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北京暴雨為何故宮不積水？從古人的排水系統(tǒng)談起

2023/08/15

作者

Lingfei K

臺風(fēng)“杜蘇芮”走后“卡努”又撲向東北，東寧洪水量級將達“35年一遇”。搶險救災(zāi)工作時時牽動著人們的心弦，各地防汛和排水系統(tǒng)的管理與建設(shè)也引起了人們的關(guān)注。

7月31日下午，北京，石景山區(qū)，行駛車輛激起水花 ?WeiDuNews.com

黑龍江省水文水資源中心召開水情通報會表示，卡努將影響黑龍江省松花江中下游、烏蘇里江、綏芬河流域。圖為工作人員緊急加固提防?美聯(lián)社

夏季本就是多雨的季節(jié)，此前7月的一場暴雨，就讓風(fēng)靡上海的city walk活動變成了city swim。網(wǎng)友們紛紛感嘆，上海不愧是海，好看的雨鞋似乎成為了新一季的時尚單品。

?微博/T-Toughcookie

近年來， “去城市看海”成為了網(wǎng)絡(luò)調(diào)侃的流行語，洪水和城市內(nèi)澇災(zāi)害也時有發(fā)生。在城市規(guī)劃和建設(shè)相對發(fā)達的今天，人們?nèi)圆幻馐鼙┯旰团_風(fēng)天氣的困擾，古人在面對極端降雨時又該如何接招的呢？就讓我們一起來盤點一些我國古代城市的排水系統(tǒng)，共同學(xué)習(xí)古人的治水智慧。

7月31日下午，北京，從新首鋼大橋俯瞰永定河 ?WeiDuNews.com

北京故宮：千龍出水，蛛網(wǎng)匯流

每年夏季的暴雨，都會讓北京故宮的排水系統(tǒng)登上各種話題榜。在北京及周邊許多城市紛紛陷入“看海”的窘境時，故宮總能快速排除積水，并呈現(xiàn)“千龍出水”的奇觀。

故宮太和殿前排水系統(tǒng) ?王玨

這都得益于故宮龐大而精密完善的排水系統(tǒng)。首先，遵循“上尊而宇卑，則吐水疾而霤遠”(《周禮·考工記》)設(shè)計的各類屋頂，以由陡及緩的曲面將雨水迅速向下向前排出。凸起的筒瓦與凹陷的板瓦所構(gòu)成的“排水通道”——瓦壟，則將雨水有序地匯集至屋檐的瓦當(dāng)處滴落，同時防止雨水滲入屋面。

故宮的曲面屋頂，《故宮建筑細探》 ?周乾

?人民網(wǎng)

落到地面上的雨水則將通過縱橫交錯的干溝、支線、涵洞、溝眼等設(shè)施，匯總向外排出。故宮內(nèi)的排水設(shè)施充分利用了地形特點，借由北門神武門與南門午門約2米的高差，使得無數(shù)水流沿著地面的錢眼、溝槽漏入下水溝道，瀉入內(nèi)金水河，沿紫禁城內(nèi)西側(cè)南流，流過武英殿、太和門前，經(jīng)文淵閣前到東三座門，復(fù)經(jīng)鑾儀衛(wèi)西從紫禁城的東南角流出，最終匯入城墻外側(cè)52米寬的護城河、外金水河、中南海等水系中。

故宮中的內(nèi)金水河 ?北京檔案

太和殿廣場錢眼與暗溝 ?活字文化

其中最為特別的設(shè)施，便是三大殿三重臺基上設(shè)有的1142個螭首，頻頻登上熱門的“千龍吐水”的壯麗景觀便由此而來。作為皇權(quán)的象征，故宮前朝三大殿的臺基采用了古建筑工藝的最高等級，由三重須彌座疊加而成，故稱為“三臺”。為避免其在雨季因存水、滲水導(dǎo)致下沉，每層臺基的地面都有著3%—5%的坡度，臺基邊的欄板底部正中，都設(shè)有直徑為0.1米的近似半圓形的泄水口，使得上層臺基的水可以迅速地直排向下層臺基。欄板端部的望柱底則設(shè)有向外探出約0.8米的排水獸，即“螭首”。直徑約為0.03米的圓孔貫穿排水獸，與欄板里側(cè)的地面相通，將雨水由獸嘴排出，由此避免欄板底部有雨水回流，同時造就了恢宏的藝術(shù)效果。

螭首 ?活字文化

早在元朝興建都城時，主持設(shè)計的大臣劉秉忠便采用了開放式街巷制，來全面謀劃城市的布局與排水系統(tǒng)的鋪設(shè)。當(dāng)時還專門引入了水利專家郭守敬，主持排水工程的建設(shè)。

元大都中修建有蛛網(wǎng)密布的明渠暗溝，并挖鑿了太液池、內(nèi)外金水河和故宮的筒子河（護城河）用于蓄水和排水。如此完備的排水系統(tǒng)建設(shè)，為故宮提供了強有力的道道防線，平時用于城市供水和消防取水的河渠，在強降雨或山洪來襲時，便可以保護故宮不受侵害。

元大都平面及水系示意圖 ?《元大都勘探和發(fā)掘》

明清北京城在元大都的基礎(chǔ)上改擴建而成，開挖南海以擴大原太液池的水面。內(nèi)城修建了大明壕、東溝和西溝，外城有龍須溝、三里河等水道，形成了縱橫交錯的管網(wǎng)。城內(nèi)的河道密度大約達到每平方公里1.07公里，全城水系總?cè)萘窟_到近2萬立方米。自永樂十八年（1420年）紫禁城竣工，至今已近600年，無一次雨澇致災(zāi)的記錄。此排水系統(tǒng)得以有效沿用至今，離不開及時有效的維護和保養(yǎng)。明代便為此工作設(shè)立了惜薪司，清代為內(nèi)務(wù)府營造司。故宮博物院成立后，對此系統(tǒng)的檢修與維護亦十分重視，這才使得故宮可以免受水災(zāi)的侵擾，歷史遺產(chǎn)得以完好保存。

清代北京故宮及北海鳥瞰（1858年出版的《泰晤士報·圖文版》版畫） ?泰晤士報

?微博/科普中國

江西贛州：縱橫紆曲，條貫井然

而在距離故宮千里之外的江西，古城贛州憑借著近1000年前北宋時代修建的同樣古老的排水系統(tǒng)，獲得了“東方威尼斯”的雅號，被認為是“不會淹沒的城市”。

古城贛州 ?來源網(wǎng)絡(luò)

在宋朝之前，地處章水和貢水兩江交匯處的贛州城常年飽受水患之苦。北宋熙寧年間，一個名叫劉彝的知州，通過實地考察，根據(jù)街道的布局和城區(qū)西南高、東北低的地勢情況，采取分區(qū)排水的原則，以州前大街（文清路）為分界線，規(guī)劃并修建了贛州古城的兩個排水主干道系統(tǒng)。因為這兩條排水溝的走向形狀與篆體字“?！?、“壽”二字相似，所以又被稱作“福壽溝”。

福壽溝平面示意圖 ?贛州市博物館

福壽溝采用明溝和暗渠結(jié)合的方式，明溝在地面，暗渠在地下。明溝與贛州城內(nèi)原有的鳳凰池、嘶馬池等數(shù)十口池塘相連，形成水系，具有調(diào)蓄、養(yǎng)魚、溉圃和污水處理利用的綜合效益，從而形成一條生態(tài)環(huán)保循環(huán)鏈。古代沒有抽水機、水泵等機電設(shè)備，不可能將低處的水排向高處，也不能加快坡度較小的下水道的排水速度。“福壽溝”完全利用城市地形的高度差，采用自然流向的方式，使得城中的雨水和污水自然地排入江中。

古錢形狀的排水孔 ?來源網(wǎng)絡(luò)

此外，為防止江水倒灌，劉知州在出水口處增設(shè)了閥門水窗，并將排水口附近的管道設(shè)計成多層斷面，以加大水流的沖力，這樣，當(dāng)江水淹沒水窗時，江水壓力自然將閘門關(guān)閉；而當(dāng)江水水位低于水窗水位時，城內(nèi)之水便可利用沖力將水窗沖開，進行排水。其精巧的坡度和斷面設(shè)計，還能保證排水溝內(nèi)的水流有足夠的沖力，可以帶走泥沙。

福壽溝水窗實景圖 ?來源網(wǎng)絡(luò)

福壽溝水窗示意圖 ?贛州歷史文化與城市建設(shè)博物館

治水有方的知州劉彝，后被朝廷調(diào)到京城當(dāng)了“都水丞”，成為了專管全國水利的官員。如今，全長達到12.6公里的福壽溝依然承擔(dān)著贛州老城區(qū)近10萬居民的生活排污功能。它與堅固的贛州城墻一起，保護著古城贛州和贛州人。

“都水丞” 劉彝銅像 ?來源網(wǎng)絡(luò)

歷史悠久的治水智慧

史料記載，我們的祖先很早就意識到了排水系統(tǒng)的重要性，在城市選址時也會充分考慮如何實現(xiàn)給排水、灌溉和防洪等需求?！豆茏印酚醒裕骸胺擦迹怯诖笊街?，必于廣川之上；高毋近旱，而水用足；下毋近水，而溝防省”。”《周禮·考工記》則對匠人挖掘溝渠的要求作了描述，甚至運用了流體力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的指導(dǎo)思想來防止排水道的阻塞和坍塌。

偃師二里頭遺址二號宮殿與排水設(shè)施 ?《夏商都邑水利文化遺產(chǎn)的考古發(fā)現(xiàn)及其價值》

迄今所知中國最早的排水系統(tǒng)，可追溯到距今約4600年的新石器時代晚期，一組出土于河南淮陽平糧臺龍山時代城址的陶質(zhì)地下排水管道。在夏商時期都邑宮殿區(qū)的大量宮殿建筑基址中，也可以發(fā)現(xiàn)排水水道，包括明溝和暗道。它們往往會構(gòu)成一個排水網(wǎng)絡(luò)，將各宮殿的落雨匯集起來，再通過城門下的水道排進護城河。

偃師商城宮城大水池水渠剖面圖 ?《夏商都邑水利文化遺產(chǎn)的考古發(fā)現(xiàn)及其價值》

在西周早、中期的建筑遺址中可以發(fā)現(xiàn)用卵石或經(jīng)過燒烤的硬化土鋪砌的散水坡。到了秦漢時期，王朝都城的建設(shè)規(guī)劃性明顯增強，人們學(xué)會因地制宜地建設(shè)周密完善的城市水系，綜合解決城市給排水和交通等問題。隋唐時期的里坊制城市中，磚鋪散水、滲水井和排水管道亦隨處可見。許多的設(shè)施經(jīng)歷了悠久的歲月，只能從不同時代的遺址中窺見一斑。而歷史最悠久的，沿用至今的排水系統(tǒng)，便是前文提到的于宋朝修筑的“福壽溝”。

古代排水系統(tǒng) ?許宏

由此看來，排水系統(tǒng)的設(shè)置需要因地制宜。從古人的經(jīng)驗中，我們不難看出，利用地勢、坡度或是高差，是實現(xiàn)自然排水的重要一環(huán)。即便采用同樣的設(shè)施，不依勢而行的排水系統(tǒng)也是行不通的，南京古城便是一個例子。

南京明城墻的“龍吐水”景觀 ?人民網(wǎng)

此外，縱橫交匯的管道系統(tǒng)需要和城市的布局規(guī)劃同步建設(shè)。隨著城市結(jié)構(gòu)與交通越來越復(fù)雜，以及大量道路硬化所帶來的城市吸納雨水功能減弱，城市的地下排水系統(tǒng)的負擔(dān)加重，并愈發(fā)顯得脆弱不堪。海綿城市為解決這一問題提出了一種方案。與此同時，在未來的城市開發(fā)與建設(shè)的過程中，我們或許可以將地上與地下空間的建設(shè)相結(jié)合，為城市的整體安全進行更為細致且謹慎的規(guī)劃。