说起埃及，人们最先想到的就是金字塔、神庙、墓葬、壁画等等。由于埃及常年干燥少雨，因此将尼罗河视为母亲河，古埃及人很早就关注着尼罗河的水位变化。根据帕勒莫石碑(Palemo Stone) （图1）的记载，尼罗河洪水顶峰的水位记录最早能追溯到第一王朝，约公元前3100年左右。由于尼罗河规律性的泛滥直接影响着埃及的农业生产和历法，古埃及人特意安置许多记录设备——尼罗水尺或尼罗河水位计（nilometer）。在今年3、4月由美国考古所研究所（A publication of the Archaeological Institute of America）出版的《考古学（ARCHAEOLOGY）》（图2）中名为《水的古老承诺（The Ancient Promise of Water）》专栏，有一篇《尼罗河的极限（The Limits of the Nile）》特别提到了这种古老的科学装置。

图1 帕勒摩石碑(Palemo Stone)   

图2 《ARCHAEOLOGY》2023年3月、4月封面

尼罗河水位计的分类

尼罗河水位计是古埃及人用于测量尼罗河水位的一套测量系统，多在尼罗河旁题刻或置于河畔的神庙里。从水位计分布情况来看，埃及南部的水位计比北部多，即上游分布比下游密集，这是由于上游更能够及时测量洪水水位，然后通过坐船等方式将情况告知北部，从而有效采取措施治理洪水。尼罗河水位计有三个主要的类型：(1)垂直柱；(2)河岸阶梯；(3)涵洞深井。

(1)垂直柱：罗达岛的水位计（Nilometer, Rhoda Island）

罗达岛的水位计位于开罗，由阿拉伯的阿巴斯哈里发（al-Mutawakkil）下令修建，天文学家Afraganus主持建造，是一座精致华丽的石质结构，中央有一根大理石八角柱，柱子的顶部由横跨的木梁固定，如图3。静水井由结构东侧的三条隧道（每条不同高度）连接尼罗河。其内部结构有45级台阶通向井底，每一级的高度是24厘米，通过数阶梯可以快速读取尼罗河的水位。该建筑除了现代修复的木制圆锥形屋顶（圆顶内部）外，其余大部分仍保留原貌。早期的圆顶在1825年法国占领期间被爆炸摧毁，现存外观为参考丹麦旅行者18世纪绘画进行重建的，见图4。现在联通尼罗河的这些隧道已被阻塞，所以水位计不再起作用。

图3 罗达岛水位计的内部结构 

图4 罗达岛水位计的现存外观

(2)河岸阶梯：象岛的水位计（Nilometer, Elephantine Island）

象岛的水位计位于尼罗河中游的阿斯旺地区，主要为一段延伸到尼罗河以下的楼梯，墙上有深度的标记，如图5和图6。一共有52级阶梯，一直通向尼罗河，当尼罗河水上涨时，河水会通过临河的小门涌入。祭司会在靠近河岸的一侧墙壁上将水位刻录下来，便有了如今所见的水位记录，同时也作为水位高度的参照。象岛位于埃及的南部边界，在埃及的历史记录中，这是第一个发现年度洪水出现的地方。

图5 象岛的水位计

图6 象岛不同时期的水位计

(3)涵洞深井：思穆伊斯的水位计（Nilometer, Thmuis）

思穆伊斯的水位计位于埃及尼罗河三角洲思穆伊斯（Thmuis）古城。这座水位计建筑物可能建于公元前3世纪期间，使用时间长达近1000年。该水位计是用大型石灰岩块建造的圆井，直径大约为2.4米，此外还有一个楼梯通向水位计的内部，如图7和图8。这种由尼罗河水供给的储水池或水井，随着河流的涨落，水位计内的水位也随之变化。

图7 思穆伊斯的水位计俯视图

图8 思穆伊斯的水位计的局部俯视图

尼罗河水位计的读数和原理

（1）尼罗河水位计的读数方法

象岛和思穆伊斯的水位计是通过观察读取水位到达刻度或台阶的级数来确定尼罗河的水位高度。而处于尼罗河下游的罗达岛水位计则有明确的读数对应解读：罗达岛的水位计的中心柱被分为 19 肘或称臂尺（一肘或臂尺相当于一个成年男子手肘到指尖的距离，长度约为半米），因此可以测量约9.5米的水位变化。当尼罗河水不足12臂尺的时候，意味着国家将会经历严重的饥荒。而尼罗河水涨至14臂尺时，则代表可以正常征收当年的农业税。如泛滥至16臂尺，则意味着土壤足够肥沃，水资源充足，可以提高当年的农业税收。而泛滥一旦超过18臂尺，代表着将要出现洪灾。如图9和图10。

图9 罗达岛的水位计，大卫·罗伯茨，1846-1849年。©美国国会图书馆# NE2454.B75 (Case Z)

图10 罗达岛的水位计读数解读

（2）尼罗河水位计的原理：

与现代常见矗立于河道江岸水位计简单直接的应用方式不同，如图11，尼罗河水位计采用了一种巧妙的方式，实现了无需临河观测的效果。日本福井工业大学的小沢康美教授在《古埃及象岛尼米计的研究与实测（古代エジプトのエしファソティソ岛のナイロメ—タ—の実地踏查研究）》中明确提出，罗达岛水位计采用的是连通器原理，即水位计水位通过地下隧道方式与尼罗河联通，在同一大气环境下，水位计水位与尼罗河水位保持同步，如图12。而象岛和思穆伊斯的水位计也是应用近似的原理予以实现观测记录的。借助刻度或阶梯便于设定基本读数，不仅便于制定每年的农业税政策，更使得长期观测尼罗河水位变化成为可能，成为追溯研究全球气候演变的气候指数的间接指标。

图11 现代水文水位计

图12 连通器原理

结语

尼罗河水位计就像一把巨大的尺子，指示河流水位的高度。诺丁汉特伦特大学考古学家杰伊·西尔弗斯坦说：“尼罗河水位计逐渐发展成为监测、交流和体验河流变化的神圣手段。” “当尼罗河接近最佳水位时，牧师们会仔细观察，当它达到这一点时，会有盛大的庆祝活动，农田的闸门也会打开。” 随着阿斯旺大坝的修建，曾经掌握在祭司和统治者手中，作为埃及重大机密的尼罗河水位计，失去了它往日的职能。如今，尼罗河水位计成为埃及的一大景观，在如织的游人之间，仍旧传颂着它曾经的辉煌。

参考：

[1] JASON URBANUS. The Limits of the Nile .ARCHAEOLOGY. March/April 2023

[2] 小沢康美,下間頼一,緒方正則.古代エジプトのエしファソティソ岛のナイロメ—タ—の実地踏查研究.. 机械技术史. 1998: 211-216

[3] 5,000-Year-Old Tradition Of Nilometer: Water Measurement Device From Pharaonic Times. Ancient History Facts, Featured Stories, NewsAncientPages.com .June 15, 2018 : https://www.ancientpages.com/2018/06/15/5000-year-old-tradition-of-nilometer-water-measurement-device-from-pharaonic-times/

图文：叶琳