北京暴雨考验城市排水系统:看古代如何建设排水工程(组图)
紫禁城排水系统示意图
紫禁城
紫禁城(1403年一1424年)占地72公顷,宫殿建筑连檐接栋,地面大都为砖石铺设,设有完整排水系统,加之历年的掏挖养护,五百余年来几乎不见暴雨积水记载,可见其排水效果之良好。
宫城内利用自然坡降设计营造了纵横交错、主次分明、明暗结合的庞大人工排水网络,包括干沟、支线、涵洞、沟眼(沟眼:明沟穿过台阶或建筑物等障碍物的出入口,通常为券洞形式。)等众多排水设施。
紫禁城内总的排水走向是将东西方向的支线排水汇集到南北干沟内,再流入内金水河,最后汇入护城河。各排水分区既要适应总排水趋势,又要根据具体情况酌情处理,以保障水流畅通无阻。为此各院落地面多留有“泛水”,即预先确定的庭院水流落差坡度。院落正中南北走向的御路或甬道,其断面多呈“熊背”式样,即庭院中的南北向御路或甬道断面通常呈中间略高、两边稍低的形式,工匠以此构造作为院落的分水线。降水时节,雨水首先顺地面坡度流入房基四周的石槽明沟,明沟若遇有台阶或建筑物,则从“沟眼”穿过,或直接通过“钱眼”状的雨水石板汇入暗沟,而后依次通过支线、干线排入内金水河。除了排水干渠以外,紫禁城内外还布置有纵横如蜘蛛网般的二级排水沟(大街两旁的沟渠),三级排水沟(偏街小巷内)。
北京北海团城
北京大多数古建筑,如故宫、天坛、正阳门、钟鼓楼等,为了保证排水,都在地面留有不同式样的泄水口。而在团城高于地面4.6米,周长只有276米的城墙外却找不到一个泄水口,地面也没有排水明沟。但无论雨下得多么大,在团城上只是雨过地皮湿不会产生径流。
2001年,团城里的古树“白袍将军”生病,专家为其诊治找病根时,偶然发现了这套古代先进的排水系统。专家通过实验发现,在团城上即使遇到一次降水量达18毫米的雨,地面上也不会形成径流。
这套地下集雨排水系统建于明永乐年间,距今600多年。
北京团城闻名于城内古树,始建于辽代(907AD-1125AD),北京地处温带半干旱、半湿润地区,受季风性气候影响,多年平均降水595mm,适合于松柏生长。另外,团城内独特的雨水渗排系统为古树的生长营造了适宜的环境。
团城排水工程示意图
另一重要设施是渗排涵洞,涵洞深埋,其壁及底部均由青砖铺筑,利于与地下水相匀渗透;它在转折处设雨水口,便于清淤和地下通风;深埋的涵洞,有助于提高表层土壤地温,有利于古树生长。雨季时涵洞内积留的雨水渗入土地,而旱季,地下水渗入涵洞,涵洞内水易于流动,以此更易于团城内水源的交流补充。
秦始皇陵和乐天大佛的排水系统建造令人叫绝
秦始皇陵
工程浩大的秦始皇陵为了适应气候和地形特征,设计了一套立体的防水设施。
秦陵地区在两千多年前温和多雨,由骊山而下的地表径流和由此而产生的地下潜流也丰沛,因此,秦始皇陵在建造初期便在墓圹迎水面(即南部和东西两侧)挖设一条超过地宫设计深度、平面略呈“U”形的人工沟壑,从而汇聚各层地下潜水,并阻拦其进入墓圹,以利于北部地宫的修筑。由考古发现778米长的排水渠环绕墓圹的两侧,是整套系统的前段。后段排水设施全长525米,由位于封土西侧以外类似“坎儿井”的一组明井和暗渠组成,与前段工程的西北端相接,将前段沟渠汇聚的地下水流排出陵园。这些明井暗渠连成的排水道呈"Z”字形布局,现己探出8段明井和7处暗渠交替相接。明井都是口大底小,相互之间以拱顶的地下暗渠相通。前后两段排水渠道能够保障地宫的顺利修建,但工程结束后不再需要排水渠道,而需要阻水设施。于是利用枯水季节,将加工过的青膏泥(质地细密类似湖底淤泥,隔水性强)填充在前段沟渠内并逐层夯实,夯层厚达17米;在青膏泥之上,再以21米厚的含沙黄土夯填。这样前段的排水沟渠就摇身一变,成为横口地下的拦水大坝,功能也由排水转为阻水,用另一种方式隔断了地下潜水对地宫的渗透。
与地下阻排水工程相呼应的是地上的排水系统。在陵园内不论是墙脚楼旁、封土周围,均列有整齐的排水管道,形成一整套纵横交错的地表排水设施。它们能将生活用水、地表雨水迅速排到地势低注处,并引向陵园外。
乐山大佛
位于四川省的乐山大佛背依栖鸾峰,开凿于713-803年,大佛地处温湿气候区,年降雨日多,且强度大,年均降雨量为1386mm。为防止对大佛的侵蚀,古代工匠在开凿乐山大佛时,精心设计了排水系统。分为佛身地下水和表水的排引两部分,解决了不同来源水的问题。
乐山大佛,由于岩间裂隙形成了地下水通道。为克服山体地下水渗透影响,古代工匠在大佛背后开凿了二层排水廊道,并将水导引入岷江。第一层位于大佛耳后,高4.5-5m,宽1-1.3m,主要排引耳部以上的地下水。第二层位于大佛颈后,高2.5m,宽0.6-1m。
对于佛身表水,另一套较完备的排水系统位于大佛的头顶至右臂,它能很好地排除佛身胸部以上大气降水和深处的地下水。其中,头部的发髻造型构成两层排水渠道,而胸部的袈裟造型与排水有机结合,将来水导入右腹部排水沟,最后通过大佛右脚外侧直接导入岷江。(部分案例引自《浅析中国古代排水系统》 作者:同济大学污染控制和资源化研究国家重点试验室 余蔚茗等)
结语
从秦始皇陵的排水阻水设计,乐山大佛、北海团城的排水设计,我们可以看到古人的严谨。然而即使再有前瞻性,古人也难料今人填河造房。大城市病,还得现代人自我解决。
来源:搜狐网
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