其用水力者,如水轉筒車、高轉筒車,則利用鏈和唧筒結合水力運動之齒輪,以兜水、放水,日夜不息。筒車構造的完成曾經簡單至複雜的過程。北宋時,吸水、運水、覆水僅以一輪為之。這可從水輪詠詩中看出來;“孤輪運寒水,無乃農者營。隨流轉自速,居高還複傾。
利才畎澮間,功欲霖雨並。不學假混沌,忘機抱甕罌。”
但孤輪運水灌田,其載運量自然有限,為了適應湖湘山溪之地,其地溪澗既多,複饒竹產,乃係以若幹竹筒於輪上,增加輸灌水量,乃有筒車或竹車的名稱,這項增益在南宋時開始推行。人們寫詩頌讚說:“像龍呼不應,竹龍起行雨。神機日夜運,甘澤高下普。瞬息了千畝……”
至13世紀元代,高轉筒車得到發展。高轉筒車是把大的立式水輪直接安裝在水車的轉軸上,帶動水車轉動。利用高轉筒車,田高岸深或田在山上,都可以灌溉。這是元代機械製造方麵的一個巨大進步,也是人們利用自然力造福於人類的一項重大成就。
為了把水引到遠處,還有連筒和架槽的發明。連筒是把粗大的竹竿,去掉裏麵的節,一根一根連接起來。隨地勢高下,用木石架起,跨越澗穀,把水引到很遠的地方。架槽的設計基本上同連筒一樣,隻是用以引水的是木槽而已。這類器具,正如王禎所說:“大可下潤於千頃,高可飛流於百尺,架之由遠達,穴之則潛通,世間無不救之田,地上有可興之雨。”反映出中國古代這方麵的創造發明之巧妙,高效而又實用。
中國古代文明,在很長時間內異彩紛呈,是以農業發達為基礎的。千百年來,勞動人民在灌溉工具方麵的巧思妙想,為先進的農業提供了保障,老百姓靠天吃飯的狀況有很大改觀。芍陂灌溉農田多至萬頃,西門豹發民鑿十二渠,為農業豐產創造條件;李冰父子使四川成為天府之國;鄭國渠、白公渠滋養肥田沃土,成為百姓的衣食之源。自漢朝開始,經過唐、元、明、清曆代的努力,寧夏平原終於變成沙漠中的綠洲、塞外江南……先民的這些豐功偉績無不借助灌溉工具得以建樹。水車的出現和日臻完美使農業的命脈——水利得以流暢,趨利避害,化瘠為沃,使我們這個“水是龍世界,雲是鶴故鄉”的國度獲得江河的灌溉之利,天公水旱交乘,災害頻仍已不能對影響國計民生的農業施展淫威,使我們自古以農業立國,並在相當長的時間內走在世界的前列。
直到蒸汽機發明之前,水車的紡織、切割石木、造紙、帶動風箱等方麵還一直作為各種產業部門的動力使用。12世紀左右,中國發明了世界上最早的裝水車的船。這種水車船是用水車產生的動力來推動船,即在船的外側裝上三個水車,在船上載三頭牛,靠牛轉動水車,靠水車力推動船前進。
我國古代的送水天使——轆轤
自古以來,我國勤勞的勞動人民就很注意灌溉技術。遠古時候,人們就已開始在沿河周圍肥沃的土地上進行引水灌溉,挖渠引水,澆沃農田。後來,隨著人口的繁衍以及活動範圍的擴大,人們開墾的土地越來越多了。這樣,灌溉就成了一個更為迫切的問題,最初,人們是利用水位高於農田的水源來灌溉,這樣水借助於自身的重力作用,就可以被引入農田。但是,當灌溉水源的水位低於農田的時候,水總不會“由低往高處”流吧?於是,人們開始想法子。
在原始社會末期,除了利用方便的河流進行漫溢灌溉外,人們抱著汲水陶瓶到河邊汲水去澆灌農田,這種原始的灌溉方法,其效率是很低的。
到了商代,人們開始采用桔槔進行灌溉。正如《淮南子》卷十三《汛論訓》說:“古者抱(zhui,墜,即小口甕容器)而汲,後世桔槔而汲。”那麼,桔槔到底是一種什麼樣的工具呢?
先看一看《莊子》中關於桔槔的描述吧。《莊子》外篇天地第十二中說:“鑿木為機,後重前輕,挈水若抽,數如氵失湯,其名為槔。”天運第十四說:
“……引之則俯,舍之由仰。”由此可以看出,桔槔是利用杠杆原理而製成的汲水工具。桔槔又叫吊杆、拔杆、架鬥、橋。其結構雖然很簡單但很科學,是在河邊或井邊(主要適宜淺井)用一根長杠橫支在樹丫杈裏,或支在木架上,在橫木杠的一端結綁上較重物體如大石塊,另一端用汲器或水桶,需要汲水時,利用杠杆原理將繩一拉使汲器浸入水中裝滿水,把繩一放由於另一端重物下壓或再用很小的力氣,就能把汲器提上來。《莊子》中還生動地記載了孔子的學生子貢南遊於楚國,並傳播推廣桔槔的故事。有趣的是,一次子貢向一位抱甕汲水老人宣講桔槔這種工具多麼的省勁兒。可是老人卻不屑一顧,並視桔槔為“奇技淫巧”,用它會使人變懶。看來,先進工具的推行在我們老祖先那裏很早就吃了“閉門羹”。