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水與中國
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客家傳統水力機具

作者:賴晨 發布日期:2019-09-03 16:22

    閩粵贛邊客家地區多清流急湍,懸泉瀑布,而且木、石、鐵等資源也十分豐富,勤勞智慧的客家人從中原帶來先進的科學技術,就地取材,利用木、石、鐵等材料,借溪流的自然力,不用任何化石燃料,制造了許多水力機具,提高了工作效率,減輕了勞動強度。
水排
  閩粵贛邊客家地區礦産豐富,最遲在宋代,這裏的采冶業在全國範圍內占有重要的地位。該地擁有煤、鐵等金屬、非金屬礦産30多種,儲量也十分可觀。客家人從北方帶來比較先進的冶煉技術,從事礦冶作業。《大田縣志》記載:“北宋時,境內已有采礦煉鐵、銅、鉛、鋅等。明代,有鐵爐30多座。” 唐朝初期,黃連峒(今甯化縣)地方精英巫羅俊積極四處探尋開發資源,無意中發現翠江裏的潔白細沙中含有不少烏黑的細鐵沙。他知道,這是附近山上蘊藏鐵礦的證明,而有鐵礦的地層中,往往也會伴生銅礦等。經過探尋,果然如巫羅俊所料,開發出好幾處鐵礦與銅礦。《唐書·地理志》上就記載這裏有鐵、銅等礦藏。
  在貴金屬——金銀礦方面,唐宋時,泰甯縣的大田鄉有壘金場。中華人民共和國成立後,該地經考古發掘出宋代金礦井兩座,地質勘探隊對其進行重新探測,測定每噸泥沙含純金3克多。據《元豐九域志》記載:“甯化有龍門新舊二銀場,長永、大庇銀礦。”《尤溪縣志》記載:“明洪武十九年(1386年),該縣銀屏山有煉銀爐42座,後停辦。”從礦冶工業的曆史資料看,均和客家人入閩粵贛邊地區的時間相吻合,其規模和産量都說明客家人在礦冶方面的重要作用。
礦冶業的發展,必然要用到水排。水排是我國古代一種冶鐵用的水力鼓風裝置。閩粵贛邊客家人在各地冶煉作坊建造了星羅棋布的水排。最初的鼓風設備叫人排,用人力鼓動;繼而用畜力鼓動,因多用馬鼓動,所以也叫馬排;直到東漢建武七年(公元31年)杜詩時改用水力鼓動,稱水排。
  水排的原動力爲水力,通過曲柄連杆機構將回轉運動轉變爲連杆的往複運動。人類早期的鼓風器大都是皮囊,我國古代又叫“橐”。一座爐子用好幾個橐,放在一起,排成一排,就叫“排囊”或“排橐”。用水力推動這種排橐,就叫“水排”。
  元朝學者王祯在他著的《王祯農書》中,對水排作了詳細的介紹。選擇湍急的河流的岸邊,架起木架,在木架上直立一個轉軸,上下兩端各安裝一個大型渦輪,在下渦輪(水輪)的輪軸四周裝有葉板,承受水流,是把水力轉變爲機械轉動的裝置;在上渦輪的前面裝一鼓形的小輪(旋鼓),與上渦輪用“弦索”相連(相當于傳送皮帶);在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄,曲柄上再安裝一個可以擺動的連杆,連杆的另一端與渦軸上的一個“攀耳”相連,臥軸上的另一個攀耳和盤扇間安裝一根“直木”(相當于往複杆)。這樣,當水流沖擊下渦輪時,就帶動上渦輪旋轉。由于上渦輪和鼓形小輪之間有弦索相連,因此上渦輪旋轉一周,可使鼓形小輪旋轉幾周,鼓形小輪的旋轉又帶動頂端的曲柄旋轉,這就使得和它相連的連杆運動,連杆又通過攀耳和渦軸帶動直木往複運動,使排扇一啓一閉,進行鼓風。
水力鋸
  閩粵贛邊客家地區多山,森林資源充沛,尤其盛産杉木、松木、樟木,可以對這些木材進行加工,制作各種木制品,爲此,智慧的客家人建造了許多水力鋸木作坊。
  水力鋸木機以水力爲其直接動力,鋸木作坊必須具備以下兩個基本條件:一是水源充沛;二是有一定的水位落差。並且保證在最枯水位時,仍然有足夠的水力沖激水車(水輪)迅速轉動,帶動鋸片進行切削。除了以上兩個基本條件,還要考慮到:要有一定的土地面積,一邊建造作坊,還要有原材楞場和成品楞場。楞堆位置應不受洪水威脅,又利于推河爲宜。楞堆和作坊之間應盡可能有平坦寬敞的道路。
  水力鋸木作坊一般由四個部分組成:
  第一,水壩、水渠部分。水壩的兩端開有大小兩道閘門。主洪道的寬閘門用以控制水位,洪水期間開閘泄洪,減輕水壩負荷;小閘門調劑水力鋸台所需流量。水渠較長,爲了提高水位,終端裝有長長的木水槽,以增加出水口的流量。
  第二,水車(水動輪)部分。水車:用雜木制成,全周裝有36個水戽,運轉時吃水戽15個,每分鍾轉速爲42周次。水動轉軸:用松木制成。兩端嵌入鐵軸,以鐵板和四顆鉚釘鉚緊,鐵板中心開一軸孔,穿入鐵軸,以鐵梢固緊。軸安裝于木支架上。支架下端埋入土中,以石夯實。輪軸的兩端削成方形,一端安裝水車,另一端安裝木皮帶輪。木皮帶輪:由于輪徑較大,以六塊弧形樟木制成,安裝在距水車一定距離的一端。水車和木皮帶輪之間裝有隔水板,以免皮帶被水濺濕打滑。
  第三,變速裝置部分。爲了增加鋸片轉速和機械功率,在水車和鋸台之間,即距水車一定距離處,安設變速過軸裝置。軸爲鐵制,裝有軸承。軸的一端裝有生鐵鑄成的一個飛輪,以增加撓性傳動的慣性作用。再等距離地安裝甲、乙、丙三個皮帶輪在這根軸上。甲輪由水車的大皮帶輪帶動,因爲其直徑爲大皮帶輪的十分之一,所以水車和大皮帶輪每分鍾轉42周次時,甲輪就轉420周次;乙輪因爲和甲輪同軸,所以同樣是轉420周次,通過皮帶帶動鋸台轉軸;丙輪帶動砂輪——磨鋸片用。
  第四,鋸台部分。鋸台支架用木架埋入3尺深,用三合土加固。鋸台轉軸爲鐵制。軸上的皮帶輸送直徑和變速丙輪直徑恰爲三比一,所以其每分鍾轉速爲1260周次。鋸片和它同軸,所以同樣爲每分鍾1260周次,其速度已適合鋸木的需要。
水轉紡車
  早在宋代,閩粵贛邊客家人便在境內遍種苎麻、棉花,這些都是織布的原料。客家人使用各種紡紗機、織布機進行紡紗、織布,各地農村均以家庭手工作坊爲主生産苎麻、夏布,供自用或作爲商品銷售。
  爲了提高紡紗、織布的勞動效率,客家人制造了大量的水轉紡車。水轉紡車是南宋時期發明的一種以水力爲原動力的紡織工具。其工作原理與人力紡車大致相同。元代學者王祯在《王祯農書》中對此有介紹。
  這種水力紡車長約7米,寬約1.7米。在紡車的兩端各有一個大車輪,中間用皮帶輪連接。右輪與架在江河湍急流中的水輪相連,是動力輪,而左輪是從動輪。當皮帶輪與鐵杆接觸並依靠摩擦力帶動鐵錠杆轉動時,就給錠上的麻線或紗線加撚,便紡成了線。這個紡車確實夠大的,共有32個紗錠,一晝夜可紡撚麻紗50公斤。
水磨
  水磨即用水力驅動的磨,古代北方又稱水硙。在魏晉南北朝時期已見記載。5世紀末,南齊祖沖之曾造水磨。6世紀初,北魏崔亮曾在洛陽附近“堰谷水,造水碾磨數十區,其利十倍,國用便之”。
  元代學者王祯在《王祯農書》中對古代水磨的傳動方式有詳細記載。其水力傳動部分有臥輪式和立輪式兩種。一個立輪帶二磨的裝置稱爲立輪連二磨。最多的有一個立輪帶動三個齒輪,每一齒輪帶動一盤大磨,大磨再各帶動兩盤小磨,合計一個立輪帶九盤磨,稱作“水轉連磨”。還有二船並聯,中間安置立輪,兩船各置一磨的,稱“活法磨”,唐代又稱“浮硙”,後代也叫“船硙”。
  此外,客家地區還有水砻、水碾,其傳動裝置和水磨類似。砻是用來破除谷殼的。砻的上盤較磨輕,可與磨互換,多用木料制成。碾是用來除米糠的。
水砻
砻如磨狀,也分爲上下兩扇,外以竹編爲圍,圍內夯實黃土,上扇夯成漏鬥狀以容納稻谷自動流入砻內,即上下扇接合部,在上下兩扇齧合平面上,各按圓心輻射狀揳入鍋內炒烤過的毛竹塊片爲齒。這種炒烤過的竹塊片極硬,且不易黴變腐朽。在十字架固穩的底座上豎起一堅硬圓木當作軸心,上扇砻中腰橫穿一堅硬的方木,中心鑿洞正好套入下扇豎起的圓木軸,方木兩端伸出爲把手,把手也鑿圓洞。
如果用人力,則把硬雜木彎弓似丁形砻鐵鈎深入一把手圓洞,推拉不停,上扇砻即沿下扇砻軸心旋轉,稻谷經兩扇齧合的竹齒摩擦,谷殼和米即分離並一起沿齧合口圓周排撒出,紛紛落于沿下扇砻安裝環形木槽內,環形木槽開一口便于流入籮筐內。如用水力,則結構原理和水磨同。
  此種土木竹結構的稻谷加工器具,現在已經被碾米機代替了,但它爲客家人千百年稻作文明作出的貢獻,是應該載入史冊的。
水碓
  水碓指的是用水力驅動的杵舂,有去除谷殼、麥殼和捶打紙漿、碎礦石等用途。客家地區主要有兩種水碓——懶碓和水車碓。
  其一,懶碓(豬兜碓)。在較大木頭做的似碓身的踩腳處——碓尾挖一個碗形空槽,可裝二三十斤水,引注流水滿碗槽,使碓腦翹起來,而一翹起來,槽水即自倒傾盡泄空,碓腦迅即落下使碓嘴入舂臼石中的谷殼與糙米,成爲一舂,如此循環往複,水流不斷,碓舂不止。這樣一來,水力便替代了人力。
  其二,水車碓。用水能推動車輪,在車輪軸上按直角安插一根木板,板端伸至碓尾,輪軸轉動即産生壓力,迫使碓腦連碓嘴翹起,每轉180度就壓起而下舂一次。
  按一定尺寸和不同角度安插許多根木板在輪軸上,則可推壓一排米碓工作,車輪轉動使各板端頻頻壓向各碓碓尾,而讓碓腦連碓嘴不斷翹起舂下,快速而有節奏。這種推壓一排米碓工作的水車碓,叫作連機水碓。
  水碓是一種古老的水力機具。東漢初期,桓譚在《新論》中提到,和人力杵舂相比,“役水而舂,其利乃且百倍”。魏晉南北朝時,水碓已經普及,西晉權貴王戎有40處水碓,石崇有30處水碓。元朝學者王祯把水碓稱爲“機碓”:水流自上沖動水輪者叫作“鬥碓(鼓碓)”,水流自下沖動水輪者叫作“撩車碓”。
水碾
  水碾是在水碓基礎上發展起來的稻谷等脫殼加工工具。它的加工能力比水碓要大得多,主要由碾、水槽、水室、水輪、天平木、拉杆、碾砣(碾輪)、碾槽等組成。
  水碾一般建造在溪流或水渠邊,溪流或水渠要有一定的水流量和較大的水頭落差。水碾利用水流沖擊水輪葉板帶動水輪轉動,水輪又帶動碾砣沿碾槽做360度運動,碾砣不斷運動對稻谷等産生碾壓力、摩擦力,以及稻谷之間相互連續摩擦,使稻谷外殼同米粒分離;之後再經過風車風播、過篩等程序便可得到糙米。水碾每晝夜可加工谷物兩千斤左右。
  水碾除了用來加工糧食,還大量地用于榨油坊,用來碾壓油茶仁、菜籽、花生米、芝麻等榨油原料。
  榨油坊一般都建在村落集中、水源充沛、綠樹掩映的小溪岸邊。老式榨油的基本工序有九道。一是水碾,將曬幹的山茶籽碾成粉末。二是鍋蒸,將茶籽末放進木桶,擺上鐵鍋,用柴火蒸熟。三是做餅,將蒸熟的茶仁粉倒進模子內做成圓餅。四是裝填,將做好的茶油餅放入油槽內按次序排列擠緊。五是上木楔擠緊。六是用撞石擊打木塞將油餅擠榨出油。七是過濾。將榨出的帶渣茶油用棕纖維過濾。八是裝瓶。將過濾好的成品清油裝入各式瓶內。九是脫餅渣。
  第一道工序便必須用到水碾。將焙幹的果仁投放到碾盤上碾碎。碾盤的動力由水車帶動,水車的直徑一般在2米以上,碾盤的直徑一般有4米多,所有的構件都由木材制成,做工精巧,既實用又頗具審美價值,轉動時,咿呀作響。■ 
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來源:水與中國雜志 編輯:李楠