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1262 年，郭守敬在晋见忽必烈时提出的6 项水利工程的建议中，有5
项是关于华北地区农田灌溉的工程，这是他在前数年对这一地区的水文、
地势作认真的考察之后提出的。这些工程的基本设计思想之一，是利用黄
河各支流、或黄河的不同河段之间水位的高度差，在诸支流或不同河段间
开渠引水，从而构成自流灌溉的水利网络，使万余顷农田得到了灌溉。此
中，有的工程还可以起分流的作用，有的还可以行船，便利交通。另有一
项是关于完善北京漕运的工程，郭守敬建议引京城西北玉泉山下的泉水进
城，以解决京城到通州（今北京通县）旧漕运河水源不足、通行不畅的问
题。他又建议开凿自通州直达杨村（今天津西北的武清）的新运河段，以
克服原运河段曲折、远绕的弊病，使大运河更加通畅。
1264 年，郭守敬视察西夏（今宁夏回族自治区一带）古渠，发现古渠
的总体设计基本合理，便组织人力疏浚渠道，重整水坝、水闸等设施，用
了不到一年时间，便使可以灌溉农田9 万余顷的古渠重新发挥效益。在从
西夏回京时，郭守敬沿黄河而下，一路细心视察，发现自中兴州（今银川
东南）到东胜（今内蒙古自治区托克托）一段黄河可以用于漕运，又发现
查泊兀郎海（今乌梁素海）一带广布古渠，只要加以修理，便可用于农田
灌溉。这些反映了郭守敬实事求是的科学态度和认真负责的精神。
1265 年，郭守敬回到京师后，又提出了修复横亘京西平原的金口河的
建议，即从麻峪村（今石景山附近）引永定河水经西山金口东流，直抵京
城。为预防永定河水泛滥，郭守敬设计了关键的金口工程，即在金口西岸
修筑一条较宽大的溢洪道，并引洪水往西南流回永定河中。这项工程兴修
以后的30 余年中，对西山木材物产的东运和京西农田的灌溉起了良好的作
用。
1275 年，郭守敬在考察今河北、山东、江苏等地区水道交通状况和实
地测量黄、淮河下游地形的基础上，提出了建立一个庞大的交通网络的实
施方案，他共设计、修筑了五条河渠干线，使卫河、马颊河、大运河、御
河、汶水、泗水、微山湖、山阳湖和梁山泊等水系、湖泊彼此连通，建立
了以东平（今山东东平）为枢纽，西连卫州（今河南辉县），东达山东中、
南部，南迄徐州、吕梁的黄河下游一带，北接大运河直达杨村的水上交通
网。这既可使通讯便捷，又使这一广大地区彼此接济，并使徐州到京师之
间的漕运畅通。这一项工程气势恢弘，不但具有科学意义，而且为忽必烈
统一中国的事业创造了有利条件，具有军事和政治意义。
在郭守敬一生治理的数量众多的水利工程中，通惠河工程的设计和实
施，最为脍炙人口。它是为解决通州至京城间繁忙的漕运任务而修建的。
1291 年，郭守敬作了仔细的实地勘察和设计工作，1292 年动工兴修，1293
年全线通航，完满地达到了预期的目标。该工程的关键有二：一是引水工
程。郭守敬选定昌平县白浮村的神山泉作为起点，先引水西行，再沿西山
东麓南折，再转向东南方向注入瓮山泊，沿线筑堰，将沿途众多、丰沛的
泉水、溪流以及双塔河、榆河上游的部分河水截流汇入瓮山泊中。这一迂
回曲折的引水路线是依据沿途地势的起伏变化选定的，其长度约25 公里，
起、终点的高度差约12 米，基本保证流水平稳通畅，而且施工可省时省力，
这就是著名的白浮堰工程。它解决了通惠河所必需的充足和清沏的水源供
给问题。二是漕运航道工程的设计。自瓮山泊东南引水到紫竹院，西从紫
竹院到通州高丽庄之间约25 公里长的渠道便是漕运的航道，其起、终点的
高度差约20 米。依据沿途水位落差较大且大小不一的实际情况，郭守敬提
出了闸坝、斗门系统的设计方案，自紫竹院到文明门一段，落差较大，每
经数里便设置一闸坝、斗门系统，计3 处；自文明门到高丽庄一段，落差
相对小些，每经约十里一设，计7 处，总共设置10 处。每一处闸坝、斗门
之间又依据不同情况，相距一里或百步不等，在闸坝和斗门上都有供船舶
进出的通道口。漕船自高丽庄而来，过第一处斗门后，关闭斗门，同时将
原先关闭的闸坝开启，令水涨船高，使漕船能平稳地通过闸坝西行，这样，
漕船便可随各处闸坝、斗门系统有节奏的启闭，顺利地沿渠道拾级而上，
抵达目的地。质言之，通惠河工程从选线、布局到闸坝、斗门系统的设置
和应用，都反映了科学性、合理性和实用有效的原则，这些也正是郭守敬
水利工程设计思想和实践的总特色。
实地勘测有关地区的地形、水文，对某些地区（如黄河中下游地区等）
进行大面积的水准测量，并绘制成地形图，是郭守敬为设计和实施水利工
程而进行的基础性工作，这不但为水利工程的科学性等提供了客观依据，
而且，郭守敬还从中总结出一些科学概念和定量化的计算方法。如他指出
经由北京入海的潮白河的流速，较经由开封的长江的流速小，而北京距海
近，开封离海远，由此，郭守敬推断出北京相对于海平面的高度要低于开
封的结论。这是世界上最早提出的以海平面作为衡量各地水平高度的统一
标准，即海拔高度的概念，同时又是正确地应用了这一概念的最初事例。
又如，1298 年，郭守敬在参议北京西北郊铁幡竿渠的设计时，创用了依据
山洪流量等水文情况与渠道宽窄、深浅之间定量关系的计算方法，把经验
科学化和数量化了。
把科学结论和技术设计建立在实践的基础上，这是郭守敬科学思想的
精髓之一，在水利科学上是如此，在历算科学上也是如此。他认为历法之
根本在于测验，而测验的利器则是各种天文仪器，这是他在接受改造历法
任务伊始就提出的指导思想。随后，他倾心于新天文仪器的创制，全力开
展各项天文观测工作，一丝不苟地贯彻这一思想。历法必须接受天象的检
验，这种检验不但需有时间的深度，而且还需有广泛的内容，这是郭守敬
重视实践思想的又一重要侧面。他认为历法既要能有验于今，还要能通于
古，而且要全面地加以检验，即对日、月、五星之行，晷影、漏刻长短，
气朔之早晚，日月食的初亏、食甚和复圆时刻，恒星宿度之广狭，等等，
均需一一详加推验。为此，他勤奋地观测，尤其重视以第一手资料作为判
断的准绳，他又详尽地收集前人的观测成果，也作为检验的客观依据。凡
吻合者从之，不合时就谨慎地修改有关的天文数据、天文表格及计算方法，
直至最大限度地与所掌握的直接和间接的观测资料相符合为止。所谓合与
不合，郭守敬提出了较前人高得多的精度标准。如对于交食时刻，他规定
以“同刻者为密合，相较一刻为亲，二刻为次亲，三刻为疏，四刻为疏远”
（《元史·历志》），他推验刘宋以来45 次月食亏初、食甚、复圆的时刻
记录，其结果是密合者18，亲者18，次亲者9，平均误差约一刻。可见，
郭守敬的观测及检验工作在深度、广度和精度上都超越了前人的同类工
作，从而把授时历建立在深厚坚实的实践基础之上。
郭守敬重视继承和吸收前人已有的成果，但却不是泥古不化，在他的
思想中，包含着强烈的改革进取精神。他坚信今胜于古，以为前人的历算
工作只是“为法略备”，均有待改进；又以为前人的观测工作“或有未密”，
并不一味盲从。“法之不密，在所必更”，数之不精，遵从新测。在授时
历中，郭守敬等人所作的诸多方法上的创新和数据、表格上的更动，就是
在这种思想指导下进行的。在天文仪器的创制上，郭守敬也是在总结、吸
取中国传统和阿拉伯天文仪器制做的已有经验和成果的基础上，有所发明
与发展的。他相信只要“能精思密索，心与理会，则前人述作之外，未必
无所增益”。这些改革与创新，固然都是以实践为前提，但也必须有钻研
的精神和理论上的勇气。对于那些根深蒂固和过时的传统思想与方法，理
论上的勇气更显重要，授时历废弃上元积年法和日法，而以实测历元法和
万分法取代之，正反映了郭守敬等人“至理所在，奚恤乎人言”（《元史·历
志》）的科学勇气。
郭守敬一方面以他出众的天资、勤奋和科学的思维方法，扎扎实实地
在科学技术的园地中不懈地耕耘；另一方面又以他强烈的集体意识、谦和
以及出色的组织管理能力，使一个庞大的科学集体协调有效地运转。所以，
郭守敬不但是一位多才多艺的、杰出的科学家，还是一位出类拔萃的科技
组织管理专家。
文献
原始文献
＇1＇（元）苏天爵：元文类·卷十七、五十，四库全书·集部总集类，
台湾商务印书馆，1986。
＇2＇（明）宋濂等：元史·郭守敬传，中华书局，1976。
＇3＇（明）宋濂等：元史·历志，中华书局，1976。
＇4＇（明）宋濂等：元史·天文志，中华书局，1976。
研究文献
＇5＇■内清：宋代■星宿，东方学报（京都）第8 册，1936。＇6＇钱宝
琮：授时历法略论，见《钱宝琮科学史论文集》，科学出版社，1983。＇7＇
李俨：中算家的内插法研究，科学出版社，1957。
＇8＇潘鼐、向英：郭守敬，上海人民出版社，1980。
＇9＇薄树人：试探有关郭守敬仪器的几个悬案，自然科学史研究，1（1982），4，第320—326 页。
＇10＇苏天钧：郭守敬与大都水利工程，自然科学史研究，2（1983），
1，第66—71 页。＇11＇陈美东：我国古代对五星近日点黄经及其进动值的
测算，自然科学史研究，4（1985），2，第131—143 页。
＇12＇陈美东：回回历法中若干天文数据之研究，自然科学史研究， 5（1986），1，第11—21 页。
＇13＇陈鹰：《天文汇抄》星表与郭守敬的恒星观测工作，自然科学史
研究，5（1986），4，第331—340 页。
＇14＇陈美东、张培瑜：月离表初探，自然科学史研究。6（1987），2，
第135—146 页。＇15＇陈美东：授时历的七应及其精度，见《纪念元代杰出
科学家郭守敬诞生775 周年学术讨论会论文集》，河北省邢台市郭守敬纪
念馆，1987。＇16＇陈美东、李东生：中国古代昼夜漏刻长度的计算法，自
然科学史研究，9（1990），1，第，47—61 页。
黄道婆
赵翰生
黄道婆松江乌泥泾（今上海县）人。约南宋末年（13 世纪中叶）生；
元初（14 世纪初）卒。纺织技术。
关于黄道婆的生平事迹，宋、元两史均无记载，仅在元末人的《笔记》
里略有反映。根据这些反映可知她少年时期曾背井离乡，远客崖州（今海
南崖县），在那里向黎族人民学习了先进的棉纺织技术，熟悉并掌握了当
地全部制棉工具的构造及操作技术。她于元贞年间（1295—1296）自崖州
返回故乡，回乡后把在崖州学到的关于轧棉车、弹棉椎弓、纺车、织机的
制造和使用方法结合内地的纺织工艺加以改造，而后传授给乡人，改变了
家乡棉纺织生产的落后状况，对当时当地棉纺织业的发展和棉植业在松江
一带的普及，起了很大的推动作用。为了缅怀黄道婆在纺织方面的贡献，
在她死后，当地人民决定把她奉祀为纺织之神，并公推一赵姓乡宦为首，
为之建立祠院，于至元三年（1334）正式建立。此祠建成后不久即遭战火
毁坏，在至元二十七年（1362）由一张姓乡宦重新建造，其香火一直绵延
不断。元代诗人王逢曾作诗一首以记之“前闻黄四娘，后称宋五嫂，道婆
异流辈，不肯崖州老。崖州布被五色缫，组雾织元灿花草，片帆惊海得风
归，干轴乌泾夺天造。天孙慢司巧，仅解作牛衣，邹母真乃贤，训儿喻断
机。道婆遗爱在桑梓，道婆有志覆赤子。荒哉唐元万乘君，终■长衾共昆
弟。赵翁立祠兵火毁，张翁慨然继绝祠。我歌落叶秋声里，薄功厚享当愧
死”。现在上海市南区犹有一座奉祠黄道婆的先棉祠。上海豫园内有一座
跋织亭，系清咸丰时布业公所所建，亦为供奉黄道婆之所。封建社会，非
达官贵人，是很少有资格建立专祠的，但黄道婆这一名不见经传的劳动妇
女，竟有专祠三四处之多。由此可见自元以来松江一带人民对她的尊敬和
怀念是如何的深厚。中华人民共和国成立后，上海人民为表彰黄道婆的功
绩，于1957 年在东湾区为她修建墓园，立碑纪念。
中国古代虽然很早就开始种植和利用棉花，但在宋朝以前，棉织业主
要分布在新疆、云南、闽广等地区。宋元时期，由于社会经济的不断发展，
棉织业才在全国其他地区逐渐普及。宋元之际的海南岛是中国主要植棉地
区之一，当地的黎族人民早已创造出包括轧、弹、纺、织、染等一整套棉
纺织生产工具和生产技术，其所织造的“花被”、“缦布”、“黎幕”等
产品均极精致而深受人们欢迎。据记载，在黄道婆离乡前，乌泥泾一带土
地硗瘠，人民贫困，棉植业甚落后，棉纺织技术亦极原始远不如崖州。因
为没有踏车、椎弓，只是用手剥剖棉粒，以小弓子拼弹净棉，轧棉、弹棉
的功效和质量非常差。黄道婆的归来，特别是她传授了新机具、新技术后，
棉织业在当地得到了迅速的发展，人民生活也因此得到改善。到元末时，
松江地区以此为生者达千余家。可以说黄道婆改革的棉纺织技术对松江一
带棉纺织业的迅速发展起了决定性的推动作用。
黄道婆在棉纺织技术上的贡献，是她为了适应当时生产的需要，而提
出了一套融合黎族先进棉纺织方法和内地固有的纺织工艺于一炉的完整的
新技术，其最重要的是捍、弹、纺、织四项。“捍”是指轧棉去粒。黄道
婆以黎族的踏车为基础，创造出一种揽车，取代了过去用手剖剥棉粒的笨
重方法。揽车的主要结构为一对辗轴，即一根直径较小的铁轴，配合一根
直径较大的木轴。将棉粒喂入二轴之间，利用这二根直径不等、速度不等、
回转方向相反的辗轴相互辗轧，使棉粒和棉纤维分离。它较之以手剥粒不
仅省力，而且能大大提高效率。“弹”是指有开松除杂之效的弹棉工序。
黄道婆把原来弹力较小的线弦小弓，改制成强而有力的绳弦大弓，把用手
拔弦弹棉，改为以弹椎击弦开棉。这种改动使所弹之棉更轻更松，为后面
的纺纱、织造工序提高质量创造了条件。“纺”是指纺纱。在黄道婆之前，
松江一带用于纺棉的纺车都是手摇单锭纺车，纺纱效率极低，兼之其车的
原动轮较大，纺锭的转速较快，纺纱时棉纱往往因牵伸不及或捻度过高而
易于崩断，黄道婆针对这种情况，将此纺车的原有结构进行了几处大胆的
改动。一是增加纱锭，使其纱锭多至三枚，并将手摇改为脚踏；二是改变
其原动轮的轮径，使之适当缩小，从而既提高了功效，又解决了棉纱断条
问题。经她改进的这种三锭脚踏纺车，由于性能良好很快就得到推广，并
且一直被人们采用，甚至到了600 年后的今天，仍行用于一些偏远地区。
三锭脚踏纺车是纺织技术史上的一项重大发明，是当时世界上最先进的纺
纱机械，它比欧洲出现的类似纺车早了几个世纪。“织”是指织布。黄道
婆把江南先进的丝麻织作技术运用到棉织业中，并吸收了黎族人民棉织技
术的优点，总结出一套错纱、配色、综线、挈花的工艺。她与家乡妇女运
用这套工艺织制的被、裙、带、手巾等产品，由于上面的折枝、团凤、棋
局、图案字等纹饰，如同画的一样鲜艳，具有独特的风格，因而风行一时。
所织“乌泥泾被”更是驰名全国的产品。当时的上海、太仓等县都加以仿
效，棉纺织生产呈现了空前盛况，因而后来的乌泥泾以及其所在的松江一
带，遂成为全国棉植业的中心，赢得了“松郡棉布，衣被天下”的声誉。
黄道婆生活在中国纺织业以丝、麻为主要原料转变为以棉花为主要原
料的时代里，她适应了时代要求，推动了这个重要转变，为棉花在全国范
围的推广和棉织业技术水平的提高做出了不可磨灭的功绩。她那善于学
习，勇于革新，毫无保留地传授技术的精神，一直铭记在人民心中。清代
上海县一处黄道婆专祠碑文所记：“天怜沪民，乃遣黄婆，浮海来臻。沪
非谷土，不得治法，棉种空树。惟婆先知，制为奇器，教民治之。踏车去
核，继以椎弓。花茸条滑，乃引纺车。以足助手，一引三纱。错纱为织，
灿如文绮，风行郡国。昔苦饥