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建築結構丨朝代更迭,看古代排水系統到底長啥樣?

全國頻現豪雨,網路一片質疑。除了見怪不怪的德國「防洪神器」,就是青島人受益於德國的下水道。當這些謠言一一被破解之後,一貫讚揚外國的某些人竟然也讚揚起了古人的智慧,將古代的排水系統吹上了天,現代社會的排水系統反而成了笑話。那麼古代的排水系統有著怎麼樣的發展歷程,真有這麼神奇?

首先得肯定一點,那就是古人的腦子確實靈活,考古學家曾在裴李崗文化遺址內發現了將近9000年前的排水系統,是迄今為止發現的距今最早的排水系統。雖然這個排水系統非常簡陋,但的確有排水的效果。在此遺址上的一些住房外有相連的小溝,,有兩條排水溝依地勢從西北向東南延伸,溝為斜直壁,下部內收,底近平。9000年前的人就已經知道利用自然的地勢來達到排水的效果,是挺令人驚訝的。比較系統的排水設備是在在河南淮陽平糧台發現的,這裡一座距今4000餘年的龍山文化時期的古城堡中,南城門的路面上埋有排水的陶質管道。這些管道口有榫口,可以套接,至今仍有5m多的管道得以保存。

陶制排水管道

陶水管鋪設在南城門的門道下面,在這裡挖一條溝渠,北高南低,上寬下窄,溝口寬及溝深各約0.74米,溝底先鋪設一條陶質管道,其上再並排鋪設兩條陶質管道,所以整個排水設施的橫斷面為倒「品」字形。整個排水管道是套接形成的,每節管道都細端朝南,套入另一節的粗端內,北端略高於南端,與溝渠北高南低的方向一致,這樣更有利於向城外排水。管道的周圍填上土,再加上沙漿以及石塊,鋪出來一條高於管道0.3米的路面。大禹治水算是比較出名也比較早期的治水事件,而這一事件給後人在城市建築上最大的貢獻就是「水在於疏而不在於堵」,因此後來的人們不管是建都立城還是農業生產,都基本秉承這個觀念。古代以農業為主,古代的社會也是由城市與農村兩部分組成。在農村,排水系統主要用於防洪和灌溉,而在城市則用於防洪、供水、豪雨積水及廢水處理。商代時,城市的發展已經初具規模,人口也比較密集,城市排水系統得到了初步的發展,河南偃師商城的考古發掘證明,今天河南偃師城在當時就已建立了系統的排水管道。該城市佔地面積有190萬平方米,城市排水主管道的底下溝槽從東門到王宮長約800米,寬1.3米,深1.4米,可將王宮和城內的水排到護城河,在城內還有用來排出雨水和廢水的分支管道,二者合一形成了一個設計良好的排水系統。在宮城內,每座宮殿都有自己小規模的排水系統,在宮殿的東北、東南和南廡南面共發現三處石塊砌成的排水溝。東北的排水溝設在宮城的東牆內,保留著用石塊砌成的北壁,東西長1.3米,高0.45米,其餘部分被毀。這條排水溝自宮殿的東南起,向東通到宮牆外,與東二城門出的排水道相連,可見當時宮城內各個宮殿之間的排水溝是想通的,並且與城市的主幹排水道也是相同的,成為一個比較系統的排水網路。

河南偃師商城宮城遺址平面示意圖

隨著秦朝的建立,古代的城市進入了一個高速發展的時期。當時的咸陽城非常大,排水系統自然也更為精密與複雜。《三輔黃圖》載:「咸陽北至九峻甘泉,南至鄠杜,東至河,西至汧、渭之交,東西八百里,南北四百里,離宮別館,相望聯屬。」現在雖然很難看到當時的原貌,但是通過宮殿建築區中考古發現的陶水管道、排水池、散水等遺物遺迹,我們仍可想象當年咸陽排水系統的完善。皇宮舊址的考古挖掘發現,皇宮裡建有一個由4 個池子及眾多陶制管道構成的排水設施,它通過溝槽收集雨水和廢水並集中到4 個池子里,再通過管道將其引向河流。漢代的都城長安有著一套複合的排水系統,具備了供水、排水、蓄水等功能。除了寬大的城壕外,在郊外開挖的池苑也具有蓄水的作用。以其為中心,通過人工渠道串聯長安附近的天然河流,形成完整的給水排水網路。明渠自西向東橫貫全城,長達9 公里。由城壕和明渠組成的排水乾渠總長達35 公里。長安城內的排水主要依靠街道兩側的路溝。這些路溝與城內的排水渠道相連,水基本是排入附近的河流中。隋唐時期,城市高度發展,長安城那可是中心大城市,還是國際化的大都市。當時的長安城佔地面積面積達84平方千米,人口也是過百萬,排水系統絕對是重中之重。此時的城市仍然是里坊制,排水系統遍佈於「街」、「坊」組成的棋盤格狀的都市中。建築周圍常見磚鋪散水、滲水井和排水管道。同漢代長安一樣,隋唐的長安城大部分街道兩側都修了水溝,有土築和磚砌兩種,均為明溝。明溝外側設人行道。大路路面中間高、兩邊低,便於及時排除雨水。在城門底下建有排水的涵洞,永安渠、清明渠和龍首渠在流經城內的里坊和池苑后,注入渭河和瀘河,除供應城市用水外,也起到了分洪的作用。作為全國的政治中心,隋唐長安城的排水系統優先考慮的是城內的貴族人群,皇宮中的排水設施甚為考究。大明宮太液池岸發現的排水渠道內設置有橫向磚壁,雨水在經過時可將較大的雜物攔截下來。西內苑發現的排水暗渠是磚石結構的,為了防止淤塞,分段安裝了多道鐵質閘門,這些閘門可以有效地阻攔各種大小的垃圾與雜物,閘門還可以拆卸,方便排空雜物。北宋時的開封城建在黃河邊,除了排水還得特別注意防洪,因此人們在建造防水系統時就有了更多考慮。開封城的排水系統主要由四部分組成。一是開封城附近的四條河流,這4條河流流經城區,擔負著排水功能;二是護城河,開封城內從內城的皇宮開始有3條護城河環繞;三是池塘,開封城內有凝祥、瓊林、金明、玉津4 個池塘分佈;四是排水溝網,據記載開封城內建有複雜的下水道網路,覆蓋城區,有的建在地下,有的沿街道而建,尤其是在4 條皇宮大道兩側都建有排水溝。這些部分相互貫通,非雨季節可以起到儲水的作用,雨季時可以通過下水道、水溝、池塘、城內河、護城河蓄納雨水並排向城外,起到排水作用。這裡要提一下被大肆宣揚的福壽溝。贛州(北宋時稱虔州),三面環水,經常遭遇水患。貢江發洪水時,江水常倒灌到城內,造成災害。北宋熙寧年間,劉彝任虔州知州,他根據街道布局和地形特點,主持修建了兩條排水幹道系統,也就是著名的福壽溝。福壽溝利用城市地形的高低差,將全城的水塘串聯起來,豪雨時調節流量,減少下水道溢流,並將自然降水和生活廢水排入章江和貢江。

留存至今的福壽溝主排水道內部

北宋東京城(開封)排水系統

我們可能不敢相信,北宋東京城(開封)的排水系統是非常發達的,地面的明渠有「八字水口」:「內外八廂創製八字水口,通流雨水入渠甚利」;地下暗渠也四通八達:「汴都地廣平,賴溝渠以行水潦」。

陸遊《老學庵筆記》的一段文字更是可以說明東京地下排水管道之發達程度:「京師溝渠極深廣,亡命多匿其中,自名為『無憂洞』,甚者盜匿婦人,又謂之『鬼樊樓』。國初至兵興,常有之,雖才尹不能絕也。」

人們常說國外城市的地下排水溝寬敞而四通八達,可以容納流浪漢與窮人棲身,所以是城市的「良心工程」云云。宋朝東京城的地下排水系統何嘗不也是如此?因為「極深廣」,便成了城市犯罪分子的藏身之地,即便來了能吏,也難以將這個「地下王國」徹底整治。由此也可以想見東京地下的排水溝渠是多麼寬闊、深長。

南宋杭州城

南宋杭州城的地下排水系統同樣很發達。明代人田汝成在《西湖遊覽志》中說,杭州的地下暗溝有:

李泌所開六井,沈文通所開南井,蘇軾所開新溝,通貓兒橋及雄武營者;而布政司前百獅池,西通西湖,東出水於普濟橋;又仁和學、府學前,亦有暗溝,繞欞星門,出於凌雲橋者是也,余不可考。夫久廢者,固不可復矣,有蹤跡可尋,而坐視堙梗,非郡城之利也。

這些地下溝渠到了明代時,已經因年久失修而不可用,所以田汝成覺得很可惜,認為「非郡城之利也」。

唐宋街坊遺址排水渠

考古上的發現也可以讓我們一睹宋代城市地下排水系統的發達程度。成都的唐宋街坊遺址,曾發現一段保存完好的排水渠,水渠的磚壁在修築時,預留有多個出水口與其它小型暗溝相通。

考古人員介紹說,「這應該是當時城市地下排水系統的乾渠部分。根據層位關係和出土遺物,應該修築於唐末五代,最後在南宋末、元初廢棄。」

重慶合川釣魚城范家堰

重慶合川釣魚城也有一處范家堰宋代遺址,經考古發掘,這裡發現了兩座宋代大型高台建築基址。根據基址以及兩側城牆的建築風格判斷,很有可能是宋時合川署衙遺迹。學者推測,范家堰應該就是宋代合川州治所在地,是合川的政治和經濟中心。

在范家堰遺址,一處經發掘發現的排水設施也引起了關注。這處排水設施有一個四方形的石質水缸,考古學者說,「這是一個沉砂池。」沉砂池好比現代城市下水道的留泥井。

原來,范家堰遺址背靠薄刀嶺,雨季時,從山上流下的水流帶有大量泥土,沖入暗溝后,容易形成沉積堵塞管道。所以,宋人在暗溝中設置了一沉沙池,專門用來沉積從山上衝擊下來的泥土,以保障暗溝的暢通。沉沙池滿后還會有專人負責疏通,其職能類似於現代的市政管道清掏工。

明清:沿用元制,階級分化明顯兩宋時期的統治者們,在這個城市整體的排水規劃上做的並不完美,這個攤子就丟給了元大都的設計和建設者。元大都的選址避開了仍然保留著里坊形式的金中都,對整個城市全面規劃。其排水系統的規劃與設計是與整個城市的建設同步的。河湖水系分為兩個系統,由高梁河、海子、通惠河構成的漕運系統,以及金水河、太液池構成的宮苑用水系統。在大都城的東西兩城牆的北段與北城牆西段還發現了3處向城外泄水的涵洞。涵洞的底部和兩壁以石板鋪砌,接縫處抹上白灰,平打了很多鐵錠。涵洞頂部用磚起券呈拱形,中部裝置著一排鐵柵欄。明清北京城在元大都的基礎上擴建,加建外郭,形成「凸」字形格局。總體上看,其坊巷布局、市坊結合的城市格局,基本上繼承元代舊制,排水系統上也是儘可能地保留和修復了元大都的排水溝渠。清朝的統治者比較喜歡興建皇家園林,因此會增設一些新的排水渠道,主要是內城沿東西城牆內側各開明溝一條、外城三里河以東從大石橋到廣渠門內的明溝,以及崇文門花市街的明溝。作為統治中心,階級分化也比較明顯,達官貴人的下水道明顯要複雜與精細得多。近現代:科學規劃民國以前,蘇州古城區尚無地下排水管道,污水多無組織排放,僅在部分道路的條石路面下磚砌條石蓋板溝作為排水系統,就近入河。以管道排水方式進行城市污水的收集和輸送始於1927年古城區部分城市道路(護龍街、景德路、道前街、十梓街、臨頓路、觀前街等)的修建。例如,1927年民國政府新建長793 m、寬9.75 m的平門路(護龍街北段),路面和人行道改用碎石和煤屑鋪砌,並首次沿路敷設了管徑300 mm的混凝土管下水道。此後,新建道路均敷設排水管道,但管徑較小(300~450 mm)。 建國后,古城內改建部分街巷為城市道路,路面採用彈石鋪砌,此種路面顯著特徵之一即是徑流係數較小,然排水系統管徑也相對較小(450 mm及以下)。1962年起,部分道路在彈石路面之上加鋪瀝青混凝土,徑流係數相應提高。根據對當時的污水工程建設情況的調研,古城內排水體製為截流式合流制,排水管道多為合流管、污水截流管。 20世紀70年代末80年代初,蘇州開始大規模城市建設,配套的城市排水(雨污水)管網建設陸續展開,相繼建成城西、城東和城南3座污水處理廠,以及相應的污水管網和中途泵站。在古人排水的概念中,基本是把「水往低處流」這個概念發揮到淋漓極致,即便地勢平坦也要製造條件,使水流憑重力排放。但隨著城市化的不斷進步,也可以明顯地看出,一些帶有老舊色彩的下水道並不適應新的城市發展。同樣,今天的城市道路系統不管是從承載量還是功能上都要比古代複雜得多。古代的城市也好,縣鎮也罷,比起今天規模小的不知道多少,更不要說今天的人口比起以前增長了多少了。大城市的高密度與大規模發展,使得一些在古代十分有效的排水系統今天只能是個擺設。另一方面,城市發展佔用了部分河道以及湖泊池塘,城市的水面率日益減少,整個排水系統的蓄水能力也在不斷下降。因此,單純去迷信古代某某排水系統是不科學的,因為整個的外部環境差別實在太大了。

這就是古人的智慧。

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