璀璨中華文化.工程科技成就

地下工程壯舉 井渠造綠洲綿延二千年

作者:允嘉徽
新疆坎兒井地下井渠水利灌溉工程系統利用了天山雪水融入地下的水源,展現二千年前的中華科技成就。 (pixabay)
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新疆沙漠中怎能營造綠洲?乾燥的吐魯番盆地怎能生產馳名中外的葡萄、瓜果和棉花呢?一大關鍵是「坎兒井」這種地下渠道灌溉工程帶來的生機。

中國古代工程中的一個壯舉

坎兒井」,也稱卡兒水,就是井渠,一種地下渠道。「坎兒」是維吾爾語「井穴」的意思,「井渠」是漢語。世人對它的認識遠遠少於萬里長城,其實,坎兒井是世界公認的中國古代工程中的一個壯舉。萬里長城用在防禦,坎兒井用來造福民生,改變了乾旱的面貌。中國大陸西北新疆氣候乾燥酷熱,荒漠綿延,漢代以來的各代建構巧妙的地下渠道水利工程來匯聚、導引地下水源用來灌溉,充分利用了新疆原本肥沃的土壤,使得高熱乾旱的沙漠之地有了綠意和生機。目前存在的坎兒井以吐魯番為中心,最盛的時期,新疆一千七百多條坎兒井的在地下的長度總合超過五千公里。一條坎兒井一般長3~8公里,最長的達10~20公里,一年灌溉300畝地,最好的可達500畝地。

坎兒井地面上入口。(shutterstock)

坎兒井灌溉渠道工程

坎兒井是活用地下水的灌溉渠道工程,在新疆已經有二千年以上的歷史。人工開鑿坎兒井水利工程系統包含豎井、暗渠、明渠和澇壩(一種小型蓄水池)四部分結構。

坎兒井示意圖(允嘉徽製圖/大紀元)
坎兒井示意圖。(允嘉徽製圖/大紀元)

一條坎兒井從水源到蓄水池的距離由一兩公里到一二十公里不等。豎井從地面高處往低處打,用來匯聚地下水,並作為挖掘、修理坎兒井的出入口。最上方探取水源的豎井深度可能深達90米,視含水層深度而定,愈往低處的豎井愈淺,間距拉長,豎井間距一般在70米到10米之間。豎井在地面上像是個小土堆。接著,在地底井與井之間打通暗渠,用來導引地下水通行,然後在出水口修明渠,連接到澇壩蓄水。澇壩就是小型蓄水池,可以蓄積暗渠流出來的水待到耕種時期使用,也可以讓地下水轉到地上晒水轉暖,再供分配使用。

坎兒井的灌溉工程把地下幾十米深處的地下水引到地面上來,用來灌溉炎熱的荒漠地區造出綠洲,克服了沙漠地區乾燥缺水、高熱、水分容易蒸發的困難,也降低了在水源流動過程中遭受污染的風險。想一想,在一條10,000米(十公里)長的坎兒井,若平均間隔50米打一口豎井,那麼這一條坎兒井的路上就要豎上200個井。那麼在新疆,總長五千公里的坎兒井渠道上,就有10萬個豎井,構成地下水利奇觀,也是建築奇觀。人們在地下操作,建立如此龐大的工程,展現了智慧和巧手,和堅苦卓絕的毅力。

坎兒井通行於地下的暗道。(shutterstock)
坎兒井通行於地下的暗道。(shutterstock)

坎兒井的源起 漢代的發明

新疆以西往伊朗高原(古代為波斯帝國所在地)又往南到北非摩洛哥,都有地下水道,有學者認為新疆坎兒井的做法和波斯的地下水道相似,疑為古波斯所傳來的。清代大學者王國維《西域井渠考》作了詳細的考證推論,舉證坎兒井是「中國舊法」的井渠。

他說漢代時吐魯番盆地已有井渠,而當時波斯還沒有這種井渠法,新疆坎兒井起源於漢武帝時的「井渠法」。漢通西域後,塞外乏水且沙土較鬆而易崩,就將「井渠法」的取水方法傳授給了當地人民。新疆當地坎兒井的發展和應用是由「井渠法」而來。

新疆吐魯番一景。 (pixabay)

《史記》和《漢書》都有以下的記載。漢武帝時,臨晉(今陝西大荔縣)人民想引洛水灌溉重泉(今陝西省蒲城縣東南)以東的萬餘頃惡地,武帝於是派遣萬人兵卒修築渠道,修到了商顏(音同崖)山下,那裡地質易崩,於是鑿井修暗渠,井深者達到四十餘丈,井下相通行水,往東直到山嶺十餘里,「井渠之生自此始,穿得龍骨,故名曰龍首渠」(《漢書.溝洫志》),這「井渠法」是中國古代的工程發明。[1]此事約當發生在元封二年(壬申,西元前109年)。

井渠法外傳西域

井渠的工程做法又是怎樣傳到西域去呢?

西域有烏孫國,屬地在古沙洲敦煌一帶。西元前一世紀,漢宣帝在位時,烏孫內亂,下嫁烏孫王的和親公主向漢朝求援。漢朝派破羌將軍辛武賢將兵萬五千人至敦煌,遣使者案行表(行軍地圖),穿「卑鞮侯井」,欲通渠轉運穀物做戰事的準備。[2]所穿「卑鞮侯井」就是大井通渠。在《沙州圖經》中說:「大井澤在州北十五里」。三國時代的大學者孟康解釋這個大井的形貌「確是井渠」,就是漢武帝在商顏山下實做的「井渠」。

王國維考證推論二千多年前的敦煌井渠就是後人所說的「坎兒井」。孟康說大井渠是「六通渠也,下流湧出,在白龍堆東土山下」,就是說那個大井的地下渠道的湧出口在白龍堆東土山下。白龍堆的位置是古絲路的分岔點,是絲路的輻輳之地,向北越過庫魯克塔格山就是吐魯番。敦煌四周都是沙漠包圍,漢時敦煌井渠,可能自敦煌城北直抵白龍堆。

敦煌外圍的沙漠,一種白龍堆地貌。 (pixabay)

王國維《西域井渠考》又指出漢朝於鄯善(今之吐魯番市的一個縣,位於吐鲁番盆地東側)、車師屯田處,應當也是用這個方法取水。二十世紀,在鄯善的魯克沁西北地下,的確發現過幾條不同地層裡的古井渠遺跡,因為當時「海洋水庫」漏水而被發現。[3]這些廢井渠埋在地底下一層又一層,可以推測建造時代當屬不同,較確實的年代還有待進一步考證。

歷代在新疆的井渠建設

井渠的建設不僅止於漢代,從漢代以後的歷代也都有建設井渠(坎兒井)的歷史。上世紀,新疆在興建金勝口水庫工程時,發現了魏晉時代的古老井渠遺跡。經鑑定約有一千六七百年的歷史。唐代時吐魯番的井渠遺跡也有被發現,記載在《吐魯番出土文書》中。

元代劉郁《西使記》說到西域所見「穆錫」新建國的特色,「其牛皆駝峯,黒色。地無水,土人隔山嶺鑿井,相沿數十里,下通流,以溉田。」描繪的當就是井渠。明代修築的井渠,在80年代於吐魯番的考察中已經被發現十多條,年代歷史在350年到500年之間。[4]

到了清朝,在新疆的水利建設很有成就。清代欽差林則徐遠戍伊犁時大興南疆水利,不僅造地上明渠,也繼承先人鑿了不少坎兒井,從吐魯番拓展到托克遜和伊拉里克等地。《新疆圖志》記載,林則徐道光年間戍伊犁「其博利於無窮,尤以創鑿吐魯番坎水為最」、「遂變赤地為沃」。後繼修建井渠的大將還有左宗棠。光緒六年(西元1880年),左宗棠率兵平定阿古柏叛亂後,興建水利作為善後的民生建設工程,「督勸民戶,淘浚坎兒井」、「吐魯番所屬渠工之外,更開鑿坎井一百八十五處」,分布在連木沁(吐魯番東部)和鄯善等地(見《左文襄全集奏稿》卷五十六)。

新疆的坎兒井鼎盛時期曾多達一千多條,全長5,000公里,與萬里長城、京杭大運河齊名,開闢了沙漠綠洲文明,展現中國歷代地下水利工程的成就。然而近來幾個世紀工業化和天氣暖化讓坎兒井的水源越來越稀少,讓人感到古文明式微的危機。

註釋:

[1] 《史記·河渠書》也記載:「莊熊羆言:『臨晉民願穿洛以溉重泉以東萬餘頃故鹵地。誠得水,可令畝十石。』於是為發卒萬餘人穿渠,自徵引洛水至商顏下。岸善崩,乃鑿井,深者四十餘丈,往往為井,井下相通行水,水頹(*水落地下)以絕商顏,東至山嶺十餘里間,井渠之生自此始。穿渠得龍骨,故名曰龍首渠。」

[2] 《漢書·烏孫》:「漢遣破羌將軍辛武賢將兵萬五千人至敦煌,遣使案行表,穿卑鞮侯井,欲通渠轉谷積居廬倉以討之。」

[3] 參見邢春如:《中國科技漫談——中國農業與農學科技大展台》

[4] 同上[3]。

參考書:

《史記》
《漢書》
《西域井渠考》
《沙州圖經》
《西使記》
《新疆圖志》
邢春如:《中國科技漫談——中國農業與農學科技大展台》,2015年出版。

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責任編輯:王愉悅

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