康熙时代的水利技术

阿牛;图:素素
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河防纡旰食,六御出深宫。
缓辔求民隐,临流叹俗穷。
何年乐稼穑,此日是疏通。
已著勤劳意,安澜早奏功。
康熙 〈阅河堤诗〉

古代皇帝往往认为自己是奉天承运,以治理万民,所以当发生水旱之灾时,或者蝗灾等自然灾害时,往往会被人民作为皇帝的统治合理性的指标。历代皇帝特别重视自然灾害的防护,以清代治水的情况,由许多例子,如果要有效的治水,必定要精确的掌握绘图与测量的技术,当西方测量学传进东方时,当时的人到底会不会吸收新方法用于治水呢?

康熙皇帝(公元1654年5月4日至1722年12月20日)曾在幼年时,出过水痘,后经由西方传教士治好,后利用西方的医学方法加以治愈,此外,康熙皇帝即位的初年,曾经发生历法之争,为了判断何者的历法较准确,所以康熙在青年时期努力学习西方科学。

但是以我们现代人的观点,科学发展并非只是接受表面的技术,而是对其理论的形成加以探究以了解技术背后的理论基础为何。我们可以说康熙对西方科学的看法有所改观,已经由科学技术的了解进入到科学知识理论的探讨,欲知道背后理论的形成与原理。

在清代的河工之中,皇帝实际上为主要的决策者,在河工的决策过程方面,是由河道总督绘制当地水道的地形图,再上呈给皇帝,把河督的方案与大学士和相关人员讨论后,由皇帝拨经费给河督办理。清代康熙时治水的一个特色是皇帝的知人善任,当康熙十六年任命靳辅为河道总督后,正值苏北地区河道决堤,经由靳辅督导后,使河水归于故道。

清代黄河泛滥情形,黄河在地形上的几个主要特点使得下游地区容易造成洪水使河道决堤。统治者对治水的重视,主要原因在于清朝时黄河下游负担了河运的功能,清代时的东南地区所生产的粮食必须负责供应北方京城以及军队驻扎地的日常所需。此外,如果其它的地区发生自然灾害使得当地粮食供应的不足,运河也有运输米粮镇灾的功能。所以当黄河决堤时,连带会使得清帝国的漕运工作受到严重影响,所以统治者非常重视黄河的治理。

治水是康熙皇帝的所关心的三件事情之一,学者提到他“以三藩及河务、漕运为三大事,夙夜堇念,曾书而悬之宫柱上”,以后人的评价而言,康熙时的治水也被列为三大功绩之一。

清朝由于非常重视河防的治理,所以皇帝对河督所要求的施工经费,都会优先通过并迅速拨给。但是河督自己也必须提供较精确的经费使用方法,比方说需要多少个工作天、以及多长距离的河堤最需处理等,在此前提下,就必须利用复杂的数学运算才能完成准确计算,并提出治河计划以供皇帝参考。并且,如果河工的计算较为完备,能比较能获得皇帝信任之外,能方便皇帝对其它的部会下达命令,使其互相配合。

在西学理论方面,明末的数学家徐光启认为,“先之数易见也,小数易解也,广其术而以之治水治田之为利钜、为急务也,故先之。”,精于算学的徐光启在翻译西方测量方法的同时,已认识到西方算学能够测量出地形的高度、深度、平面距离及方位,这是中国在治水上所欠缺而无法突破的。

由于当时人还未了解到对于把西方算学应用于水利工程上的重要,也就还谈不上把西方算学应用于水利技术上,而他本身亦非掌管水利事务的官员,所能做的,只能把他的理想写在著作中,说明自己对治河的见解是基于传统的基础加以改进,希望当时的官员能够应用此法必能取得更好的成果。

到了清代初期的时后,当时的康熙皇帝已经把数学计算应用于工程测量之外,例如陈横使用的“测水法”,把河水的横切面积乘以流速,便可得出水的流量。康熙皇帝还巡视当地的水利设施的状况加以了解与掌握,并且已有实地勘查地形与施工情形的做法。

在方法的应用方面,靳辅承袭明代潘季驯“束水攻沙”的理论,靳辅在解释此一方法时说到,“水合则流速,流速则势猛,势猛则新沙不停、旧沙尽刷,而河底愈深,于是水行堤内而河遂其就下之性,方克安流耳。”,即利用工程设施使当时黄河下游的水流速度加快,让水中的泥沙不淤积于河道中,能够被河流带入大海。

另外他使用“减水坝”,目的是为了如果当时的水量过大时,能够让大水溢出减水坝于近海的荒地,使河道的堤防不致于承受超过的压力而决堤。从靳辅对于黄河治理的态度,还是具有信心,他认为只要统治者任人得当,加上主事者能够尽心于河道的治理,则困扰中国已久的黄河水患问题,亦非无法完全解决。

从靳辅对于黄河治理,还是具有信心,他认为只要统治者任人得当,加上主事者能够尽心于河道的治理,则困扰中国已久的黄河水患问题,亦非完全无法解决。

水利工程的完善所造成的影响是,清代的运河负有运送粮食的功能,由于中国的东南省份米粮的产量充足,所以必须负担北方京城与驻军的开销,另外,如果帝国的某一地区因天然灾害而导致粮食缺乏,运河也有迅速转运粮食救灾的功用。除了运输的功能之外,由于康熙皇帝曾六度下江南,除了考察地方官员的施政情况,也能够体察到南方百姓民意,使康熙皇帝能够准确的掌握帝国的统治情形。

中国运河边会因水路的便利而聚集人口,并且随着商业运输的扩大而发展成大规模的都市,在运河上也伴随着大量民间商船的运行,河运具有大量运输且便宜的特点,所以当时的商人大多采用河运。直到1853年上海开港以后,随者海运的日渐繁荣与国外贸易的兴起,清代运河的重要性才逐渐减低并萎缩。

在康熙到乾隆之间的河堤修筑,会在工程结束之后建造海神庙,供奉掌管雨水的神祇,从现代的科学精神来看,这样的作法还未跳脱传统的观点,但是以当时中国的“以神设教”的情形,建庙在某一部分往往带有政治性的功能,必须加以考虑。如果说当时敬天与自然和谐相处的想法能够与自然科学配合,那对现代人来说也算是一种新的体验与看法。

有学者曾经提到,清代的治水不再倚靠超自然力量,而是透过计算,使治水掌握在人的手中。但是我们从靳辅的话语中,我们得知他认为只要人事配合得当,黄河水患是有办法解决的。以西方对科学精神的看法,“科学革命的机械式宇宙观,…,成就了哲学观念视野的变化,这个新的观念就是:人类能够了解和控制他周遭的世界。”,清代治水不管是在方法上、观念上都比前代有所突破,且已具有现代意义的科学精神。@*(http://www.dajiyuan.com)

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