《中国水利史稿》日。“在春秋战国时期分裂割据的局面下，就一个诸侯国的水利建设成就来说，首屈一指的要算是秦国了在不长的历史时期里，秦国接连兴建了伐国古代最著名的都江堰、郑国两项大型灌溉工程。秦统一以后，很快又开凿了沟通长江与珠江两大水系的人工运河——灵渠，这三项工程不但以其巨大的政治、经济意义，而且以其巧妙的设汁和高超的施工技术而卓卓称著”。秦水利建设高潮的兴起，是诸多因素促成的铁器的广泛使用，水利知识的积累和水工技术的提高，为它的出现提供了物质的和技术的基础。
一、秦非农水工技术的积累与发展
长期以来，人们在称道秦水利成就之同时，却忽略了秦水利知识和水工技术何以在战国末期迅速积累提高的直接原因。
农田水利作为重要的农业基本建设，固然会得到国家的重视，但具有投资周期长，效益要经过较长时期才会逐渐显示的特点。在某种程度上，统治阶级并不能立即感受其必要与紧迫性。而战争之进行、陵寝之兴筑，则迫在眉睫，常被视为国之大政付诸实施口具有讽刺意味的是，秦水利科技之进步正是在战争工事与陵寝丁程的兴筑过程中发展起来的。初秦末期，随着秦国势力东扩，与晋、魏间的军事行动逐渐增多。为了防御敌方进攻，秦利用自然地形、河道以筑防御工事。其中加固增高河堤等，被称为“堑”或“城堑”。厉共公十六年“堑河旁”；灵公八年，“城堑河獭”；简公七年，匆堑洛城重泉“这些工程积累了建筑堤防的经验和技术。至公元前279年，白起率军攻鄂，楚军在此集中主力与秦决战，相持不下。白起下令在城外百里许的地方立竭（以土障水）塑西山长谷水，并凿渠（后代称为长渠，亦名白起渠），下边陂池以灌鄢城。结果使鄢城一片汪洋，楚军死者敌十万。白起灌鄢，渠、映配套，水工技术已渐成熟。
秦早期国君凌寝分布在关中西部渭北比较宽平的雍岭源上。这里海拔较高，黄土深厚，水位较深。秦公一号大墓深达24米，但是尚未穿透地下水层。故秦雍城陵园区虽工程规模宏大，仍属土木工程范畴，暂与水工无涉。自秦襄王起，开始营建芷阳凌区，史称东凌。这里地处渭水南岸，骊山西麓。由于山前冲积扇地形和秦岭北麓湍急的溪流、丰富的地下水，使筑陵工程水工问题渐受重视，上升为主要矛盾之一。据考古发掘证明，雍城墓地陵园外围之兆沟都是人工开挖的壕沟，而芷陵陵区除设置人工兆沟而外，多数是利用诸溪所成天然沟壑来划分每座陵园之兆域。兆沟由最初之防御、围护作用逐渐兼具防洪排水功能。秦东凌一号陵园的西、南两条兆沟皆借用小峪沟河道所成。该峪沟之流向，本应随君王岭之走向呈西北向流出。但值得注意的是，小峪河至范村西后即西向直流，构成陵园的南北沟；沟水流至洞北村后又改为北流，臼北流的小河峪即为一号陵园的西煌燎（即兆沟）。根据河流发育规律，自然河道呈900直折改变流向者甚为罕见。小峪沟在短距离内连续出现几次直折现象，据推测或与筑陵时“人工整修”河追相关。
秦东竣发现的“亚”字形墓葬是帝王级别的陵墓形式。其墓室顶部面积、墓深、总体积均超过我国所发掘的最大的雍城秦公一号大墓。据有关资料分析，关中盆地的秦岭北麓属于地下水强富水带，在地下卜余米深度时即遇浅部潜流。东陵一号墓深达26米，如何排、防地下水。想必是东陵施工的重要环节之一。秦大型水利工程始兴于阳襄、孝文之间。这一时间恰在秦营东陵之后不久，这绝非巧合，而是具有某种必然的渊关系。秦水工技术以始皇陵之兴筑而达顶峰。它的某些技术方法或推行于郑国渠、灵渠工程。始皇陵位于骊山北麓的冲积扇上，和骊山的大水沟南北相对，为防止山洪姆发把陵冲垮，专门修筑了防洪大堤，使翻水过而曲行，东注北转流人渭河。防洪堤从骊山北蓝的大水沟西边山脚起，至王俭与三任之间止，全长约3500米，现残存部分长约1000米，宽约40米，残高2至8米，以土和砂石筑成此堤把始皇陵及各个陪葬坑，包括兵马俑坑均包围在内，起到防洪的作用。现仅以残存的最高点8米计算。土方量110余万立方米，运土和夯筑两项工程约需340万个工日，工程极其浩大。这一工程改变了陵区原有水系的基本流向；防止了地表径流对陵区的侵袭；同时“对降低陵区的地下水位和浅部潜水流量起了一定的控制作用”。《史记》中有始皇陵“穿三泉”的记载，秦始皇陵附近的水文资料表明距地表十余米即见地下水，目前地官已钻探至26米深，仍为人工夯筑土层，证明地宫或已，深及承压水层有人认为陵区地下水单孔日流量500－2500吨，没有行之有效的排水方案是难以施工的。在工期达三十余年的秦陵工程中，完全有可能依果一个庞大的井渠系统来解决“咨排水问题”。考古工作者在陵家以北发现的形体很大的五角陶管和直径达一米的陶井圈，以及在吴东村一带发现的圆形陶管，都可能是井渠工程剩余的建材遗物。而陵区东北2.5公里的鱼池遗址，其功能则是用以蓄积陵坑排水的。1992年1月25日《陕西日报》（周末版）报导：“在秦陵地下宫墙东南角和西北角的搜盖层下，发现两处排水沟，一处流向东南，一处流向西北。其分布特征，一是排水沟走向与潜水流动方向一致，二是排水沟从墓穴上口伸向地下宫墙之外，这两条排水沟不仅反映了地宫工程确实穿过了地下的上、中潜水层，还表明地宫规模宏大，需要搞两处排水沟，向两个方向排”。
关于《史记》所载翻以“水银为百川江河大流，机相灌输”之动力，地学界认为可能来自地宫地下水势能。他们指出，陵区地下水遇到地宫工程断面时，“将呈骤然下跌的紊流运动状态。蓄积流量颇大的中上部地水，保持一定的水头落差，利用流水的势能来驱动水车轮式的机械传动设施，就一定能达到“机相灌输”的效果。《史记·秦始皇本纪》曰，“下铜而致掉”，向我们透露了堵塞地下水以安置棺掉、奇器珍怪的消息。《史记集解》引徐广解释认为，“铜”一作锢，含铸塞义，是采用冶铜铸堵渗水。
《汉旧仪》，“锢水泉绝之、塞以文石，致以丹漆”，《汉书·贾传》，“合采金石，冶铜锢其内，漆涂其外”等记载说明始皇陵地宫经冶铜、文石堵塞基本防止了地下水渗漏问题，然后R涂以丹、漆。目的在于防潮。80年代中叶，新闻界向国内外发布了陕西一考古工作者在径阳县秦郑国渠首地带发现了拦河坝遗址的消息，引起轰动考古界与水利史界曾为此展开争论。郑国柒首为有坝引水还是无坝引水？筑坝拦水工程是否用诸农田水利事业了尚有必要深人探索。但就秦之水工技术而言当已具备了这一能力则是无可置疑的。白起灌邸时的立竭障水之举；始皇陵南长达数里，土方量过百万的改流、防洪大堤，皆为秦先进的拦河筑坝技术提供了证据。
二、奏大型水利工程技术
著名的都江堰水利工程，兴筑于秦昭王晚年。关于都江堰在科学技术史上的价值，首先应予重视的是蕴含其中的综合开发、总体规划思想。李冰之前，古蜀国即有鳌灵治水事迹，但基本土属于宣泄洪水的防洪排涝工程。至李冰时始将消除水患与水资源开发（溉田、行舟、漂木〕等兴利项目并举。并且根据地理和经济条件，精心规划，合理布局，设计出多功能的渠首枢纽工程体系。分水鱼嘴、金刚堤、飞沙堰、人字堤、宝瓶口诸工程设施有机结合，协同发挥作用，比较完满地完成了分水、溢洪、排沙任务。都江堰历两千余年而不废，效益有增无减，其地点选择优越，工程布设合理，维护简便易行。显示出极高的总体设计水平。综合地反映了秦水利勘测、规划、设计、施工以及水利理论方面的伟大成就都江堰渠首枢纽工程没有采取筑堤坝、立水门的方法拦控水流，而是创造了无坝自流引水的新技术。李冰“蜜江作绷”，形如一个迎向眠江上游的鱼嘴，把岷江分成内外二江，分支灌溉下游各县。绷筑于江心卵石沉积的天然浅洲之上，以竹笼盛石垒成鱼嘴状，其优点是就地取材，施工简易，费省效宏。这一设计是根据眠江峡口河床沙卵石复盖层深厚，一时无法接触基岩，不易筑坝的特点决定的。采用鱼嘴分水减轻了岷江上游夏秋洪峰的正面冲袭力，又能达到引水、分洪之目的。飞沙堰是一座堰顶高出内江河床两米左右的溢洪堰。将它设于峨江凸岸，利用弯道环流中河底泥沙移向凸岸的原理，有助于在排泄内江多余水流时挟带大量泥沙进入外江，减少内江灌区的泥沙淤积，使水畅其流。宝瓶口为凿断玉垒山所成，具有天然节制闸作用。秦在都江堰设立三石人以为水则，测定进入灌区之水位流量。而“竭不至足，盛不没肩”的记录表明，当时已经认识到堰上游某处的水位和堰的过流量之间存在着特定的相互关系。对灌区最低需水量和保护灌区安全的最高引水量有了量化的指标。
秦本土大型水利灌溉工程，始兴于关中东部。秦人人主关中，初居于歧西之地。随着国力增强，秦东进趋势日渐明显，着力于关中东部渭北旱原的农业经营。根据现代科学侧定，关中东部年蒸发量超过900毫米干燥度接近或趋过1.5，降水量较少，干旱频紧。渔关作为敞口气流通道，风速约3一4米／秒，植物之物理于旱非常强烈。其低地潜水沿土坡毛细管上升，水分蒸发，盐分浓缩聚积，形成盐碱土坡，不宜作物生长；其高仰旱原、作物生长几乎完全依赖天然降水。秦早期的“堑河”、“堑洛”工程，其本意虽在于军事目的，但在某种程度上亦有改善局部地区农业生产景观之效。
关中东部的农业生产条件以郑国渠之兴修而得到根本改善。郑国渠长300余里，是我国古代最长的人工灌溉渠道，规模之大超过漳水渠、都江堰数倍。郑国渠渠首段起自云阳西15里的仲山、氯口问。这里为径河北山出口，河高地一，可以大量引水；山岩坚固，较耐冲切；河身狭窄，便于引流，实属径渠渠首的最佳齿择。自秦汉以来乃至今日之径惠渠，径水渠首始终在这一带移动，充分显示出径渠的科学性。郑国渠在径水凹岸稍偏下游之处引水，可以利用弯道环流所产生的离心作用，就引最高水位，减少人渠含沙量，延缓渠道淤积速度。郑国渠干渠渠线布置在渭北平原二级阶地的最高线上，干渠自西向东，利用了关中地形的自然坡降，保证了整个渠系的自流引水，从而涵盖了尽可能大的灌溉面积。郑国渠在供水输水上，采取了川泽结合和利用客水的措施，保征了水源的供给。郑渠以瓤口（焦获泽）为蓄泄机构，沉沙分流，发挥调节作用。郑国渠“横绝”冶峪、清峪诸水对于同向顺流的浊峪、频水等则采用假道措施，利用其原有河道，汇纳客水水源，开创了我国最早的渠，河渡交技术，为河网地带渠线布设积累了宝贵经验口这种横绝技术在郑渠以后的引径工程上，代有应用，留下“石棚”、“透槽”、“暗桥”等名异实同的工程记录。它们或陷木为柱，密布如棂；或埋石河床，中空如拥，早时收纳沿途溪水、不舍涓流；涝时不碍洪沙宣泄，避免川流夺渠造成滥灌，成为保证径渠正常运行的关键性工程措施之一气郑国渠所引径水为多泥沙河流，“用注填阅之水溉泽卤之地”涉及一系列复杂的技术问题。径水挟带的大量泥沙，其粗沙人渠，易生沉积，淤塞渠系，为害甚巨。而悬浮质泥水却富含有机质，用于淤灌则足以压碱肥田、改善土壤。郑渠渠首利用焦获泽减缓流速，沉其粗沙；又于凹岸引水，取其上流。有效地阻止了粗沙人渠。在输水过程中，又通过渠道比降、断面流量控制等综合借施加大渠水流速，使郑渠沿用较久面没有出现淤塞，为黄土地带多泥沙河流水利工程之兴筑。积累了宝贵经验。据《管子·度地》和《考工记·匠人》记载，先秦渠道坡降大约为千分之一。目前的径惠渠平均坡降约为千分之零点五。而调查推算结果表明，郑国渠干渠平均坡降为千分之零点六四川，介乎二者之间。这一比降既避免了渠水流速过快，冲刮渠身；又不会因流速过缓，造成淤塞，是无砌衬古渠的最佳坡降选择之一。郑国渠之淤灌压碱作用为时人称道，其实最能反映其技术特色者当推高泥沙含量渠水的综合输、引措施。
秦统一后兴修的灵渠工程，其初意在于沟通岭南运道，以通粮草。但是灵渠的某些水工技术对后世农田水利科技之发展产生过深远彭响，故亦叙其一二。“灵渠是我国最早的有坝取水工程之一”。这是因为湘江分水处低于漓江支流始安水约6米左右，不筑坝拦水。也就无法沟通二江。据认为拦截湘江之大坝，即保留至今的大小天平。该坝体呈人字形布置，折线总长470.3米，轴线夹角95。坝顶可以滋流，以控制引水人渠水位该坝设计近似拱形，既具分水功能，又有分散坝体迎水面压力的作用，“结构上是较优越合理的”。范成大《桂海虞衡录》中谓灵渠置斗门三十六，“舟人一斗，则复开一斗，候水积渐进，故能循寒而上，建扳而下，千解之舟，亦可往来”。在V道中设立斗门，以调整肮深和流速，颇类后世多级船闸工程。灵渠船闸的记载，最早见于唐代，但秦时或己出现了临时性的多级船闸工程，否则在坡降较大、水深较浅的渠道中难行千解之舟口原始斗门技术之萌芽，是渠低地仰之田能得水浇灌之前提。
三、秦凿井及井灌技术。
秦代水井，考古工作者在咸阳、临淦等地皆有发现。其中在咸阳长陵车站附近东西4125米、南北175。米范围内发现81口水井（己毁部分数目不详）。这批水井类型较多，结构不同，可归纳为陶圈井、瓦并和上瓦下陶圈等三类六种，可集中反映秦地下水开采、利用技术。陶圈井分通体单圈和上单下双两种J14九节陶圈（节高35厘米）全人沙层，井底铺垫13厘米粗沙，构成滤层，以保护井壁，井防止含水层细小颗粒人井造成淤塞。单下双圈井，其双圈段内、外圈装接上下错开，密闭性能良好，具有减轻井圈内壁压力的作用。瓦井，井框直径达2.1米，属于巨大水量的类型用并上瓦下陶圈井又有上筒瓦下陶圈、上板瓦下陶圈和上瓦中单圈下双圈三种类型，其中J59上部砌垒之瓦逐渐收缩形咸小口，和今日关中农用井形状相近。据统计，这用口井中有一半以上凿井深度进人沙层，在地下水丰沛的情况下深人沙层施工，需要极高的固沙防坍技术。
这批井集中分布于长陵车站周围的三个较小范围内，有的井口相距仅1米左右。数井集中一处，或与大量集中用水相关，颇类后世群井技术值得注意的是，在采集的31节陶井圈中有的戳印“咸里卫沙”、“咸里沙”、“咸阳巨戏”印记，表明陶井圈已进人作坊化批量生产，从另一侧面反映了秦凿井业的发展。在临渔秦始皇陵西侧“丽山献宫”建筑遗址T4，T5交界处偏西清理出的水井，“井台用方砖铺砌，井内壁从上至深部层层垒设有硬陶大井圈，设计施工都非常讲究”。考古发掘过程中清理深至11.6米时因地下水升涨很快，未及其底，被迫辍工。另两口井也因清理过程中发现壁面有塌陷危险而未敢继续下挖。秦人运用什么技术在富含水地段凿成深井，尚为未解之谜。在该遗址中大量出现“左水”（99件）、“宫水”（28件）、“大水”（21件）、“夺水”（15件）、“右水”（1件）陶文，这些官署职掌由于在考古发掘中第一次发现，又不见诸文献记载，故大有深人研究之必要。井灌可济江河渊泉之乏“，是宜于小农集约经营的重要灌溉形式，后世关中井灌事业的发展或与秦凿井技术之进步密切相关。
《吕氏春秋·尊师》曰“泊唐园，疾浸灌”，把灌溉看作是园圃集约化经营的重要因索之一。浸、灌二字并列，或含灌溉方式不同之义。浸缓灌急，前者当今之渗灌，细流浸润土坡；后者当今之漫灌，大水漫流田面。《吕氏春秋》总结先秦垄作经验，对吠亩规格作出了比较明确的技术要求，为提高地面灌水质量、效率和节约用水奠定了基础。《吕氏春秋》把“吠浴土”列为农业生产的十大技术问题之一。这一思想在郑国渠开修之后得以实施。秦人利用径水含泥沙量大的特点，以肥泥搜盖地表盐碱；以渗水冲溶地下盐碱，通过灌溉措施使“泽卤之地”成为“亩钟之田”，开关中淤灌洗碱技术之先河。
