得普遍。

    田間水井即便有提水機(jī)械，沒有田間溝渠工程配置，井灌仍被局限在很小的范圍內(nèi)?！短綇V記》記載了唐代庭院所用的井灌水車：“唐鄧玄挺(?～689)入寺行香，與諸僧詣園，觀植蔬。見水車以木桶相連，汲于井中。乃曰：法師等自蹋此車，當(dāng)大辛苦。答曰：遣家人挽之?！雹嗉词故⑻茣r，庭園有提水設(shè)施的井灌也是財富殷實的寺廟才有。

    ①《周易?井》，十三經(jīng)注疏本，第60頁。
    ②《后漢書?禮儀志》卷15。
    ③  明?徐光啟，《農(nóng)政全書》卷16，農(nóng)政全書校注本，上海古籍出版社，1985年，第516頁。
    ④  維特魯威[意大利]，高履泰譯：《建筑十書?第八書》，中國建筑出版社，1986年，第177頁。
    ⑤《后漢書?禮儀志》卷15，第192頁。
    ⑥《呂氏春秋》卷17，諸子集成本，第206頁。
    ⑦《莊子集解》卷3，諸子集成本，第74～75頁。
    ⑧  北宋?李防《太平廣記》卷250，引侯白《啟顏錄》，筆記小說大觀本，江蘇廣陵古籍刻印社，1983年，第172頁。    

    (三)提水機(jī)械和田間工程完備的井灌灌區(qū)

    只有具備了提水機(jī)械和田間溝渠才可能形成有一定規(guī)模的井灌灌區(qū)。井灌要成為保障一定面積耕地用水需求的水利形式，還需要輔助的工程設(shè)施，它大致包含四個方面：①地下水勘測，尋求穩(wěn)定的地下水源；②與水源量、灌溉面積有關(guān)的井群布置規(guī)劃，這將涉及單井出水量、井?dāng)?shù)和井距；③設(shè)置相關(guān)的蓄水設(shè)施，如塘堰、水窖等以具備一定的水量調(diào)蓄能力；④田間引水工程。

    北魏時賈思勰《齊民要術(shù)?種葵篇》記利用井水冬天種葵，其中披露了田間群井布置及其提水設(shè)施：“近州郡都邑有市之處，負(fù)郭良田三十畝，九月收菜后即耕……穿井十口(賈氏注曰：井必相當(dāng)，邪角則妨地。地形狹長者，井必作一行；地形正方者，作兩三行亦不嫌也)，井別作桔槔、轆轤、柳罐。”①這是與田間渠道配套的井灌工程的寫照。井灌灌區(qū)的主要特點是：在考慮地下水源的前提下，水井設(shè)置、提水機(jī)械設(shè)備和田間溝渠配置的統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)。圖4-63。 

圖4-63  (元)王禎《農(nóng)書》中的田間井灌工程圖
(圖中可見，井灌工程由井、提水機(jī)具(轆轤)、渠道、蓄水池、田間溝渠等組成)

    明清間有人針對引黃灌溉工程浩大，提出濱河灘地井灌區(qū)的設(shè)計方案，“每田百畝，四隅及中各穿一井，每井可灌田二十畝，四圍筑以長溝，深闊各丈余。旱則掣井之水以灌田，潦 則放田之水以入溝，不庶幾有備哉?！雹谶@項設(shè)計包括提水和田間灌排工程，相對引黃而言這類井灌工程規(guī)模小，因為水質(zhì)好，溝渠工程管理也容易得多，更便于民間推廣。

    ①北魏?賈思勰：《齊民要術(shù)》卷3，萬有文庫本，第32頁。
    ②《天下郡國利病書?河南》，四部叢刊三編本第十三冊，上海書店，198(3年，第17～18頁。

    明代徐光啟的井灌工程系統(tǒng)甚至包括了蓄水設(shè)施：“作原作潴以用水。作原者，井也；作潴者，池塘水庫也。高山平原，與水違行，澤所不至，開浚無施其力，故以人力作之。鑿井及泉，猶夫泉也；為池塘水庫，受雨雪之水而潴焉，猶夫潴也。高山平原，水利之所以窮也，惟井可以救之。池塘水庫，皆井之屬?！雹俅颂幩畮熘皇翘镩g的方型或圓形的小型蓄水塘或稱水柜，為了減少水量蒸發(fā)和滲漏，加有頂蓋，并水庫周邊抹平，沒有地下水補(bǔ)給的水庫底夯實，即現(xiàn)代所稱的“微型水利工程”。