测量汴渠




  汴渠是宋代漕运的重要航道。当时,大量的官私物资都通过汴渠运送,据《宋史·河渠志》记载,汴渠“岁漕江、淮、湖、浙米数百万,及至东南之产,物华天宝,不可胜计”。但汴渠以黄河为水源,又是一条多泥沙河流,如果岁久而不加疏浚,就会使河道淤塞,造成河决泛滥之灾。熙宁五年(公元1072年)沈括奉旨疏浚河道,并勘测汴渠沿线地形。

  本则笔记记载了沈括测量汴渠水准高度一事。他因地制宜,采用“分层筑堰”的方法,利用大堤外旧沟,筑成阶梯形水堰,分别测出它们的高度差,加起来就得到了汴渠整个的地形高度差。这一方法是我国测绘技术史上的重大成就。在世界上,古代希腊人曾经测量过海的远近,古代罗马人也测量过街道的长度,但都限于平面测量,而地形高度差的测量则是自沈括开始的。

  国朝汴渠【汴渠】隋代开凿的运河通济渠的一段,是宋代首都汴京(今河南开封)的水路交通要道。它从汴京经过应天府(今河南商丘)、宿州(今安徽宿县)、泗州(旧址在今江苏泗洪东南),流入淮河。现在大部分河道已湮没。,发京畿【京畿】古代国都附近的地区,对首都起保卫作用。畿,音jī。辅郡三十余县夫,岁一浚。祥符中,合门祇候使臣【合门祇候使臣】宋代官名,掌管宫内礼仪,迎接百官、使者朝参等事务。祇,音zhī。谢德权领治京畿沟洫,权借浚汴夫。自尔后三岁一浚,始令京畿民官皆兼沟洫【洫】沟渠。洫,音xù。河道,以为常职。久之,治沟洫之工渐弛,邑官徒带空名,而汴渠有二十年不浚,岁岁堙淀【堙淀】淤积沉淀……异时京师沟渠之水皆入汴,旧尚书省【尚书省】官署名,与中书、门下合称为三省,下辖六部,掌管全国行政。都堂壁记【壁记】嵌在壁上的碑刻记事文。云:“疏治八渠,南入汴水。”是也。自汴流堙淀,京城东水门下至雍丘、襄邑,河底皆高出堤外平地一丈二尺余。自汴堤下瞰,民居如在深谷。熙宁中,议改疏洛水入汴。予尝因出使,按行汴渠,自京师上善门量至泗州淮口,凡八百四十里一百三十步。地势,京师之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分。于京城东数里白渠中穿井,至三丈方见旧底。验量地势,用水平、望尺、干尺【水平、望尺、干尺】测量地形的仪器。水平即水准仪,望尺即觇板,干尺即标尺。量之,不能无小差。汴渠堤外,皆是出土故沟水,令相通时,为一堰节其水,候水平,其上渐浅涸,则又为一堰,相齿如阶陛①,乃量堰之上下水面相高下之数,会之,乃得地势高下之实。

  ①【陛】台阶。【译文】

  国朝的汴渠,每年要征调京城附近的三十余县的农民疏浚一次。祥符年间,合门祇候使臣谢德权负责治理京城近郊沟渠,暂时借用疏浚汴渠的农民。从此以后每三年疏浚一次,开始时任命京城附近的地方官员都兼管治理沟渠河道,作为经常性的职务。日子久了,治理沟渠的工程渐渐松弛下来,地方官员只是带了一个虚衔,而汴渠有二十年没有疏浚,泥沙年年淤积沉淀。从前京城沟渠的水都流入汴渠,旧的尚书省政事堂壁记上记载说“疏治了八条河渠,向南流入汴水”,说的就是这种情况。自从汴渠淤积后,从京城东水门下到雍丘、襄邑,河底都高出堤外的平地一丈二尺多。从汴堤上往下俯瞰民房,就像处在深谷里面。熙宁年间,商议改疏洛水入汴渠。我曾因此出使,沿途按察汴渠,从京师上善门测量到泗州淮口,共八百四十里又一百三十步。按照地势,京城的地面比泗州共高出十九丈四尺八寸六分。在京城东边几里地的白渠中挖井,挖到三丈深才见到旧的河底。测量地形,用水平、望尺、干尺去量,不能没有小的误差。汴渠大堤以外,都是过去挖土筑堤留下的旧沟水,让沟水相通之后,筑一道堰拦住沟水。等到水与堰平了,上游的水逐渐干涸,于是又筑一道堰。各道堰依次排列像阶梯状。于是测量每道堰上水面与下水面的高度差,把各堰的高度差相加,就得到了地势高下的实际数据。