古代城市如何防被淹?宋朝排水溝現在還在用
最近,南方部分地區連降暴雨,長江流域一些城市的道路、小區被淹,其中又以南京、武漢最為嚴重。
內陸城市被淹,今年並不是第一次。近年來,每到澇季,就會傳出部分城市被水淹的消息。究其原因,是因為城市開發,對自然水系的破壞,不少起著「蓄水池」作用的湖泊被填埋;大量道路硬化,城市吸納雨水功能減弱;地下排水系統更是脆弱不堪,導致城市排水不暢……
在一千多年前,出現了人口大量聚集的城市,那個時候,大雨、暴雨出現也很頻繁,卻少有城市被淹的記錄,特別是古都北京,城市裡殿宇林立,卻很少被水淹。通過考古發現以及一些資料記載,北京古城在建造之初,就建立了周密而高效的排水系統。除北京外,江西贛州的福壽溝,從北宋年間開始,一直到現在,仍然承載著贛州舊城區的排污功能,從這些痕迹中,能夠看出古人的智慧。
讓我們一起來看看古人在面對城市排水時,有哪些高招。
元大都:郭守敬主持排水工程
如今北京城市的基本格局始於元代所建的都城,元世祖忽必烈至元四年(1267年)至元順帝至正二十八年(1368年),北京為元朝國都,俗稱元大都。
元大都城是由大臣劉秉忠主持設計的,其建設並非單純建造地面建築,而是注重水源的引入和水流的輸出。當時,主持元大都排水工程的是水利專家郭守敬。請注意,水利專家被引入城市建設,這說明元代決策者已經將城市建設與排水系統建設視為一個整體,以做水利工程的態度來做城市排水系統。
在大都建設時,開挖明渠暗溝,並構建了交匯、貫通的地下溝渠。目前沒有發現元大都地下管線史料圖,但是通過考古發現大都城東牆中段和西牆北段的夯土牆基下,殘存兩處石砌排水涵洞。涵洞長約20米左右,底部與兩壁,皆以石板鋪砌,顯然不是臨時的簡易涵洞,而是可以使用很多年的堅固涵洞。石壁長1122米,在涵洞內外側,還有一條以石鋪砌成的615米長的出入水口。在今西四(牌樓)附近地下,有一條石條砌築的明渠,寬1米,長1165 米。由此推測,元大都城內沿著主要的南北大街,有排水乾渠,並有暗溝與之垂直分布,形成管網狀的明渠暗溝,進行城市排水。
明洪武四年(1371年)改元大都為北平,明永樂元年(1403年)升北平為都城,稱北京。明代北京城規劃繼承了中國歷代都城規劃的傳統,排水系統在元大都基礎又有所發展,城內有大明壕、東溝、西溝、東長安街御河橋下溝,外城有龍鬚溝、虎坊橋明溝和正陽門東南三里河,形成縱橫交錯的管網,而且溝渠根據地勢,因勢利導,自北向南,水勢順流而淌,不會形成積水余漲。排水溝也分兩段,德勝門外西水關是從護城壕引水入關的上游,前三門外的護城壕則是城內主要溝渠排水泄洪的下游。這體現了當年北京城建設者全局考慮的視野以及先進的測量、設計和施工水平。
故宮:台基龍頭既美觀還能排水
北京城內有大多數古建築,如故宮、天壇、正陽門、鐘鼓樓等,在建設時就考慮了排水問題,地面留有不同式樣的泄水口。無論雨下多大,雨過地皮濕卻不會有較大的積水。
作為明清的皇宮,故宮排水溝渠自成體系,明溝暗渠一樣不少。故宮佔地72公頃,南北長961米,東西寬753米,宮殿建築連檐接棟,現存建築980餘座,房屋8700多間,建築面積15萬平方米,是中國現存規模最大、保存最完好的古建築群。
故宮三大殿台基上的龍頭能起排水作用
故宮地下有縱橫交錯的排水溝渠,分為南北向乾溝、東西向支線、涵洞、溝眼等系統。雨水通過地面的溝眼、錢眼,流淌進暗溝,依次進入東西向支線,再彙集到南北向乾溝,流入內金水河,最後匯入護城河。
故宮內收集雨水的點很多,地面有坡度面,利於雨水流入房基四周的石槽明溝,遇有台階或建築物時,則從「溝眼」穿過,或直接通過「錢眼」狀的雨水石板匯入暗溝。
在故宮內有三大殿,有三重台基,台基沒有暗溝,它們怎麼排水呢?原來台基上有1142個龍頭,不僅有裝飾美化的作用,龍頭還是排水孔,台基上的雨水通過龍頭排泄出去,形成「千龍吐水」的景觀。
除了排水乾渠以外,故宮的地下布滿蜘蛛網般的二級排水溝(大街兩旁的溝渠)和三級排水溝(偏街小巷內)。無論雨水再大,不會形成積水,暴雨來勢兇猛也僅僅濕地皮。
有關資料顯示,故宮的排水系統分為明暗兩套,明排是通過鋪地做出泛水,通過各種排水口、吐水嘴排到周邊河中,暗排是通過地下排水道將水排到河裡,而這條河就是內外金水河。
贛州:宋代福壽溝造福今人
有人會說,北京是元明清時期的首都,故宮是皇帝居住、辦公的地方, 建設者自然用心,精心設計,普通城市是百姓居住的地方,設計未必用心。此言差矣。古人建設普通城市,也會從居住功能、生活方便、防止淹水等多方面考量。
江西古城贛州就是一個鮮明的例子。贛州位於江西省的南部,是江西的南大門。2010年6月21日,江西贛州市部分地區降水近百毫米,市區未現明顯內澇,也沒有一輛汽車泡水,贛州人為此感到慶幸,因為強降雨沒有對他們的財產造成損失,而離贛州不遠的廣州、南寧、南昌等諸多城市卻慘遭水浸。贛州為什麼會避開被水淹泡?因為在贛州有一套始建於宋代的高效排水系統,至今還在發揮作用,造福贛州。
位於江西贛州的福壽溝,如今還在為贛州居民服務
古城贛州是一座依水而建的城市,自唐代建城以來,洪澇連年不斷。北宋宋神宗熙寧年間(1068年-1077年),劉彝任虔州(即贛州)郡守。他為贛州洪澇不斷而苦惱,作為地方官,有心改善內澇痼疾。經過反覆踏勘,他依據城市地勢西南高、東北低的地形特點建設排水溝,在強降雨或洪水來臨之時,溝渠蓄水並有效排水。排水溝以州前大街(今文清路)為排水分界線,因為兩條溝的走向形似篆體的「福」、「壽」相似,東南部以「福溝」命名,西北部稱「壽溝」,統稱「福壽溝」。「縱橫紆曲,條貫井然」,「壽溝受城北之水,東南之水則由福溝而出」。
福壽溝在建造上採用明溝和暗渠結合方式。明溝在地面,暗渠在地下。明溝與贛州城區的鳳凰池、金魚池、嘶馬池、清水塘、荷包塘、花園塘等數十口池塘相連,形成水系,遇到大雨,作為蓄水池,調解雨水流量,減緩排水壓力。池塘與明溝還可以種植水生植物,養魚,增加人民的經濟收入。除此之外,還有獨創的「水窗」。所謂「水窗」即排水口的閥門,汛期時外面江河水位上升,贛州內城水位低,容易發生江水倒灌,水淹城區。水窗關閉,江水不能倒灌,這樣保護了城區的安全。江、河水位正常時,贛州城區的水通過水窗,排入章江和貢江。如何操作水窗開啟和關閉呢?他們當時想了一個辦法:排水口附近的管道呈現多層斷面,坡度提高後,只有足夠的水壓才能沖開水窗,排水。當江水水位高於水窗水位時,江水之力自然將閘門關閉;當江水水位低於水窗水位時,城內之水形成衝力,將水窗閘門沖開。
近千年來,福壽溝一直在發揮作用,承載著贛州舊城區居民的排污功能,保護贛州免於洪澇之災,雨水之災。直到今日,仍有900多米長的下水道在使用。
歷史上,中國很多城市多採用明渠和暗溝相結合的排水系統,有效發揮防洪抗澇的效果。例如隋唐時期的長安城,面積83平方公里、人口逾百萬。長安城排水系統遍佈於由「街」、「坊」組成的棋盤格狀的都市中。長安街道的大路路面中間高、兩邊低,便於排泄雨水,匯入街道的兩側的明溝。建築周圍有磚鋪散水、滲水井和排水管道。城門下建有排水涵洞。明溝里的水經過永安渠、清明渠、龍首渠,注入渭河和滻河。由於年久失修,淤塞嚴重,很多城市沒有進行有效疏通,很多古老的明渠、暗溝喪失了功能。只有贛州等少數的城市保留了古代的排水系統。
從理論上說,與宋、元、明、清時期的科技條件相比,如今的人們擁有先進的科學技術,抗洪防澇的能力更強,但是我們卻無法阻止城市的被淹,而且屢屢出現窘迫的狀況,大雨大淹,小雨小淹,這不得不令人深思。
在了解了元大都、故宮、贛州等古城周密的排水溝渠後,古人在建設排水系統時的前瞻性及人性化令今人感到驚嘆,而他們在建排水系統時所倡導的為後人謀福祉的理念更值得讚揚。再看看當下城市道路、小區被淹,大多是因為城市建設中缺乏規劃、急功近利等諸因素所致。
面對千年前的排水工程還在高效發揮作用,保護著城市不被水淹,如今的城市建設投入不菲資金,卻依然在暴雨面前失效,我們是不是會有一些感觸呢?
補白:德國在青島首次提出雨污分流
提到城市排水工程,很多人就會津津樂道於德國佔領青島時期,為青島建設的排水系統。實際上,當年留存下來且正在發揮作用的排水管道數量很少,目前青島市內維持正常排水工作的排水管道絕大部分都是在1949年後設計、鋪設的。不過,一百多年前,德國為青島的城市建設尤其是排水工程所做的嘗試,確實為人們提供了極好的借鑒。
1898年,德國軍隊登陸青島,立志要把這個只有2萬人口的漁村,打造成德國海外殖民地的樣板城市。當時,他們調集了德國一流的城市規劃專家和建築設計師來到青島,按照當時歐洲最先進的城市規劃理念,對青島進行了城建規劃。如今,德國檔案館藏一批記錄青島城市建設的原始檔案,其中一部名為《膠澳發展備忘錄》有著重要的史料價值,這本書是當年膠澳(青島地區昔稱膠澳,1891年清朝政府議決在膠澳設防,青島由此建置)總督府組織編寫的,自1898年10月起,直到1914年,不間斷記錄了17年,完整記下了當時德國殖民者建設地下管網的意圖、理念及施工進度。
1898年10月,初來乍到的德國軍隊水土不服。駐軍中經常發生腸炎,他們認為大腸桿菌和痢疾流行,可能是土壤和飲用水污染、居住環境擁擠等諸多原因造成。從這一年開始,德國人意識到了與供水系統同步建設排水系統的重要性。因此《膠澳發展備忘錄》明確提出,「通過中央輸水管道提供保證安全的優質飲水,擴建下水道網,以及清運中國人的垃圾等,都是面臨的緊迫任務。」 這是《膠澳發展備忘錄》第一次提到籌劃青島下水道建設,並且在此後每年度的報告中,都將下水道建設作為重點項目陳述總結。
檔案顯示,德國人設計的排水系統,暗渠都埋在地下2米,直徑最粗半米,細的如同手腕粗;管道則是用陶瓷管,帶螺絲口。管道介面麻紗外面瀝青封口,一般多為一米半到2米長的短管,方便檢修。而且排水的明渠和暗渠,每隔50米就會挖隧道,用雨箅子分流,擋住隨雨水沖刷而來的泥沙。這套系統基本覆蓋了青島老城區,現在在青島西部老城區,還在使用這些暗渠。
青島棧橋附近德國人建的排水口
另外,德國人在青島的城市建設中,第一次明確提出了雨污分流的概念。雨污分流的工程從論證到完工持續了5年之久。1901年的備忘錄記錄:糞便和污水依然直接排放到海中,而污水下水道已進行了招標,計劃施工。下一年的備忘錄顯示,這項工作終於有了眉目:把排放污水和建造下水道的工作,交給了一家德國公司。建築工程大約耗時2年完成。與此同時,雨水下水道與街道擴建同步進行。
在地下管網雨污分流之後,青島的糞便污水跟雨水實現了分流,於是德國人在青島建立了兩個污水收集點。有意思的是,這時的青島出現了一個有名的糞商:劉子山。劉子山白手起家,出身低微。懂幾句德語,和德國人打交道後看上了收集糞便這一無本買賣。德國人把糞便收集的活交給劉子山,給他一部分錢,劉子山則把處理的糞便賣出去做肥料又是一筆錢。最後劉子山靠承包城市糞便起家,又做房地產生意,竟然成為青島首富。
前幾年青島城市施工,在老城區挖出的一段德制下水陶管居然砸不破,而且德國人用的古力蓋(古力是德語「Gully」的音譯,意思是指帶有可供人出入井蓋兒的地下雨污水坑道)至今完好如初,而且它們的設計也很巧妙,不易被盜。
還有一些細節體現了他們的設計理念,當時德國製造的雨水管道帶有反水閥,這樣一來雨水沖刷的臟物只能進入雨水斗,而不會進入管道,不會造成管道堵塞,臟物也便於清理。管道堵塞的少,古力冒溢的就少。反水閥還能避免管道里的臭氣散發到空中。






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