水井是人类社会从游牧走向农耕的标志，表明人类活动的范围向远离河流的地方扩展。古代水于灌溉和用于生活用水的历史一样悠久(图4—61)，比较适合以家庭或家族为生产单位的井灌在农耕社会早期就出现了。唐宋时期井灌工程技术已经完善，尤其在干旱的北方地区，井水成为灌溉的重要水源之一。明清时期黄河和海河流域出现了灌溉面积较大的井灌工程。古代井灌工程相当部分是政府主持兴建的，如著名的明清陕西三原引泉灌区、河南百门陂等，其灌溉面积上万亩。新疆坎儿井也是政府倡导并有经费资助而推广的。
井水在干旱或半干旱地区成为灌溉水源，起码应是农业生产发展到相当水平才有的产物。陕西沣西张家坡西周遗址中在一小范围内就发现了8口水井，有的深达9米以上，如此密集的井群，表明其功能除供饮用外可能还是灌溉水源。
古代利用井水灌溉的地域主要在北方河北、陕西、山西、山东、河南等省，而井灌有较大规模则是明清时期，这可能与当时人口较此前密集，农耕经济比较发达有关。与明清时井灌发达相应的是出现较多关于凿井和井灌的论著，其中明代徐光启对水井井址的选择、开凿、衬砌和维护有详细归纳，所涉及的水文地质学知识应该是在这一学科领域古代成就的集中展现。
(一)古代与井水相关的水文地质知识
水井的开凿涉及水文地质学领域的许多工程问题。徐光启《农政全书》有关井的阐述，概括起来有5方面内容：井址的选择、井深确定、井水水质的判别、井底建筑结构和材料及凿井过程中回避有害气体的问题。一些内容包含了若干现代水文地质学的基本知识①。
1．关于井址选择
(1)有泉源出露的情况：
“凿井之处，山麓为上，蒙泉所出，阴阳适宜，园林室屋所在。向阳之地次之，旷野又次之。山腰者居阳则太热，居阴则太寒，为下。凿井者，察泉水之有无，斟酌避就之。”②提出根据地貌和泉水出露情况，选择井址的原则。在山麓冲积扇，地下水处于流动状态，地下水出露即所谓“蒙泉所出”之处，提示了凿井位置。
(2)无泉水出露的情况：
有三种方法可以判断有无浅层含水层，即气试、盘试和缶试、火试。
气试：“当夜，水气恒上腾，日出即止。今欲知此地水脉安在，宜掘一地窖，于天明辨色时，人入窖以目切地，望地面有气如烟，腾腾上出者，水气也。气所出处，水脉在其下。”③
盘试和缶试：“城邑之中，室居之侧，气不可见。宜掘地三尺，广长任意。用铜饧盘一具，清油微微遍搽之。窖底用木高一二寸以支盘，偃置之。盘上干草盖之，草上土盖之。越一日开视，盘底有水欲滴者，其下则泉也。”④缶试和盘试只是用具不同的差别。缶试：“近陶家之处，取瓶缶坯子一具，如前铜盘法用之。有水气沁入瓶缶者，其下泉也”。⑤没有陶坯，还可以用土坯或羊绒代替。
火试：“掘地如前，篝火其底，烟气上升，蜿蜒曲折者，是水气所滞，其下则泉也。直上者否。”⑥
2．关于井深
“井与江河，地脉通贯，其水浅深，尺度必等。今问凿井应深几何?宜度天时旱涝，河水所至，酌量加深几合而为之度。去江河远者不论。”⑦
3．关于水质
“凡掘井及泉，视水所从来而辨其土色。若赤埴土，其水味恶。若沙土，水味稍淡。若黑坟土，其水良(黑渍者，色黑稍黏也)。若沙中带细石子者，其水最良。”⑧除了根据井水土质辨别井水水质外，徐光启还归纳了5种鉴定方法：煮试、日光照、品味、称重(井水比重愈轻愈好)、纸帛测试。
4．关于做井底
“做井底，用木为下，砖次之，石次之，铅为上。既做底，更加细石子厚一二尺，能令水清而味美。若井大者，于中置金鱼或鲫鱼数头，能令水味美，鱼食水虫及土垢故。”⑨
①明?徐光启：《农政全书》卷16，农政全书校注本，上海古籍出版社，1985年，第515～518页。
②明?徐光启；《农政全书》卷16，农政全书校注本，上海古籍出版社，1985年，第516页。
③，④，⑤ 明．徐光启：《农政全书》卷16，农政全书校注本，上海古籍出版社，1985年，第515页。
⑥，⑦，⑧ 同②。
⑨明．徐光启：《农政全书》卷16，农政全书校注本，上海古籍出版社，1985年，第517页。
用铅做井底的衬砌材料，似不是民间的做法。但是，水质保洁的观念在公元前400年时的周代已经具备。《周易?井》“井泥不食，旧井无禽”①，是说井泥是井中的沉淀物，污染井水，不可饮用井泥多的井水；久不淘冼的旧井，即使禽类也不能饮用。汉代，政府甚至制定了这样的规定：夏至日为淘井日②。
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