19.11 堤坝、风车和水闸
中世纪最早的堤坝只是简单地用泥石块堆积起来，依靠牛或马将泥石块踩踏压实。堤坝的地基被仔细地除去植被，堤坝的前面一般都有一段海滩。一些堤坝——主要在泽兰——在土基的斜面上再覆盖了一层黏土，有些堤坝还有阶梯形的斜坡，1∶1.5的缓坡上附有黏土，可以种上草。临海的坡需要特别保护，14世纪时的方法是把成捆的海草纵向排列在堤坝上，逐级排到顶端（图622）。海草由于自身的重力紧密地堆挤在一起，逐渐腐烂过程中放出的热会使海草渐渐硬化。在泽兰和其他没有海草的地方就用芦苇，所谓芦苇堤就是堤坝前密密种上一片芦苇，这个保护层的强度取决于芦苇的长度。芦苇不可能压紧，而且容易腐烂，大约每隔5年左右需要更新一次。15世纪时，出现了一些能持久保护堤坝的方法，例如打桩。1440年，从阿姆斯特丹到默伊登的堤坝就是用这种方法来保护的，其他堤坝随后纷纷模仿。木桩也可用作防波堤，它们一般长7—10米，直径30厘米。用两个铁架和铁条拴在一起。15世纪末，开始使用一种新型的护堤方法，打两排相隔几英尺的短木桩，中间填满成捆柴薪，再用石头压紧（图623）。这是后来柴笼作业的最早形式。
图622 中世纪泽兰的典型堤坝。其核心是泥土和黏土，成捆的海草则沿海边那一头堆放。海草渐渐地形成了坚固的护堤，保护着核心部分。来源于维尔林的作品，1579年。
一旦防止海水侵蚀的尝试取得成功，又冒出了新问题，那就是必须定期排干雨水和渗水。在早期，运河把沟渠中多余的水收集起来，随落潮泄入海里，或者采用逐级泄入的方式，先泄入筑坝的海湾或运河系统，然后再泄入大海。闸门和建在运河或堤坝上的堰，起的就是这个作用。当然，运河上的堰是航运的障碍，船必须用卷扬机或人力拉起来越过堰，货物往往要从一艘驳船换到另一艘驳船。有时，船的升降机是一个斜面，船在斜面上拉动（图624）。在荷兰的一些地方，这种情况至今仍然存在。圩田中过剩的水一般从堤坝通过管道流出，管道可以用活动的、不漏水的闸门关闭，铰链可使阀门上下移动。这种最早装在堤坝上可在木柱间移动的闸门，中世纪早期是固定在砖石中的。
图623 中世纪堤坝的另一种类型，这里核心的黏土层一方面被压紧的海草堆保护着，另一方面被石头和柴捆组成的墙保护着。源于维尔林的作品，1579年。
图624 在运河中将小船从一个高度移到另一个高度的起重设备。小船被拖到平台A上，用马拉的绞盘将它向上抬升，或者放在倾斜的平台B上将它下移到另一个高度。宗卡，1607年。
由于运河系统对贸易发展变得日益重要，在85%的商品仍靠水上运输的地区，寻找比斜面或闸门更有效的运输方法变得很有必要。提升式船闸满足了这一需求，它每一边都有一个带闸门的隔间，可以使闸室的水位从一个高度升降至另一个高度（图625）。对于中世纪低地国家的闸室式船闸和提升式船闸的技术细节，我们几乎一无所知，不过运河和提升式船闸是12世纪后才在佛兰德和荷兰省建起的，这一点毫无疑问。里尔这条小河的水闸早在1236年就建成了，船只通过这些闸门可以进出布鲁日。看起来，它最初由一系列木制提升式船闸组成，但在1394—1396年间用石头进行了重建，并带有海水闸门、淡水闸门和石制地板。这些凹进的石材中有可以上下滑动的门，用铅垂来平衡（图626）。哈勒姆附近的斯帕伦丹坝的提升式船闸至少早在1253年就已建成，但被1277年的洪水摧毁了。1285—1315年间重建时，它被改成了3个垂直升降的闸门，1567年又改成了3套斜接面的闸门。这种闸约3英尺宽，给“出海的船只提供了方便的航程”。从14世纪开始，由于运河更频繁地用于航行，水闸和船闸开始广泛推广。
图625 在河流中将驳船由一个高度移到另一个高度的闸室。
（中）下游闸门朝相反方向打开。注意观察移动闸门的绞盘。这里没有注满和排空闸室的水闸。宗卡，1607年。
图626 河流被一系列不同高度的垂直拦水坝分割。当一个闸门打开时，小船必须努力穿过急流。出自一部15世纪意大利水利工程的手稿。
只要存在围海造田的开垦地，溢水道和水闸就有用武之地。退潮的时候，从较低的水位——例如古代圩田形成的湖——不可能通过自然流动将水排出，因此需要抽水机。有时新圩田太深，必须用一系列风车把水逐级抽出来（图627）。在被蒸汽机（1787年）代替之前，风车就一直用于驱动抽水机械。到1400年，荷兰有很多沼泽地使用风车，但阿姆斯特丹北部甚至到1514年才只有8个，因为那里的湖泊排水工程尚未开展。新型沼泽地风车是旧式的碾磨谷物的（图562）单柱式风车的改进型，其中最早的一个建在斯洪霍芬附近的邦里帕斯圩田中。这种风车非常有效，到这一世纪末期，只要17台沼泽地风车就能把水抽到弗里特运河。
图627 3个斗式水车组成一组为开垦地排水，由荷兰工程师利格沃特（Leeghwater）绘制。约1610年。
沼泽地风车在立柱上转动，一边的风矢杆和风叶片同另一边的尾杆和梯子保持平衡，这样就容易承受风力。马驱动的铲轮是否早于沼泽地风车，我们不得而知。使用风力之前，仍然有一些低地国家使用马驱动的阿基米德螺旋。15世纪时，这些螺旋被连在沼泽地风车上。在16世纪末的斯台维努（Stevinus）时代，螺旋的角度一般是30°，直径1.5—1.8米。当转速达到寻常的每分钟40—50转时，能将水提升4—5米，每分钟约可抽水40立方米。事实上，16世纪是对被淹地和沼泽地进行大改造的时代。
船闸在低地国家的发展和在意大利的出现（边码657），这两者之间的关系仍然是个谜。但是，它们在建造中的某些区别与运河在两个国家的不同作用相关。