19.10 中世纪的灌溉和排水
在西班牙和西西里岛，阿拉伯人大面积扩大灌溉土地。西班牙的摩尔人知道如何排出河流中的水，如何利用分支水道有效地分配现有的水来灌溉土地。在托莱多的大起重轮，可以追溯到他们这个时代。1085年，重新夺回托莱多的基督徒接受了这项技术。到13世纪时，埃布罗河谷可灌溉土地的面积大大增加。鲁西永[1]（法国东南部）受阿拉伯影响很深，11—12世纪引进了灌溉方法和灌溉作物，到13世纪，灌溉作物用的水道、水车和水磨系统已经非常发达。12世纪，在意大利的伦巴第出现了灌溉工具。100年后，在埃米利亚也出现了灌溉工具。约1150年，米兰附近的西多会修士开始把城市垃圾和下水道排出的水作为土地肥料。大约14世纪，出现了灌溉草地。
阿拉伯人也对各种水车的传播有一定贡献，有时西方人用阿拉伯或波斯名称来称呼这些水车。从西方早期关于这类机械的术语中，可以看出许多埃及、阿拉伯、柏柏尔及波斯的经典传统因素，它们通过西西里岛和西班牙向西和向北传播。6世纪，西班牙园艺匠使用桔槔来汲水。这种技术逐渐向北传播，14世纪传到了日耳曼和佛兰德（图620）。
从10世纪开始，由于在诺曼底和缅因采伐森林，法国的农田面积大幅扩大，农田扩展过程又延续了两个世纪，在圣路易统治时期（1226—1270）达到顶峰，形成了真正的开垦时代。然而，整个欧洲最重要的可耕地并非来自森林，而是来自沼泽地和河流，排水是主要因素。沼泽地排水主要是在埃斯科河、默兹河和莱茵河的交汇口的低地国家发展起来的，排水技术在12世纪向东传播，首先传到易北河西部低地，然后传到这条河的东部。有关排水技术发展最好的研究对象是佛兰德和荷兰的4个沿海省份，分别是泽兰、荷兰省（最初是德雷赫特附近行政区的名字）、弗里斯兰和格罗宁根［60］。对于罗马帝国时期这一地区的情况，曾经到过这里的普林尼有详细的描述：
图620 佛兰芒斯农场中的桔槔。出自勃鲁盖尔的雕刻，约1550年。
在这块土地上，大海的潮水每天早晚两次淹没了漫漫无际的土地，在这一时刻，不仅结束了大自然常年的争吵，也吞没了这一片不知道是属于海洋还是属于陆地的地区。当潮水最严重时，这个不幸的民族只占据着一小块高地，或是高于海潮的人造平台，生活在这些高地上的茅屋中，就像是船上的水手，周围是一片汪洋大海［61］。
这样的场景仅仅是部分情况，因为在公元前1500年到500年这一段较干旱的时期，低地国家的一些地方受海洋侵蚀较少。普林尼提到的高地，则是由居民区的废物长年积累而成的。从500年起，气候变得潮湿，陆地每世纪下沉大约10厘米，情况变得很糟。这一地区本来就有的高丘被人为堆高，用来抵御洪水（第Ⅰ卷，边码322）。这样的高丘约有1260个，面积5—40英亩不等，展开面积总共有60英里×12英里。随着海洋进一步侵蚀，洪水变得更频繁了。一开始，在危险地段筑一些堤防就够了。早在7世纪，有些堤防就已经建好。到公元1000年，受到堤防保护的弗里斯兰相当安全。在佛兰德和泽兰，陆地逐渐被人们从海洋中夺了过来。首先，海藻自然而然地把盐碱滩和泥泞地连成一片，接下来是湿地圣彼得草（Salicornia spp）和滨草（Ammophila arenaria L）逐渐长满了海滩。周期性的潮水对长草的海滩影响很小，这种海滩可以用来牧羊。渐渐排干形成的陆地可以用来耕作，或者用来放牧牛马。那里的草很茂密，是各种家畜理想的生活场所。于是，开垦土地成为佛兰德伯爵们的一项基本政策。从12世纪起，他们同意把依然受潮水影响的新陆地赠给海浸区的寺院和教会。
欧洲的其他地方像这里一样，土地开垦由宗教议会倡导并领导进行。因此，本笃教会的修道士对鲁西永、圣通日、缅因、法兰西岛大区和巴伐利亚的灌溉产生了很大影响。普雷蒙特雷修道士（Premonstra tensians，即White Canons）和西多会修道士则向北方开垦更多的荒地，主要区域在德国的莱茵河和易北河之间，包括萨克森和图林根，最后发展到劳济茨和巴伐利亚。
到10世纪，荷兰人已经积累了相当多的土地开垦经验。他们的技能传到了其他地区，早在1106年，不来梅的大教主弗雷德里克（Archbishop Frederick）就召集荷兰移民来开垦辖区内的沼泽。然而，人们应该承认的是，尽管作出很大努力，1500年之前失去的土地还是远远多于得到的，这很符合早期的实际情况。由于陆地下沉，海洋侵蚀了越来越多的土地。例如，艾琴湖大约在1300年达到最大面积。1287年10月14日，这一地区的一场暴风雨致使5万多人被淹死。没过几年，那里的人再次遭遇危难。
逐渐地，人们筑堤围住受海水威胁的土地，这就形成了圩田（图621）。被开垦的土地在退潮时通过水门和水闸将水排入海里，水闸在涨潮时可以关闭。这种排水法的主要原理是缩短海岸，封闭海湾、小溪和豁口。早在13世纪，荷兰北部的某些海湾已经开始筑坝，以前的海坝这时变成了内坝。1300年后不久，围绕西弗里斯兰省的大坝就已筑成。到这一世纪末期，荷兰南部的大部分地方被堤坝保护起来。泽兰也用同样的方法获得土地，它在1200—1500年间获得并控制了超过28.5万英亩。
海不是排水工程师唯一的敌人。随着城市的崛起，人们在海岸后面的低地挖掘泥煤，由此形成的浅湖也侵蚀着土地。这些浅湖也需要筑坝、排水，恢复成农田。保留下来的水坝变成了一种新型的围圩，这里的村庄建在堤坝上，或者远离古代的湖。1500年之后被开垦的圩田，最初就是湖底，后来村庄就建在上面。
15世纪前，人们把含盐基质产生的泥煤烧成灰，滤去灰就制得了盐。卡洛林王朝之前很早就有这种制盐法，泽兰的一些城镇和北海沿岸向东远至石勒苏益格的地方因贩盐而富裕起来。16世纪时，政府限制烧制泥煤，并在1515年颁布法令予以禁止。挖泥煤毁坏了良田，抬高了地下水位，往往使圩田受到威胁。对从前的海堤——现在的内陆堤——的毁坏也威胁着陆地，这些行为在1595年都被禁止。此外，变幻的水流尤其是落差很大的退潮，经常使那些不够牢固的堤坝受到威胁。从前属于个人行为的堤坝建造，现在变成了有计划、有组织地把海水限制在海湾的尝试。
图621 开垦地的简单草图。
两条笔直的直角相交沟渠穿过由堤防围起来的开垦地。G是一个活动门，开垦地里的水在退潮时可以通过它流出去。E是修补堤坝用的泥土和黏土堆。范迪卡吉（Tractaet van Dyckagie）1579年基于维尔林（Andries Vierlingh）的手稿绘制。
当时，堤坝和圩田的建造和维护已经成为一种社会责任，因为承担的责任与其分得的土地相一致。由于人们在排水及排放圩田水方面相互合作，让水流经公共闸门直接泄入海里，或者先排入筑坝的海滩或溪流，然后再从那里泄入海里，逐渐出现了越来越多的圩田。人们通过组建兄弟会或商号来加快工作，逐渐赢得了当局的支持。到1500年，征服海洋已经有了足够的动力，市政厅可以宣布制定筑堤和开垦土地的有关宪章。当陆地被保护起来后，因挖掘泥煤所形成的内陆湖泊就成了直接的威胁，商人们便结成同盟来进行治理，开垦由此获得的农田。埃格蒙特伯爵拉莫雷尔（Lamoral，1522—1568）率先设计了一个更系统的改造荷兰北部湖泊的计划，因为积累了建造堤坝的知识，而且引入了由风车驱动的铲轮抽取低海拔圩田的雨水和渗流水，他的成功便有了可能性。