第二卷“玉衡车记”和“恒升车记”,介绍汲取井泉之水的玉衡车与恒升车。玉衡车即一种双缸活塞式水泵,它由双筒(缸)、砧(活塞)、双提、壶、中筒、盘、衡、轴、架等组成。玉衡车的设计完全符合流体力学原理。摇柄转轴,当左提柱带着左砧上升时,左筒内形成真空, 壶的左舌关闭,左筒底的舌打开, 大气压将井水压入左筒。同时, 右提柱带着右砧下降, 右筒内压力增大,右筒底的舌关闭,壶的右舌打开,右筒中的水被压入壶内。左提柱升至最高点后转而下降,左右筒交替重复以上步骤。这样,两提柱和砧交替升降,“左右相禅”,水不断经双筒进入壶内,再经中筒、盘和出水管而溢入地上的承水器具。
恒升车即单缸活塞式水泵,工作原理与玉衡车相似。压下衡的长端,砧上升,砧上的舌关闭,砧下形成真空,筒底的舌打开,大气压将井水压入筒内。抬起衡的长端,砧下降,筒底的舌关闭,砧上的舌打开,筒内水升入砧上部。提砧时,水随之上升,直到从出水口流出。
龙尾车引用江河水,恒升车采用井水,若遇旱灾,江河水、井水水源不足,龙尾车、恒升车则难以使用。为此,《泰西水法》卷三介绍储水、蓄水的水库,蓄积雨雪之水一定程度可解决民众后顾之忧。熊三拔极力强调水库建设对中国水利发展的重要性,“水库记”不但介绍水库的结构、功用,还重点介绍了如何构建水库,包括使用材料、材料分量、建造步骤等。
恒升车的构造相比龙尾车简单,在取水方面效用较高,不过,恒升车的建造需要临近水源之处,因而寻找到水源是关键。《泰西水法》卷四“水法附余”就详细介绍了高地作井、审泉源所在之法,介绍了气试、盘试、火试、缸试等四法。寻找水源四法,对造井、建水库等工程具有指导意义,解决民众饮水、灌溉问题。
《泰西水法》既谈取水蓄水之理,也包含医学养生知识。“水法附馀”附以疗病之水。“以水疗病,其法有二,其一温泉,其二药露。”温泉和药露都具有一定药用价值,具有以水疗病之效。温泉是水,是硫磺之精华,有突出的疗养功效;而露则为瓜果、蔬菜通过蒸馏的方式所得之水。
第五卷“水法或间”系统解释了各类水现象,如江河水、海水等:第六卷“诸器之图式”是农田水利的机械图形,如水利器械的构造、图式和原理。
从农田到园林
均产生深远影响
《泰西水法》创下多个中国第一:它是中国第一部介绍欧洲农田水利技术的专业著作,汇集当时欧洲科学的最新成就,向国人展示了螺旋原理、液压技术的具体应用,译著受到中国人的极大关注,在晚明至晚清期间广泛流传,对中国水利科学技术的发展产生了深远的影响。
《泰西水法》自刊印之初,就受到开明士大夫与有志之士的极力推崇,在后世又经多次再版印刷。以富国强民为毕生追求的学者,渴望从西方先进文化中探求经世济民之方。他们欣赏《泰西水法》的优胜之处,纷纷将其选编入著作。李之藻将其编入《天学初函》、徐光启也把部分章节收录进其皇皇巨著《农政全书》中。清乾隆皇帝组织编写的《四库全书》也将其编入其中,并给予高度评价:“西洋之学,以测量步算为第一,而奇器次之,奇器之中,水法尤切于民用,视他器之徒矜工巧,为耳目之玩者又殊。固讲水利者所必资也。”此外,《千顷堂书目》、《续通志》、《续文献通考》、《明史》、《书目答问》等目录学著作均有收录。
清代科学家齐彦槐专门从事天文学和农田水利研究,他曾按照《泰西水法》记载试制龙尾车与恒升车,引起全城百姓关注,并以实际操作证明了龙尾车与恒升车的效率远高于中国传统的水器。苏州人沈狎鸥制造龙尾车并将其运用到实际劳作中。但由于龙尾车高成本制作和使用不够方便,龙尾车的推广应用受限。玉衡车的制作过程比较复杂,对于当时的人力物力也是一种负担,恒升车的制作是三者中最简单的,体积也最小,遂在后世逐渐推广并使用。
《泰西水法》更受到中国劳动人民的追捧。水稻等农作物的养殖,除了肥料更需灌溉,不同地域所需的灌溉工具也不同,而当时的灌溉工具既单一又费力。《泰西水法》中所描述的水器是当时世界最先进的,且符合中国国情,因此受到水稻种植者的青睐,更有家庭富裕者派人前往熊三拔和徐光启所在的教堂请教水器的制作方法。
先进水利器具在应用于农业之外,还在其他地方推广使用,还被引入到园林的修建中。举世闻名的圆明园在建造时,就使用《泰西水法》中的水具,作用于“水木明瑟”景观。蒋友仁将龙尾车装置在圆明园中,以供喷泉喷水。“用泰西水法,引入室中,以转风扇”。除此之外,汤若望府第和扬州园林中亦可觅得相关先进水利器具的踪影。这些水利器具在推广过程中,有的与使用环境不适应而销声匿迹,但经改进而流传至今者亦不鲜见。
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