時間：2023-03-28 14:58:16
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1.1低壓管灌技術(shù)
采用低壓管道輸水，有效的避免了水資源在輸送過程中因和外界接觸而產(chǎn)生的損失，能有效的增加水資源的利用率，減少必要的損失。相比于同等的水量下，使用此種灌溉方式能對更大土地面積進行灌溉，增產(chǎn)增收；節(jié)電，由于提高了水資源的利用率，對于井灌區(qū)，大大的減少了抽水量，約可減少20%-30%的用電量；以低壓管道代替了渠道，可減少2%-3%的渠道占地，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更多的用地，增加農(nóng)產(chǎn)量；在輸水速度上，縮短了輪灌周期，能更加有效地增加農(nóng)民的收成；與滴灌相比較而言，一次性投資較低，在一定程度上節(jié)約了農(nóng)業(yè)成本的投放。
1.2噴灌技術(shù)
噴灌技術(shù)是噴灑灌溉技術(shù)的簡稱，該技術(shù)是目前農(nóng)田節(jié)水灌溉的主要技術(shù)。它通過水泵、動力機等動力設(shè)備將水加壓，并通過具有定高度的噴灌設(shè)備利用自然落差將水灌溉到其所覆蓋的區(qū)域地段噴頭將水噴灑到空中，使水在空中分散成細小的水滴落到所灌溉的地面上，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約水資源，還能夠使灌溉變的更加均勻，從而使農(nóng)作物都能夠得到灌溉。根據(jù)噴灌設(shè)備的靈活性程度可以將噴灌技術(shù)分為固定式、半固定式和移動式三個類型，其類型不同應(yīng)用的范圍也不盡相同：固定式噴灌設(shè)備除噴頭以外，其余部分都不能動，該設(shè)備適用于農(nóng)田范圍較小的地區(qū)；半固定式噴灌設(shè)備除噴頭可以移動以外，噴頭支管也可以移動，相對于固定式噴灌設(shè)備而言，其機動性相對較好，適用于灌溉范圍較大的農(nóng)田區(qū)域；移動式噴灌設(shè)備所有部分均能夠移動，三者之中其機動性最好，更適用于山區(qū)或灌溉環(huán)境相對惡劣的農(nóng)田地區(qū)。
1.3滴灌技術(shù)
滴灌技術(shù)作為農(nóng)田水利灌溉的主要技術(shù)，針對根系土壤活動范圍對其進行灌溉。主要是通過壓力管道將水資源輸送至田間支管及毛管內(nèi)，然后對其進行緩慢式灌溉，這種灌溉技術(shù)相對比較均勻且能夠保證土壤所需的最佳含水量。一定意義上而言，灌溉技術(shù)不同于傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，它不僅能有效的將水資源灌入其植物中，更能提高水資源的利用率。這種灌溉技術(shù)具有以下等優(yōu)勢：滴灌技術(shù)與普通灌溉技術(shù)相比較而言，可以節(jié)省55%的用水量，可以有效的將水資源充分利用并達到植物所需的正常用水量。在進行滴灌時可以利用管道系統(tǒng)對其植物進行施肥，從而一定程度上還大大減少了肥料浪費現(xiàn)象，提高了施肥的效用。對于耕地面積較小的灌溉作業(yè)而言，這種灌溉技術(shù)可以有效的增加作業(yè)播種面積，使其作物達到大幅度增產(chǎn)。從一定程度上來講，滴灌技術(shù)適用于各種農(nóng)作物的灌溉且不受地質(zhì)環(huán)境的影響，且能有效的降低勞動強度，節(jié)約勞動成本。這樣農(nóng)業(yè)人員就可以利用充足的時間去從事其他的農(nóng)業(yè)勞動，改變原有單一的勞動模式，為其增收創(chuàng)造條件。農(nóng)民增收一定程度上也會促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展變革，更有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，且提高耕地用地效率。
1.4渠道防滲技術(shù)
渠道灌溉作為農(nóng)田灌溉的主要輸水形式之一，在實際灌溉中其存在很多問題，這種灌溉技術(shù)極易發(fā)生滲漏滲水等情況，大約一半甚至更多的水資源難以充分利用，也是影響農(nóng)田灌溉最常見的一種灌溉方式。所以，在日后灌溉過程中，必須加強渠道的防滲漏技術(shù)，提高水資源的整體利用效率。
2加快發(fā)展農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉的具體措施以及未來發(fā)展趨勢
2.1加快發(fā)展農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉的具體措施
農(nóng)田水利工程從某種角度而言，既是一項技術(shù)工程又是一項惠及民生的社會工程。所以，大力發(fā)展農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程符合其實際發(fā)展的需要，對于節(jié)水而言，要全面考慮其農(nóng)業(yè)節(jié)水問題將問題上升到一定高度及范圍，并不是一定意義上的節(jié)水措施，要從根本上意識到農(nóng)田水利工程建設(shè)節(jié)水灌溉的重要性。
2.1.1進行合理的規(guī)劃
農(nóng)田水利灌區(qū)地下水及地表水的平衡對整個農(nóng)田水利建設(shè)的發(fā)展有著極其重要的影響。所以在進行農(nóng)田水利施工開采時，必須充分考慮該區(qū)域地下水及地表水的含量。合理設(shè)計施工開采方案，這樣不僅可以有效的利用水資源，更能減少不必要的浪費。
2.1.2對農(nóng)業(yè)節(jié)水進行資金補助，加大對農(nóng)業(yè)節(jié)水的投資力度
現(xiàn)階段而言，我國農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要資金來源于農(nóng)民集體出資，這在一定程度上就影響了農(nóng)田水利建設(shè)的長久發(fā)展。對此，國家必須出臺相關(guān)扶持政策，確保農(nóng)田水利建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。與此同時，相關(guān)管理部門也要注重農(nóng)田水利節(jié)水的重要意義，引進先進的節(jié)水灌溉技術(shù)，進一步促進去農(nóng)田水利建設(shè)的發(fā)展。
2.2農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)未來發(fā)展趨勢
2.2.1生物技術(shù)的發(fā)展
生物技術(shù)的出現(xiàn)一定程度上促進了農(nóng)田水利工程的建設(shè)發(fā)展，它以高效、優(yōu)質(zhì)的節(jié)水技術(shù)對植物自身構(gòu)造進行研究分析，從而利用植物自身水分對其灌溉，節(jié)約了成本，提高了高產(chǎn)的效率。
2.2.2信息智能化灌溉技術(shù)
信息智能化技術(shù)，顧名思義就是利用計算機技術(shù)對農(nóng)作物進行嚴格的控制，針對所在環(huán)境（空氣質(zhì)量、溫度變化以及日照強度等）都要進行掌握，嚴格分析農(nóng)作物所需水分及灌溉所需時間，利用信息技術(shù)將灌溉需求信息進行傳輸，然后利用計算機計算出灌溉的時間及灌溉量，這樣不僅能夠保證農(nóng)作物的生長，更在很大程度上提高了勞動效率，達到了節(jié)水目的。
3結(jié)束語
一、低壓管道輸水灌溉：又稱管道輸水灌溉，是通過機泵（或利用天然水頭）和管道系統(tǒng)直接將低壓水引入田間進行灌溉的方法。這種利用管道代替渠道進行輸水灌溉的技術(shù)，避免了輸水過程中水的蒸發(fā)和滲漏損失，節(jié)省了渠道占地，能克服地形變化的不利影響，省工省力，一般可節(jié)水30％，增產(chǎn)20％，省地5％，且投資不大，普遍適用于我國北方井灌區(qū)。
二、噴灌：俗稱人工降雨，是利用專門設(shè)備將水噴射到空中分散成細小的水滴，形成類似下雨效果的一種灌溉方法。噴灌受地形條件的限制小，在砂土或地形坡度達到5％等地面灌溉有困難的地方都可以采用，一般能增產(chǎn)15％，節(jié)水40％，提高工效20倍-30倍、提高耕地利用率7％。但噴灌受風(fēng)力影響大，且容易產(chǎn)生蒸發(fā)損失，不適宜空氣特別干旱、風(fēng)力較大的地區(qū)。由于噴灌設(shè)備投資較高，目前多用在水資源缺乏的經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)。
三、微灌：是利用專用設(shè)備將有壓水輸送分配到田間，通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌溉技術(shù)。微灌是目前節(jié)水、增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)效果最好的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，但由于其投資較高，目前僅限于經(jīng)濟作物中使用。微灌通常分為滴灌、微噴灌、小管出流灌和滲灌四種形式。
1.滴灌：是利用滴頭（滴灌帶）將壓力水以水滴狀或連續(xù)細流狀濕潤土壤進行灌溉的方法。常見滴頭有孔口滴頭、發(fā)絲管滴頭、內(nèi)鑲式滴灌管、雙上孔滴灌帶、迷宮式滴灌帶等。滴灌主要用在果園、花卉、保護地栽培中。
2．微噴灌：是利用微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤進行灌溉的方法。常見微噴頭有固定式微噴頭、旋轉(zhuǎn)式微噴頭、多孔式微噴帶、脈沖式微噴頭等。微噴灌主要用在果樹、花卉、園林、草地、保護地栽培中。
3．小管出流灌溉：是利用直徑ф4毫米的塑料管作為灌水器，以細流狀濕潤土壤進行灌溉的方法。這種方式投資較低，主要用于果樹的節(jié)水灌溉。
4．滲灌：是利用一種特制的滲灌毛管埋入地表以下30-40厘米，壓力水通過滲水毛管管壁的毛細孔以滲流形式濕潤周圍土壤的灌溉方法。
四、改進溝畦灌溉：對傳統(tǒng)的溝灌和畦面灌溉適當改進，能節(jié)水10％-20％，增產(chǎn)10％-15％。基本原則是平整土地，加大灌水流量，將長溝、大畦改為較短溝、小畦，并采用合適的流量和引水時間進行灌溉。適宜溝灌的地面坡度為0.003-0.008，灌水溝長度不大于100米，寬度0．3米-0．8米，入溝流量控制在0．5升-3升/秒。畦灌要求地面平整，適宜的地面坡度為0．001-0．003，自流灌區(qū)取畦長50米-75米、井灌區(qū)25米-40米，畦的寬度不大于3米，并與農(nóng)機具作業(yè)要求相適宜，入畦單寬流量（每米畦寬的流量）3升-6升/秒·米。
五、膜上灌：又稱膜孔灌，是在地膜栽培的基礎(chǔ)上，利用膜上行水，通過放苗孔和專用灌水孔向作物供水的灌溉方法，可節(jié)水25％-35％，增產(chǎn)15％-20％。采用該技術(shù)需要平整土地，田塊長度不超過75米，寬度不大于3米，覆膜后在膜兩側(cè)筑起畦梗，并把地膜兩邊翹起埋入畦便中，將水完全約束在膜上流動，完全通過膜孔灌水。單定流量控制在0．3升-0．6升/秒·米，每次畝灌水量10方-40方。
1井灌區(qū)節(jié)水灌溉工程不同管理形式的典型做法及優(yōu)缺點
農(nóng)業(yè)節(jié)水的主要措施是工程節(jié)水，是否有良好的工程管理機制是工程節(jié)水的根本保障，為此，該縣積極探索節(jié)水工程的管理新機制，讓農(nóng)民從被動節(jié)水轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃庸?jié)水，建立農(nóng)民自主、自愿的節(jié)水激勵機制。同時，運用適宜的市場經(jīng)濟管理手段對全縣節(jié)水工程進行管理，取得了良好效果。隆化縣井灌區(qū)節(jié)水工程產(chǎn)權(quán)制度改革后主要有村集體管理、股份制管理、聯(lián)戶管理、單戶管理等四種形式。
1.1村集體管理形式
村集體管理節(jié)水灌溉形式是指工程建成后，產(chǎn)權(quán)歸村集體所有，并明確專人負責工程的日常維修與管理，建立健全工程管理維修養(yǎng)護制度，確保工程可持續(xù)利用。唐三營鎮(zhèn)二道窩鋪村移動式噴灌工程自2007年建成后，由村集體負責，成立了工程管理維護辦法和運行操作規(guī)程，并明確專人負責。目前，該工程由于村管理得當，發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟效益。村集體管理的優(yōu)點是工程在運行管理中協(xié)調(diào)能力強，缺點是村集體管理還需再承包給專人負責，沒有單戶管理責任心強。
1.2股份制管理形式
股份合作制管理節(jié)水灌溉工程的形式一般都是小型水利工程產(chǎn)權(quán)制度改革時形成的，農(nóng)戶當時由于缺乏資金、技術(shù)、勞力等因素，自愿協(xié)商入股，富裕戶中缺乏勞力的以資金入股，比較困難戶以勞力、技術(shù)等入股，聯(lián)合建管，互惠互利，共同受益。股份合作管理形式有的是由承包方式取得的，有的是通過拍賣一次購買使用權(quán)取得的。例如，隆化縣蘭旗鎮(zhèn)西頭營村的包學(xué)斌和張文忠等三人于2000年合股購買了該村管灌工程經(jīng)營權(quán)，購買了工程經(jīng)營權(quán)后，他們利用已建節(jié)水工程搞玉米制種，種植時差蔬菜，他們還將多余的水為周邊地塊的農(nóng)戶進行有償服務(wù)，每年都給他們帶來可觀的經(jīng)濟效益。這種管理形式的優(yōu)點是資源互補，互惠互利，達到共同受益的目的。缺點是經(jīng)營者意見不容易統(tǒng)一，決策受影響，效益分配有時出現(xiàn)矛盾。
1.3單戶管理形式
單戶管理節(jié)水工程形式有的是通過產(chǎn)權(quán)改革承包或拍賣購買的工程管理經(jīng)營權(quán)，也有的是獨資建設(shè)的節(jié)水工程。湯頭溝水泉村劉海龍2004年在該村小型水利工程產(chǎn)權(quán)改革拍賣時，購買了該村管灌工程的經(jīng)營權(quán)之后，劉海龍對工程進行了修復(fù)和擴建，新增灌溉面積3.33hm2，共可控制灌溉面積8hm2，種植了蔬菜，年平均純收入8萬元。這種單戶管理形式的優(yōu)點是經(jīng)營管理決策自主，缺點是經(jīng)營管理規(guī)模發(fā)展受資金不足影響，發(fā)展緩慢。
1.4聯(lián)戶管理形式
聯(lián)戶管理形式一般都是聯(lián)戶投資購買、承包或新建節(jié)水工程，按照自愿入股，按股分紅，風(fēng)險共擔，效益共享的原則進行操作。選出威信高、責任心強、有管理經(jīng)驗的人當負責人，主要負責經(jīng)營管理和效益分配。韓麻營鎮(zhèn)十八里汰村管灌工程于2006年底建成，工程建成后，由該村曹云海等四戶承包，聯(lián)合管理，曹云海為負責人，負責工程的日常管理與維護。工程自建成至今，由于管理得體，運行情況一直很好，為當?shù)剞r(nóng)業(yè)增產(chǎn)，農(nóng)民增收打下了基礎(chǔ)。這種形式類似農(nóng)民用水戶協(xié)會，但是沒有正規(guī)的建章立制，隨意性較大，容易造成以負責人的主觀意志行事，比較容易產(chǎn)生矛盾意見。
2井灌區(qū)節(jié)水灌溉工程管理建議及措施
通過調(diào)查了解發(fā)現(xiàn)，當前隆化縣農(nóng)業(yè)灌溉存在技術(shù)水平低、資金缺乏、認識不到位、管理不善等諸多問題，歸根到底是一個機制問題，沒有科學(xué)的運行管理激勵機制，農(nóng)業(yè)節(jié)水很難實現(xiàn)，有效的節(jié)水激勵機制是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的前提，是調(diào)動用水戶主動節(jié)水的關(guān)鍵，是保障農(nóng)業(yè)節(jié)水順利實施的重要手段。
2.1建立農(nóng)民用水戶協(xié)會
從2006年開始，該縣已建立唐三營西聯(lián)渠、湯頭溝聯(lián)渠、張三營聯(lián)渠、太平莊聯(lián)渠等四個渠灌區(qū)農(nóng)民用戶協(xié)會，農(nóng)民用水戶協(xié)會建立后，一是灌溉節(jié)水取得了明顯的效果；二是規(guī)范了用水秩序，減少了用水糾紛；三是解決了長期以來灌溉工程管理主體“缺位”問題，保障了工程效益的發(fā)揮。山區(qū)集中連片面積在千畝以上的井灌區(qū)，也應(yīng)建立農(nóng)民用水戶協(xié)會，用水戶協(xié)會建章立制，對工程進行制度化、規(guī)范化管理，將灌區(qū)農(nóng)戶納入灌溉節(jié)水全程管理中，充分調(diào)動農(nóng)戶參與工程管理的積極性。農(nóng)民用水戶協(xié)會負責管理灌溉用水，對水源井、機泵進行維護，協(xié)調(diào)水事糾紛，指導(dǎo)農(nóng)民參與灌溉設(shè)施的投資建造、推廣先進節(jié)水設(shè)備等日常事務(wù)。為井灌區(qū)節(jié)水灌溉工程永久發(fā)揮效益，提供可靠的保障。
2.2加強用水管理，實現(xiàn)水權(quán)分配
面對有限的供水能力和日益增長的用水需求，有效的解決辦法就是由水資源配置確定初始水權(quán)，按照“總量控制、定額管理”的工作思路，建立一個水權(quán)交易平臺，使用水戶可以將多余或節(jié)約的水權(quán)方便快捷地轉(zhuǎn)化為物質(zhì)利益，激發(fā)農(nóng)戶節(jié)水的積極性，將強制節(jié)水轉(zhuǎn)為自覺節(jié)水。
2.3安裝計量設(shè)施，為定額用水打下基礎(chǔ)
定額用水是建立節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要管理手段。該縣灌區(qū)收取水費，不管是提水還是自流一概以畝計算，不管用水多少一個價，這種做法不但浪費了水資源，而且不利于調(diào)動農(nóng)民節(jié)水積極性。因此，在井灌區(qū)安裝水表，以表計量，用水多電費多，用水少電費少，以此來調(diào)動農(nóng)民節(jié)水積極性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的用水方式。
2.4實施節(jié)獎超罰，為征收農(nóng)田灌溉水資源費創(chuàng)造條件
關(guān)鍵詞：水利工程；管理費用；預(yù)算
水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算是對各個環(huán)節(jié)費用支出的控制，對水利工程企業(yè)各環(huán)節(jié)費用支出細化，制定出符合各環(huán)節(jié)的管理費用預(yù)算標準和制度，有效控制水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算工作實施，控制不必要的成本費用支出，防止資金浪費現(xiàn)象的發(fā)生。
1.預(yù)算在水利工程管理費用中的重要作用
1.1 有助于規(guī)范經(jīng)濟活動開展
預(yù)算工作的開展和全面實施，能夠有效的控制水利工程企業(yè)管理費用的支出，是水利工程項目管理費用預(yù)算編制基礎(chǔ)。水利工程企業(yè)在具體的經(jīng)營活動中應(yīng)當根據(jù)該依據(jù)編制相關(guān)管理費用預(yù)算標準，以管理費用支出預(yù)算為根本，有助于規(guī)范水利工程企業(yè)開展正常的經(jīng)濟活動，促進工程項目的實現(xiàn)。
1.2 有助于成本節(jié)約增加利潤
制定合理的、有效的管理費用預(yù)算標準，能夠有效的控制成本費用支出過高現(xiàn)象，降低成本費用，提高經(jīng)濟收益。通過制定管理費用預(yù)算，降低工程項目所需的人力、材料等各項費用支出，優(yōu)化人力成本，并在確保工程項目完工時間的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟收益最大化，有助于成本節(jié)約增加利潤。
1.3 有助于優(yōu)化項目設(shè)計方案
工程項目的相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當參照工程管理組費用預(yù)算標準，并將制定的相關(guān)預(yù)算標準與實際支出進行對比和分析，通過利用相關(guān)標準及時發(fā)現(xiàn)實施過程中存在的不足和問題，有助于優(yōu)化項目設(shè)計方案，加強對工程管理費用預(yù)算的控制，控制各項不必要的消耗，調(diào)整工程項目中存在的不足，對提高利潤起到重要的作用。
2.當前水利工程管理費用預(yù)算存在的主要問題
2.1 缺乏有力的監(jiān)督管理機制
當前我國水利工程企業(yè)只對工程管理費用進行預(yù)算工作，尚未對預(yù)算工作的具體實施情況進行監(jiān)督和管理。由于絕大多數(shù)水利工程企業(yè)只重視工程實施情況和質(zhì)量，對管理費用預(yù)算執(zhí)行方面較為忽視，單純的制定完管理費用預(yù)算制度便不在重視，其沒有充分的發(fā)揮出預(yù)算工作的重要作用，缺乏有力的監(jiān)督管理機制建設(shè)，局限了預(yù)算管理在水利工程企業(yè)發(fā)展中的影響。
2.2 忽視預(yù)算管理工作重要性
隨著我國經(jīng)濟體制建設(shè)的不斷完善，一些水利企業(yè)開始采用預(yù)算管理工作，但管理費用預(yù)算仍然處于推廣階段，尚未取得較大的成績和重要的作用。目前企業(yè)預(yù)算方法仍然以定價法為主，對所需材料和人工的具體情況進行實際分析和統(tǒng)計，這種方法存在很多不足，且成本費用過高，很難適應(yīng)當前經(jīng)濟形勢的發(fā)展和項目需求，影響了水利工程企業(yè)的良性發(fā)展。
2.3 工作人員綜合整體素質(zhì)偏低
水利工程企業(yè)經(jīng)營涉及到的內(nèi)容較廣且業(yè)務(wù)較為復(fù)雜，對預(yù)算工作人員的專業(yè)能力和業(yè)務(wù)水平要求較高。當前，我國水利工程項目預(yù)算工作人員的整體專業(yè)水平受限，綜合整體素質(zhì)偏低，在處理較為復(fù)雜的工程項目時存在諸多問題，比如，法律知識的匱乏、風(fēng)險防范意識淡薄等，都影響了工程項目的順利進展。一旦在項目過程中發(fā)生突出現(xiàn)象，工作人員很難提出有效的解決辦法應(yīng)對，錯失了風(fēng)險防范的最佳時機，影響水利工程項目的完成。
2.4 預(yù)算管理制定不夠具體規(guī)范
水利工程企業(yè)預(yù)算工作人員在進行管理費用預(yù)算過程中，對整個項目的具體情況和經(jīng)營情況并不非常了解，對項目內(nèi)容分析不足，預(yù)算管理制定不夠具體且規(guī)范化。正由于這些客觀因素的存在，使得編制的預(yù)算管理制度內(nèi)容粗糙，存在很多的不足，未能滿足項目的實際要求，因此，預(yù)算管理制度并無實際作用。與此同時，由于水利工程企業(yè)與其他企業(yè)經(jīng)營存在明顯不同，其工程周期較長，相關(guān)部門之間交流和溝通缺乏全面協(xié)調(diào)，容易發(fā)生信息不對稱現(xiàn)象發(fā)生，很難實現(xiàn)預(yù)算目標。
3.改進水利工程管理費用預(yù)算存在問題的具體措施
3.1 建立健全預(yù)算管理分析方法
我國水利工程項目具有不確定性和不穩(wěn)定性特點，這給管理費用預(yù)算工作造成極大的影響，不能通過使用固定的預(yù)算管理方法實現(xiàn)水利工程企業(yè)預(yù)算管理分析。應(yīng)當根據(jù)國家經(jīng)濟形勢和工程項目情況，參照不同地域的不同因素，建立健全水利工程企業(yè)預(yù)算管理分析方法，提高預(yù)算工作質(zhì)量，對工程項目情況進行準確的評估。掌握和控制工程項目所需的材料、人工以及機器設(shè)備費用，制定合理的管理費用預(yù)算標準，根據(jù)實際情況對預(yù)算管理采用動態(tài)分析，采用工程建設(shè)新技術(shù)，合理預(yù)算成本費用支出，防止成本費用浪費，提高水利工程項目建設(shè)效率，加強工程管理質(zhì)量。
3.2 加強預(yù)算管理工作重要性
水利工程企業(yè)與國家發(fā)展、人們生活緊密的聯(lián)系在一起，水利工程更是對國家資源、發(fā)電等重要經(jīng)濟形勢相關(guān)聯(lián)。提高水利工程企業(yè)的預(yù)算管理工作質(zhì)量，應(yīng)當對預(yù)算管理工作重要性提高重視，充分發(fā)揮出其在工程項目過程中的重要作用。加強預(yù)算管理工作重要性，首先應(yīng)當轉(zhuǎn)變預(yù)算工作觀念，提高企業(yè)管理者和工作人員的整體意識；其次應(yīng)當加強預(yù)算管理工作學(xué)習(xí)，提高全體職能的知識水平和重視程度；最后應(yīng)當與水利工程企業(yè)預(yù)算管理部門、財務(wù)部門、技術(shù)部門以及其他相關(guān)部門人員加強聯(lián)系，增強交流，促進預(yù)算管理工作實施和預(yù)算標準制定，提高水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算工作質(zhì)量，發(fā)揮其重要作用。
3.3 完善預(yù)算管理體系建設(shè)
由于水利工程企業(yè)的行業(yè)具有特殊性，其管理費用預(yù)算工作較為復(fù)雜化。加強管理費用預(yù)算工作實施，應(yīng)當建立健全完善的預(yù)算管理體制，并設(shè)置具體的預(yù)算管理部門，確保企業(yè)各部門與預(yù)算部門之間的有效溝通，監(jiān)督和管理預(yù)算標準的有效實施。除此之外，水利工程企業(yè)各相關(guān)部門工作人員還應(yīng)當配合預(yù)算部門開展預(yù)算審核，確保管理費用預(yù)算工作的開展，根據(jù)預(yù)算標準實施管理費用支出監(jiān)督和管理，保證企業(yè)資金的有效使用且實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化。
3.4 提升預(yù)算人才，制定考核機制
管理費用預(yù)算工作的開展離不開預(yù)算工作人員，優(yōu)化預(yù)算管理工作主要以人為本。提高水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算工作質(zhì)量，應(yīng)當大力加強并提升相關(guān)預(yù)算工作人員的專業(yè)知識水平，培養(yǎng)具有高業(yè)務(wù)能力和法律知識的綜合型專業(yè)人才。掌握并了解水利工程企業(yè)具體工作情況，通過有效的預(yù)算管理控制和實施成本核算，確保預(yù)算工作順利進行。除此之外，水利工程企業(yè)還應(yīng)當制定科學(xué)、合理的績效考核機制，加強對企業(yè)預(yù)算工作人員管理，通過利用預(yù)算管理標準與實際經(jīng)營情況進行對比，考核實際經(jīng)營目標完成情況，并提升預(yù)算管理工作重視程度，防范項目過程中存在不足，制定有效的預(yù)算實施方案，利用考核獎懲制定來確保預(yù)算工作實施。
總結(jié)
隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算在實際工作中發(fā)揮了重要的作用。通過管理費用預(yù)算標準的制定和有效實施，控制成本費用的浪費，實現(xiàn)了經(jīng)營利益的最大化，促進水利工程企業(yè)發(fā)展的同時，還提高了人們的生活水平。所以說，完善水利工程企業(yè)管理費用預(yù)算工作，是我國水利工程企業(yè)的重要內(nèi)容。（作者單位：滄州市水務(wù)局）
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：課程體系 教學(xué)改革 水文與水資源工程 創(chuàng)新能力
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0133-03
Curriculum System Construction of Hydrology and Water Resources Engineering
Zhang Yongbo Zhang Zhixiang Yang Junyao Zhao Zhihuai Zhao Xuehua
（College of Water Resources Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan Shanxi，030024，China）
Abstract：In order to meet the social requirements of engineering innovative talents，it is necessary to construct the hydrology and water resources engineering professional curriculum system of Taiyuan University of Technology，and it has great significance in cultivating students innovation capability.Based on the analysis of existing problems in hydrology and water resources engineering curriculum system in the College of Water Resources Science and Engineering of Taiyuan University of Technology，hydrology and water resources engineering professional curriculum system construction under the conditions of new situation is proposed，including new curriculum，setting up a reasonable curriculum order，curriculum content reform，selection of reasonable teaching materials，increasing the experimental teaching and scientific research transformation teaching，to lay the foundation for the further improvement of quality of undergraduate teaching and the cultivation of innovative talents of hydrology and water resources engineering.
Key Words：Curriculum system；Teaching reform；Hydrology and water resources engineering；Innovation capability
水文與水資源工程是太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院的主要專業(yè)之一，其前身是原“水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”專業(yè)，1975年第一屆招生，1997年國家專業(yè)調(diào)整時取消，2004年水文與水資源工程專業(yè)獲山西省教育廳批準，2005年恢復(fù)招生。作為目前山西省高校中惟一一個水資源類本科專業(yè)，堅持立足山西、面向全國的發(fā)展方向，針對山西山丘區(qū)多、干旱缺水、污染嚴重、礦山開采誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及水循環(huán)系統(tǒng)嚴重破壞等自然地理和經(jīng)濟發(fā)展特點，制訂培養(yǎng)計劃，開設(shè)的課程涉及地表水和地下水兩個方面，并且有機地將地表水和地下水結(jié)合起來培養(yǎng)專門人才。近年來，我校水文與水資源工程專業(yè)取得了較大成績，畢業(yè)生的就業(yè)形勢良好，但面對新形勢條件下我國經(jīng)濟社會發(fā)展對創(chuàng)新人才的要求，還存在一定的差距和不足，特別是教學(xué)環(huán)節(jié)中的課程體系存在一些問題，已直接影響到課堂教學(xué)效果和學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。為了適應(yīng)水文與水資源工程專業(yè)目錄調(diào)整的需要以及滿足工程領(lǐng)域發(fā)展迅速、知識更新快、工程創(chuàng)新人才需求緊迫的要求，有必要對我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系進行構(gòu)建，對提高教學(xué)效果及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等具有重要的理論和現(xiàn)實意義。盡管已有學(xué)者針對水文與水資源工程專業(yè)進行了諸如課程體系、實踐等教學(xué)改革[1-8]，但是從總體上看，目前全國關(guān)于水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)改革的理論研究成果仍然較少，而山西省在這方面的研究還屬于空白。從水利工程高等教育發(fā)展角度來說，必須進一步加強我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建，才能為我省水利工程高等教育提供參考和理論支持。
1 課程體系存在的問題
我校水文與水資源工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)，主要是通過課堂理論教學(xué)以及實驗、實習(xí)等環(huán)節(jié)來完成的，培養(yǎng)具有水文與水資 源、水與地質(zhì)環(huán)境等方面的專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)理論，能從事水文與水資源、水與地質(zhì)環(huán)境保護和防治方面的勘察、設(shè)計、規(guī)劃、管理、技術(shù)開發(fā)、科學(xué)研究等的高級工程技術(shù)和管理人才。通過近年來對我校水文與水資源工程專業(yè)畢業(yè)生、本科生及授課教師的調(diào)查和訪問，水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在如下問題。
1.1 課程設(shè)置不合理
我校水文與水資源工程專業(yè)的課程有綜合基礎(chǔ)課、公共選修課、學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課，在學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課中開設(shè)有必修課和選修課，一般先開綜合基礎(chǔ)課、公共選修課，后開學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課。從總體上講，這種課程設(shè)置仍存在一些不合理現(xiàn)象：（1）同期開課或課程順序顛倒，造成一些學(xué)科基礎(chǔ)課與專業(yè)課次序不清，不能很好地體現(xiàn)課程之間的相互遞進關(guān)系；（2）有的課程無法體現(xiàn)本專業(yè)的特點，使學(xué)生感到學(xué)的有些雜亂。如《土力學(xué)》和《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》，前者屬于學(xué)科基礎(chǔ)課，后者屬于專業(yè)課，兩課程之間本應(yīng)該有很好的遞進關(guān)系，卻都安排在第五學(xué)期。再如《水利工程經(jīng)濟學(xué)》和《水利工程概論》，前者屬于學(xué)科基礎(chǔ)課，而后者屬于專業(yè)課，卻把課程順序顛倒了，將前者安排在第六學(xué)期，后者安排在第五學(xué)期。另外，對于所開設(shè)的《環(huán)境影響評價理論與方法》，屬于環(huán)境工程的專業(yè)課，對于水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生來說，由于沒有前期《環(huán)境學(xué)》等基礎(chǔ)課做鋪墊，學(xué)生總體上感到該課程偏離本專業(yè)，對課程內(nèi)容不能很好地理解。
1.2 課程之間的銜接性差
課程之間的銜接性好壞直接影響著學(xué)生對專業(yè)知識的掌握和鞏固。我校水文與水資源工程專業(yè)課程之間的銜接性總體上比較符合教學(xué)規(guī)定，但也有個別課程之間的銜接性差，以至于學(xué)生們感到課程安排有點零亂。如同樣為專業(yè)課的《水資源工程勘察》《水資源開發(fā)利用》《礦床水文地質(zhì)學(xué)》，分別由三位主講教師進行授課，但由于課程之間的銜接性考慮不夠，將《礦床水文地質(zhì)學(xué)》被安排在第六學(xué)期開課，而《水資源開發(fā)利用》《水資源工程勘察》被安排在第七學(xué)期開課，這就造成學(xué)生在學(xué)習(xí)《礦床水文地質(zhì)學(xué)》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業(yè)知識，在學(xué)習(xí)《水資源開發(fā)利用》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業(yè)知識。由于前期《水資源工程勘察》專業(yè)知識的缺乏，學(xué)生普遍反映在學(xué)習(xí)過程中對《礦床水文地質(zhì)學(xué)》《水資源開發(fā)利用》的部分內(nèi)容不好理解。這種課程之間的銜接性差的狀況，已阻礙了學(xué)生對地下水專業(yè)知識的鞏固，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)效果相對較差。
1.3 課程內(nèi)容交叉重復(fù)
課程內(nèi)容安排是否合理對課堂教學(xué)效果的影響也很大。我校水文與水資源工程專業(yè)課程內(nèi)容存在的問題是部分課程內(nèi)容交叉重復(fù)，加上授課教師之間沒有做好溝通，對課程內(nèi)容交叉重復(fù)的部分沒有進行適當?shù)膮f(xié)調(diào)和刪減，造成部分課程內(nèi)容已由某一位老師前期在課堂上進行了講解，另一位老師后期又在課堂上進行重復(fù)講解。如《水文分析與水利計算》《水資源工程勘察》這兩門課，課程內(nèi)容交叉重復(fù)的是地表水勘察這一部分，包括水文測驗、水文調(diào)查和水文實驗等。再如《水文與工程物探》《水資源工程勘察》這兩門課，課程內(nèi)容交叉重復(fù)的是水文地質(zhì)物探這一部分。課程內(nèi)容交叉重復(fù)不僅浪費學(xué)生的寶貴時間，而且降低了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的主動性和積極性。
1.4 教學(xué)內(nèi)容重理論輕實踐
理論與實踐密不可分，二者緊密結(jié)合才能促進教學(xué)效果的鞏固和提高。多年來，由于我校水文與水資源工程專業(yè)實驗教學(xué)條件的限制，部分學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課無法開展正常的實驗，不能滿足實踐教學(xué)活動的要求，致使一些課程的教學(xué)內(nèi)容重理論輕實踐，無法取得良好的教學(xué)效果。如《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》，學(xué)生對基本概念與原理容易理解，但深入掌握并靈活運用就困難，這是因為學(xué)生無法在實驗室進行達西滲流實驗、潛水模擬演示實驗、承壓水模擬演示實驗、地下水流動系統(tǒng)模擬演示等實驗，對地下水缺乏感性認識。再如《地下水動力學(xué)》，由于學(xué)生沒有在實驗室進行過裘布依潛水穩(wěn)定流井流實驗、壩基滲流水電比擬實驗、非飽和帶水運動實驗等實驗，影響學(xué)生對課程知識的鞏固及實踐技能水平的提高。還有《水文分析與水利計算》，學(xué)生雖然學(xué)了許多水文方面的理論知識，但卻沒有機會進行水文測驗和水文實驗。教學(xué)內(nèi)容重理論輕實踐造成學(xué)生的科學(xué)實驗基本能力無法得到有效訓(xùn)練，降低了學(xué)生畢業(yè)后在社會上的競爭力或進一步深造的實驗實踐能力。
2 課程體系的構(gòu)建
根據(jù)我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在的問題，我們認為，必須嚴格從人才培養(yǎng)目標出發(fā)，按照專業(yè)發(fā)展需求，以促進校企合作、產(chǎn)學(xué)研共同培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力及就業(yè)等為前提，科學(xué)優(yōu)化和重組課程體系，篩選符合當前教育現(xiàn)狀及經(jīng)濟社會發(fā)展所需的課程，為學(xué)生專業(yè)水平的提高及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。因此，結(jié)合水文與水資源工程專業(yè)即包含地表水又兼顧地下水的特點，提出新形勢條件下我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建。
2.1 新增課程
在確保我校水文與水資源工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃中所設(shè)課程總門數(shù)不變的情況下，根據(jù)本學(xué)科發(fā)展的需要，考慮到《水文分析與水利計算》《水資源工程勘察》兩門課程在地表水勘察內(nèi)容上的交叉重復(fù)，可刪除《水資源工程勘察》，新增《水文地質(zhì)勘察》，既避免課程內(nèi)容的重復(fù)，又使學(xué)生能較好地掌握水資源工程勘察的方法及最新的技術(shù)?？紤]到目前地下水環(huán)境影響評價在我國建設(shè)項目環(huán)境影響評價占有越來越重要的地位及環(huán)境保護部《環(huán)境影響評價導(dǎo)則――地下水環(huán)境》（HJ610-2011年）的出版，結(jié)合我校水文與水資源工程專業(yè)特點、地下水環(huán)評人才短缺以及環(huán)評單位對地下水環(huán)評人員的迫切需求，可刪除《環(huán)境影響評價理論與方法》，新增《地下水環(huán)境監(jiān)測與評價》，并把《環(huán)境影響評價理論與方法》作為教學(xué)參考書，使學(xué)生掌握地下水環(huán)境影響評價的理論方法，為其就業(yè)創(chuàng)造良好條件。考慮到《水文地質(zhì)勘察》與《水文與工程物探》內(nèi)容的重復(fù)以及同位素技術(shù)在地下水研究中的廣闊應(yīng)用前景，可刪除《水文與工程物探》，新增《環(huán)境同位素水文地質(zhì)》，使學(xué)生多掌握一項水文地質(zhì)新技術(shù)，增強其未來應(yīng)用同位素技術(shù)從事水文地質(zhì)勘察的能力。
2.2 設(shè)置合理課程次序
為了體現(xiàn)課程內(nèi)容之間的相互遞進關(guān)系，必須對不合理的課程次序進行相應(yīng)調(diào)整，理順課程開設(shè)的前后順序，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達到循序漸進，真正所學(xué)課程專業(yè)知識的積累。為此，把《土力學(xué)》安排在第五學(xué)期，《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》安排在第六學(xué)期，確保學(xué)生在充分掌握《土力學(xué)》的基礎(chǔ)理論知識后，對《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)有更深入的理解和鞏固。把《水利工程經(jīng)濟學(xué)》安排在第五學(xué)期，《水利工程概論》安排在第六學(xué)期，確保學(xué)生在充分了解水利工程經(jīng)濟的基礎(chǔ)上，對各項水利工程專業(yè)知識的學(xué)習(xí)有更深層次的掌握。把《水文地質(zhì)勘察》安排在第六學(xué)期，《水資源開發(fā)利用》《礦床水文地質(zhì)學(xué)》安排在第七學(xué)期，確保學(xué)生在前期掌握了《水文地質(zhì)勘察》的技術(shù)方法和手段后，能更好地運用所學(xué)知識理解和掌握《水資源開發(fā)利用》的理論與方法以及《礦床水文地質(zhì)學(xué)》的調(diào)查評價方法。
2.3 課程內(nèi)容改革
在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，水文與水資源工程專業(yè)知識更新較快，但課程教材更新卻相對較慢，其中的一些知識已經(jīng)無法滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。因此，在課程專業(yè)知識的教學(xué)過程中，教師必須與時俱進，對課程內(nèi)容進行合理改革，刪除一些課程中內(nèi)容陳舊、理論與實際脫節(jié)的內(nèi)容，對課程內(nèi)容要突出其科學(xué)性和先進性，深入淺出，能夠反映新理論、新技術(shù)、新方法及前沿性的新視點，把原來分散的課程內(nèi)容聯(lián)成一個有機的整體。如在《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容改革中，可增加區(qū)域尺度非均質(zhì)性、斷裂帶滲透性、海洋―陸地界面處的地下水等內(nèi)容，與學(xué)生分析和探討這些因素對地下水資源的分布、循環(huán)、水質(zhì)和可持續(xù)性利用的影響。在《水環(huán)境化學(xué)》課程內(nèi)容改革中，可增加水文、化學(xué)、生物過程的耦合及水文和地球化學(xué)過程的計算機模擬等內(nèi)容，使學(xué)生了解目前水文地球化學(xué)研究的熱點和方向。在《水污染控制與修復(fù)理論》課程內(nèi)容改革中，可增加有機污染物的野外最有效的降解路徑及強放射性廢料的地質(zhì)處置等內(nèi)容，增強學(xué)生在水污染控制與修復(fù)中的自我創(chuàng)新能力。
2.4 選用合理教材
合理的教材對促進學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。為此，嚴格要求本專業(yè)教師對所授課程選用合理教材，必須是國家規(guī)劃教材和專業(yè)規(guī)范核心課程教材，且教材名稱與所開設(shè)課程的名稱一致或接近，對于未納入國家教材計劃的非正規(guī)教材或正規(guī)出版的書籍，嚴禁用做教材給學(xué)生使用，可作為課程參考書使用。通過選用合理教材，不僅避免課程知識交叉重復(fù)，而且能反映新理論、新技術(shù)、新方法，可使學(xué)生比較系統(tǒng)的接受學(xué)科基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。同時結(jié)合山西省礦山開采對水循環(huán)系統(tǒng)造成嚴重破壞的實際，加強我校水文與水資源工程專業(yè)教材建設(shè)，通過申請水文與水資源工程專業(yè)委員會下達的教材指標，組織主要骨干教師編寫出理論聯(lián)系實際、基礎(chǔ)知識與技術(shù)知識兼容的《礦床水文地質(zhì)學(xué)》《水文水利計算》等專業(yè)教材，為學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)提供更符合實際的教材，達到進一步提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。
2.5 增加實驗教學(xué)
實驗課在教學(xué)環(huán)節(jié)中非常重要，實踐性很強。通過實驗教學(xué)，可進一步鞏固學(xué)生所學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。為此，我校水文與水資源工程專業(yè)在中央財政支持地方高校發(fā)展專項資金及山西省財政專項資金的支持下，對整體水平落后的實驗室進行了改造，共建設(shè)有6個實驗室，包括氣候氣象實驗室、飽和與非飽和帶水實驗室、水文工程勘察實驗室、水文實驗室、水環(huán)境污染與修復(fù)實驗室、礦山水文地質(zhì)實驗室，并制定詳細的實驗計劃，使實驗室能開設(shè)出符合教學(xué)大綱規(guī)定的實驗，如人工模擬降雨實驗、土壤入滲性能測量實驗、淺層水流流速測量實驗、達西滲流實驗、潛水模擬實驗、承壓水模擬實驗、裘布依潛水穩(wěn)定流井流實驗、壩基滲流水電比擬實驗、地表水溶質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化實驗、水質(zhì)分析實驗等。同時為了確保實驗的順利開展，加強實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，提高實驗教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。
2.6 科研轉(zhuǎn)化教學(xué)
太原理工大學(xué)作為教學(xué)研究型大學(xué)，對教學(xué)和科研非常重視。從辯證的角度來看，教學(xué)和科研是相輔相成的，缺一不可。我校水文與水資源工程專業(yè)授課教師都從事有關(guān)科研項目的研究，如國家自然科學(xué)基金、山西省自然科學(xué)基金、?；?、行業(yè)基金及其他橫向科研項目等，在國內(nèi)外核心期刊上或國際會議論文集上發(fā)表了諸如水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、徑流趨勢預(yù)測、水資源、水環(huán)境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的專業(yè)學(xué)術(shù)論文，并有多篇論文被EI、SCI收錄及他人參考引用。針對水文與水資源教師在科研上的優(yōu)勢，提倡各位授課教師以科研促進教學(xué)，鼓勵教師積極將科研成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中。通過科研轉(zhuǎn)化教學(xué)，不僅使學(xué)生了解各位教師的主要研究方向，從教師的科研成果中學(xué)到最新的理論知識，而且能激發(fā)學(xué)生的科研興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提高及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3 結(jié)語
課程體系對學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，必須給予高度重視。太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在的問題主要是課程設(shè)置不合理、課程之間的銜接性差、課程內(nèi)容交叉重復(fù)、教學(xué)內(nèi)容重理論輕實踐。水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建主要包括新增課程、設(shè)置合理課程次序、課程內(nèi)容改革、選用合理教材、增加實驗教學(xué)及科研轉(zhuǎn)化教學(xué)。通過課程體系構(gòu)建，為進一步提高本科教學(xué)質(zhì)量及水文與水資源工程專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：土木工程概論 教學(xué) 工程美學(xué)教育
前言
為了配合教育部對本科土木工程專業(yè)課程設(shè)置的要求，土木工程專業(yè)在第一學(xué)期開設(shè)《土木工程（專業(yè)）概論》課，旨在對土木工程專業(yè)的新生進行專業(yè)啟蒙教育。幾年來，土木工程專業(yè)由單一的建筑工程正向著更廣泛的“大土木”工程方向發(fā)展，如何適應(yīng)更高層次上的“大土木”工程的教學(xué)要求，需要進一步整合與擴展《土木工程概論》課程的教學(xué)內(nèi)容，并積極改進教學(xué)方法與手段來提高教學(xué)效果，我們進行了不斷地探索與實踐。
1.在“大土木”工程基礎(chǔ)上構(gòu)建合理的教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容
土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱，包涵的范圍非常廣泛，如建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、碼頭工程、環(huán)境工程等。在這一“大土木”工程范疇內(nèi)，應(yīng)構(gòu)建更寬泛的知識結(jié)構(gòu)體系。經(jīng)過精心篩選，結(jié)合本校土木工程專業(yè)的特點，對教學(xué)內(nèi)容進行了適當整合與擴展，形成了簡明、實用、合理的教學(xué)內(nèi)容。主要有：土木工程專業(yè)概述、土木工程的內(nèi)涵與發(fā)展歷史、土木工程中的材料、土木工程的力學(xué)與結(jié)構(gòu)概念、各類土木工程概述、土木工程中的災(zāi)害、木工程的展望、土木工程專業(yè)的教學(xué)安排與學(xué)習(xí)方法。這些教學(xué)內(nèi)容安排由淺入深，逐步引導(dǎo)學(xué)生全面了解土木工程的類型及其各類工程領(lǐng)域的基本內(nèi)容和發(fā)展情況，初步具備土木工程建設(shè)的基本知識；使學(xué)生清楚自己所學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標、課程設(shè)置與進程安排，明確教學(xué)要求與努力方向，建立理論與實踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)理念，為學(xué)生今后積極主動地學(xué)好本專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。
2.注重對學(xué)生工程意識與專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)
土木工程的綜合性、實踐性比較強，要求工程技術(shù)人員要具有很強的工程意識和專業(yè)技能。專業(yè)技能有待于日后不斷學(xué)習(xí)與實踐訓(xùn)練得到充實，而工程意識的養(yǎng)成非一朝一夕之功，它是集專業(yè)知識、技能、經(jīng)驗、甚至是教訓(xùn)的不斷積累而逐漸形成的綜合素質(zhì)。在現(xiàn)階段，學(xué)生還沒有積累足夠的專業(yè)知識與技能，主要是使學(xué)生建立完整的工程概念并從專業(yè)角度理性分析問題的意識。例如：在討論房屋工程的建設(shè)過程時，介紹它包括規(guī)劃、審批、勘察、設(shè)計（建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備）、施工、驗收、交付使用等階段，使學(xué)生清楚工程建設(shè)的過程是各部門、多工種全面協(xié)調(diào)合作的過程，牽一發(fā)而動全身，從而建立統(tǒng)籌整體、協(xié)同工作的大局意識。工程意識的培養(yǎng)關(guān)鍵在于教學(xué)過程中不能照本宣科，而要理論聯(lián)系實際，灌輸實際工程具有系統(tǒng)性和完整性的思想，使學(xué)生對土木工程有一個感性認識，形成一個完整的工程概念，樹立專業(yè)的思維方式，為工程意識逐漸形成日后的自覺行為打下堅實的基礎(chǔ)。
3.適當引入工程美學(xué)教育，突出“美學(xué)育人”的功能
當今中國理工科高等教育中美學(xué)教育缺失現(xiàn)象比較嚴重，人們一提到土木工程，就認為是“土”和“木”的簡單結(jié)合，仿佛我們培養(yǎng)的就是“又土又木”的工匠；土木工程冰冷、死板的外表使人們似乎處于鋼筋水泥的“叢林”中，缺少藝術(shù)氣息。其實，土木工程既是物質(zhì)產(chǎn)品也是藝術(shù)品；工程技術(shù)的實踐過程也是藝術(shù)的創(chuàng)作過程，所以，在授課過程中應(yīng)適當引入工程的美學(xué)教育。通過史詩般的土木工程發(fā)展史、大量豐富的世界著名建筑典范、千姿百態(tài)的橋梁工程、功績卓越的建筑大師與橋梁專家的不凡人生來激蕩學(xué)生的心靈，激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的熱愛及對美好未來的憧憬；這些靜止的建筑與橋梁工程猶如凝固的音樂，與人文歷史相結(jié)合，增加工程教育的“文化”內(nèi)涵，突出“美學(xué)育人”的功能，學(xué)生從中既領(lǐng)略了工程博大精深的藝術(shù)內(nèi)涵，又樹立了實用與審美、技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的工程設(shè)計理念。
4.改進教學(xué)方法與手段是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵
《土木工程概論》課的內(nèi)容繁雜，涉及面廣，圖片豐富，敘述性強，如果以課堂灌輸?shù)姆绞浇虒W(xué)，不僅教師講的口干舌燥，而且學(xué)生聽得枯燥乏味，為了提高教學(xué)效果，關(guān)鍵是要采取靈活多樣的教學(xué)方法與手段。
4.1 利用多媒體教學(xué)
以多媒體為載體，通過豐富的圖片、視頻和動畫等素材實現(xiàn)理論知識與工程實際的結(jié)合，使學(xué)生對土木工程的知識結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展動態(tài)能夠有比較清晰的了解和感知。制作與教學(xué)內(nèi)容相符的教學(xué)課件，通過大量直觀明了的圖像配合抽象內(nèi)容的敘述，并結(jié)合參觀進行現(xiàn)場教學(xué)，如充分利用校內(nèi)實踐教學(xué)基地（如土木工程模型室、材料樣品室、施工工藝操作實踐教學(xué)基地等）；或者通過參觀校園內(nèi)的現(xiàn)有建筑及建筑工地現(xiàn)場等進行現(xiàn)場教學(xué)，使學(xué)生的工程意識得到極大提高。其次，可觀看與土木工程有關(guān)的DVD錄像片，欣賞優(yōu)雅聞名的悉尼歌劇院、令人驚嘆的埃及金字塔、氣勢恢宏的故宮建筑群、雄偉壯觀的萬里長城、融合最前沿技術(shù)的奧運場館（鳥巢、水立方）等，這些古今中外優(yōu)秀的工程范例深深吸引著學(xué)生，激勵學(xué)生為之奮斗，既對學(xué)生進行了工程美學(xué)教育，也增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力與社會責任感。
4.2 結(jié)合問題式教學(xué)，使學(xué)生養(yǎng)成查閱文獻的學(xué)習(xí)習(xí)慣
“填鴨式”的課堂教學(xué)使師生間缺少必要的互動與學(xué)生的獨立思考，況且學(xué)時有限，學(xué)習(xí)知識光靠老師課堂傳授是遠遠不夠的，采用問題式教學(xué)可啟發(fā)學(xué)生深入思考。如古代土木工程離我們較遠，講起來比較抽象、乏味，若提問：山西應(yīng)縣木塔為何歷經(jīng)多次大地震仍完好無損？埃及金字塔在歷史上有什么作用？古人是怎樣開采如此巨型石材的？又如何建造高程如此精確的工程的？這些問題既活躍了課堂氣氛，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師也可留些問題讓學(xué)生課后解決，如在“土木工程中的災(zāi)害”之“地震”一節(jié)中，在講解地震發(fā)生的原因、危害及抗震防震的方針及措施等問題后，聯(lián)系1906年美國舊金山大地震，1923年日本關(guān)東大地震，1976年唐山大地震，再讓學(xué)生回去查閱5.12四川汶川地震的發(fā)生原因、強度等級、危害范圍、社會影響（包括心理方面）等文獻，并思考今后如何防震減災(zāi)，作為工程技術(shù)人員應(yīng)肩負起哪些社會責任等。學(xué)生通過查閱資料將課本知識融會貫通，學(xué)會汲取前人或他人的知識，提升理性的思維能力；并通過撰寫讀書報告或總結(jié)報告，訓(xùn)練學(xué)生寫作的能力，為今后書寫摘要、論文、報告等文章奠定寫作基礎(chǔ)，養(yǎng)成遇到問題查閱文獻的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
5.結(jié)語
總之，《土木工程概論》課的內(nèi)容十分龐雜，而實踐性、綜合性又強，需要在“大土木”工程要求的基礎(chǔ)上建立合理的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，引入工程美學(xué)教育，通過現(xiàn)場教學(xué)和參觀等實踐環(huán)節(jié)，采取靈活多樣的教學(xué)方法與手段，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生形成完整的工程脈絡(luò)，具備初步的專業(yè)知識，引導(dǎo)學(xué)生順利邁進專業(yè)的大門。
注：本文作者宿曉萍為在讀博士。
課題項目：本譚題得到吉林省重點學(xué)科建設(shè)項目支持，吉林省重點實驗室建設(shè)項目支持。
參考文獻：
一、傳統(tǒng)灌溉工程類型在現(xiàn)今的傳承
中國國土廣袤，地形地貌多樣，氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地，又有一望無際的平原；既有壯闊的高原，又有緩坦的盆地；既有西部內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，又有東部季風(fēng)濕潤區(qū)。為適應(yīng)各地水文、地理等自然條件的復(fù)雜性，古代人民創(chuàng)制了多種多樣的灌溉工程類型，如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯(lián)、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型，這些工程類型在現(xiàn)今皆得到了繼承?？梢哉f，我國當今的灌溉工程類型基本是古代創(chuàng)造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區(qū)。北方平原面積廣大，因干旱少雨，河流密度不大，古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求，則建攔河壩抬高水位引水；如河中水位和流量能滿足灌區(qū)要求，則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰(zhàn)國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠，及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256—251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多，我國很早就引多沙河流進行淤灌和放淤，做到同時利用水、沙資源，既灌溉作物，又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關(guān)中鄭國渠皆引渾水灌溉，把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后，有壩引水和無壩引水灌渠發(fā)展很快，如陜西省，截至2000年底，全省有效灌溉面積達144.93萬公頃（主要為渠灌），新疆省干、支、斗、農(nóng)四級渠道長30多萬公里[1]。在利用多泥沙河流的水沙資源方面，建國以后成就很大，還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“”，進行引黃淤灌和放淤。目前，黃河下游已建成各類引黃灌區(qū)100多處，灌溉面積達到3000萬畝，每年引用黃河水量100多億立方米，利用黃河水沙放淤改土300多萬畝，發(fā)展水稻田120多萬畝，使鹽堿沙荒地變成了良田[2]。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區(qū)。南方丘陵山區(qū)，雨量充沛，但水流容易流失，干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要解決的主要問題。為此，古代勞動人民因地制宜，創(chuàng)造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程，起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程，稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“堨”等；有在平地鑿池，或在谷口及高地水所匯歸處筑堤，就地潴蓄雨水的，稱之為“塘”或“蕩”。又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現(xiàn)稱為平原水庫，利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現(xiàn)稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早，兩漢時漢中、南陽、汝南地區(qū)陂塘工程很是發(fā)達，著名的山谷水庫有馬仁陂，平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進一步向南方發(fā)展，浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規(guī)模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖，西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當時能因地制宜規(guī)劃布置陂塘，巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫，布設(shè)堤壩、水門和溢流設(shè)施，形成完整的蓄水工程體系。還創(chuàng)造了陂渠串聯(lián)工程類型，以對水資源更充分地加以調(diào)節(jié)利用，增加灌溉面積，提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區(qū)大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內(nèi)江地區(qū)就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多，工程量大，總蓄水量不多，為此當?shù)胤e極想法改進技術(shù)。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣，經(jīng)查勘，在葛蘭場不遠名叫“鎖口丘”的地方，修建了當?shù)氐谝豢凇吧綖程痢?。該地形肚子大，出口小，上面有較大集雨面積，下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形，在低的一面修筑土壩，長40米，高3米，形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1：10，比平塘1：1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經(jīng)驗向全省介紹。到1954年底，全省共建成各級“示范塘”1293口。1955年，“示范塘”迅速發(fā)展到17796口。到1985年，全省已有山灣塘61.11萬口，可蓄水261769萬立方米，有效灌溉面積715.48萬畝[3]。
陂渠串聯(lián)工程古代多建于淮河、漢水流域，工程布置多樣[4]。這種工程類型建國后稱之為長藤結(jié)瓜式灌溉系統(tǒng)。工程主要在南方丘陵山區(qū)修建，規(guī)模從小型發(fā)展到大型，從小網(wǎng)聯(lián)成大網(wǎng)，從開發(fā)小河流到利用大河流，從一個河系發(fā)展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區(qū)，自1958年至1982年，在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫，這些水庫成為多首制渠首，又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條，干渠13條，以及分干渠和支渠358條，溝通了數(shù)條大河，灌區(qū)內(nèi)修建中型水庫23座，小型水庫1100多座，連同塘壩21萬多口，以控制灌區(qū)內(nèi)的地面徑流，灌區(qū)內(nèi)流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調(diào)配，使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農(nóng)田受益[5]。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區(qū)、下游三角洲及濱海地區(qū)。這些地區(qū)地勢平衍，河湖密布，土地肥沃，水土資源豐裕，但易被水淹，沮洳下濕，極大地影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進行。唐宋后，大力開河筑圩，排水御洪，興建獨具一格的水網(wǎng)圩田工程，把卑濕的“涂泥”之地，建成富饒的魚米之鄉(xiāng)。如太湖平原唐后期至五代時已建成規(guī)整的塘浦圩田水利系統(tǒng)。鄱陽湖區(qū)唐代已興修較大規(guī)模的防洪堤防工程，至清光緒六年（1880），鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進賢八縣共有圩堤591所。建國以來，太湖平原繼續(xù)加強浚河筑圩工作，完善水網(wǎng)圩田系統(tǒng)。鄱陽湖區(qū)新建和整修了圩堤501座，堤線長2500公里，保障農(nóng)田500萬畝，能抗御21.71米（1983年最高湖水位）的湖泊洪水位；湖區(qū)原有易澇面積330萬畝，經(jīng)治理，使200多萬畝農(nóng)田達到五年一遇以上的抗?jié)硺藴?；還初步形成了一個大中小，蓄引提相結(jié)合的水利灌溉系統(tǒng)，使湖區(qū)農(nóng)田的有效灌溉率達到80%以上[6]。
鑿井提取地下水灌溉，在地表水缺乏的北方地區(qū)很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井，春秋戰(zhàn)國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍，之后不斷發(fā)展，到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區(qū)，水井型式多樣。20世紀50年代，廣大農(nóng)村用于灌溉的水井大部分仍為土井，如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀60年代以后，灌溉土井漸被機井所代替。進入80年代以來，個體戶承包和聯(lián)戶經(jīng)營責任制的發(fā)展，使得各種土井又發(fā)展起來。據(jù)1982年調(diào)查，僅天津、河北滄州、衡水等地區(qū)就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣，1982年有真空井6100眼，人工手壓井2000眼，各種大口土磚井5000眼；南皮縣有手壓真空井4500眼，機帶真空井4054眼，磚井358眼[7]。土井主要開發(fā)淺層潛水，潛水埋藏淺，雨水易滲入補給。而機井開采的是深層地下水，靠自然補給時間長。目前華北地區(qū)的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯(lián)成一片的大范圍的地下水漏斗區(qū)，這是過量開采深層地下水，補給不易產(chǎn)生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區(qū)。又淺井開采潛水后，降低了地下水位，有利于防止土壤返鹽，改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺，技術(shù)較為簡易，所費資金不多，農(nóng)戶可自行管理應(yīng)用，經(jīng)濟上支出節(jié)省，適于小農(nóng)經(jīng)營。
此外，古代新疆吐魯番、哈密等地開鑿獨特的引取地下潛水的坎兒井，東南沿海防御海潮襲擊的海塘工程，及其他御咸蓄淡工程類型在現(xiàn)今也都得到了繼承和發(fā)展。二、傳統(tǒng)灌渠工程技術(shù)的繼承和發(fā)展
我國古代灌溉工程技術(shù)是我國人民在實踐中自行創(chuàng)造的，適應(yīng)了各地的自然地理條件，因地制宜，類型多樣，內(nèi)容非常豐富，不少工程技術(shù)在現(xiàn)今得到了繼承和發(fā)展。
傳統(tǒng)灌渠工程技術(shù)的繼承和發(fā)展主要體現(xiàn)在以下一些方面：如建國后都江堰灌區(qū)認真總結(jié)了興建無壩引水灌渠的傳統(tǒng)技術(shù)和傳統(tǒng)施工技術(shù)經(jīng)驗，使這些技術(shù)更加發(fā)揚光大。水利部和水利水電科學(xué)研究院曾組織人員對溢流過水土壩的傳統(tǒng)技術(shù)進行研究和推廣，取得實質(zhì)性的突破。又渠道防滲技術(shù)各地多利用當?shù)夭牧习l(fā)展傳統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)淤灌和放淤技術(shù)在繼承的基礎(chǔ)上也得到很大提高。成都平原的都江堰，建于戰(zhàn)國后期，是聞名于世的渠首為無壩引水的工程，在長期的歲修管理中，積累了豐富的引水、防洪和排沙技術(shù)經(jīng)驗[8]。而防御洪水和清除泥沙是世界水利學(xué)界公認的兩大技術(shù)難題，都江堰卻破解了這些難題，創(chuàng)造了世界水利史上的奇跡。其技術(shù)經(jīng)驗在多方面得到了繼承。一是灌區(qū)各分水口廣泛利用魚嘴分水分沙，布置旁側(cè)溢流堰（飛沙堰）泄洪排沙。如1962年修建的錦水河分水工程，在蒲陽河石壩子引水處，先在河中心修筑魚嘴，將蒲陽河分成左支清白江，右支錦水河，汛期蒲陽河洪水流量為800—1200米3/秒，錦水河可分洪300—400米3/秒，而錦水河分干渠只能進50米3/秒，多余的水量則由設(shè)在魚嘴以下600米的溢流堰泄回清白江，其工程布局與都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用彎道環(huán)流原理，把進水口設(shè)在河道的凹岸，引取清水。都江堰渠首這種布置方式在灌區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。如1962年所建蟇水河引水工程，引水比很小，采用無壩引水方式，修筑了弧形導(dǎo)水堤，形成較穩(wěn)定的凹岸，在凹岸頂點稍下游處建進水閘，推移質(zhì)沿主河槽左側(cè)凸岸排往下游，進水口一直沒有被淤。四川省當今修建的無壩引水灌渠是很多的，其工程技術(shù)深受都江堰無壩引水工程技術(shù)的影響。如果河道的水位和水量不能滿足灌區(qū)引水要求，則需要建閘壩抬高水位或形成水庫取水。傳統(tǒng)技術(shù)所筑的壩一般為土石壩、堆石壩和砌石壩。1949年建國后，在水利水電事業(yè)建設(shè)中，壩工建設(shè)有很大發(fā)展，到1990年已經(jīng)修建82900多座水壩，在這些大壩中，土石壩占絕大多數(shù)。已建的2680多座30米以上的高、中壩（壩的用途包括引水、蓄水、發(fā)電等），土石壩約占80%，砌石壩約占14%，混凝土壩約占5%[9]。采用土石壩可以利用當?shù)夭牧希?jié)省工程量，這是我國最早修建，并得到廣泛應(yīng)用的壩型，目前在中低壩中仍大量采用土石壩，說明傳統(tǒng)壩工得到較多的繼承和發(fā)展，特別是對過水土壩的研究和應(yīng)用，成績較大，體現(xiàn)出傳統(tǒng)壩工技術(shù)持久的生命力。
在今湖北省荊門市北部的仙居河上，有一座建于同治十三年（1874）的趙家閘灰土護面過水土壩[10]。該壩由當?shù)剜l(xiāng)民修建，建成100多年來，經(jīng)歷無數(shù)次洪水過流，1935年壩頂過流水深達3.9米，竟未被沖毀，大壩至今依然完好，能使兩岸3000畝農(nóng)田受益。趙家閘壩高8米，壩頂長47米，基礎(chǔ)為板狀砂巖，壩身由粘土夯筑，外包1米厚灰土夯筑層。這種由夯實粘土外包灰土保護層作為河道滾水壩的獨特建筑方式，國外從未見有報導(dǎo)。除趙家閘外，百余年前興修的過水土壩還有湖北荊門黃鮑閘，此閘建于1859年，壩高5米，1935年大水堰頂水深達3.9米，未沖毀，至今仍安全運行。此外，山西平遙梅槐頭、黎基壩等也是過水土壩，這些壩都較低，只有5—10米高。
受古老過水土壩的啟示，1958年，清華大學(xué)應(yīng)屆畢業(yè)生組成過水土壩設(shè)計組，對過水土壩進行不透水面板的試驗，肯定了這種壩型的優(yōu)點，還提出修建時要注意的技術(shù)要求。1975年8月，河南發(fā)生暴雨，使50年代治淮工程建成的兩座水庫——板橋和石漫灘土壩漫頂。于是土壩過水問題被再度提起。水利水電科學(xué)研究院對許多省市進行土壩過水的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)1958年后不少地方按清華大學(xué)的辦法修建的過水土壩，經(jīng)多年洪水考驗，運用良好。從1975年起，吉林、安徽還修建了瀝青材料護面的過水土壩。1980年10月，水利部委托吉林省召開土壩過水經(jīng)驗交流會，將各地經(jīng)驗進行交流。1983年水利水電科學(xué)院在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，先后在山西省嵐縣上明水庫和內(nèi)蒙古東勝市武家溝建成兩處灰土水泥土過水土壩，經(jīng)歷數(shù)年風(fēng)化凍融和幾次較大洪水的考驗，工程完好無損，節(jié)省工程造價1/3以上?？梢?，我們祖先創(chuàng)造的灰土溢流壩具有很大的現(xiàn)實意義。據(jù)了解，國內(nèi)已建成的各類壩中，90%以上是土壩，而其中66%沒有泄洪建筑物。因此，讓土壩的一部分過水，或在已建成土壩上加修溢洪道，也是很現(xiàn)實的課題。故而傳統(tǒng)的過水土壩工程技術(shù)仍有發(fā)揚之必要。
傳統(tǒng)施工技術(shù)以寧夏引黃灌區(qū)的草土工程（俗稱“埽壩”、“卷?！保┖投冀叩臉q槎、竹籠、干砌卵石等工程最具特色。寧夏引黃灌區(qū)，在1960年青銅峽樞紐建成以前，均為無壩引水，灌區(qū)普遍使用草土筑壩。如春季歲修，用草土封堵渠口，再進行修浚；用草土修筑渠河護岸，及橋、涵、閘、斗和護坡；修筑臨時性的攔水壩等工程。元代寧夏水工修筑埽工已很出名[11]。灌區(qū)千百年來，草土工程一直應(yīng)用于各種渠道工程。它具有就地取材，造價低，技術(shù)簡便，施工快，穩(wěn)定和防滲漏性好，抗震性強，對基礎(chǔ)清理要求不高，及拆除容易等優(yōu)點。建國以來，寧夏引黃灌區(qū)的草土工程，在各地大型水利水電圍堰工程上相繼使用。如1956年修筑甘肅省蘭州市供水廠，其進水口黃河圍堰工程首次使用草土工。之后，劉家峽、鹽鍋峽、青銅峽、三盛公、陜西省石泉石門電廠漢江進水口圍堰、浙江省黃壇口電站護坦圍堰，1979年援非洲建馬里電站護坦圍堰等，都取得了成功，且費用省，進度快。之后，人們對這一傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)驗系統(tǒng)地進行了總結(jié)[12]。
都江堰灌區(qū)歷年維修管理都采用傳統(tǒng)的榪槎[13]、竹籠[14]、干砌卵石、樁工[15]、羊圈[16]等施工技術(shù)。它們的優(yōu)點主要能就地取材，技術(shù)簡易，施工方便，投資節(jié)省。一般應(yīng)用于截流分水、筑堰護岸、搶險堵口、整治河道、維修渠道、保護橋閘堤堰等工程[17]。目前都江堰灌區(qū)歲修截流工程仍用傳統(tǒng)的截流方法，用的是榪槎、竹籠、卵石和黃泥。歲修時內(nèi)江架設(shè)榪槎后，截流合龍只需40多分鐘。這種截流方法人們認為是一種生態(tài)型的截流技術(shù)，無機械的噪雜聲，體現(xiàn)了人與自然的和諧相處，而且經(jīng)濟、合理、安全。
渠道加以防滲措施可減少渠水的滲漏損失，提高渠道有效利用系數(shù)，這在水資源缺乏的北方尤其重要。傳統(tǒng)渠道防滲技術(shù)措施主要有夯土、砌石、砌磚、鋪灰土、鋪草皮等，這些防滲措施就地取材，施工簡便，經(jīng)濟實用（比混凝土、塑料薄膜、瀝青材料襯砌省費用），防滲效果也顯著[18]，各地多有應(yīng)用，并不斷改進技術(shù)。
灌渠還采用地下輸水管道，這種設(shè)施具有節(jié)水和省地的優(yōu)點。早在3000多年前的殷商時代，城市中已鋪設(shè)地下陶水管道，這在安陽殷墟、鄭州洛達廟商代遺址中皆有發(fā)現(xiàn)。元代《王禎農(nóng)書·農(nóng)器圖譜集之十三》所載陰溝，即行水暗渠也，是一種用磚砌的暗渠。山西省一些城鎮(zhèn)幾百年前的陶管下水道一直使用至今。20世紀60年代，山西翼城縣利民灌區(qū)試驗用陶管修建灌溉輸水工程，但未能成功運行。1974年山西臨汾市屯里井灌區(qū)試驗陶管灌溉輸水，獲得成功，多年運行狀況良好，使用年限可達40年。在進行經(jīng)濟效益分析后，認為這種工程還是比較經(jīng)濟的[19]。又河南省偃師縣東寺莊1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉網(wǎng)[20]。之后，傳統(tǒng)地下輸水管道技術(shù)不斷發(fā)展?，F(xiàn)在將低壓管道輸水灌溉，簡稱為“管灌”，這一技術(shù)已成為目前我國北方地區(qū)一種很好的節(jié)水灌溉措施。80年代末，水利部將“管灌”作為北方農(nóng)田全面節(jié)水的基礎(chǔ)設(shè)施來抓。據(jù)統(tǒng)計，目前我國“管灌”面積有4500萬畝，其中河北、山東、河南、北京、天津等省市的“管灌”技術(shù)發(fā)展很好，僅山東、河北、河南三省的“管灌”面積就達266.67多萬畝[21]。這項技術(shù)具有省水、省地、省工、節(jié)能、省投資等優(yōu)點，值得進一步發(fā)展推廣。此外，江蘇無錫縣人多地少，為了節(jié)省土地，20世紀60年代以后發(fā)展“三暗”工程11?！叭怠惫こ淌枪嗨登?、排水暗溝、滲水暗管三者的簡稱，這些暗渠溝皆用灰土筑成，采用的是傳統(tǒng)施工技術(shù)。1965年冬無錫埝喬公社劉巷大隊建成第一條灰土暗渠，至1978年春全縣已建成暗渠2588公里，灌溉面積50余萬畝，占農(nóng)田總數(shù)的62%。從1973年開始又進行暗溝、暗管的建設(shè)，與暗渠配套使用，形成灌、降、排、調(diào)、控綜合運用的立體水利系統(tǒng)，為建設(shè)噸糧田創(chuàng)造了條件?！叭怠惫こ膛c明渠、明溝、明墑相比，具有提高土地利用率，灌水快，排水暢，降水效果好，減少滲漏，農(nóng)機操作方便安全，減少歲修，取材易，造價低，節(jié)省水旱田開明溝用工多等許多優(yōu)點?！叭怠惫こ淘谵r(nóng)田水利建設(shè)中的運用，實是在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，這為高速發(fā)展農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化邁出了新的一步。
又石質(zhì)倒虹管道可視為特殊的地下輸水管道。清代嘉慶十四年（1809），四川合江縣鎖口鄉(xiāng)劉士朝主持修建了一條引水過河灌溉的渠堰，渠道過河處設(shè)置了石質(zhì)倒虹管，全長266米，水頭26米，進出口高差僅0.407米。管道用堅石預(yù)先鑿成63.5×40×40厘米的承插式管節(jié)，內(nèi)徑13.5厘米，用糯米粥拌石灰作為管與管間膠結(jié)材料，并用這種材料抹平管內(nèi)壁，以減少摩擦阻力。石質(zhì)倒虹管能承受較大強度的水壓力，這一倒虹管至今保存完好。解放后此種石質(zhì)倒虹管在合江縣得到了推廣應(yīng)用[22]。
我國北方含沙量高的河流多，我國人民早在2000多年前已進行引洪灌溉和淤地活動，發(fā)明了淤灌和放淤技術(shù)，以利用河流中的水沙資源。在長期的歷史實踐中，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗，尤其在宋代熙寧年間，政府曾組織空前規(guī)模的大放淤活動，取得選擇適時放淤水情，做好淤田工程，預(yù)籌退水出路，正確處理放淤與防洪，放淤與航運等許多技術(shù)經(jīng)驗。這些技術(shù)在現(xiàn)代進一步得到繼承和發(fā)展。如陜西省傳統(tǒng)引洛灌區(qū)，現(xiàn)已突破了引水含沙量不得超過15%（重量比，相當于166公斤/立米）的規(guī)定，引進含沙量高達60%（965公斤/立米）的渾水進行淤灌，基本解決了灌區(qū)汛期水量供需之間的矛盾，并改良了大片鹽堿地。當今引洪漫地（放淤）已作為水土保持和農(nóng)田基建的一項內(nèi)容被得到重視。如關(guān)中趙老峪流域是古老的放淤區(qū)，下游富平縣境內(nèi)有引洪漫地34000多畝，是將上游銅川市境內(nèi)來的洪水泥沙，全部引入地中淤漫。漫過的地，每畝畝產(chǎn)400斤，有的甚至超過千斤，多年來，發(fā)生大暴雨，下游都不發(fā)洪水，原來的河床，現(xiàn)在變成了農(nóng)耕地。河北省張家口地區(qū)通橋河引洪灌區(qū)，面積11萬畝，上游河道流域面積3060平方公里，引洪能力每秒450立米，多年來河道上游洪水基本上全部不出灌區(qū)，保護了下游的農(nóng)田和村鎮(zhèn)。萬全縣在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道，總引洪能力達863米3/秒，一般年引洪水總量為2000萬立方米以上，初步達到大水不出縣的水平。由于一般洪水已不流入洋河，從而減輕了下游河道和水庫的泥沙淤積[23]?？梢娨槁啬芷鸬搅己玫乃帘３肿饔茫@也可認為是傳統(tǒng)技術(shù)在今天的發(fā)揚。三、傳統(tǒng)塘堰和開發(fā)地下水工程技術(shù)的繼承和發(fā)展
歷史上山丘區(qū)的攔蓄水工程統(tǒng)稱為塘堰、塘壩，有“堰”和“塘”之分，又有山塘（山灣塘）和平塘之分。建國后大力修筑山灣塘，一些南方省區(qū)山灣塘已達數(shù)十萬座。有些地區(qū)對老式塘壩加以改造，以增加其蓄水量。如安徽省肥西縣對丘陵區(qū)沖洼里的攔沖塘，將原有塘底挖平，挖出的土墊高塘埂，增加了塘的蓄水深度；或把攔河壩加長增高，成四面筑埂式；在較大沖洼里，根據(jù)地形，或在“水深”處建塘，加高塘埂，“水淺”處不建塘，仍為田，或上下沖兩面筑埂成塘；或建成層遞式，高處蓄水灌高地，低處蓄水灌低地，頭層塘的放水渠兼作第二層塘的引洪溝，第二層塘的放水渠，兼作第三層塘的引洪溝，做到有層遞的引蓄，有層遞的灌溉。通過改造，蓄水深增加，老式塘壩蓄水面積與其灌區(qū)耕地面積比為1：4.6，改造后為1：9，滿足了淺丘區(qū)農(nóng)田灌溉的需要[24]。
我國北方地區(qū)，在地面挖掘或在洼地筑埂形成的攔蓄徑流的工程叫澇池、坑塘等。建國后，北方地區(qū)群眾繼承以往的傳統(tǒng)做法，繼續(xù)修筑澇池，澇池數(shù)量發(fā)展很快。如陜西省黃河流域內(nèi)在1956年有澇池1240座，1985年達8940座，30年增加6.21倍，總?cè)萘?588萬立方米。北方陜、甘、晉、內(nèi)蒙、青、寧、豫七?。▍^(qū)）1985年黃河流域共有澇池19.8萬座，總?cè)萘?343萬立方米[25]。華北平原滄州地區(qū)通過開挖坑塘，攔蓄降雨徑流，滯瀝、除澇、灌溉，取得了治理旱、澇、堿的經(jīng)驗[26]。原來在20世紀50年代末，華北平原大搞地上蓄水灌溉，不重視排水，造成了土地的次生鹽堿化。進入60年代，只排不蓄，大量水資源白白流失。70年代，大力發(fā)展井灌開發(fā)利用地下水，但由于深機井布局不合理，使得地下水位普遍大幅度下降，出現(xiàn)了大面積的漏斗區(qū)。淺井區(qū)多年只采不補，地下水位也普遍下降，使許多淺井報廢，而轉(zhuǎn)向打深機井。地表水由于連年的干旱和上游節(jié)節(jié)攔截，河道全年斷流。通過多年的實踐，人們逐漸認識到，要利用傳統(tǒng)的坑塘設(shè)施，攔蓄降雨徑流，散蓄散排，解決抗旱灌溉水，雨時將澇水排入其中，只要注意把坑塘蓄水位控制在返鹽臨界水深以下，并與溝渠連通，就不會引起鹽堿化?？犹辽疃炔灰松儆?—4米，一般應(yīng)深5—7米，面積15—30畝，最大不超過40畝。這樣就解決了長期存在的“旱、澇對立”，“排灌矛盾”，使瀝水轉(zhuǎn)化為灌溉水源，還能利用坑塘采補地下水。歷史上黃淮平原因為年際、年內(nèi)的降雨量分布極不均衡，出現(xiàn)水少時強調(diào)修筑陂塘蓄水灌溉，水多時強調(diào)開挖河溝以排除洪澇和防止土壤返鹽。旱澇堿問題，排灌矛盾得不到妥善解決。而滄州地區(qū)在近30年來，通過改進傳統(tǒng)的坑塘技術(shù)，積極開挖和改進坑塘，將坑塘與井、渠聯(lián)合調(diào)控，較好地解決了旱、澇、堿問題，這一方法亦成為治水改土的一條重要途徑。
我國古代在開發(fā)利用地表水的同時，也很重視開發(fā)利用地下水，主要通過挖泉鑿井加以利用。建國以后，傳統(tǒng)的打井方法和提水機具繼續(xù)使用，并加以改良，尤其是開鑿?fù)补芫募夹g(shù)進展較大。筒管井的雛形在清代已經(jīng)出現(xiàn)，清代郭云升《救荒簡易書》卷三已載有增加新、舊井出水量的方法：旱年將兩根已打通各節(jié)的長竹竿插入井底數(shù)丈，則“井水泉”。此方法簡便，又能增加出水量。現(xiàn)代稱由上部直徑較大的筒井和下部的管井聯(lián)合而成的井為筒管井。在筒井的井底加鑿管井，可增加出水量；又筒井開挖過深施工不易或不經(jīng)濟，筒管井則比同樣深的筒井更經(jīng)濟些。1956年河南省創(chuàng)制了一種鑿井方法，稱為“56”打井法。其井結(jié)構(gòu)上部為8塊扇形磚砌筑，形成直徑為0.5米的小磚筒井，下部為木管管井。這種井取用幾層含水層，出水量大增。之后，筒管井又發(fā)展為水柜，即將筒井部分用大的集水坑代替，坑底再加鑿幾個管井。單個井又發(fā)展為井群，各井互相通聯(lián)，統(tǒng)一集中管理。
開鑿傳統(tǒng)土井的好處是很多的。土井主要開發(fā)淺層潛水，埋藏淺，雨水當年即能補給，一般不會產(chǎn)生地下水漏斗區(qū)。開采潛水后降低了地下水位，能防止土壤返鹽，達到改良鹽堿土的目的。目前采取井、渠結(jié)合，或井與渠、坑塘結(jié)合，河道節(jié)制閘、深渠與淺井結(jié)合等方式。如在枯水季節(jié)利用淺井，提取地下水灌溉農(nóng)田，降低地下水位，騰空“地下水庫”庫容；汛期豐水季節(jié)，通過渠道引水灌溉和蓄水側(cè)滲，補給“地下水庫”水量。人們已認識到解決華北平原土壤鹽堿化的主要途徑是井渠結(jié)合的方法，該地區(qū)的灌溉抗旱，也形成以井灌為主，井渠結(jié)合的方式。
關(guān)于提取井水的工具，群眾也運用傳統(tǒng)汲水工具的工作原理，演化和革新出一些簡易的汲具。如拉水井，其原理與古代渴烏利用筒內(nèi)形成真空，產(chǎn)生壓強差汲水相同。其制作簡易靈巧：用一根長約八、九米的八號鐵絲，一端接一小小的活塞，塞入一直徑約30毫米的塑料管內(nèi)，管的下端塞一木制進水活門，上端將露在管外的鐵絲彎成鉤形，然后將塑料管裝入打入地下的外井管里，一個拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部費用僅50元（1993年價）左右[27]。由于打井簡便，取水方便，不花水錢，所以拉水井在一些地區(qū)推廣開來，幾乎達到每戶一井，甚至一戶數(shù)井的程序，有些菜園、瓜地也建造了這種井。
四、傳統(tǒng)圩田水利和海塘工程技術(shù)的繼承和發(fā)展唐后期至五代吳越時期，太湖平原已形成縱橫塘浦交加圩圩相接的水網(wǎng)圩田系統(tǒng)，皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后，圩田建設(shè)更加興盛，并發(fā)展至長江中游兩湖平原、鄱陽湖平原和珠江三角洲等地區(qū)，更加講究圩田修筑方法，提出“筑堤、浚河、置閘”是筑圩的三項基本技術(shù)要素，“缺一不可”[28]。又出現(xiàn)了分區(qū)分級控制和聯(lián)圩并圩等圩區(qū)治理技術(shù)。這些卓越的技術(shù)經(jīng)驗在當今得到進一步的繼承和發(fā)揚。
太湖下游蘇州地區(qū)地勢低洼，歷史上修筑了大量的圩田。建國后，蘇州地區(qū)在繼承前人技術(shù)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)出圩區(qū)治理的“四分開，兩控制”原則，即內(nèi)外分開、高低分開、排灌分開、水旱分開，控制溝港水位、控制地下水位，以全面解決洪、澇、旱、漬各方面的問題。許多圩子和圩區(qū)治理時皆遵循這一技術(shù)原則。如蘇州地區(qū)昆山縣同心圩由低洼低產(chǎn)圩田改變成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田，重要的就是正確實行了“四分開，兩控制”的水利技術(shù)原則。同心圩圩形長方，南北長3.5公里，東西平均寬1.8公里，總面積6.3平方公里（9380畝），其中耕地面積6300畝。該圩是1958年由許多零散小圩聯(lián)并而成，聯(lián)并前的各個小圩圩岸單薄，河網(wǎng)零亂，田塊碎小，土壤板結(jié)，抗洪澇能力低。聯(lián)圩時，加高培厚圩堤，同時開挖了一條長3.5公里的中心河。之后又整治圩內(nèi)水系，發(fā)展機電排灌，田間深埋排水暗管，按“四分開，兩控制”原則進行整治[29]，提高了抗洪排澇能力，特別是地下排水技術(shù)，突破了傳統(tǒng)圩田水利技術(shù)，具有很大的創(chuàng)造性。這項技術(shù)70年代被江蘇省水利廳加以推廣。到90年代，低洼圩區(qū)治理從聯(lián)圩并圩，利用老河網(wǎng)，已發(fā)展到以治理澇漬為主，實行高筑圩，雙配套（閘站），四分開（內(nèi)外分開、高低分開、灌排分開、水旱分開），三控制（控制內(nèi)河水位、控制地下水位、控制土壤適宜含水量）。一些條件好的圩區(qū)，發(fā)展田間“三暗”工程，進行暗灌、暗排、暗降，為農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)創(chuàng)造了基本條件。于是“四分開，三控制”也成為其他圩區(qū)治理的基本技術(shù)原則。我國東南沿海很早就修筑海塘工程，以防御海潮的侵襲，保護農(nóng)田和城鎮(zhèn)的安全，江浙海塘是修筑的重點地段。東漢時已在錢唐縣建防海大塘，三國時孫吳在金山筑咸潮塘，唐代時已在江浙沿海建成系統(tǒng)海塘工程，五代至明清頻繁地興修海塘，不斷改進海塘結(jié)構(gòu)。五代以前所筑海塘都是土塘，之后海塘結(jié)構(gòu)從土塘逐步發(fā)展到竹籠木樁塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、魚鱗石塘等，每一類海塘結(jié)構(gòu)又有多種型式，以適應(yīng)不同的潮勢和土質(zhì)，同時還修筑了護塘、護灘和挑溜工程。
目前江浙海塘，仍有土塘、各種柴塘和石塘，有些是清代一直沿用到現(xiàn)在，清代修建的條塊石塘和魚鱗石塘，“到目前浙西海塘尚有約80公里，仍屹立海濱”[30]。建國后繼承了“魚鱗石塘”這種型式，在材料等方面加以改進，建成“新魚鱗石塘”。如1955年在海寧縣建筑的“新魚鱗石塘”，塘身上部采用水泥沙漿砌條石，下部采用水泥沙漿混凝土塊，塘頂蓋面石和塘底蓋樁石均為混凝土塊，基樁采用鋼筋混凝土樁，這樣的海塘工程更能抵御洶涌的海潮沖激。在海鹽、海寧、平湖、紹興等地也修筑了一些不同型式的“新魚鱗石塘”[31]?？梢娊Y(jié)構(gòu)堅固、耐久的“魚鱗石塘”，今后仍是一種可繼續(xù)采用的較好的海塘結(jié)構(gòu)型式。此外，還可借鑒傳統(tǒng)的海塘工程設(shè)計技術(shù)思想，如根據(jù)不同的海岸地質(zhì)和動力條件，因地制宜采用各種不同的海塘工程結(jié)構(gòu)，使海塘工程更加牢固耐久。
總之，我國在數(shù)千年修建灌溉工程的實踐中，創(chuàng)造了眾多的水利工程類型和卓越的灌溉工程技術(shù)經(jīng)驗，體現(xiàn)了我國勞動人民杰出的智慧。這些傳統(tǒng)的工程和技術(shù)是適合我國各地的自然、地理條件的，體現(xiàn)了因地制宜的原則，所以具有很強的繼承性。從工程類型來看，大致北方多興修引渠灌溉工程；南方的山丘區(qū)以蓄水塘壩為主，低洼平原以水網(wǎng)圩田為主，沿海則修筑海塘、堰閘等拒咸蓄淡工程；江淮地區(qū)位于南北過渡地帶，多修建陂渠串聯(lián)工程。北方還發(fā)展井灌，新疆修筑坎兒井等。這些多樣的灌溉工程類型經(jīng)歷了數(shù)千年的實踐檢驗，具有強盛持久的生命力。又傳統(tǒng)灌溉工程多利用當?shù)鼐哂械耐?、石、木等建筑材料，這些材料經(jīng)濟適用，施工技術(shù)群眾易于掌握，現(xiàn)今各地在修建灌溉工程時仍較多采用。不少傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)內(nèi)涵豐富，具有合理性和科學(xué)性，在現(xiàn)今仍能吸收利用，有的甚至能解決技術(shù)難題。自古以來工程技術(shù)隨著社會的發(fā)展不斷進步，同一個技術(shù)在以往的基礎(chǔ)上逐步提高，應(yīng)用范圍擴大，還常出現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)。我們要總結(jié)工程技術(shù)發(fā)展的規(guī)跡，尤其要重視探討傳統(tǒng)工程技術(shù)思想，如灌溉工程規(guī)劃思想、設(shè)計思想、水利家的治水思想，水利著作中的水利理論認識，及人們對技術(shù)發(fā)展內(nèi)部規(guī)律的認識等，這些思想往往能給我們以重要的啟迪和借鑒作用。例如都江堰的系統(tǒng)工程規(guī)劃設(shè)計思想，北方多沙河水土資源利用的設(shè)計思想，區(qū)域治水規(guī)劃思想等都是前人給我們留下的珍貴遺產(chǎn)，需要繼續(xù)發(fā)揚光大。此外，傳統(tǒng)工程技術(shù)具有簡便、經(jīng)濟、實用等諸多優(yōu)點，我們應(yīng)吸取其精華，用現(xiàn)代技術(shù)改造其不足的方面。如新疆坎兒井，具有能自流灌溉，不用提水工具；水質(zhì)優(yōu)良，水流穩(wěn)定；冬季不封凍，可供全年灌溉和飲用；施工設(shè)備簡單，農(nóng)戶易于操作；水行地下，能減少蒸發(fā)和避免風(fēng)沙的侵襲等優(yōu)點。但其開挖和維修工程量大，工作環(huán)境艱苦，費時費人力，目前掌握此技術(shù)的人員已經(jīng)很少了。所以要改進坎兒井的挖掘技術(shù)，采用機械挖進提升設(shè)備，改善勞動條件，加強對坎兒井的管理和維護，使之發(fā)揮更大的作用。建國初期，吐魯番地區(qū)的吐、鄯、托三縣幾乎全靠坎兒井及泉水灌溉，后來修建了防滲渠道、小型水庫和機井等水利工程。目前吐魯番地區(qū)利用地表水3.88億立米，利用地下水9.94億立米，總的用水量增了幾億立米，但坎兒井水和泉水的水量都顯著減少了，代替它們的是每年用機井提取利用地下水四至五億立米，原來不花錢的泉水和坎兒井水，現(xiàn)在變成了要支付電費和油費的機井水。故有人主張要大搞坎兒井的維修和改建工程，并把它作為今后該地區(qū)水利建設(shè)的主攻方向[32]。所以我們要認真地總結(jié)傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)，使之與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，從而在水利建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
在科技考古這個名稱尚未出現(xiàn)以前,這方面的研究一般稱之為自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究或自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)中的應(yīng)用,有時還稱之為實驗室考古。20世紀80年代末期提出科技考古這個詞,20多年來科技考古這個詞已經(jīng)基本上被學(xué)術(shù)界所接受(1)。今天,大家都明確地意識到,科技考古包含了自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的全部內(nèi)容。但是,這個研究必須以考古學(xué)研究的目的為指導(dǎo),必須帶著考古學(xué)的問題開展研究,對研究結(jié)果的認識必須結(jié)合考古出土背景進行分析,即考古學(xué)研究的意識必須貫穿于整個科技考古研究的過程之中。在當今中國考古學(xué)的發(fā)展中,科技考古正在發(fā)揮出越來越重要的作用。從科技考古研究歷程的角度回顧夏鼐先生當年憑借大科學(xué)家的學(xué)術(shù)敏銳和淵博的知識,努力推動自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的歷歷往事,同樣由衷地感受到這位學(xué)術(shù)泰斗的偉大之處。本文試圖依據(jù)重讀《夏鼐文集》里收錄的有關(guān)涉及自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的經(jīng)典文章及其他資料,首先介紹夏鼐先生對中國科技考古研究的倡導(dǎo)作用及親身實踐,認識他發(fā)揮的無與倫比的作用。其次闡述自己對于如何沿著夏鼐先生規(guī)劃的宏圖,加倍努力,建設(shè)好中國科技考古學(xué)科的思考。
一、夏鼐先生建設(shè)中國科技考古學(xué)科
的豐功偉績
夏鼐先生建設(shè)中國科技考古學(xué)科的豐功偉績大致可以分為作為中國考古工作的主要指導(dǎo)者和組織者,規(guī)劃自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的學(xué)科布局;作為中國考古學(xué)的領(lǐng)軍人物,從理論上論述自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的主要內(nèi)容及把握研究的核心問題;作為大學(xué)問家,親自從事自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究及科技史研究等幾個方面。
(一)規(guī)劃自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的學(xué)科布局
夏鼐先生多年來一直以中國考古學(xué)領(lǐng)軍人物的地位及能力,倡導(dǎo)自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究,推動多個自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域的建設(shè)。
比如,他領(lǐng)導(dǎo)中國社會科學(xué)院考古研究所(當年隸屬于中國科學(xué)院)建立碳十四年代測定實驗室。早在1955年,夏鼐先生就在《考古通訊》上介紹20世紀50年代初,由美國科學(xué)家W. F. 利比(Libby)發(fā)明的放射性碳素測定年代的方法,指出它的重要性,并建議在國內(nèi)建立實驗室進行測定工作(2)。這篇文章距離利比發(fā)明這個方法的時間只有5年,距離介紹這種測定方法的著作的出版只有3年。除了及時撰文介紹國際考古學(xué)研究中應(yīng)用碳十四斷代這個最新成果以外,20世紀50年代末,夏鼐先生經(jīng)楊承宗先生介紹,從中國科學(xué)院高能物理研究所引進仇士華和蔡蓮珍兩位先生到考古研究所工作,積極組織實施在考古研究所籌建碳十四斷代實驗室。到1965年5月,碳十四斷代實驗室開始測定出第一批標本的年代數(shù)據(jù)。到1972年《考古》復(fù)刊后的第1期,公布了第一批測定年代數(shù)據(jù)(3)。
除了建立碳十四測定年代實驗室以外,夏鼐先生對于在考古研究所建設(shè)其他自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域也傾注了極大的心血,不斷吸引多個領(lǐng)域的專門人才到考古研究所工作。在夏鼐先生的直接領(lǐng)導(dǎo)下,考古研究所于1959年開始籌建常量化學(xué)分析實驗室,1961年開始體質(zhì)人類學(xué)的研究工作,后來建立了體質(zhì)人類學(xué)研究組。1963年開始動物考古學(xué)的研究工作,后來建立了動物考古研究組。1975年籌建熱釋光年代測定實驗室。1978年成立實驗化驗室。1978年在實驗化驗室開始發(fā)射光譜分析工作。1980年在實驗化驗室開始金相分析工作。1984年在實驗化驗室籌建穆斯鮑爾譜分析工作等等。
在夏鼐先生的大力推動下,當時考古研究所的自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)中的應(yīng)用范圍已經(jīng)涉及到碳十四年代測定、熱釋光測定年代等年代學(xué)的研究,體質(zhì)人類學(xué)的研究,動物考古學(xué)的研究,陶器、青銅器等器物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分分析等等,初步構(gòu)建起一支具有多個領(lǐng)域的研究團隊,在當時全國考古學(xué)界起到了很好的領(lǐng)軍作用,發(fā)揮了重要的研究作用。
夏鼐先生除了在考古研究所內(nèi)大力推動自然科學(xué)技術(shù)手段在考古學(xué)中的應(yīng)用以外,還努力加強與所外多個科研和教學(xué)機構(gòu)的專家們的合作,開辟新的研究領(lǐng)域。如石興邦先生曾經(jīng)提到夏鼐先生很重視考古發(fā)掘中古動物與古植物的研究,并鼓勵大家盡量以最好的方法,采集與生態(tài)環(huán)境有關(guān)的各種標本,以便更確切地鑒定人類生存的年代及古地理、古氣候狀況,以及古地理、古氣候?qū)湃祟愇幕挠绊?4)。
何天相先生曾經(jīng)提到夏鼐先生采集了甘肅敦煌西漢時期的簡牘殘片、棺木接榫、甘肅武威唐朝時期的馬鞍,并把這些珍貴的木質(zhì)材料送給他進行樹種鑒定研究(5)。這屬于植物考古研究的范圍。
夏鼐先生與北京科技大學(xué)(原名為北京鋼鐵學(xué)院)的柯俊院士交往甚密。自20世紀70年代開始,就向柯俊院士領(lǐng)導(dǎo)的“中國冶金史編寫組”提供過不少考古研究所發(fā)掘出土的青銅器標本和鐵器標本,請他們進行金相和成分方面的鑒定和研究,這些研究成果都及時發(fā)表在《考古學(xué)報》上。尤其值得一提的是與柯俊院士合作,對河北藁城臺西遺址出土的商代銅柄鐵鉞進行研究,證明這件鐵器是用隕鐵制成,這項研究成果在當時的國內(nèi)外學(xué)術(shù)界都引起極大的反響(6)。
夏鼐先生還十分關(guān)注古陶瓷方面的研究,他專門邀請中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的周仁所長對考古發(fā)掘出土的陶片和瓷片進行科學(xué)分析,提供科學(xué)性的技術(shù)鑒定。并在《考古學(xué)報》上發(fā)表周仁先生的研究文章(7)。當周仁先生等撰寫的《景德鎮(zhèn)瓷器的研究》一書出版后,夏鼐先生專門為此寫了書評,詳細介紹此書涉及的清初瓷器胎、釉的研究;景德鎮(zhèn)制瓷原料胎、釉的研究;景德鎮(zhèn)瓷器質(zhì)量的改進和中間工場生產(chǎn)試驗;鈷土礦的撿煉和青花色料的配制等等。強調(diào)此書對于考古人員研究古代陶瓷的啟發(fā)作用(8)。
(二)從理論上論述自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的主要內(nèi)容及把握研究的核心問題
夏鼐先生在與王仲殊先生合作撰寫的“考古學(xué)”里,專門強調(diào)自然科學(xué)、工程技術(shù)科學(xué)都與考古學(xué)相關(guān),比如在自然科學(xué)方面,自然地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)和生態(tài)學(xué)等,主要是協(xié)助研究遺址所在地區(qū)的地史和天然資源,從各個方面復(fù)原當時的自然環(huán)境。生物學(xué)(動物學(xué)和植物學(xué))和體質(zhì)人類學(xué),主要是用以鑒定發(fā)掘出土的植物遺存、動物和人類的骨骸,并判定它們的年代。物理學(xué)和化學(xué)則應(yīng)用于對遺址的勘探,對遺物成分和性質(zhì)的分析,并測定它們的年代。在工程技術(shù)科學(xué)方面,建筑學(xué)和土木工程學(xué)應(yīng)用于對遺址的發(fā)掘、測量、制圖,對發(fā)掘出來的遺跡進行復(fù)原或在現(xiàn)場加以保存等。采礦冶金學(xué)、陶瓷學(xué)和染織學(xué)應(yīng)用于對工場址、礦址、窯址等遺跡的考察,對銅器、鐵器、陶瓷器、玻璃器、紡織品等遺物的分析和研究,造船學(xué)則專門應(yīng)用于對發(fā)掘出來的造船工場遺址和船舶的遺物進行考察和研究。他們還以地質(zhì)學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)和體質(zhì)人類學(xué)為例,用較大的篇幅詳細討論這些學(xué)科的原理、在考古學(xué)中應(yīng)用的具體方面及其學(xué)術(shù)價值。他們還圍繞方法進行介紹,如在測定考古資料的絕對年代時可以應(yīng)用的多種自然科學(xué)方法;在判別各種器物原料的成分及其產(chǎn)地,并究明器物的制造方法和用途時,除普通化學(xué)分析之外,還有多種利用自然科學(xué)儀器設(shè)備進行測試的方法等(9)。
今天我們懷著敬仰之心重新閱讀夏鼐先生當年的論述,仍然對其包含的科學(xué)性、前瞻性、現(xiàn)實性而肅然起敬,這些論述涉及到我們今天科技考古學(xué)科形成的基礎(chǔ)。比如,對比科技考古研究與自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的研究,他們都使用同樣的儀器設(shè)備,依據(jù)同樣的分析原理,運用同樣的技術(shù)手段,研究對象是同樣的生物種屬或由同樣的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)元素組成。他們的不同主要表現(xiàn)在科技考古研究的對象是考古遺址發(fā)掘出土的資料或?qū)儆诠糯馁Y料,而自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科研究的對象除古代的以外,更多的是現(xiàn)代的資料。另外,前者的最終目的是如何解釋古代人類的行為,探討當時的歷史,而后者是認識物種的特征及物質(zhì)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和運動規(guī)律。
考古學(xué)與自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科分屬于不同的學(xué)科,分別有自己的研究目標、研究思路和研究方法,這就意味著學(xué)科之間的結(jié)合不是簡單地合并到一起就能夠解決問題的,學(xué)科之間的有機結(jié)合需要把握好核心問題,需要各個學(xué)科的研究人員一起探討和共同努力。
以如何認識碳十四年代測定為例,夏鼐先生在1977年就撰文提醒考古研究人員在涉及有關(guān)碳十四年代測定數(shù)據(jù)時要注意三點。第一,有兩個計算碳十四年代的半衰期值,利用不同半衰期值計算的年代數(shù)據(jù)不能夠互相比較,如果要比較,必須先換算成使用同一個半衰期值計算的年代。由于不同年代的碳十四濃度是有變化的,對碳十四年代的數(shù)據(jù)需要作樹輪校正。第二,碳十四斷代實驗室給出的碳十四年代后面的加減號和數(shù)字是統(tǒng)計學(xué)上的標準偏差,無論是一個標準偏差還是兩個標準偏差,實際年代有可能在這個偏差范圍之外。第三,除統(tǒng)計學(xué)偏差以外,由于污染、標本本身的特殊性質(zhì)等多種原因都可能引起年代誤差。所以只有一系列的基本一致的碳十四年代才是有價值的,而一兩個孤零零的數(shù)據(jù)是沒有多大意義的(10)。
這三點認識涉及到如何科學(xué)地、客觀地、全面地認識和應(yīng)用碳十四年代測定數(shù)據(jù),也涉及到在考古現(xiàn)場采樣時就要防止標本的污染以及任何時候都不能忽略由于多種原因可能引起的誤差。到30多年后的今天,夏鼐先生當年提到的這些認識仍然是我們考古研究人員要時刻注意的碳十四年代測定研究的核心問題之一。
除了詳盡地論述在具體的碳十四年代測定方面需要注意的問題外,夏鼐先生還就整個考古學(xué)與自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科結(jié)合的問題提出總體思路。他認為考古學(xué)中有些問題是考古工作者自己沒有能力解決的,只能提供資料請科技史專家或科技專家?guī)椭覀冞M行鑒定和研究。但是考古工作者要明確提出想解決什么問題,以便別人能夠配合我們進行研究。我們提供實物標本時首先要搞清楚出土的情況。如果科技專家科學(xué)分析的結(jié)果,產(chǎn)生難以解答的新問題,對提供的資料產(chǎn)生疑問,我們考古工作者便應(yīng)重新核查自己采集標本時是否有疏忽,是否有些情況沒有搞清楚,或者不夠確切,最好我們能自己加以改正(11)。
夏鼐先生強調(diào)了考古研究人員在提供樣品時要有考古學(xué)的思考,這樣才能把握好與自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的專家進行合作研究的方向,努力做到有的放矢。用考古學(xué)的思考來主導(dǎo)樣品采集、測試的目的,這是當今科技考古的精髓。夏鼐先生還強調(diào)了考古出土狀況如何決定了材料的科學(xué)價值如何,因此對于考古出土背景的把握必須慎之又慎。要充分重視考古材料出土狀況的科學(xué)性,這是最終提出科學(xué)結(jié)論的基礎(chǔ)。夏鼐先生曾經(jīng)幾次提到有些所謂重大發(fā)現(xiàn),實際上來自被污染的樣品或有特殊背景的樣品,這樣的教訓(xùn)永遠應(yīng)該引以為戒。夏鼐先生的這些認識可謂是從宏觀上把握住考古學(xué)與自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科結(jié)合的核心問題。
(三)親自從事自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究及科技史研究
夏鼐先生經(jīng)常強調(diào)一點,要做好考古學(xué)研究,一定要對許多關(guān)系密切的學(xué)科有一定程度的了解,例如科技史、狹義的歷史學(xué)(包括文獻學(xué)和考據(jù)學(xué))、民族學(xué)、地質(zhì)學(xué)、體質(zhì)人類學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等等(12)。從現(xiàn)在的思考而言,這里面就涉及到自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的內(nèi)容。尤其值得敬佩的是夏鼐先生不僅是這個方面的提倡者,更是一位身體力行者,他在自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究及科技史研究方面涉及到多個領(lǐng)域,有些方面的論述至今尚無人望其項背。
比如在碳十四測定年代研究領(lǐng)域,夏鼐先生在第四批放射性碳素測定年代報告發(fā)表以后,發(fā)表了著名的《碳-14測定年代和中國史前考古學(xué)》一文。他在文章中充分肯定了碳十四測定年代方法的作用,認為從前對于有文字記載以前各種文化的絕對年代是沒有辦法作正確的斷定,史前的年代學(xué)幾乎是完全建立在主觀臆測和推論上,由于利用碳十四測定年代法,全世界的史前考古學(xué)可以說進入了一個新的時代。他還在文章中借用其他學(xué)者的話,把放射性碳素斷代法稱之為20世紀史前考古學(xué)中的大革命(13)。后來,他自己也進一步提出,由于碳十四測定年代方法的采用,使不同地區(qū)的各種新石器文化有了時間關(guān)系的框架,使中國的新石器考古學(xué)有了確切的年代序列而進入一個新時代(14)。夏鼐先生利用已經(jīng)測定的、經(jīng)過審核的、公元前1000年以前的94個數(shù)據(jù),全面整理了幾個舊石器時代遺址及中原地區(qū)、黃河上游甘青地區(qū)、黃河下游地區(qū)、長江中下游地區(qū)的新石器時代遺址的測年數(shù)據(jù),另外還整理了華南、西南和東北地區(qū)的新石器時代和青銅文化的遺址,基本上把當時所知的中國史前各個文化的年代序列作了一個階段性的清理。在此基礎(chǔ)上,首次提出中國文化的起源是多元的觀點,否定了原來起源于黃河中游的中原地區(qū),然后向四周傳播的舊說(15)。
在天文學(xué)領(lǐng)域,夏鼐先生依據(jù)自己的淵博知識,對河南洛陽西漢壁畫墓中的12幅星象圖及河北宣化遼墓的星圖進行解讀,詳細闡述了中國二十八宿的由來及特征,指出盡管依據(jù)文獻記載,二十八宿體系在中國創(chuàng)立的年代最早是戰(zhàn)國中期(公元前4世紀),但可以根據(jù)天文現(xiàn)象推算到公元前8至6世紀。同時,也介紹了起源于巴比倫、完成于希臘的黃道十二宮的特征,并探討了其傳入中國的年代可能早至隋代。二十八宿和黃道十二宮,是和天文學(xué)中其他成果一樣,最初起源于生產(chǎn)實踐。中國和西方的勞動人民累積生產(chǎn)實踐的長期經(jīng)驗,分別創(chuàng)立這兩種體系來劃分天球,以便于觀測日、月、星辰等運行的位置,從而規(guī)定季節(jié)歲時,以便利于季節(jié)性的生產(chǎn)活動(16)。
在冶金考古領(lǐng)域,夏鼐先生圍繞湖北黃石銅綠山古銅礦遺址進行研究,確定古礦井大多集中在大理巖和火成巖(花崗閃長斑巖)的接觸帶上,依據(jù)各種遺跡現(xiàn)象認識古代人為挖取礦石而開拓巷道時,專門制作了木質(zhì)的不同形制的礦井支架,構(gòu)建相當完整的排水系統(tǒng),依靠井口高低不同產(chǎn)生的氣壓差所形成的自然風(fēng)流確保礦坑下的氧氣供給,使用轆轤提升礦石等等。依據(jù)熱釋光測年,將幾座古爐的年代定為春秋時期。當時冶銅的原料是孔雀石和自然銅等含銅品位很高的礦石。通過煉銅模擬實驗,對實驗結(jié)果進行化驗,與出土遺物的化驗結(jié)果進行比較,對當時正常的冶銅生產(chǎn)需要具備的條件、古煉爐的性能、春秋時代的冶銅業(yè)達到的水平等等有了比較全面的了解,大致復(fù)原了當時的整個冶煉過程(17)。通過請相關(guān)研究人員對江蘇宜興西晉周處墓出土的金屬帶飾進行重新鑒定,應(yīng)用密度測定、光譜分析、X射線物相分析和電子探針等技術(shù)開展研究,確定它們都是銀制品,而不是以前所說的鋁,糾正了 “晉代已經(jīng)存在金屬鋁”的錯誤說法。另外,還依據(jù)此墓曾經(jīng)被盜掘的事實,認為以前檢測發(fā)現(xiàn)的碎鋁片,很可能是后世混入的(18)。
在古代的紡織技術(shù)研究領(lǐng)域,夏鼐先生通過對新疆尼雅遺址和阿斯塔那墓地出土的綺、錦和刺繡開展研究,從經(jīng)緯線各自的數(shù)量、經(jīng)線起花、鎖繡法等織造技術(shù)的分析入手,探討中國古代紡織技術(shù)發(fā)展史以及古代中國與西方的文化交流和貿(mào)易往來(19)。他依據(jù)對考古資料的判斷、對養(yǎng)蠶技術(shù)及蠶絲的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識、對古文字資料的理解、對文獻資料的解讀、對紡織技術(shù)的把握等等,再現(xiàn)了漢代和漢代以前中國絲綢生產(chǎn)技術(shù)的一般狀況,為認識中國絲綢在世界的影響及古代橫貫亞洲大陸的“絲綢之路”的重要意義奠定了很好的基礎(chǔ)(20)。
夏鼐先生通過對宋代的杰出科學(xué)家沈括的研究,用《沈括與考古學(xué)》為名撰文介紹,從這篇文章中也可以看到他一直強調(diào)的具備多學(xué)科的知識開展考古學(xué)研究的用心。如他在文章中指出,沈括用冶金學(xué)原理解釋古劍,用光學(xué)來解釋古鏡,用幾何學(xué)來解釋弩機上“望山”的用法,用民族學(xué)材料來比較漢畫像石上的古衣冠和祭器,用度量衡學(xué)來研究漢代及秦漢以前的長度和容量等。甚至談到沈括注意到古代地形和氣候的變化,其研究方向已接近于現(xiàn)代的所謂“環(huán)境考古學(xué)”(21)。
夏鼐先生還依據(jù)考古發(fā)掘出土的各種遺跡和遺物,相當全面地闡述了古代人民創(chuàng)造的天文和歷法、數(shù)學(xué)和度量衡、地學(xué)、水利工程和交通工具、紡織、陶瓷和冶金、醫(yī)學(xué)和藥物學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等等,強調(diào)了中國古代人民的高度智慧和創(chuàng)造才能以及對于世界科技發(fā)展做出的卓越貢獻(22)。
(四) 小 結(jié)
由于自己孤陋寡聞,才疏學(xué)淺,在介紹夏鼐先生當年建設(shè)中國科技考古學(xué)科的豐功偉績時,肯定還有遺漏之處,尚祈前輩學(xué)者及同行們多多補充,我在此先感激不盡。我個人深深體會到,夏鼐先生在世的年代,中國考古學(xué)研究最重要的任務(wù)之一是構(gòu)建全國的新石器時代考古學(xué)文化譜系,填補多個地區(qū)考古學(xué)文化序列的空白。當時的考古研究人員全力以赴,在許多地區(qū)進行考古調(diào)查和發(fā)掘工作,通過認識發(fā)掘出土的各個遺址中房址、墓葬、石器、陶器的形態(tài)特征,歸納出由一群遺址組成的一個文化或類型的房址、墓葬、石器、陶器的形態(tài)特征,依據(jù)這些遺跡、遺物的形態(tài)特征總結(jié)出各個地區(qū)、各個時期的各種文化之間的異同,從中尋找各種物質(zhì)文化成分在歷史進程中變化的線索。夏鼐先生當時為領(lǐng)導(dǎo)這方面的研究傾注了極大的心血和精力。但是即便在那樣的學(xué)術(shù)背景下,夏鼐先生已經(jīng)高瞻遠矚,看到了日后考古學(xué)發(fā)展的方向,在考古研究所設(shè)置多個自然科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于考古學(xué)研究的領(lǐng)域,推動全國有條件的研究或教學(xué)機構(gòu)開展自然科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于考古學(xué)的研究;從理論上闡明自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的重要性,幫助考古研究人員不但要知其然,更要知其所以然;并且身體力行,用考古學(xué)家的思路,凝練自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科與考古學(xué)結(jié)合開展研究的成果。他的這些所作所為,為后來中國科技考古的大發(fā)展做好了思想準備、人才準備、資料準備和實驗室準備等等。大科學(xué)家的大思考、大決策、大舉措、大手筆在此可見一斑。
二、 沿著夏鼐先生開辟的道路繼續(xù)前行
考古學(xué)發(fā)展到21世紀的今天,其研究內(nèi)容已經(jīng)由原來通過發(fā)掘出土的遺跡、遺物的形態(tài)特征確定一個遺址、一個類型或一個文化的年代早晚、文化特征,建立完整的古代物質(zhì)文化譜系,進一步擴大到全面探討古代社會的各個方面。任何一個區(qū)域、任何一個遺址的考古學(xué)調(diào)查和發(fā)掘,都是為了全面或部分地展現(xiàn)處在特定時間跨度和空間范圍內(nèi)的自然環(huán)境狀況,人類社會的生存活動、生活方式、制作工藝、社會組織、禮儀制度、喪葬習(xí)俗、祭祀特征、文化交流等各個方面。如果說當年通過對人工遺跡和遺物的形態(tài)特征進行研究可以形象地再現(xiàn)其當時的原貌,從時空框架上把握各個考古學(xué)文化的相互關(guān)系,那么現(xiàn)在通過考古勘探、年代測定、環(huán)境考古學(xué)、體質(zhì)人類學(xué)、動物考古學(xué)、植物考古學(xué)、同位素分析和古DNA分析、物質(zhì)元素和結(jié)構(gòu)分析等研究則可以科學(xué)地再現(xiàn)當時的自然環(huán)境狀況與演變及人類與之相適應(yīng)的互動關(guān)系,考古學(xué)文化的絕對年代,居住在不同地區(qū)的人群的體質(zhì)特征和風(fēng)俗習(xí)慣,古代人類采集、狩獵、種植、飼養(yǎng)等一系列獲取食物資源方式的演變過程,各個時期的人的食物種類和數(shù)量比例,不同時期和不同等級的人是否存在食物差異,不同時期的人進行隨葬和祭祀活動時所使用的各種動植物種類和特征,古代人類制作各種器物的原料、技術(shù)與方法及發(fā)展過程,文化與文化之間一些特殊因素的交流等,同時,還能提高考古調(diào)查、發(fā)掘和研究的科學(xué)性。夏鼐先生當年開始籌劃構(gòu)建的科技考古學(xué)科已經(jīng)在兩個方面發(fā)揮了巨大的作用:一個方面是對遺跡和遺物進行鑒定、測試和分析,開拓了傳統(tǒng)考古學(xué)所不能涉及的多個研究領(lǐng)域。另一個方面是確認遺址、遺跡的位置、面積、布局,對各類考古資料進行定量統(tǒng)計和分析,極大地提高了考古學(xué)研究的效率與精確度。在考古學(xué)中強調(diào)科技考古是時代向考古學(xué)提出的要求,也是考古學(xué)自身發(fā)展的必由之路。
1995年,中國社會科學(xué)院考古研究所領(lǐng)導(dǎo)決定把原來的實驗化驗室、體質(zhì)人類學(xué)研究組、動物考古研究組、繪圖室、修復(fù)室、照相室等部門合并到一起,成立科技考古中心(原名為考古科學(xué)技術(shù)實驗研究中心,曾改名為考古科技中心),科技考古中心是運用自然科學(xué)方法與技術(shù)從事考古學(xué)研究的跨學(xué)科研究機構(gòu)。15年來,科技考古中心先后被確定為中國社會科學(xué)院的重點扶持學(xué)科、重點學(xué)科和6個重點研究室之一?，F(xiàn)在的科技考古中心具備多個實驗室,擁有一批活躍在國內(nèi)外學(xué)術(shù)前沿的專家學(xué)者,主持完成過多項省部級以上課題,出版了多本具有開創(chuàng)或完善學(xué)科建設(shè)價值的專著,用中文、英文、日文在國內(nèi)外的核心期刊上發(fā)表過數(shù)百篇具有較高學(xué)術(shù)價值的論文和研究報告,多個實驗室建成了系統(tǒng)規(guī)范的標本庫、資料庫和數(shù)據(jù)庫,獲得了多項省部級以上獎勵?？萍伎脊胖行囊云湔w實力在亞洲地區(qū)的科技考古研究中名列前茅。
從更大的范圍看,自20世紀90年代開始,在全國范圍內(nèi)逐步形成一個建設(shè)、完善科技考古研究機構(gòu)的,拉開了中國科技考古大發(fā)展的序幕。這具體表現(xiàn)在多家國家級的科研和教學(xué)單位中專門成立了包括多個科技考古研究領(lǐng)域的機構(gòu),不少省級文物考古單位里都有專人從事科技考古不同領(lǐng)域的研究。一些科研和教學(xué)單位中都開始培養(yǎng)專門從事科技考古的博士生和碩士生?？萍伎脊叛芯恳呀?jīng)大致可以分為考古勘探、年代測定、環(huán)境考古、人骨研究、動物考古、植物考古、DNA分析、碳/氮穩(wěn)定同位素分析、微量元素分析、鍶同位素分析、物質(zhì)元素和結(jié)構(gòu)分析、計算機技術(shù)在考古中的應(yīng)用等多個領(lǐng)域。基本上每隔2年舉辦一次的全國性科技考古學(xué)術(shù)研討會已經(jīng)連續(xù)召開了十次會議。一批科技考古的專著得以出版。科技考古的重要性越來越得到學(xué)術(shù)界的高度認可,支持科技考古、依靠科技考古、發(fā)展科技考古與強化科技考古已經(jīng)成為整個考古學(xué)界的共識。
今天,能否在考古學(xué)研究中做好科技考古工作,已經(jīng)成為衡量一個國家考古學(xué)研究水平的重要標尺。我個人認為,對照夏鼐先生當年的諄諄教導(dǎo)及身體力行,要做好今后的科技考古研究,尚需要思考以下幾個問題。
(一)科技考古要努力加強與考古學(xué)的有機結(jié)合
夏鼐先生曾經(jīng)說過,考古學(xué)是利用古代留傳下來的實物來研究古代人類的社會、經(jīng)濟、日常生活等各方面情況和它們的演化過程。考古學(xué)研究的遺跡、遺物等實物資料多埋沒在地下,必須經(jīng)過科學(xué)的調(diào)查發(fā)掘,才能被系統(tǒng)地、完整地揭示和收集?？脊艑W(xué)上的有些問題是需要請科技史專家或科技專家?guī)椭覀兘鉀Q的(23)。我們要做好當前的考古學(xué)研究,就要強調(diào)科技考古全面、系統(tǒng)地參與到每項考古調(diào)查、發(fā)掘中去。即在考古調(diào)查和發(fā)掘以前,科技考古的研究人員要共同參與設(shè)計和規(guī)劃,在考古研究人員的主導(dǎo)下,結(jié)合不同的考古實際狀況制定各種切實可行的技術(shù)路線,同時要一起開展野外工作,如考古勘探工作要結(jié)合探鏟鉆探,大致搞清楚遺址內(nèi)的布局,為合理地布方、有計劃地開展發(fā)掘提供思路。在考古發(fā)掘過程中要有計劃地采集碳十四系列樣品,保證碳十四年代測定的科學(xué)性。要對古代遺址形成及廢棄過程中的自然環(huán)境狀況進行研究,認識當時人的各種行為的自然環(huán)境背景。要采集出土的人骨和動植物遺存,開展形態(tài)學(xué)、DNA分析和食性分析,科學(xué)地把握當時人的體形特征、基因特征及包括病理現(xiàn)象在內(nèi)的各種信息;認識當時人的食物資源的種類、比例及獲取方式,了解當時人利用動植物進行祭祀、隨葬及戰(zhàn)爭的行為。要對出土的青銅器、陶器、石器、玉器、容器內(nèi)的殘留物及特定環(huán)境里的土壤進行各種物理和化學(xué)分析,認識有關(guān)古代人類生產(chǎn)工藝、原材料來源及當時人的一些行為特征等內(nèi)容。上述的各項認識都應(yīng)該輸入地理信息系統(tǒng),再結(jié)合考古學(xué)發(fā)掘、研究的內(nèi)容,進行各種分類或綜合分析。最后,以考古學(xué)研究為主線,把包括科技考古在內(nèi)的多學(xué)科研究的內(nèi)容有機地結(jié)合在一起,這樣才能全面認識古代社會。
(二)從事科技考古的研究人員要成為復(fù)合型人才
夏鼐先生曾經(jīng)指出,要做好考古學(xué)研究,一定要對許多關(guān)系密切的學(xué)科有一定程度的了解(24)。夏鼐先生對考古研究人員提出的要求中包括要了解自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的知識。其實,從本質(zhì)而言,這個要求也適用于那些對考古研究感興趣的自然科學(xué)研究人員。他們也需要對考古學(xué)研究的目的、方法和內(nèi)容有一定程度的了解。考古研究人員和自然科學(xué)研究人員分別屬于不同的學(xué)科,這些不同的學(xué)科都有各自的研究目的和方法。因此,要把科技考古研究推向前進,考古研究人員和自然科學(xué)研究人員互相都有一個學(xué)習(xí)對方的過程?？脊叛芯咳藛T要認真了解自然科學(xué)研究人員探討物質(zhì)世界的各種方法和原理,開拓研究思路,充分調(diào)動各種積極因素。而自然科學(xué)研究人員則要注重認識考古研究人員是如何去解釋古代社會和人類歷史發(fā)展規(guī)律的,充分利用多種儀器設(shè)備的性能,開發(fā)各種考古資料的價值。研究人員只有通過這樣一個知識結(jié)構(gòu)更新的過程,才能把自然科學(xué)相關(guān)學(xué)科的方法全面、有效地運用在勘探、考察、鑒定、測試、分析各種與考古相關(guān)的資料中,而這樣的研究結(jié)果才能與考古學(xué)的目的有機地結(jié)合在一起,充分展現(xiàn)出科技考古研究的學(xué)術(shù)價值。現(xiàn)在一些科研和教學(xué)機構(gòu)已經(jīng)培養(yǎng)或正在培養(yǎng)科技考古方向的研究生,這是一個十分可喜的現(xiàn)象。今后,有條件的大學(xué)還要加強對本科生的教學(xué)工作,開設(shè)科技考古的課程,系統(tǒng)地培養(yǎng)復(fù)合型人才,引導(dǎo)他們以新的思維在今后的田野考古中開展工作,為在全國范圍的考古實踐中廣泛開展科技考古研究打好基礎(chǔ)。
(三)以考古學(xué)文化的觀點為指導(dǎo)開展研究
夏鼐先生曾經(jīng)指出,研究考古學(xué)文化必須要注意三點,第一點是一種“文化”必須有一群的特征;第二點是共同伴出的一群類型,最好是發(fā)現(xiàn)不止一處;第三點是我們必須對于這一文化的內(nèi)容有相當充分的認識(25)。這些研究考古學(xué)文化的認識對于指導(dǎo)我們做好科技考古研究也是具有指導(dǎo)意義的,可以幫助我們把對特定遺址的某個科技考古研究領(lǐng)域的具體看法,放到這個遺址所屬的由多個遺址組成的考古學(xué)文化層面上去認識。如果屬于同一個文化的其他多個遺址已經(jīng)開展了這方面的研究,那么我們要把新認識和從其他多個遺址里已經(jīng)得出的認識進行比較,把握他們的同一性和差異性,以求更加客觀、更加全面地提出自己的認識。如果其他遺址還沒有做這方面的研究,或者所做的遺址數(shù)量不多,我們則要加強這方面的研究,在屬于同一文化的其他遺址開展工作。從考古學(xué)文化層面上提出的科技考古的研究結(jié)果,必須建立在對一定數(shù)量的遺址進行全面、扎實的基礎(chǔ)性研究工作上。另外,在系統(tǒng)總結(jié)一個考古學(xué)文化的某個科技考古領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)上,開展不同時期、不同地區(qū)的文化與文化間的同一領(lǐng)域的比較研究,從中歸納他們之間是否存在連續(xù)性、關(guān)聯(lián)性、變異性、差異性等,以求在全國范圍內(nèi)全面認識這一領(lǐng)域的研究結(jié)果。同樣,如果其他考古學(xué)文化還沒有做這方面的研究,或者做的力度和深度還不夠,我們則要努力去開展這方面的研究。從全國的范圍內(nèi)、在大跨度的時間框架里提出科技考古某個領(lǐng)域的研究結(jié)果,同樣要建立在對多個文化內(nèi)的同類遺存進行全面、扎實的基礎(chǔ)性研究工作上。
(四)推動考古學(xué)研究方法的創(chuàng)新
夏鼐先生在20世紀80年代初就提出要借用多種自然科學(xué)的方法和技術(shù)開展考古學(xué)研究(26),這已經(jīng)涉及到考古學(xué)方法創(chuàng)新的問題。通過總結(jié)考古地層學(xué)、考古類型學(xué)和考古年代學(xué)等方法的發(fā)展過程,可以看到這些方法的形成首先都是依據(jù)考古學(xué)實踐的需要,借鑒別的學(xué)科的方法,然后在考古實踐中不斷完善、充實這些方法,使之逐步適應(yīng)考古學(xué)的研究,成為考古學(xué)自己的方法。重溫這些方法的形成過程對我們應(yīng)該有一個很大的啟示。我們通過借鑒物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地球科學(xué)和數(shù)學(xué)的研究方法,逐步建立起考古勘探、年代測定、環(huán)境考古學(xué)、體質(zhì)人類學(xué)、動物考古學(xué)、植物考古學(xué)、食性分析、DNA分析、成分和結(jié)構(gòu)分析等諸多研究領(lǐng)域,獲得了一系列有學(xué)術(shù)價值的成果。這些成果再一次證明科技考古的應(yīng)用價值,科技考古對深入開展考古學(xué)研究是一個極大地促進,科技考古的實踐過程正在帶動考古學(xué)方法的進一步多樣化,我們要以考古地層學(xué)、考古類型學(xué)和考古年代學(xué)的形成及發(fā)展過程為鑒,努力做好科技考古研究,有意識地補充和完善科技考古的各種研究方法,逐步做到科技考古各個研究領(lǐng)域里分別包括的野外調(diào)查、采樣、鑒定、測量、實驗、化驗等多種研究方法的規(guī)范化,積極推進考古學(xué)方法多樣化的創(chuàng)新過程。
三、 結(jié) 語
今天,中國科技考古學(xué)科正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的大好形勢。這得益于國家的大力支持,得益于夏鼐先生的英明決策和身體力行,得益于前輩學(xué)者們的大力開創(chuàng),得益于廣大科技考古研究人員的刻苦鉆研,得益于學(xué)習(xí)科技考古的青年學(xué)子們的勤奮努力,也得益于全國廣大考古研究人員的積極參與。相信只要堅持與時俱進的精神,不斷進行新的探索,扎扎實實地開展工作,我們獲取的信息資料就會越來越豐富,我們涉及的研究領(lǐng)域就會越來越廣闊,我們得到的研究成果就會越來越精彩,考古學(xué)的明天就一定會更加燦爛輝煌。
注釋:
(1) a.王昌燧:《前言》,王昌燧主編:《科技考古論叢(第二輯)》,第-頁,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2000年。b. 趙叢蒼主編:《科技科考古學(xué)概論》,高等教育出版社,2006年。c. 楊晶、吳家安:《科技考古》,文物出版社,2008年。d. 陳鐵梅:《科技考古學(xué)》,北京大學(xué)出版社,2008年。e. 袁靖:《科技考古》,劉慶柱主編:《中國考古發(fā)現(xiàn)與研究》,第425~466頁,人民出版社,2010年。
(2) 夏鼐:《放射性同位素在考古上的應(yīng)用》,《考古通訊》1955年第4期。
(3) 中國科學(xué)院考古研究所實驗室:《放射性碳素測定年代報告(一)》,《考古》1972年第1期。
(4) 石興邦:《論古文化與古環(huán)境》,周昆叔主編:《環(huán)境考古研究(第一輯)》,第5頁,科學(xué)出版社,1991年。
(5) 何天相:《中國之古木(二)》,《中國考古學(xué)報》1951年第五冊,第217~293頁。
(6)、(7)、(11)、(12)、(24) 夏鼐:《中國考古學(xué)和中國科技史》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第299~304頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(8) 夏鼐:《評周仁等著〈景德鎮(zhèn)瓷器的研究〉》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第504~506頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(9)、(26) 夏鼐:《考古學(xué)》,夏鼐著:《夏鼐文集(上)》,第3~29頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(10)、(13)、(15) 夏鼐:《碳-14測定年代和中國史前考古學(xué)》,夏鼐著:《夏鼐文集(上)》,第375~401頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(14) 夏鼐:《中國文明的起源》,夏鼐著:《夏鼐文集(上)》,第402~413頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(16) a. 夏鼐:《洛陽西漢壁畫墓中的星象圖》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第377~390頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。 b. 夏鼐:《從宣化遼墓的星圖論二十八宿和黃道十二宮》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第391~419頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(17) 夏鼐:《湖北銅綠山古銅礦》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第434~447頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(18) 夏鼐:《晉周處墓出土的金屬帶飾的重新鑒定》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第448~457頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(19) 夏鼐:《新疆新發(fā)現(xiàn)的古代絲織品――綺、錦盒刺繡》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第305~337頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(20) 夏鼐:《我國古代蠶、桑、絲、綢的歷史》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第338~360頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(21) 夏鼐:《沈括與考古學(xué)》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第465~480頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。
(22) 夏鼐:《考古學(xué)和科技史》,夏鼐著:《夏鼐文集(中)》,第283~288頁,社會科學(xué)文獻出版社,2000年。