纪实：龙口夺食——启明五十年黄河“算水”工程竣工记
记录者：前工部都水司主事，现格物院舆地科特聘顾问 杜子美（成稿于启明五十二年，公元 1103 年）
序： 岁在辛巳，启明五十年（公元 1101 年）秋，黄河岸边，万民欢腾。历时近三十载，牵动朝野无数心血之“黄河‘算水’总制工程”（民间简称“算水”工程）主体宣告竣工。老夫杜子美，自元祐末年（约公元 1080 年代）入仕工部都水司，有幸参与此工程之规划、勘测与督造，前后二十余载，亲历其艰，亦目睹其成。今工程初定，河患稍息，忆及往昔峥嵘岁月，百感交集，特摭拾见闻，录成此篇，以告慰为治河而献身之英魂，亦为后世治水者留一借鉴。
一、 黄龙为患，千年之痛：旧患与新需
黄河，我大汉之母亲河也，然其性情暴烈，自古为患。“三年两决口，百年一改道”，史不绝书。大衰落之后，水利失修，河道淤塞，中下游泛滥更为频繁。每至汛期，浊浪滔天，冲毁田庐，饿殍遍野，实为国家心腹大患。
通俗时代以来，农业生产渐复，沿河州郡人口亦增，对黄河安澜之渴望，日益迫切。然传统治水之法，或曰“堵疏结合”，或曰“以水攻沙”，皆头痛医头，脚痛医脚，难收长久之效。高宗、仁宗、英宗三朝，亦曾数次小规模修防，然终究杯水车薪。
至神宗皇帝（刘启）熙宁年间（公元 1006-1040 年），国力稍裕，新汉学勃兴，格物之学渐受重视。朝中以时任工部尚书兼明算阁大学士宋祁为首的一批有识之士，开始酝酿对黄河进行系统性、根源性的治理。
二、 “算水”之议：格物精神下的宏伟构想
“算水”工程之议，最初见于熙宁二十五年（公元 1030 年）宋祁上奏之《黄河水文统制刍议》。其核心思想，深受王明《再认识》中“统合明算”、“实证精神”及周衍《文史通义》中“史理演变”之影响。
宋祁认为，黄河之患，非天意难违，乃因**“不明水性，不算其势，不知其变”**。他提出：
- “动态勘测，图谱先行”： 需对黄河自上游至入海口之整个流域，进行长期、系统之水文、地质、气象勘测。收集历年水位、流量、含沙量、降雨、决口、改道等数据，结合沿岸地形地貌、土质结构、植被覆盖等因素，绘制**“黄河流域动态水文总图谱”**。此图谱非静止之舆图，而应能动态模拟不同条件下（如丰水期、枯水期、连续暴雨、上游植被破坏等）黄河水沙之变化趋势。
- “流域统筹，因势利导”： 治理黄河，不能仅着眼于下游筑堤，需从整个流域出发，上游植树固沙，中游修库调峰，下游疏浚固堤，多策并举。
- “明算为用，格物为基”： 工程之规划、设计、施工、乃至后期维护，皆需以精密之“明算”为指导，以“格物”实验（如修建水工模型）为依据，力求科学精准，避免盲目投入。
此议一出，朝野震动。守旧派斥其“耗费巨大，旷日持久，异想天开”。然神宗皇帝力排众议，采纳其策，于熙宁二十七年（公元 1032 年）正式启动“黄河‘算水’总制工程”之前期勘测工作，由工部都水司牵头，格物院、钦天监、明算阁协同参与。
三、 三十载风雨：勘测、规划与施工之艰辛
“算水”工程之艰辛，非亲历者难以想象。
-
勘测之苦：
- 自熙宁二十七年至元祐十年（公元 1032-1045 年）的十余年间，数百名都水司官员、格物院学者、以及招募的民夫、向导，跋涉于黄河两岸，深入人迹罕至之上游山区与危机四伏之中游险滩。
- 他们携带简陋但经过改良的测绘仪器（如水准仪、测角仪、流速计、验沙斗等），冒严寒酷暑，顶风沙雨雪，逐段测量河道断面、流速、含沙量，绘制地形草图，记录气象水文。
- 数据记录： 据《算水工程纪要》载，仅前十年勘测，便积累了各类水文、地理数据竹简（或纸质卷宗）近万卷，绘制各类图表（如水位过程线、含沙量变化图、河床演变示意图等）数千幅。牺牲于勘测途中的人员亦达数十人之多。老夫当年亦曾随队前往龙门、壶口等地，亲见河工与激流搏斗，学者于风餐露宿中推算不已，其情其景，至今难忘。
-
“动态水文图谱”之创制：
- 元祐十年至二十年（公元 1045-1055 年），格物院舆地科及算学科的学者们，在李尚真（《高等算学》主编）等人的指导下，将海量勘测数据进行整理、分析、归纳，并尝试运用《高等算学》中新发展的数学方法（如初步的概率统计、流体力学模型雏形），绘制了第一代**“黄河流域动态水文总图谱”**。
- 此图谱并非一张简单的地图，而是一套包含主图、数十幅分图、以及数千条“水文情景推演算法”（根据不同输入条件，如降雨量、上游来沙量，推算下游水位、流速、淤积风险的经验公式或图表）的复杂系统。它能够大致预测在不同自然条件下，黄河可能发生的演变，为工程规划提供了前所未有的科学依据。
- 举例： 元祐十五年（公元 1050 年），图谱成功预警了因上游某支流连续暴雨可能引发的下游某段堤防的溃堤风险，都水司提前组织加固，避免了一场大灾。此事极大增强了朝廷对此图谱的信心。
-
规划与施工之博弈与创新：
- 工程规划阶段（元祐二十年至三十年，公元 1055-1065 年），围绕具体的治理方案，朝堂之上与格物院内部亦有诸多争论。如“固堤束水”与“宽河滞洪”之争，“引黄淤灌”与“保土防水”之辩。最终多依据“图谱推演”与“水工模型实验”的结果，择善而从。
- 主体工程自元祐三十年（公元 1065 年）左右全面展开，至启明五十年（公元 1101 年）基本竣工。主要包括：
- 上游（晋陕峡谷段）： 重点在于植树造林，涵养水源，减少水土流失。此举虽见效缓慢，然为治本之策。
- 中游（三门峡至桃花峪段）： 修建了数座大型的“滞洪削峰水库”（多为利用天然洼地或旧河道改建，辅以石坝土堤），并开挖了若干“分洪河道”，用于在洪峰期分流洪水。
- 下游（桃花峪至入海口段）： 对原有大堤进行了全面加高培厚，并依据“图谱”指出的险工弱段，采用了新的固堤技术（如“埽料沉枕”、“植柳固基”等）。同时，在部分河段进行了“裁弯取直”，以加快水流，减少淤积。
- 施工技术与管理： 工程中大量使用了改良的施工器械（如水力夯土机、龙骨翻车等），并首次在国家级大型工程中，全面推行基于“明算”的工程预算、进度控制与质量检验体系。虽仍有贪腐舞弊现象，然较之前代，已大有改观。
四、 竣工之貌与初步成效：龙口初驯，惠及万方
启明五十年秋，黄河两岸秋高气爽，稻菽飘香。哲宗皇帝（刘煦，或已传位给徽宗刘佶，此处指当时在位的皇帝）亲临汴州附近的黄河大堤，主持“算水”工程主体竣工大典。
沿河而下，但见：
- 昔日险工之处，新堤巍峨，固若金汤。堤内新辟之良田万顷，稻浪翻滚。
- 中游数座水库，碧波荡漾，调节着黄河之水势。
- 下游河道较之往昔，更为顺畅。沿岸村庄，炊烟袅袅，鸡犬相闻，已不见昔日逃难离散之凄惶。
据工部都水司初步统计，自“算水”工程主体各段陆续发挥效益以来（特别是近十年来）：
- 黄河下游因决口改道造成的重大灾害次数，较工程前三十年，减少了近七成。
- 沿河两岸因水利改善而新增或恢复的灌溉面积，超过三百万亩。
- 黄河航运条件亦有改善，部分河段已可通行百石以上之漕船。
- 民众口碑： 沿河百姓无不称颂此工程为“德政”、“神工”，甚至有地方为宋祁、李尚真及众多参与工程的无名英雄修建生祠，四时祭拜。民谣有云：“黄河滚滚几千年，不见圣君不算天。动态图谱安天下，龙口夺食又一年。”
五、 隐忧与未竟之业：人与自然的漫长博弈
然则，“算水”工程之竣工，并非一劳永逸。黄河之复杂，远非人力所能完全掌控。
- 持续的淤积问题： 虽然工程一定程度上缓解了淤积，但黄河含沙量巨大的根本问题并未解决。下游河床仍在缓慢抬高，“地上悬河”的风险依然存在，需要长期不懈的疏浚与维护。
- 上游水土保持之艰难： 上游植树造林，非数十年难以见效，且涉及地方利益复杂，推行不易。
- “动态水文图谱”的局限性： 图谱虽为创举，然其预测精度仍受限于当时的观测手段与数学模型之发展水平。对极端天气事件（如千年一遇之特大暴雨）的预测能力依然不足。
- 维护经费之巨大： 如此庞大的水利体系，其年度维护与疏浚所需之人力物力，亦是一笔巨大开支，对国家财政构成持续压力。
结语：格物之路，任重道远
黄河“算水”工程，无疑是新汉学思想指导下，人类运用理性与科学改造自然的一次伟大尝试与辉煌成就。它集中体现了通俗时代晚期至新政时期初期，汉朝在水文观测、数学建模、工程技术与国家组织能力方面的最高水平。它以无可辩驳的事实证明，“明算格物”之学，非虚妄之谈，实乃经世济民之利器。
然黄河之患，亦如一面镜子，映照出人类认知之局限与自然伟力之无穷。龙口夺食，道阻且长。“算水”工程之竣工，非终点，实为新起点。唯有持续观测，不断完善“图谱”，革新技术，方能使黄龙长驯，使汉家天下长享安澜。此亦格物致知之路，任重而道远者也。
（杜子美 于洛阳格物院灯下记）