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都江堰在四川灌县，是世界闻名的古老而宏伟的灌溉工程。它是秦昭王（公元前306年—前251年）时，蜀守李冰领导人民修筑的。李冰学识渊博，精通天文地理，对岷江的水量变化和附近的地形以及如何开渠引水、灌溉农田等都相当了解。都江堰由分水工程、开凿工程和闸坝工程组成一个有机的整体。所谓分水工程，即在灌县西北的江心洲筑分水鱼嘴，把岷江一分为二，东面为内江供灌溉之用，西面为外江是岷江本流，沿江筑有堤防，鱼嘴和堤防的修筑均就地取材，用装有卵石的大竹笼叠成。开凿工程则是在前人即早于李冰两三百年做过蜀相的开明所修工程的基础上进行的，使有足够的内江水通过宝瓶口流入成都平原上密布的农田灌渠。闸坝工程则包括调节入渠水量的溢洪道——飞沙堰和“旱则引水浸润，雨则杜塞水门”【15】的一整套闸坝设施。三者相辅相成，构成了一个完整的工程系统。还在内江引水口“作三石人，立三水中”【16】，这些石人显然起着水尺的作用，由此可以测知内江的进水流量，为整个工程系统调节水位提供依据，以达到周密合理的灌溉，防洪，分配洪、枯水流量的目的。
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都江堰的兴建，使成都平原大约三百万亩良田得到灌溉，从此“水旱从人”，“沃野千里”【17】，使四川成为“天府之国”。
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郑国渠是秦国于公元前246年修建的另一大型灌溉工程，是由韩国的一位名叫郑国的水工设计开凿的。据《史记·河渠书》记载，郑国渠是“凿泾水自中山西邸瓠口为渠，并北山东注洛，三百余里……溉泽卤之地四万余顷，收皆亩一钟”，渠成之后“关中为沃野，无凶年”。经实地考察，我们更得知：郑国渠干渠故道宽24.5米，渠堤高3米，深约1.2米，工程十分壮观；而且其渠首位于谷口（即瓠口），是泾水进入渭北平原的一个峡口，其东面是一片广阔的平原，地形西北略高，东南稍低。渠首选在这里，就使整个水利工程从总体上自然形成了一个全部自流灌溉系统。引水口则选在谷口泾河凹岸稍偏下游的地方。这正是河流流速最大的位置，所以渠道进水量就多，而且水中的大量富有肥效的细泥也进入渠内，利于进行淤灌。这些都证明了工程技术上的科学性。
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都江堰和郑国渠的相继修建，使秦国的农业生产大大发展，是秦国能够称雄六国进而完成统一全国大业的重要因素之一。
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图3－5 都江堰工程示意图
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图3－6 都江堰工程现况图
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运河工程和堤防工程
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春秋战国时期，开凿的运河很多，魏在黄河以南的荥阳，楚在汉水、云梦，吴在江、淮、太湖，齐在山东淄、济等地都开凿了运河。其中，最为后世称道的是吴国沟通长江与淮河的邗沟和魏国沟通黄河与淮河的鸿沟。
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邗沟是我国最早开凿的一条大型运河。公元前486年，吴国为了北上争霸，首先要解决交通运输问题，便在邗地（今江苏扬州东南）筑城，由此向北开运河，经射阳湖至末口（今江苏灌南县北）与淮河相通，这就是邗沟。该工程完成后，又继续向北开凿，使之与沂水（泗水支流）、济水（在山东境内）相连，于是吴的船只就能由长江北上。后来隋代开凿大运河时还部分地利用了这项成果。
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鸿沟的开凿也同样出于政治上的需要。魏惠王（公元前369年—前318年在位）为称霸中原，加强与宋（今河南商丘）、郑（今河南新郑）、陈（今河南淮阳）、蔡（今安徽凤台）等的联系，从河南荥阳开始开运河引黄河水向东南与淮河水系沟通，这便是鸿沟。东汉时鸿沟（时称汴渠）曾经修濬，人们发现“水门故处，皆在河中”【18】，可见鸿沟当时是设有水闸的。运河的开凿，不但需进行闸坝等工程的设计，还要求掌握沿途地形、土质、水源、流量等情况，是一项复杂的水利工程，所以运河工程的大量实施，是水利工程技术发展的一个标志。
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堤防工程的修建，是人们长期与洪水作斗争的经验总结，它对保障社会经济的正常发展，保护人民的生命财产的安全，起着重要的作用。春秋战国时期，堤防已很普遍，而且质量不断提高，规模不断加大。
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古来河防工程，一向以黄河为重点。春秋时期，黄河下游已多处筑有堤防，而且还被用做御敌防范或进攻邻国的手段。后来，齐、楚、燕、赵等国的长城，就是利用原有的堤防连接扩建而成的，所以当时堤防工程的规模是相当壮观的。
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古代堤防，常有白蚁为害。《韩非子·喻老》指出“千丈之堤以蝼蚁之穴溃”，但其时人们已在实践中取得了一些防治白蚁的经验。魏国有一位筑堤专家白圭，能够及时发现堤防上白蚁的洞穴，并能“塞其穴”，解决了危害堤防安全的一个重大问题。在《管子·度地》还记载了关于堤防的设计、施工、保护等技术问题，它指出堤防横断面的形状要“大其下，小其上”，成梯形就不致产生滑坡。堤防施工的季节要在“春三月，天地干燥……山川涸落……故事已，新事未起”的时候，“利以作土功之事，土乃益刚”。这段时间为农闲时节，天气干燥，土地含水量比较适宜，容易保证施工质量；而且在枯水期，取河滩的土筑堤，可以起到疏浚河床的作用。它还指出要“树以荆棘，以固其地，杂之以柏杨，以备决水”，就是说在堤上要种植树木，既可加固堤身，防止水土流失，又能在汛期作防汛抢险的材料，确是一举两得的好方法。
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大量的水利工程本身，就包含着人们在测量、选线、规划、施工等工程技术方面取得的成就和对水文知识的了解。像《管子·度地》那样对水利工程技术所作的理论概括，是在大量实践的基础上进行的，它提供了春秋战国时期水利工程技术发展的一个侧面。它指出了水流的自然规律，“夫水之性，以高走下则疾，至于漂石，而下向高，即流而不行”。它还对水流在行进中遇到阻碍时产生的一连串水文现象以及引起的破坏性水力现象作了生动细致的描述，为如何顺应水流本身的规律，以防止水害，提供了理论的说明。它还特别指出了渠首工程位置的选择与建设的重要性，要“高其上，领瓴之”，就是要抬高上游水位，以便高屋建瓴地让水流进干渠；并指出“尺有十分之，三里满四十九者，水可走也”，即提出了在三里的距离内，渠底降落四十九寸，即相当于千分之一的坡降，以保证渠水流畅无阻的设计方案。这是人们在长期的修渠实践中得到的可贵的经验总结。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078142]
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五 《考工记》——手工业技术规范的总汇
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《考工记》的产生
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随着手工业生产的发展，人们积累了丰富的经验。为生产更多更好的手工业产品，手工业内部分工的细密化和手工业技术的规范化与科学化，就成了这一时期手工业发展的突出特点。春秋末年齐国人的著作《考工记》就很好地反映了这一发展趋势。
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据《考工记》称，当时“国有六职”——王公、士大夫、百工、商旅、农夫和妇功，表明手工业者在社会上占有较重要的地位。他们以“审曲面势，以饬五材，以辨民器”为己任，担负着各种手工业的生产任务。仅据《考工记》所载，当时的官府手工业包括有三十项专门的生产部门，“攻木之工七，攻金之工六，攻皮之工五，设色之工五，刮摩之工五，抟埴之工二”，它涉及运输和生产工具、兵器、乐器、容器、玉器、皮革、染色、建筑等项目，每一项目又有更细的分工。如车辆的制作，除所谓“车人”外，还有专门造轮子的“轮人”，专门制车厢的“舆人”和专门制造车辕的“辀人”等。这种官府手工业生产专门化、内部分工越来越细的倾向，是手工业生产发展的结果，反过来，它对手工业技术的提高与手工业生产的进一步发展，又有着深远的影响。《考工记》记述了三十项手工业生产的设计规范、制造工艺等技术问题，是一部有关手工业技术规范的汇集。这显然是从大量的直接的生产经验中总结出来的，对手工业生产有一定的制约和指导意义，是手工业生产发展到一定阶段的产物，代表着当时技术发展的水平。更为可贵的是，作者不拘泥于一般经验的叙述，对其中若干技术环节还进行了科学的概括，力图阐明其内在的科学道理，使人们的认识向前推进一步。
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车辆的制造
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商周时候王室、贵族主要用来作战和狩猎的车的形制已比较精巧。商代的车系由车辕、车舆和轮、轭等部分构成。各部分再细分，加上马具和辔饰，其名目有几十种之多。现已发现的商代后期车马坑，都是车马同坑，说明这些车是用马拉的。
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《考工记》记述了一套比较完整的官府制车工艺及规范。它首先对车的关键部件——轮子提出了一系列技术要求和进行检验的手段。第一，“规之以视其圆”，“欲其微至也。无所取之，取诸圆也”，“不微至，无以为戚速也”，即用规精细地校准轮子，视其外形是否正圆，因为不正圆，轮子与地的接触面就不可能尽可能的小，也就转不快。第二，“萭之以视其匡也”，就是说轮子平面必须平正，检验时将轮子平放在同轮子等大的平整的圆盘上，视其是否彼此密合。第三，“县之以视辐之直也”，即用悬线察看相对应的辐条是否笔直。第四，“水之以视其平沉之均也”，即要将轮子放在水中，看其浮沉是否一致，以确定轮子的各部分是否均衡。第五，一辆车的两个轮子的尺寸大小和轮重都要相等，其方法是“量其薮以黍，以视其同也；权之以视其轻重之侔也”。第六，轮子的整体结构必须坚固，即所谓“欲其朴属”【19】。第七，毂的粗细、长短要适宜。“行泽者欲短毂，行山者欲长毂，短毂则利，长毂则安”【20】，也就是依据利转和稳定的原则，对不同用途的车辆，选用毂的不同尺寸。第八，“轮已崇，则人不能登也；轮已庳，则于马终古登阤也”【21】，即要求轮子的直径要适中，因为太大，人上下就不方便，太小，马拉起来就吃力，好像经常在上坡一样。第九，对轴要求材料美好，坚固耐久，转动灵便，这就是所谓“轴有三理：一者以为微也，二者以为久也，三者以为利也”【22】。第十，必须及时选用坚实的木料，即所谓“斩三材，必以其时”【23】，等等。由此可见，技术的要求是很严格的，其考虑十分周全细密，而且又是十分符合科学道理的。如其中第一项说的就是要使滚动摩擦阻力降到最低限度的问题。根据滚动摩擦的理论，滚动时的阻力和轮子的半径成反比，所以第八项是这一理论的直观经验的朴素描述。另外，《考工记》还对车舆材料的选择及连接方法，车辕、车架的制作，对不同用途车辆的要求等问题分别进行了描述。这些都反映了当时车辆制作技术的很高水平。从已发掘出土的商周战车来看，存在着用材比例不合理、重心高等设计方面的缺欠，而《考工记》提出的制作车轮工艺的十项准则，已消除了这些缺欠，这正是商周以来归纳长期制车和用车经验得到的结果。
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