推動(dòng)農(nóng)業(yè)文明進(jìn)步的水車(chē)

編者按

中國(guó)是以農(nóng)立國(guó)的文明古國(guó)，成就了卓越的農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)。水車(chē)則是眾多科學(xué)發(fā)明中一種優(yōu)秀的大型木質(zhì)灌溉農(nóng)具。水車(chē)自發(fā)明后，從我國(guó)北方傳至南方，良好的生態(tài)性使它歷千年而不衰，成為我國(guó)最具代表性的傳統(tǒng)機(jī)械之一。無(wú)論是北方的旱作農(nóng)業(yè)還是南方的水田耕作，水車(chē)對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)都起到了促進(jìn)作用，也推動(dòng)了農(nóng)業(yè)文明的發(fā)展。

水利是農(nóng)業(yè)的命脈，對(duì)于以農(nóng)立國(guó)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，歷朝歷代都重視興修水利工程，但許多高地及丘陵還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)自流灌溉，于是我們的祖先發(fā)明了一種先進(jìn)的引水灌溉農(nóng)具——水車(chē)。水車(chē)作為一種古老的、構(gòu)造精巧的灌溉工具，在我國(guó)不僅有悠久的歷史，其應(yīng)用的地域也非常廣。

一、水車(chē)的發(fā)展歷史

中國(guó)水車(chē)的發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段：東漢末年靈帝時(shí)，命畢嵐造翻車(chē)，該水車(chē)已含有輪、軸、槽、板等基本機(jī)械裝置。三國(guó)時(shí)期魏國(guó)人馬鈞在畢嵐所造翻車(chē)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了改進(jìn)，極大地推動(dòng)了翻車(chē)在農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用。從東漢到三國(guó)，翻車(chē)的正式產(chǎn)生是中國(guó)水車(chē)發(fā)展的第一個(gè)階段。水車(chē)發(fā)展到唐宋時(shí)期，在輪軸應(yīng)用方面有了很大的進(jìn)步，能利用水力為動(dòng)力，發(fā)明出較翻車(chē)灌溉力更大的一種水車(chē)——筒車(chē)，配合水池和連筒可以使低水高送，不僅功效更大，同時(shí)節(jié)約了寶貴的人力。筒車(chē)在農(nóng)業(yè)抗旱中發(fā)揮了極其重要的作用。至于一般翻車(chē)，則仍用人力。這是水車(chē)發(fā)展的第二個(gè)階段。到了元明時(shí)期，水車(chē)輪軸的發(fā)展更為進(jìn)步。一架水車(chē)有多至三組齒輪，出現(xiàn)了“水轉(zhuǎn)翻車(chē)” “牛轉(zhuǎn)翻車(chē)”或“驢轉(zhuǎn)翻車(chē)”，可以依風(fēng)土地勢(shì)交互為用，使翻車(chē)的利用更有效率。翻車(chē)自發(fā)明以來(lái)，一直使用人力轉(zhuǎn)動(dòng)。至此，利用水力和獸力為驅(qū)動(dòng)，使人力終于從翻車(chē)腳踏板上解放出來(lái)。同時(shí)，也因轉(zhuǎn)軸、豎輪、臥輪等的發(fā)展，使原先只用水力驅(qū)動(dòng)的筒車(chē)，即使在水量不豐沛的地方，也能利用獸力驅(qū)動(dòng)。另外，“高轉(zhuǎn)筒車(chē)”的出現(xiàn)使得地勢(shì)較陡峻而無(wú)法開(kāi)水塘的地方，也能實(shí)現(xiàn)低水高送。這是水車(chē)發(fā)展的第三個(gè)階段。

二、水車(chē)的分類

水車(chē)按工作原理可分為以鏈傳動(dòng)為主的翻車(chē)和以輪轉(zhuǎn)動(dòng)為主的筒車(chē)兩大類：翻車(chē)又稱龍骨水車(chē)、水車(chē)、水蜈蚣、水龍；筒車(chē)又稱水車(chē)、罐輪、水輪、筒輪等。人力、畜力、水力和風(fēng)力等多種動(dòng)力形式的使用，使得翻車(chē)和筒車(chē)各自表現(xiàn)出不同的形制。

1. 翻車(chē)

翻車(chē)的工作原理是利用鏈輪循環(huán)傳動(dòng)，帶動(dòng)水槽內(nèi)的刮板翻轉(zhuǎn)，從而使低處的水順?biāo)垡蚋咛?。翻?chē)主要構(gòu)件工作方式如下：在水槽內(nèi)部順序排列有與水槽相稱的刮板，刮板由鏈輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，水槽兩端各有一帶齒輪的輪桿，輪桿上的齒輪為頭大尾小，各齒輪與鏈輪咬合。使用時(shí)，將水槽尾部放入水中，搖動(dòng)輪桿，鏈輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)刮板在水槽內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，刮板帶動(dòng)浸入水槽內(nèi)部的水由低到高運(yùn)動(dòng)，水運(yùn)行到水槽口部時(shí)將自動(dòng)傾瀉，達(dá)到提水的目的。按照動(dòng)力使用方式的不同，翻車(chē)根據(jù)動(dòng)力大致可分為人力、畜力、水力、風(fēng)力四種翻車(chē)類型。

2. 筒車(chē)

筒車(chē)是利用水的機(jī)械能沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的提水機(jī)械。在水輪的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，水輪上分布的汲水器隨之運(yùn)動(dòng)，并依次將水提到高處。筒車(chē)在唐代已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。筒車(chē)主要以水為動(dòng)力，對(duì)水流流量及落差均有一定要求，故其使用范圍亦相應(yīng)受到限制。與翻車(chē)相比，筒車(chē)可將水垂直提升到高處，適用于岸高坡陡等地形的水事提排。筒車(chē)按形制可分為水車(chē)筒車(chē)、畜力筒車(chē)、高轉(zhuǎn)筒車(chē)和水轉(zhuǎn)高車(chē)等。

三、水車(chē)在農(nóng)業(yè)發(fā)展上的意義

作為排灌機(jī)械的水車(chē)，曾廣泛應(yīng)用于我國(guó)南方低洼地區(qū)的排澇和丘陵高地的升水灌溉。自唐宋時(shí)期以來(lái)，江南地區(qū)農(nóng)業(yè)的漸次開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了以“塘浦圩田”為代表的耕作形式。然而地勢(shì)低洼的農(nóng)田，雖有自流灌溉，卻無(wú)法自行排澇。水車(chē)作為大面積排澇的重要工具，為“蘇湖熟，天下足”的豐收局面提供了重要的技術(shù)保障。隨著丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)的開(kāi)發(fā)，水車(chē)又用來(lái)解決“田高水低”造成的高地干旱問(wèn)題。水車(chē)排灌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要地位和產(chǎn)生的巨大效益，又進(jìn)一步促進(jìn)了水車(chē)的改進(jìn)與發(fā)展。

毋庸置疑的是，水車(chē)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的提灌和排灌方面發(fā)揮了重要作用，在人類發(fā)展史上占有非常重要的地位。水車(chē)豐富多樣的形制， 適應(yīng)了不同地形的提排需要。直到18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，隨著蒸汽機(jī)、柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)的發(fā)明與普及，作為人類歷史上主要提水機(jī)械的水車(chē)才完成其歷史使命，逐漸被現(xiàn)代水泵所取代。

隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進(jìn)步，如今已很難見(jiàn)到不耗能源、不污染環(huán)境的水車(chē)了。水車(chē)慢慢成為旅游景點(diǎn)的點(diǎn)綴和歷史博物館里的文物，但它們對(duì)人類曾有過(guò)的不可磨滅的貢獻(xiàn)，將隨同悠久的農(nóng)業(yè)文明永載史冊(cè)。