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中国古代水利测量

2020-04-09 21:02

中国古代适用于水利工程建设和管理的测量技术。

水道测量

先秦时已有了直线距离、水平高差和俯仰角度等方面的测量实践技能。晋代制图学有了进步;唐代关于水平仪的描述详细,使用已较普遍。北宋时,沈括(1031—1095)提出当时测量汴河纵剖面常用的水平、望尺(有刻度的窥管,相当于今经纬仪)和干尺(度竿)的方法误差较大。他采用引河水外出,筑大量梯级小堰,堵水灌平,级级相承,量堰上下水面高差,即可求得河段或全河的水面高差,进而可量得河身纵坡。元代郭守敬为了测定黄河、海河两水系的高差,提出以海平面为测量基准,实际是海拔的概念。

隋代用铁脚木鹅漂浮下行或拖曳前进,来量测河床起伏、有无浅阻。量测河渠横断面一般直接度量宽深求得。明代开渠曾用过一种木轮车,上装有量顶宽、中宽和底宽的3条横杆,在已开成的渠道中拖拉前进,断面尺寸是否符合规定即可测出。明代开河测开挖土方与现代方法相同。勘测新筑土堤是否密实,北宋时已用锥探法。元代编辑的《河防通议》详细记述宋金时所用测算各种工程量的方法。

水文测验

秦九韶记载,南宋时州县通用的量雨器称天池盆,一种是口大底小的圆桶,另一种是口小腹大底更小的圆罐,量雪则用圆竹箩;并提出了折算平地雨深和雪深的方法。近代朝鲜还保存有中国乾隆时的铜质量雨器。测量水位,战国时李冰在都江堰立石人水则,用水位至石人身体的某个部位(脚、腰、胸等)来衡量水深,后代变为刻划,亦有的以题刻作标志,以水位至某字处表示水的大小。测定地下水位,除直接掘井外,在河边即以河水位为准;反之,可用河旁小井来定河水位。测定流量,宋代有用浮瓢的办法。清代用木板量水面流速。元代以徼定流量,是在固定断面处量水深。测定渠水分流时的分水比例,秦九韶曾提出测算灌溉分水量的办法,但误差较大。清乾隆年间,陆耀曾测定京杭运河南旺分水的南北流比例,采用的方法是,取南北河道长度相等、河宽相近的各一段,分别灌水,各灌至同样深度,利用它们各自耗用的时间来确定。

北宋年间,开凿引泾河水灌溉的丰利渠时,曾提出用水量法估算可灌溉面积,即以一昼夜可灌溉的亩数乘以可灌时间,如能充分利用,一年可灌时间为360个昼夜。

地下水由于含矿物质不同而比重不同,清代曾用特制银斗称量北京玉泉山的泉水,每斗重为一两。又遍测各地名泉水的比重,最重的是南京清凉山、太湖白沙、苏州虎丘及北京碧云寺的泉水。

古代在预测水情、雨情方面也都积累了丰富的经验。

水力仪器

古代利用水的特性和水流的力量为动力,制作了多种仪器,例如欹器、水平仪、漏壶及水力浑天仪等。

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