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01 北京故宮：千龍出水，蛛網(wǎng)匯流
每年夏季的暴雨，都會(huì)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(shí)，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(yuǎn)”(《周禮·考工記》)設(shè)計(jì)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(shí)防止雨水滲入屋面。
故宮的曲面屋頂，《故宮建筑細(xì)探》 ?周乾
?人民網(wǎng)
落到地面上的雨水則將通過(guò)縱橫交錯(cuò)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(diǎn)，借由北門(mén)神武門(mén)與南門(mén)午門(mén)約2米的高差，使得無(wú)數(shù)水流沿著地面的錢(qián)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(guò)武英殿、太和門(mén)前，經(jīng)文淵閣前到東三座門(mén)，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(hù)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(chǎng)錢(qián)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(tái)基上設(shè)有的1142個(gè)螭首，頻頻登上熱門(mén)的“千龍吐水”的壯麗景觀便由此而來(lái)。作為皇權(quán)的象征，故宮前朝三大殿的臺(tái)基采用了古建筑工藝的最高等級(jí)，由三重須彌座疊加而成，故稱為“三臺(tái)”。為避免其在雨季因存水、滲水導(dǎo)致下沉，每層臺(tái)基的地面都有著3%—5%的坡度，臺(tái)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(tái)基的水可以迅速地直排向下層臺(tái)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(shí)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(shí)，主持設(shè)計(jì)的大臣劉秉忠便采用了開(kāi)放式街巷制，來(lái)全面謀劃城市的布局與排水系統(tǒng)的鋪設(shè)。當(dāng)時(shí)還專門(mén)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(hù)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(qiáng)有力的道道防線，平時(shí)用于城市供水和消防取水的河渠，在強(qiáng)降雨或山洪來(lái)襲時(shí)，便可以保護(hù)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(kuò)建而成，開(kāi)挖南海以擴(kuò)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(cuò)的管網(wǎng)。城內(nèi)的河道密度大約達(dá)到每平方公里1.07公里，全城水系總?cè)萘窟_(dá)到近2萬(wàn)立方米。自永樂(lè)十八年（1420年）紫禁城竣工，至今已近600年，無(wú)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(kāi)及時(shí)有效的維護(hù)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(yíng)造司。故宮博物院成立后，對(duì)此系統(tǒng)的檢修與維護(hù)亦十分重視，這才使得故宮可以免受水災(zāi)的侵?jǐn)_，歷史遺產(chǎn)得以完好保存。
清代北京故宮及北海鳥(niǎo)瞰（1858年出版的《泰晤士報(bào)·圖文版》版畫(huà)） ?泰晤士報(bào)
?微博/科普中國(guó)
02 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(shí)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(hào)，被認(rèn)為是“不會(huì)淹沒(méi)的城市”。
江西贛州：古城夜經(jīng)濟(jì)紅火-人民圖片網(wǎng)
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(gè)名叫劉彝的知州，通過(guò)實(shí)地考察，根據(jù)街道的布局和城區(qū)西南高、東北低的地勢(shì)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(gè)排水主干道系統(tǒng)。因?yàn)檫@兩條排水溝的走向形狀與篆體字“福”、“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(yú)、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(méi)有抽水機(jī)、水泵等機(jī)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(qián)形狀的排水孔，千年贛州福壽溝、600年故宮九龍吐水，盤(pán)點(diǎn)排水神器- 每日頭條
此外，為防止江水倒灌，劉知州在出水口處增設(shè)了閥門(mén)水窗，并將排水口附近的管道設(shè)計(jì)成多層斷面，以加大水流的沖力，這樣，當(dāng)江水淹沒(méi)水窗時(shí)，江水壓力自然將閘門(mén)關(guān)閉；而當(dāng)江水水位低于水窗水位時(shí)，城內(nèi)之水便可利用沖力將水窗沖開(kāi)，進(jìn)行排水。其精巧的坡度和斷面設(shè)計(jì)，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(shí)景圖 ?來(lái)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(guó)水利的官員。如今，全長(zhǎng)達(dá)到12.6公里的福壽溝依然承擔(dān)著贛州老城區(qū)近10萬(wàn)居民的生活排污功能。它與堅(jiān)固的贛州城墻一起，保護(hù)著古城贛州和贛州人。
“都水丞” 劉彝銅像 ?來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
03 歷史悠久的治水智慧
史料記載，我們的祖先很早就意識(shí)到了排水系統(tǒng)的重要性，在城市選址時(shí)也會(huì)充分考慮如何實(shí)現(xiàn)給排水、灌溉和防洪等需求。《管子》有言：“凡立國(guó)都，非于大山之下，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(duì)匠人挖掘溝渠的要求作了描述，甚至運(yùn)用了流體力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的指導(dǎo)思想來(lái)防止排水道的阻塞和坍塌。
偃師二里頭遺址二號(hào)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(jià)值》
迄今所知中國(guó)最早的排水系統(tǒng)，可追溯到距今約4600年的新石器時(shí)代晚期，一組出土于河南淮陽(yáng)平糧臺(tái)龍山時(shí)代城址的陶質(zhì)地下排水管道。在夏商時(shí)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(huì)構(gòu)成一個(gè)排水網(wǎng)絡(luò)，將各宮殿的落雨匯集起來(lái)，再通過(guò)城門(mén)下的水道排進(jìn)護(hù)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(jià)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(guò)燒烤的硬化土鋪砌的散水坡。到了秦漢時(shí)期，王朝都城的建設(shè)規(guī)劃性明顯增強(qiáng)，人們學(xué)會(huì)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(wèn)題。隋唐時(shí)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(jiàn)。許多的設(shè)施經(jīng)歷了悠久的歲月，只能從不同時(shí)代的遺址中窺見(jiàn)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(lái)，排水系統(tǒng)的設(shè)置需要因地制宜。從古人的經(jīng)驗(yàn)中，我們不難看出，利用地勢(shì)、坡度或是高差，是實(shí)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(shì)而行的排水系統(tǒng)也是行不通的，南京古城便是一個(gè)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(lái)越復(fù)雜，以及大量道路硬化所帶來(lái)的城市吸納雨水功能減弱，城市的地下排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)加重，并愈發(fā)顯得脆弱不堪。海綿城市為解決這一問(wèn)題提出了一種方案。與此同時(shí)，在未來(lái)的城市開(kāi)發(fā)與建設(shè)的過(guò)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(jìn)行更為細(xì)致且謹(jǐn)慎的規(guī)劃。
東京下水道 ?來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
專欄編輯｜Sherry Li
發(fā)文編輯｜Yibo
審核編輯｜Chenxi
