鄭國渠大壩探源
朱詩鰲
最好是把真理比做燧石———它受到的敲打越厲害，發射出的光輝就越燦爛。
——馬克思
1 引言
“鄭國（人名）”與“鄭國渠”這兩個詞，用家喻戶曉來形容也不算過分。因為，電視連續劇《秦始皇》，VCD《秦代水利工程鄭國渠》，以及秦腔戲《疲秦計》等戲劇，無不提到鄭國與鄭國渠。
戰國末年，孱弱力薄的韓國為阻止日漸強大的秦國東伐，便派遣名為鄭國的水利工程師作為間諜前往秦國施以“疲秦之計”：唆使秦國在關中開鑿灌溉渠道，借開渠來消耗秦國大量的人力物力，使秦國無力東伐。工程進行中，秦國發覺此陰謀，欲殺鄭國。鄭國慷慨陳言：該工程實際上是對秦國有利的。秦認可，鄭國繼續指揮施工。該渠始建於公元前246年，竣工於公元前236年。秦反而因之受益更加強大，進而統一六國。韓國失敗。鄭國因建該渠有功，該渠被命名為鄭國渠。這種以工程作為攻戰之計的想法，有人稱之為千古奇思。這種不見硝煙的戰爭，有人稱之為千古奇戰。
這裡順便提一下冀朝鼎在其世界名著（原文為英文，朱詩鰲譯）《中國歷史上的基本經濟區與水利事業的發展》（《Key Economic Areas in Chinese History》）中對這一千古奇戰的獨到而饒有趣味的見解：“關於鄭國渠的故事，是一件似非而是的事；但是，在動盪的大變革時期，在統治者之間，發生這類事情，也並非偶然……從當時的歷史背景來考察這個故事，就會明白，這個工程開始時所處的微妙的環境並不是偶然的。韓國的統治者之所以採用這種計謀來愚弄秦國，表明在那時，還從未有過這種大型灌溉工程的實踐；還表明，各封建國的統治者，對於這個工程究竟能否完成，也說不出個所以然。所以，韓國的政治家就自然想到了這個以熱衷於改革著稱，但又經驗不足的暴發戶秦國，會容易在修建龐大灌溉渠道這件事上受騙的”（見該書第65、66頁）。
此戰一去二千二百多年。
鄭國渠是引的陝西省涇河水。現在在關中平原還有鄭國渠遺存和鄭國渠渠首遺存。
涇河水如何被引入鄭國渠，是一個值得思考和有趣的問題。是
——無壩取水？
——有壩取水？
所謂無壩取水，是說不在涇河上建攔河壩，而是直接在河岸開渠口引水入渠。所謂有壩取水，是說在渠首處建有攔河壩以抬高水位，然後引水入渠。這裡，我們不妨稱此攔河壩為“鄭國渠大壩”
科技史學術領域中要論證某歷史事件，常採用的手段主要有兩種：一是文獻考證，二是考古發掘。要解決鄭國渠大壩的有無問題，自然也只能依賴於這兩種手段。
2 鄭國渠大壩的文獻記載
（1） 《史記·河渠書》 漢 司馬遷（公元前145年～約公元前87年）著，成書於公元前104年～公元前91年，是最早論及鄭國渠的古文獻，但未提及鄭國渠大壩。原文從略，因眾所周知。
以後的有關文獻，包括漢班固等著《漢書》，與《史記》的內容基本相同。
（2） 在宋代以及元代，雖也有涇河築堰的記載，如“舊有石翣①”、“舊有石堰”等，但均未明言在秦時，不足為據。
（3） 《涇渠議》 明萬曆40年（1612年）袁化中著。文載：“國至秦北山下，視涇河巨石磷磷②，約三四里許，而涇水流於其下，堪以作堰。於是立石囷③以壅水，每行用一百餘囷，凡一百二十行。借天生眾石之力以為堰骨，又恃三四里眾石之多以為堰勢。涇流於此，不甚激亦不甚濁。且堰高地下，一瀉百里，東收洛水，達於同州。” 這是第一部明確而具體地指出鄭國在涇河建攔河大壩的古文獻，並指出大壩由石籠（石囷）疊築而成。
（4） 《陝西通志》 清 沈青崖等編修，100卷，1735年刊印。此書被冀朝鼎評價為“對歷史上關中地區水利工程原始資料蒐集得最為理想。” 該通志卷39，先後引用了《史記》與《漢書》等文獻中有關鄭國渠的內容。最後詳盡引用了上述袁化中在《涇渠議》中有關鄭國渠及鄭國渠大壩的內容。
（5） 《陝西渭北水利工程局引涇第一期報告書》 1923年李儀祉著。文中引用了上述袁化中的資料，並據以斷言：“是則儼然一巨堰，不僅以之遏水，且以之蓄水矣。”“不激，停之功也；不濁，澱之功也。”不過，李儀祉在此文中未指明大壩有多高。
（6） 《陝西渭北灌溉工程報告》 1923年（與上文發表的年分相同）李儀祉用英文發表於《北京導報》，內容與上文相近，但明確推斷出鄭國渠大壩壩高為30m。這是有記載以來第一次明示了鄭國渠大壩的壩高。
（7） 《中國水利工程史》（《Die Geschichte des Wasserbause in China》）④ 這是李儀祉以導淮委員會工務處處長的名義用德文發表的長篇論文，刊載於德國工程師協會（VDI）1931年《技術工程和工業史論文集》（《Beiträge zur Geschichte der Technik》）中。該文從中國原始社會（公元前30世紀）開始，一直講述到論文發表時的20世記30年代上下五千年的中國水利工程史，引證宏富，圖文並茂。文中再次引用了袁化中的論述，並繼1923年之後時隔8年再次闡述了鄭國渠大壩壩高為30m，而且是在德國的重要論文集上發表，當極為慎重。
（8） 《水壩工程簡史》（A Short History of Dam Engineering） 施尼特爾（Schnitter,N.J.）著，發表於《水力發電》（《Water Power》）1967年第4期。該文引用了李儀祉的上述用德文發表的論文，這是鄭國渠大壩第一次出現在國外的文獻上（如不計上述刊載了李儀祉論文的國外文獻），而且明言是一座高30m、長300m的石籠壩（stone－crib dam）。
（9） 《新大英百科全書》（The New Encyclopaedia Britannica） 1980年版。該書在第441頁中亦明確記載了鄭國渠大壩壩高為30m，長300m。
（10） 《重力壩》 汝乃華⑤編著，1983年出版。該書載文稱：秦時在陝西“鄭國渠渠首建成30m高的石籠壩”。
（11） 《重力壩設計》 潘家錚⑥，1987年出版。該書載文稱：“秦始皇元年（公元前246年），又在陝西修建鄭國渠，渠口應當建有擋水的堰、壩建築物。”
以上所列文獻中，最具史學價值的當屬袁化中與李儀祉的論述了。
① 翣，音sha，大扇。土石壩的橫斷面形狀像大扇。石翣即石堰或石壩。
② 乍看起來, 此處“磷磷”是“粼粼”之誤。現在常用詞典對“磷”字的唯一解釋是, 磷是一種非金屬元素。實際上, 在古代漢語詞典中, 對“磷”字的解釋是, “水在石間也”。對“磷磷”的解釋是, “玉石之色澤也”, 如《司馬相如賦》：“磷磷爛爛, 采色皓⑦汗”（《辭源》）。
③ 囷，音qun，古代的一種圓形倉庫。石囷即石籠。元代也稱石籠為石囷。
④ 因在國內沒有查到此文，作者便於1987年懇請美國國會圖書館亞洲部專家居蜜（Mi Chu Wiens）博士將此文的原文複印並郵來，現妥為珍藏。居蜜博士是原南京臨時政府內務部次長居正的孫女。
⑤ 汝乃華, 教授級高級工程師。我國資深的大壩事故、安全與歷史研究方面的專家。
⑥ 潘家錚, 教授級高級工程師，中國科學院院士、中國工程院院士。他無疑是我國頂級的水電專家，對史學也有著濃厚的興趣和很高的造詣。
⑦ 此字應為在“皓”左側加“三點水”偏旁, 本電腦打不出來。
袁化中，任職陝西涇陽縣知事，身在涇河畔，對涇河當了如指掌。從他的《涇渠議》中，可窺見他對涇河歷史的深切瞭解，以及他對壩工技術的真知灼見。文中所用的壩工術語，無可挑剔。如“不甚激亦不甚濁”，言簡意賅。他是中國壩工史上確認涇河上有秦鄭國渠大壩的第一人。
李儀祉（1882～1938年），見圖1，原名協，陝西蒲城縣富源村人。曾赴德國留學，回國後曾任多種要職。蒲城縣地處關中平原，距涇河甚近。李儀祉作為當地人，對涇河、鄭國渠與鄭國渠大壩，具有無可爭議的發言權。特別是作為中國近代水利先驅、20世紀世界傑出科學家之一①的他，不僅具有豐富的近代水利科學知識，還對中國的水利工程史，特別是黃河與涇河的水利工程的興衰瞭解甚詳。他堪稱研究水利
圖1 李儀祉像
科技史的巨匠。他研究涇河水利史，見解獨到，不是純學術性的探索，而是為了實用。他不僅是在1923年和1931年多次提到鄭國渠大壩，而且提到大壩的破壞及其原因。他所有的對涇河水利史的研究，都是為當時引涇工程制訂規劃和確定設計方案作準備。研究的結論是：要重新發揮涇河的灌溉作用，就不能襲用鄭國渠大壩的模式，要另闢新途。這就是由他主持興建、竣工於1932年的涇惠渠大壩選址的依據。李儀祉是中國壩工史上確認鄭國渠大壩壩高為30m的第一人。“壩高30m”——這一紀錄在公元前3世記的世界壩工歷史上所佔的分量是很重很重的。在鄭國渠大壩之前二千多年的壩工歷史上，世界上所有的水壩，其高度都未超過20m。鄭國渠大壩壩高的記錄在保持了一千三百多年之後，才在日本出現高32m的大紋池（Daimonike）壩。此後再三百多年，才在印度出現高33m的木達克馬蘇爾（Mudduuck Masur）壩。
3 鄭國渠大壩的考古發掘
1985年陝西省文物局組成調查組，對鄭國渠及歷代引涇渠首工程遺址進行了全面的考古調查與勘測，前後歷時達3年之久。這次考古調查的重要成果之一，是發現了鄭國渠大壩的遺址。這一成果很快便被刊登在1986年7月3日的《人民日報》，題為“涇河岸發現秦代鄭國渠攔河壩遺址”。7月5日《中國日報》（《China Daily》）又以題為“古壩之謎”（“Ancient dam steeped in mystery”）作了報道。這一成果在國內引起了很大的反響，也使作者產生了濃厚的興趣。作者抽教學工作之空，於1986年12月18日自己50週歲生日之際，欣然從武漢飛抵西安，旋即趕赴考古現場參觀學習，並有幸拜識了正在緊張工作的考古專家秦建明與楊政，見圖2。
在短暫的現場停留時間內，作者學習到許多知識，獲益匪淺。站在考古專家們發現的鄭國渠大壩遺址上，心曠神怡，感慨萬千。圖3是作者當時拍攝的大壩遺址俯瞰照片（為醒目，對大壩遺存的輪廓略作了勾繪）。
① 這一殊榮是2001年9月在我國北京召開的國際水利學大會（I－AHR）上確定的。
圖2 作者（中）在考古現場與秦建明（左）和楊政留影
（1986年12月20日）
由考古成果獲悉，鄭國渠大壩在涇河河床部分的壩段早年為洪水沖毀，該壩段長約450m。河床底部最低處高程420m。而在兩岸階地上的壩段基本保持完好。其中右岸階地壩段長約110m，左岸階地壩段長約2100m。兩岸遺存壩體的橫斷面均呈梯形，頂寬約20m，底寬100～150m，上游坡1∶6，下游坡1∶10，壩高5～10m，壩頂高程449～453m。據以上數據繪出遺存階地壩段壩體橫斷面示意圖如圖4所示。
考古調查的另一重要成果是確認了鄭國渠大壩渠首引水渠口的位置與尺寸。經鑽探證實：渠口寬60餘m，渠底部高程440m① 以下，此寬度值和高程值可能因流水沖刷而偏大和偏小了。
圖3 鄭國渠大壩遺址俯瞰圖（攝於1986年12日20日）
這次考古未明確指出河床壩段的壩體高度（上述文獻記載中所說壩高亦即指河床壩段的高度）。不過從考古成果中所提供的大壩縱斷面圖看（見圖5），如果不計河床自秦以來的下切，也不考慮遺存階地壩段壩體頂部土體自秦以來的耗失，那麼，姑且可以得出壩的高度為29～33m。有意義和有趣的是，這一壩高的數字，與前述文獻所載值大體是相吻合的。這是巧合嗎？值得思考。
① 李健超1975年在《西北大學學報》上發表的論文“秦始皇的農戰政策與鄭國渠的修鑿”中，曾推算出渠底高程為445m。
圖4 階地壩段壩體橫斷面示意圖 （單位：m， 縱向橫向比尺不同）
圖5 鄭國渠大體縱斷面圖 （引自秦建明等論文）
4 爭議
儘管上述的文獻記載及考古調查確認有鄭國渠大壩，但現在在史學界還存在有鄭國渠工程是無壩取水的觀點。這種觀點的論據，歸納起來主要有：
（1）《史記》中未提到有壩。
（2）袁化中有壩的說法，論據不足。
（3）李儀祉“在陝西工作期間，沒有機會對古代水利進行細緻深入的研究，提出了鄭國渠首有壩的論點。”
（4）1986年的考古調查有疑點。
作者認為，在解開鄭國渠大壩之謎的過程中，出現有壩、無壩兩種不同觀點的爭議，是有益的和積極的，因為真理愈辨才能愈明。作者的淺見是，如果要論證是無壩取水，就不能以上述4條為論據。在這4方面作些評論、推測，也無可非議，但畢竟難以使人信服。總之，不能立足於用否定有壩的方法，間接地論證無壩，而要直接用無壩的事實或數據論證無壩。像論證有壩一樣，直接採用文獻論證與考古調查兩種手段進行論證。對無壩取水來講，所謂文獻論證，是說確有古文獻明文記載當時無壩，或明文記載有無壩取水含義的內容，而不是像《史記》只是沒提到有壩（沒提到有壩就不等於沒有壩）。所謂考古調查，作者認為要害的問題是要通過考古調查用數據確證當時的涇河河床高程很高，高到足以不建攔河壩就可開渠引水。經初步估算，要高到比現河床高程高19m左右才行。這就意味著，如果再進行一次新的考古調查，就要確證當時涇河河床高程“高於439m”。現在有意思的是，這次考古調查的結論卻給出了相反的結論——“不能高於439m”。這次考古調查的結論稱：“秦時大壩所在地區涇河河谷的狀況和現在的調查是否接近呢？今河谷最深為海拔約420m。據我們調查，河西岸周代灰坑底部高程約為445m，河東岸漢代最低灰坑底部高程約在436m。古人的住址一般都選擇在最高洪水位以上。據此推測，秦漢時代的涇河河谷與現在相差不多。”可見，秦時涇河洪水時期水位不能超過436m，否則人就不能居位在高程為436m的地方。而要為論證無壩取水，河床本身的高程就要高於439m，還不說洪水水位了。看來，要立論無壩取水談何容易。
在對比上述有壩和無壩兩種論點所持論據之後，可以清楚的看出，有壩論點是有明確論據的，包括文獻考證與考古發掘兩方面。而對無壩論點，迄今為止還沒有確鑿的、令人信服的論據。鑑於此，作者自然持有壩取水的觀點。
5 解開千古之謎
鄭國渠大壩究竟是什麼壩型？據上述考古調查的涇河階地上的壩段遺存看，是土壩。文獻記載又稱石籠壩。綜合這兩種情況看，兩岸階地壩段是土壩無疑，而河床壩段也就順理成章是石籠壩了，其復原圖示於圖6。繪製該圖時，每排石籠數按100個繪製。總共120排，石籠總數為12000個。按石籠高3m、直徑3m的圓柱體考慮，則每個石籠的體積為21.2m3，整個壩體的方量即為254400m3。按照李儀祉1931年在德國文獻上發表的論文，築壩石籠是縱橫交錯疊置的，石籠的尺寸修改成了3×3×4 m的長方體。該文還特別指出了在壩面用土填實。其意當指在上游壩面鋪以三合土，用於壩體防滲。這種設計在世界古代壩中也可找到典型實例，如建於公元前750年的，高約20m、長600m的也門馬裡卜（Marib）壩，就在上游面用灰漿鋪面防滲（該壩為幹砌石壩）。
圖6 鄭國渠大壩復原圖
由鄭國渠大壩所形成的水庫庫容不算很大。水庫面積約2.8km2，估計庫容只有2860萬m3。因此，鄭國渠大壩主要是起壅水作用。鄭國在這一工程中採用石籠築壩，從歷史背景看，是情理之中的事。因為在此之前，於公元前256年～公元前251年，李 冰於四川省灌縣境內岷江創建了舉世聞名的都江堰，都江堰工程中的飛沙堰即用石籠（竹籠）疊築而成。飛沙堰既可將岷江（內江）水導入寶瓶口輸往成都平原，還可將多餘洪水洩向岷江原河床，起溢流洩洪作用。飛沙堰的建成年代距鄭國渠大壩的開工年代只有5年，而且四川與陝西鄰近，相距不遠。作為水利工程師的鄭國不可能不知曉飛沙堰的築壩技術，其中最重要的是石籠壩可以溢流。同時，用石籠構築的溢流壩面還有良好的消能效果。
涇河洪枯比很大。作者推測，鄭國還可能考慮到了在非常洪水時期洪水漫過階地土壩的可能，因而還將土壩建造得具有短時間過水的能力。對此，鄭國可能考慮到了以下4個方面的問題：
（1）階地壩段的壩體高度較小，只有幾米，短時間過水不會對壩體和地基產生嚴重的沖刷。
（2）據作者在考古現場發現，在階地壩段的壩斷面中存在有一層層堅硬夾層，見圖7。這些夾層呈放射形分佈在斷面中，估計更會鋪設在壩面。夾層厚約5～8cm，各夾層的平均間距約20～30cm，其示意圖見圖4。夾層質地堅硬，土粒粘接緊密，敲擊有聲，看來是一種三合土。設計有這種堅硬夾層的土壩，顯然具有一定的抗衝能力。就是現代的溢流土石壩，也有采用三合土、灰土等材料護面的，如湖北荊門就建造了一座用灰土護面的過水土壩。特別有趣的是，萬一上面的一層夾層被洪水沖毀，壩體還不至於決口，因為還有下面一道夾層防線。當然，這種夾層也起壩體防滲作用，可謂妙趣橫生。
圖7 階地壩段壩體中的堅硬夾層照片（攝於1986年12月20日）
（3）階地壩段的壩體下游坡很緩，為1∶10，這也可能是為壩體能短時間過水而有意設計的。現代過水土壩的下游坡也較緩。
（4）鄭國渠大壩的壩軸線長達二千多米，這也有利於洩洪。因為非常洪水時期階地壩段漫頂時，單寬流量也就不致很大了。“長壩軸線設計”法是我國古代壩設計的一大特色，如上述的飛沙堰，秦代的大天平、小天平（壩），以及後來西晉時的練湖堤壩，北魏時的艾山新渠壩等，都具有這種設計風格。馬裡卜壩也是長軸線的。
此外，應該說還要特別考慮鄭國渠大壩在設計與施工方面的兩大疑點：一是有沒有溢洪道，如果有，在哪裡；二是採取了何種施工導流措施。
關於溢洪道問題，從水利樞紐佈置看是必須設置的（包括用溢流壩洩洪）。現在清楚了，河床上的石籠壩就是很好的溢洪道。如果按這次考古調查所說的石籠壩壩頂寬度450m計，並假定堰上水頭為3m，石籠壩就可下洩5000m3/s的流量。如果計入水庫的調洪作用，石籠壩實際能抵禦的洪峰流量就要比5000m3/s大得多。而涇河歷史上最大的洪水流量也只有9200m3/s（發生在1933年8月）。可見，石籠壩抵禦涇河一般頻率的洪水完全沒有問題。
關於施工導流問題也迎刃而解了，因在施工過程中，未完建的石籠壩體也可導流。
綜上所述，鄭國渠大壩的築壩技術是很高超的。也可能因為使用時間較長（李儀祉稱數十年），石籠的籠筐材料腐損了或其他原因，壩體難以抵禦涇河兇悍洪流的衝擊而廢毀了。袁化中在《涇渠議》中也提到石籠壩廢毀的原因：“蓋涇流怒激衝突，漱滌日下，河中石漸吹落，故石囷無著。”令人感到愉悅的是，作者在撰寫本文時，秦建明教授在與作者的一次通信中，還特意說到了在大壩下游河段的河谷上存在有一個幾百米長的石塊區，與涇河其他的河段不同。這些石塊的直徑為20～50cm。秦教授還進一步說：“我們一直懷疑是壩體潰散後存留下來的遺物。可惜近年來，被農村取石人運走了許多。”——這是石籠壩遭到廢毀的有力證據。直徑20～50cm的石塊正好是石籠所用的石塊
鄭國渠大壩在我國的壩工史上乃至在世界的壩工史上都寫下了耀眼的篇章，我們為它而感到驕傲。
參 考 文 獻
1 漢 司馬遷. 史記. 133卷. 記自遠古至公元前122年
2 漢 班固等. 漢書. 120卷. 記自公元前206年至公元24年
3 明 袁化中. 涇渠議. 1612
4 清 沈青崖等. 陝西通志. 100卷. 1735年刊印, 第39～40卷為水利內容
5 H. Li （李協）. Die Geschichte des Wasserbause in China. VDI-Bieträge zur Geschichte der Technik. 1931，pp.59～73
6 Schnitter N.J. A Short History of Dam Engineering. Water Power,1967(4) PP.142～148
7 李健超. 秦始皇的農戰政策與鄭國渠的修鑿. 西北大學學報（自然科學版）, 1975（1）
8 The New Encyclopaedia Britannica. Printed in USA 1980,Vol.5,P.440.
9 冀朝鼎著 朱詩鰲譯. 中國歷史上的基本經濟區與水利事業的發展（Key Economic Areas in Chinese History）.中國社會科學出版社,1981
10 汝乃華編著. 重力壩. 水利電力出版社,1983
11 四川省水利電力廳都江堰管理局. 都江堰. 水利電力出版社,1986
12 涇河岸發現秦代鄭國渠欄河壩遺址. 人民日報, 1986.7.3. 第3版
13 Ancient dam steeped in mystery. China Daily. 1986.7.5.
14 潘家錚. 重力壩設計. 水利電力出版社, 1987
15 趙榮 秦建明. 秦鄭國渠大壩的發現與渠首建築特徵. 西北大學學報, 1987（1）
16 李儀祉原著 黃河水利委員會選輯. 李儀祉水利論著選集. 水利電力出版社,1988
17 葉遇春. 從鄭國渠到涇惠渠. 水利史志專刊, 1988（6）
18 葉遇春 張驊. 鄭國渠渠首引水方式的爭論與考證. 文博，1989（1）
19 朱詩鰲. 我國社會主義制度與壩工發展. 水利史志專刊, 1990（1）
20 李林. 鄭國渠是否有世界上最高的第一座土石大壩. 水利史志專刊, 1990（4）
21 葉遇春. 鄭國渠渠首引水方式辨析. 水利史志專刊, 1991（2）
22 朱詩鰲著. 壩工技術史. 水利電力出版社,1995
23 秦建明 楊政 趙榮. 陝西涇陽縣秦鄭國渠首攔河壩工程遺址調查. 考古, 2006（4）
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