水利学方面
•治水经验
郭守敬治水成功的经验有很多,主要有三方面:
郭守敬的正确指导思想,是治水成功的前提条件。郭守敬在治水过程中,始终贯彻灌溉、防洪、漕运三位一体的指导思想,取得了良好的效果。
郭守敬躬行实践的精神,是治水成功的决定条件。郭守敬一生从事兴修水利事业,不畏艰难,注重调查,勤于实践,为后人所推崇。
郭守敬执着进取的精神,是治水成功的重要条件。郭守敬在从事水利和建设过程中,具有不怕失败、锲而不舍、执着进取的精神,使他在水利工程建设上取得了显著的成就。
•西夏治水
郭守敬于西夏治水(连环画)
西夏末年,因蒙古与西夏连年征战,水利设施遭到严重破坏,田地荒芜,百姓四处逃难,久负盛名的塞北江南变得疮痍满目。至元元年(1264年),张文谦以中书左丞的身份巡视西夏,全面负责西夏治水工作,时任副河渠使的郭守敬随其前往,视察水利。郭守敬来西夏后沿黄河两岸勘察地势水情,走访百姓,绘制地图,并提出“因旧谋新、更立闸堰”的方案(即在疏浚旧渠故道的基础上增开新渠、在渠首建闸坝)。忽必烈审批后付诸实施。郭守敬率领民工开挖、疏浚原有河道,修堤建坝,在不到一年的时间里,修复了长达四百余里的唐来渠和长达二百五十余里的汉延渠以及正渠十余条、大小支渠六十八条,同时更立闸坝,以有效控制进渠水量,圆满完成了疏浚修复河渠的任务。郭守敬坚持不懈的努力,使西夏河渠皆通其利,数万顷农田得到了及时灌溉。西夏人民为了感谢郭守敬,在渠上建了郭氏生祠,并立碑记录了此事。 至元二年(1265年),郭守敬自西夏返回中都途中,特地乘舟顺河而下,经四昼夜至东胜(今内蒙古托克托),以自己亲身试航成功证明了此段黄河可以漕运。同时,他还考察了查泊、兀郎海(今内蒙古乌梁素海)一带,认为这里的许多古渠修复后可以利用,并将此事上奏元世祖忽必烈,得到忽必烈的称赞。至元四年(1267年),忽必烈采纳郭守敬的建议,下令在中兴州至东胜黄河段上设立了十处水上驿站。此段漕运的开辟和水上驿站的设置,便利了西夏粮食外运,改善了西夏与上都、大都间的交通,加强了西夏故地与元朝中央的联系。 •大都治水(设计通惠河)
元朝定都大都(今北京),为保证物资供应,从南方调运大批粮食到大都,大运河是南北交通的重要水路。但大运河只通到通州(今北京通州),从通州到北京,全靠陆路运输。在阴雨连绵的季节,人畜的疾病死亡和粮食霉烂糟踏非常严重,运输效率极低。因此,自金朝起,人们就力图开凿一条从通州直达京城的运河,以解决运粮问题。 早在元世祖中统三年(1262年)郭守敬初见忽必烈时所提的六项水利工程计划中,第一项提的就是此事。他计划把清河的上源中,从玉泉山涌出后东流,经瓮山(今万寿山)南面的瓮山泊(今昆明湖的前身)再向东的那一支流改道向南,注入高粱河,再进入运河。这项计划曾经实施。但因只是一泉之水,只能用于增加大都城内湖池宫苑的用水量,对航运则无裨益。 至元二年(1265年)以后,郭守敬从西夏回京,又提出了修运河的第二个方案。这个方案是利用金人所开浑河的口子,只是另在金人运河的上游开一道分水河,引回浑河。当河水暴涨,危及下游时,就开放分水河闸口,解除对大都城的威胁。同时考虑到浑河水携来的泥沙问题,他撤去了运河上的闸坝,以使泥沙自然运走。这种设想固然有其道理,但大都到通州运河段的水位下降梯度,虽比大都以上的运河段梯度较小,却仍然是相当大的,没有闸坝控制,巨大的粮船就无法逆流而上。因此,这个方案在至元十三年(1276年)实施完成以后,只对运河两岸的农田灌溉及放送西山砍伐木料的作业有所帮助。 此后,郭守敬总结了两个方案失败的教训,并在大都周围仔细地勘测水文和地形起伏情况。只是由于他又被调去修《授时历》,才将此事搁置。
至元二十八年(1291年),有人建议利用滦河和浑河溯流而上,作为向上都运粮的渠道。忽必烈不能决断,派郭守敬去实地勘查。郭守敬探测到中途,就已发现这些建议不切实际。他乘着报告调查结果的机会,提出了许多新建议。其中第一个就是他已筹划多年的大都运河新方案。
这个方案利用他第一次方案中凿成的把瓮山泊流出的一支清河上源引向南面高粱河的河道。为了进一步扩充水源,又把昌平县神山(今称凤凰山)脚下的白浮泉水引入瓮山泊。此后,河水并不径直南下,而是反向西引到西山脚下,再沿西山往南,沿途拦截所有原来从西山向东流入沙河、清河的泉水,使汇成流量可观的水渠,再经高粱河进入流向通州的运河。因为这些都是清泉水源,泥沙很少,运河下游可以无顾虑地建立船闸,使粮船平稳上驶。郭守敬提出开挖大运河的建议后很快就被忽必烈采纳,于至元二十九年(1292年)春天动工。
整个工程只用了一年半时间,全长一百六十多华里的运河连同全部闸坝工程就完成了。这条运河被命名为通惠河。而自昌平到瓮山泊的一段又特称白浮堰。从此以后,南来的船舶可直驶到大都城中,作为船舶终点码头的积水潭上登时桅樯如林,热闹非凡。通惠河不但解决了运粮问题,而且促进了南货北销,繁荣了大都城的经济。
通惠河工程从技术上来说最突出的是白浮堰线路的选择。白浮泉的发源地海拔约六十米,高出大都城地势最高的西北角约十米。但因两者之间隔有沙河和清河两条河谷地带,它们的地势都在五十米以下,甚至还不到四十五米。因此,如从白浮泉直线南下,则泉水势必沿河谷东流而下,进不了运河。如果用架渡槽的办法,则也只能引白浮一泉之水,起不了多大作用,却费工甚巨。而郭守敬所选的线路,虽然迂回,却保持了河道较小的水位落差梯度,且可拦截沿途所经的诸多水源,使流入运河中的水能有较大的水量。因为从神山到大都城的直线距离有六十多华里(三十多公里),在这么长的路程上地形有几米的起伏那是很微小的。从这里可以看出,郭守敬的地形测量技术实在是很高超的。当代许多地理学家考察了白浮堰线路之后,对郭守敬的成就无不交口赞誉。