要装置水力发动的工作机，首先要掌握河流的规律，了解四周的地形和水源。因为水力的原动力，是由水流的流量和落差来决定的，而流量和落差又是由地形、降雨量以及其他地理环境来决定的。要选择天然的合适地点来装置水力工作机，是比较困难的。因为适宜装置水力工作机的地点不一定靠近出产原料和燃料的地方，同时天然的河流也不可能经常有一定的流量。因此要推广应用水力工作机，就必须创造出一套改造地理环境的办法。为了要利用河流的能量，就必须在建筑水力工作机的地点用人工来造成一个集中的落差，使水流从上游高度的水位骤然落下，以激动水力工作机的水轮。为了要构成一个水流集中的落差，就必须建筑各种形式的拦河坝。《三国志·魏志·韩暨传》说韩暨“因长流为水排”，他利用“长流”，该有一套办法。《水经·谷水注》说魏晋时在谷水旁白超垒设冶官兴建“水冶”，该也有一套利用谷水水流的办法。

据《太平御览》卷833引《武昌记》说：

北济湖本是新兴冶塘湖，元嘉初（元嘉元年为公元424年）发水冶，水冶者以水排。冶令颜茂以塘数破坏，难为功力，茂因废水冶，以人鼓排，谓之步冶。湖日因破坏，不复修治，冬月则涸。

这里所谓“塘”就是拦河坝，所谓“冶塘湖”就是因水冶筑塘而形成的湖，当然，这种湖不是大规模兴建的，只是利用低洼之地筑塘而形成的。这里说：武昌的北济湖原是新建的冶塘湖，元嘉初年在那里装置水排，利用水力来冶铁，叫做水冶。因为塘没有筑好，常常为水流所破坏，水冶也就“难为功力”了。因而就废弃水冶，改用人力来鼓风，叫做“步冶”。从此湖日渐破坏，不再修浚，一到冬季水就干涸。从这里，可知在南北朝时代，水力鼓风机械的装置工程，不但有建筑拦河坝的方法，而且已有兴建小规模的水库的方法。

在魏晋南北朝时代，不仅装置水排有用拦河坝的方法，所有水力工作机的装置都是用这种方法的。用筑拦河坝的方法来装置水力工作机，如果上游两岸的堤岸不高，遇到雨季大水暴涨时，无可避免地将使上游两岸泛滥成灾。如果遇到天旱，坝的下游就会发生旱灾，严重影响到农业灌溉。在晋代，因为利用水力的大手工业，特别是利用水力的农产品加工的手工业，利润很大，有权势的官僚地主往往霸占河流，到处建筑拦河坝，建造水碓，这样就不断地给农业生产带来灾害 。要免除农业生产的灾害，是非改进拦河坝的建筑方法不可的。中国远在战国秦汉时代，已在水利工程中设置水闸了 。王祯《农书》曾说这种水闸既有利于灌溉，又有利于航运，更可以“激动碾硙”等水力工作机。由此可知，这种水利灌溉工程上用的水闸，后来就同时用来装置水力工作机。这样，在水力工作机所用的拦河坝上装置水闸，就可免除因拦河坝而引起的灾害；而水利工程上的堤坝水闸，又可利用它来装置水力工作机了。

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[1] 王祯《农书》卷19《农器图谱》在叙述水排之后，有诗一首说：“尝闻古循吏，官为铸农器，欲免力役繁，排冶资水利。轮轴既旋转，机梮互牵掣，深存橐 功，呼吸惟一气。遂致巽离用，立见风火炽，熟石既不劳，熔金亦何易。国工倍常资，农用知省费，谁无兴利心，愿言述此制。”我们体会王祯这首诗的意思，知道王祯认为杜诗所创造的水排，就是利用水力，依靠轮轴的旋转和机梮的牵掣，来发挥“橐 功”的。 nY/HSayarMR02xigV3ndTT347YqSUTjshUc2dQT/eJrrBfHXb2YDkBsQuylm7vrx