中国古代提水机械

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1、中国古代提水机械从机械发明的角度看，人类历史中从提水器具到机械的发明是重要的进步。具有杠杆原理构造的提水机械(桔槔)、有垂直传动装置的辘轳、平行传动装置的龙骨水车和以水为动力的筒车，代表了古代最先进的提水机械，也代表了古代机械发展的重要方面。但从水利史的角度来看，提水机械的发展经历从人力、畜力到水力风力等自然能应用两个发展阶段。18世纪的工业革命，诞生了使用电能的抽水机，它标志着以自然能为动力的提水机械的终结。但是，古老的水力机械，由于没有供电问题而在边远的山区和农村至今仍在使用。 (一)人力和畜力提水机械 先秦文献中浮现的“报甑而汲”“负缶而入井”文字，描述了灌溉园艺的取水方式，或许这就是最

2、早提取地下水灌溉的方式。西安半坡村遗迹距今6000近年前水井中发现取水的陶罐。河北藁城夏商时期的水井中，发现了扁圆形的水桶，口边有对称的两个方孔，应当是用于穿系绳索，用在较深的井中提水。 1戽斗和倒虹吸 戽斗是古代最常用的提水器具(图4-80)，在木桶、柳条筐系上绳子，两人相对而立，用手牵拉绳子，从低处戽水上岸。 图4-80 戽斗及其工作情景(引自(元)王祯农书) 倒虹吸一类的提水设施在东汉时见于记载，中平三年(186)大修宫城，掖庭令毕岚“又铸天禄虾蟆，吐水于平门外桥东，转水入宫。又作翻车、渴乌，施于桥西，用洒南北郊路，以省百姓洒道之费”。毕岚所作的天禄虾蟆至少是管道引水的出CYZ自吸油泵水

3、口。有关渴乌，唐代李贤注： 河北省博物馆，藁城台西商代遗迹，文物出版社，1977年，第6671页。 后汉书宦者列传卷78，中华书局本，第2537页。“渴乌，为曲筒，以气引水上也”，是倒虹吸装置。唐通典记：“渴乌，隔山取水。以大 竹筒雌雄相接，勿令漏泄。以麻漆封裹。推过山外，就水置筒，入水五尺。即与筒尾取松桦干草，当筒放火。火气潜通水所，即应而上。”渴乌进水口和出水口需要有一定的高差，利 用真空和水压力将水输送到目的地。 1 桔槔 桔槔始见于墨子备城门，作“颉皋”。是一种运用杠杆原理的取水机械(图4-81)。如下几条记载反映了春秋战国时使用桔槔的地区重要是经济比较发达的鲁、卫、郑等国(今山东西南

4、、河南北部、河北南部)。 图4-81 山东嘉祥东汉画像石上的桔槔取水图 说苑反质记载郑国大夫邓析过卫国，见5位农夫“俱负缶而入井，灌韭终日一区”。邓析下车为之教：“为机，重其后，轻其前，命曰桥。终日溉韭百区不倦。”但卫国人说，并不是不懂得有这种机械，而是“有机之巧，必有机之败”，因此不用之。这里邓析对桔槔的结陶和工作效率有较全面的描述。 孔子弟子子贡南游楚国，过汉阴，见一丈人抱瓮入井出灌，也向前简介桔槔：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多，夫子不欲乎?为圃KCG高温齿轮泵者仰而视之曰：奈何?曰：凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如沃汤，其ZYB渣油名为槔。” 后汉书宦者列传第78，中华书局

5、本，第2537页。 唐杜佑：通典兵十卷157，商务印书馆，1935年，第831页。 墨子备城门卷14，诸子集成本，第313页。 汉刘向：说苑卷20，丛书集成初编本，第202页。 清王先谦：庄子集解卷3，诸子集成本，第7475页。 鲁国的太师金借桔槔阐发为人之道。其中对桔槔的概括：“独不见桔槔乎?引之则俯，舍之则仰。”桔槔的构造运用了杠杆原理，取水时可一按而下，木桶盛满水后，杠杆的前端由重点变为力点，借助安顿于后端的重物，只用较少的力上提，水桶就上来了。桔槔始终是国内北方地区比较常用的提水机械。 3辘轳 辘轳是运用轮轴原理做功的机械。用于提取井水的辘轳始见于汉代，作“椟栌”。李斯苍颉篇：“椟栌，

6、三辅举水具也。”长安三辅地区多有使用。今湖北大冶矿冶遗迹考古发现汉代辘轳木轴，这是矿井中提高矿石之用的zyb齿轮输油泵起重设备。汉代画像石中，用辘轳提水的题材较多，当时辘轳已经较多地用在生活和灌溉用水中。明代徐光启概括辘轳的提水过程：“虚者下，盈者上，更相上下，次第不辍，见功甚速。”辘轳的核心设备是辘轳轴，运用轮轴原理做功，辅助的设备有支撑架、盛水具、绳索等。辘轳的浮现，解决了深井的取水问题，标志着人类运用地下水进入新的阶段。辘轳逐渐成为北方地区使用最普遍的提水机械，明清时华北地区浮现了畜力辘轳，在机械传动部分加了动力轮平轮，盛水器由一桶改为多桶，牛马环绕立柱作圆周运动，井水不断上提(图482)，提水的深度可以达到数十米，今天华北平原某些超100米的深井也还在用辘轳提水