从历代旧志中可以发现,宁夏古代科技集中表现在水利、交通建筑与运输、军事、出版印刷、医药几个方面。
宁夏引黄灌溉历史悠久,水利事业发达,人们在长期的治水、用水实践中,不断总结经验和进行技术创新,为后人积累了许多宝贵的经验。
在这方面,北魏刁雍算是最早的一位代表人物。北魏太平真君五年(444年),刁雍出任薄骨律镇镇将,发现灵州灌区(今卫宁灌区)和怀远郡灌区(今银川平原灌区)等地经过长期动荡战乱,已是“官渠乏水,不得广殖”,农业生产几乎处于瘫痪状态,出现了“功不充课,兵人口累,率皆饥俭”的凄惨局面。为了恢复河套灌区昔日发达的农业生产旧貌,他提出了“此土乏雨,正以引河为用”的观点。他经实地考察,在故富平县西南30里艾山下又发现有一道久废的古渠,河床已高出河水两丈多。黄河在艾山下分为东西两股支流,致使“西河狭小”。如何将西河水输入古渠,他决定在西河下方5里处打坝截流,抬高水位,使西河水“北行四十里还入古高渠”。由于渠道已被清淤,河水无阻而下,古渠复活了。全部工程共动用了4000人,60天完工。改建后的古渠起名艾山渠。艾山渠的建成可灌“官私田四万余顷”,不仅使“官课常充”,而且“民亦丰赡”。拦河筑坝,抬高水位,注水入渠灌溉,这在宁夏以至在全国的黄河水利开发史上尚属首次。按当时的条件,也是一种扬水灌溉的最好办法。另外,在农田水利灌溉方法上,刁雍根据宁夏时令、土壤、气候及作物生长期,总结出“一旬之间,则水一遍,水凡四溉,谷得成实”的灌溉制度,此制度延续至今。这种灌溉经验和制度,换个思维看,也是一种节水制度和经验。
郭守敬是元朝著名的天文学家和水利专家。蒙古中统三年(1262年),元世祖忽必烈委以郭守敬提举诸路河渠的职务,第二年又提升为河渠副使。至元元年(1264年),忽必烈派张文谦和郭守敬来宁夏,负责修复因连年战乱破坏的渠道,以便恢复农业生产,巩固北方。郭守敬来到宁夏,实地考察西夏时修筑的河渠后,提出了修复方案,并绘制出地图向忽必烈作了报告。他否定了“另开新渠,废弃旧渠”的引水灌溉方法,主张在引水处构筑水坝以提高水位,将原有渠道挖深,建立水闸,以保证渠道有充足的水量。采用“更立闸堰”的新技术后,在不到两年的时间里,就修好了长400里的唐徕渠和250里的汉延渠两大干渠,还有各州县长约200里的正渠10条,以及大小支渠68条。工程完工后,“溉田九万余顷。”在修渠筑堰时,郭守敬采用了调节水量的“牒堰”工程技术。“牒堰”即水坝和水闸(斗门)。水坝和水闸起到了控制水流的作用,旱则开闸引水灌溉,涝则关闭闸门,防止洪涝灾害。直到今天,农田灌溉中还普遍采用坝闸控制水量的方法。这种从兴修渠道到农田灌溉中水坝和水闸方法的利用,是人类由储水到控水认识上的一个飞跃,是人工灌溉史上的一大进步。
张九德也是一位带有创造性的治水名人。明天启年间,他任宁夏河东兵备道。由于灵州境内的秦家渠的进水口堤坝被河水冲坏,导致秦家渠的水源断绝。张九德经过实地调查,认为必须建造“石碾”(即石堰)阻挡黄河水,才能保证秦家渠的水源。在秦家渠渠口改造工程中,他采用“聚石顿投”的方法,“一日倾石八百艘”,“三日基始”。由于垒石为基,使渠口工程“高厚坚致,亘如长虹”,一道坚固的石砌堤坝就挺立在秦家渠渠口并斜插入黄河之中。这种渠口“石碾”(石堰)工程又被称为“长堤”。该工程既可拦聚黄河水,使之流入秦渠,又是渠口的护岸工程,可防止河水对渠身的危害。
清代,应用科技治水的名人,当以王全臣、通智为代表。
康熙四十七年(1708年),王全臣出任宁夏水利同知。他为了有效解决唐徕、汉延两大干渠水力不足的问题,决定利用汉延渠口之上的“贺兰渠”废渠,先在宁朔县唐坝堡附近开黄河新口,直引黄河水至马家庄,并入贺兰渠,水行三四里至陈俊堡与汉坝堡交界处,即弃贺兰渠,向西在汉延、唐徕两渠间另开新渠,新渠行至宋澄堡再汇入唐徕渠。这条新渠就是大清渠。大清渠的开通,使唐徕渠既节省了原输供9堡的水量,又接受了大清渠尾水的注入,水力不足的问题得以解决。
康熙五十一年(1712年),为防止用木头搭建的涵洞因年久失修倾倒而致汉延渠被完全切断,王全臣决定“尽易其石”,即用石头彻底修理汉延渠的3个涵洞,从此使“水流之蓄泄有分”。康熙五十三年(1714年),为了全面疏通唐徕渠,王全臣采用在黄河上建迎水坝的方法,把黄河水西折入渠,使唐徕渠减少沉淤的危害。经过全面治理,使得唐徕渠这条“口内洋溢,咽喉无阻”的主干渠供水有保障,几乎没有危害性。此外,王全臣还改革了宁夏平原地区灌渠渠道的春工排挖沟通工作。从开工前对渠道高低的测量记录,到施工中劳动力的就近安排,直至最后施工质量的亲自督查,都进行了大胆改革。这项改革和工程的实施,保障了各支渠的进水量,保障了立夏后的农田灌溉。
雍正四年(1726年)二月,通智被派往宁夏,主持开渠招垦事宜。他来宁夏后,先主持新修了一条全长300余里,灌溉面积2万余顷,被皇帝钦定的惠农渠。为了节制渠水流量,又在惠农渠上建进水止闸一座。又改惠农渠北梢以东地方的六羊河为渠(即昌润渠),“以佐大渠(惠农渠)之不及”。雍正八年(1730年)三月,通智奉旨对唐徕、汉延、大清3条大渠进行彻底疏浚。在修整过程中,通智清除渠底淤泥,加固引水口,加高迎水坝,改造险薄之处,使水畅流至尾闸,并顺引流归黄河。他改革了施工中的生产工具,将以前多人从渠底向上以锹传抛沙土方法,改为以当地盛产的柳树枝条编织的背斗转运沙土,大大提高了工作效率。他还首创了以底石为标准清淤的惯例,即将刻有“准底”二字的石头铺在渠底,每年春工浚渠时,凡挖见底石者即达到标准,保证了全渠统一深度,使渠水得以畅流至梢。