淺析中國(guó)古代排水系統(tǒng)pdf

1、淺析中國(guó)古代排水系統(tǒng)余蔚茗 李樹平 田建強(qiáng)（同濟(jì)大學(xué)污染控制和資源化研究國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，上海，200092）E-mail：， ，摘要：眾所周知，中國(guó)古代創(chuàng)造了輝煌的文明。排水系統(tǒng)為人們生產(chǎn)生活提供了便利，保障 了衛(wèi)生和安全。隨著時(shí)間的推移，制造工藝不斷發(fā)展，排水設(shè)施的材料和設(shè)計(jì)不斷得到改進(jìn)。 另外，由于人口的增長(zhǎng)，城邦的建立以及人們對(duì)生活要求的提高，出現(xiàn)在生活區(qū)域和娛樂(lè)設(shè) 施的排水系統(tǒng)也日益完善。本文以考古發(fā)現(xiàn)為依據(jù)，以不同的排水功能劃分，結(jié)合古代治水 思想，從城市排水、住宅雨水系統(tǒng)、防水布置以及地下水涵養(yǎng)方面，分類介紹排水系統(tǒng)與設(shè) 施在古代文明發(fā)展中所起的作用。最后淺議了古代排水對(duì)現(xiàn)代的啟示

2、。 關(guān)鍵詞：排水設(shè)施，污水，雨水，地下水，系統(tǒng)1. 引言中國(guó)古代的排水系統(tǒng)，同中國(guó)古代文化的形成有著密切的聯(lián)系。在長(zhǎng)期的自給自足、以 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的封建社會(huì)，廣大農(nóng)村的排水設(shè)施發(fā)展相當(dāng)緩慢，一般農(nóng)家僅將糞便排入廁所 坑內(nèi)，依靠周期性排空作為農(nóng)作物的良好肥料；而淘米洗菜、盥漱洗濯等日常生活污水，水 量一般很小，通常直接傾倒地面，極少在家庭或建筑內(nèi)設(shè)置污水管道系統(tǒng)。只有在都城或民 居聚集的商邑設(shè)有比較完備的排水設(shè)施，將污水和雨水排入溝渠，導(dǎo)入自然水體。此外，溝 渠還有防洪排澇的作用，溝渠材料包括磚石砌塊和陶土管道1。城邦的建立對(duì)大型排水系統(tǒng)的建立提出了要求；文化審美的提高引發(fā)了大規(guī)模的建筑和 人造

3、景觀的出現(xiàn)，同樣，能工巧匠在人工造物的同時(shí)創(chuàng)造了和諧的配套排水設(shè)施。由于排水 問(wèn)題同各地的氣候、地勢(shì)、地形、生態(tài)條件、土地等自然資源的分布關(guān)系密切，因此，通過(guò) 研究古代排水技術(shù)與設(shè)施發(fā)展，可以從一個(gè)側(cè)面對(duì)現(xiàn)代排水有所借鑒。表按年代先后列出 了考古發(fā)現(xiàn)的排水案例。表 1.構(gòu)筑物分類Table.1 Classification of construction年代材料及構(gòu)筑物例子新石器時(shí)代后期(2600 BC 陶土管河南淮陽(yáng)平糧臺(tái)古城2100BC )夏(2100BC1600BC)木結(jié)構(gòu)溝渠、壕池連接天然河湖商(1600BC1100BC)石木結(jié)構(gòu)排水溝，全長(zhǎng) 800偃師商西亳城米西周(1100BC77

4、0BC)陶瓦、板瓦平遙古城春秋戰(zhàn)國(guó)( (770BC221BC)河卵石斜坡式散水臨淄齊國(guó)古城，曲阜孔廟、孔林、孔府秦(221 BC207 BC)陶土管道、排水池以及散水阿房宮、秦始皇陵1西漢(206BC25AD)五角形陶管、滲水井、涵道、長(zhǎng)樂(lè)宮溝洫唐(618AD907AD)磚或石渠壁，暗渠中鐵質(zhì)閘門長(zhǎng)安城、樂(lè)山大佛、龍門石窟宋(960AD1206AD)磚溝墻、條石蓋板福壽溝、東京城、大足石刻元(1206AD1368AD)磚頂、底石板涵洞大都明清（1368AD1840AD）龍頭出水口紫禁城2. 城市排水古人很早就知道排水對(duì)居住地環(huán)境衛(wèi)生、日常生活及人們生命安全的重要性。原始聚落 多位于河崖的高地上

5、，目的是為了把自然降水和生產(chǎn)、生活、廢水迅速排入低地或河流中， 保持聚居地的清潔，不至影響居民生活和生命安全。排水主要是利用自然沖溝、人工溝渠。 人類進(jìn)入文明之后，排水也由自然沖溝發(fā)展到排水管道。最早發(fā)現(xiàn)的筒形陶土管道位于洛陽(yáng)的夏朝排水設(shè)施，陶質(zhì)管道的發(fā)明是人類的一大進(jìn) 步，它標(biāo)志著排水設(shè)施從原始就地散流排水階段進(jìn)入了較為先進(jìn)的規(guī)劃時(shí)代，是人們認(rèn)識(shí)自 然，改造自然的偉大成就。二里頭商朝宮殿遺址、西周王城遺址發(fā)現(xiàn)的排水設(shè)施更加齊全完 整，不但出土了直形管道，而且有大量的彎形管道出土。同時(shí)，出現(xiàn)了管道連接使用的子母 口管道，這樣就使管與管對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離排水。大多城鎮(zhèn)水量充沛，城內(nèi)有天然河道和

6、池塘，城外有護(hù)城河，雨水就近排放，管道長(zhǎng)度較短。表從排水系統(tǒng)的歷史沿革出發(fā)，簡(jiǎn)略地比較三個(gè)不同時(shí)期的都城排水概況。表 三座古城的比較2Table.2 Comparison of three typical ancient cities基本構(gòu)件河渠密度km/km2附屬物臨淄古城 950BC圓形或三角形陶土管0.8滲水坑漢長(zhǎng)安(202BC圓形或五角形陶土管1.0滲水井、磚券涵道、190BC)溝洫、昆明池（蓄水）紫禁城（1403AD石槽明溝1.07涵洞、溝眼、出水口1424AD）上表粗略反映了城市排水系統(tǒng)隨古代文明發(fā)展而壯大。夏商周時(shí)期社會(huì)生產(chǎn)力還不太發(fā) 達(dá)，宮殿區(qū)出現(xiàn)了排水溝渠。臨淄齊故城基本代表

7、了西周至春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期城市規(guī)劃建設(shè)的最 高水平。位于大城西北部的排水道口，分進(jìn)水口、過(guò)水道和出水口三部分，全長(zhǎng) 42 米，寬 7 米，深 3 米，用天然巨石砌壘而成。水口分上、中、下三層，每層 5 個(gè)方形水孔，孔內(nèi)石 塊交錯(cuò)排列，水經(jīng)孔內(nèi)間隙流出，人卻不能通過(guò)。這樣既能排水，又能御敵的科學(xué)建筑，為 世界同時(shí)代古城排水系統(tǒng)建筑史上所罕見3。這個(gè)時(shí)期管道一般由三條陶管組成，其斷面呈 倒“品”字形，每條管道又有許多陶管扣合而成。陶管一頭略粗，一頭細(xì)，細(xì)頭有榫口，可 以銜接。陶水管為輪制，裝入直筒，小口直徑為 0.230.26 m，大口直徑為 0.270.33 m， 每節(jié)長(zhǎng) 0.350.45 m不等，其

8、上外表拍印籃紋、方格紋、繩紋、弦紋，個(gè)別的為素面。每2節(jié)小口朝南，套入另一節(jié)的大口內(nèi)，如此節(jié)節(jié)套扣4。據(jù)漢長(zhǎng)安城工作隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)安遺址臺(tái)基北側(cè)發(fā)現(xiàn)了一組完整的排水設(shè)施,這組排水設(shè) 施由兩座沉淀池和數(shù)段圓形或五角形排水管道組成,兩個(gè)沉淀池分別位于西部的兩個(gè)庭院 中,有管道相通,進(jìn)出水管道高低計(jì)算精準(zhǔn),從房頂下來(lái)的雨水先匯入庭院中的沉淀池中,待 雜物沉淀后,清水最后通過(guò)壓在半地下通道下面的雙排水管排到建筑之外,這樣就能保證排 水管道不被堵塞,只需定時(shí)清理沉淀池就可以了5。紫禁城（1403 年1424 年）（圖）占地 72 公頃，宮殿建筑連檐接棟，地面大都為磚 石鋪設(shè)，設(shè)有完整排水系統(tǒng)，加之歷年的掏

9、挖養(yǎng)護(hù)，五百余年來(lái)幾乎不見暴雨積水記載，可 見其排水效果之良好。宮城內(nèi)利用自然坡降設(shè)計(jì)營(yíng)造了縱橫交錯(cuò)、主次分明、明暗結(jié)合的龐大的人工排水網(wǎng)絡(luò)， 包括干溝、支線、涵洞、溝眼（溝眼：明溝穿過(guò)臺(tái)階或建筑物等障礙物的出入口，通常為券 洞形式。）等眾多排水設(shè)施。紫禁城內(nèi)總的排水走向是將東西方向的支線排水匯集到南北干溝內(nèi)，再流入內(nèi)金水河， 最后匯入護(hù)城河。各排水分區(qū)既要適應(yīng)總排水趨勢(shì)，又要根據(jù)具體情況酌情處理，以保障水 流暢通無(wú)阻。為此各院落地面多留有“泛水”，即預(yù)先確定的庭院水流落差坡度。院落正中 南北走向的御路或甬道，其斷面多呈“熊背”式樣，即庭院正中的南北向御路或甬道斷面通 常呈中間略高、兩邊稍低的

10、形式，工匠以此構(gòu)造作為院落的分水線。降水時(shí)節(jié)，雨水首先順 地面坡度流入房基四周的石槽明溝，明溝若遇有臺(tái)階或建筑物，則從“溝眼”穿過(guò)，或直接 通過(guò)“錢眼”狀的雨水石板匯入暗溝，而后依次通過(guò)支線、干線排入內(nèi)金水河6。除了排水 干渠以外，紫禁城內(nèi)外還布置有縱橫如蜘蛛網(wǎng)般的二級(jí)排水溝（大街兩旁的溝渠），三級(jí)排 水溝（偏街小巷內(nèi)）7。圖紫禁城排水系統(tǒng)示意圖21Fig.1 Schematic diagram of drainage system in Forbidden City3通過(guò)以上分析，可以看出，隨時(shí)間的推移，宮殿區(qū)擴(kuò)建，附屬設(shè)施日益精湛復(fù)雜，排水 系統(tǒng)日趨完備，出水一般排入自然水體。在這段發(fā)展過(guò)

11、程中滲透了我國(guó)的營(yíng)國(guó)制度理論，即 在城市水利規(guī)劃思想中含有豐厚的自然主義內(nèi)涵，崇尚與自然環(huán)境的和諧，以工程手段協(xié)調(diào) 了都城與自然的關(guān)系。3. 住宅雨水系統(tǒng)我國(guó)的雨水利用由來(lái)已久,例如余姚河姆渡遺址中出土的160 多把骨耜,證明7000年前 先民已能翻土引水、排水。4000年前的周朝,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中就利用中耕技術(shù)增加降雨入滲,提高 作物產(chǎn)量8。3.1 民居古代民居內(nèi)部遵循的水法主要是處理雨水，屋頂?shù)男问?，天溝，瓦槽以及滴水的方向?通常的民居布局的重點(diǎn)，一般雨水從屋檐滴入墻邊水溝或天井，后曲折流質(zhì)屋前水溝。以臺(tái)灣民居為例。臺(tái)灣位于亞熱帶，自然地理多山而平原少，氣候潮濕多雨，自古以來(lái) 民居排水自然成為

12、設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，硬山式有利于防風(fēng)與防火，而懸山式或歇山式則有利于防水 與防曬。原住居民多在山坡上建屋，常用干欄式建筑以避潮。南部山區(qū)的排灣族多用石板建屋， 冬暖夏涼。蘭嶼雅美則采用半地穴式居住，坡嶺以卵石壘成，以利雨水排出。圖新竹長(zhǎng)和宮放水圖（1742 年）9圖放水水路轉(zhuǎn)折設(shè)湖，湖中有壺，水過(guò)壺轉(zhuǎn)9Fig.2 Drainage in Xinzhuchanghe Palace Fig.3 Set a pot in cross section of the lake, andthe pot trans when water goes through由圖可見，轉(zhuǎn)折處水道略微擴(kuò)大，其中可置陶壺，圖 3 中

13、陶壺在水量充足時(shí)隨波轉(zhuǎn)動(dòng)， 將沉積物帶出。3.2 園林庭院由于古代園林本身是附屬于士大夫宅第之后，因此中國(guó)古代園林其走水理念與民居相 似，只是亭臺(tái)軒榭的屋頂更為考究。其中有代表性的是懸山式與硬山式。硬山式有利于防風(fēng)4與防火，而懸山式或歇山式有利于防水與防曬。園林中一般設(shè)有池塘、書齋，池塘兼有排除 雨水，美化環(huán)境和防火救火的功能。4. 防水布置工程浩大的秦始皇陵為了適應(yīng)氣候和地形特征，設(shè)計(jì)了一套立體的防水設(shè)施。 秦陵地區(qū)在兩千年前溫和多雨，由驪山而下的地表徑流和由此而產(chǎn)生的地下潛流也豐沛，因此，秦始皇陵在建造初期便在墓壙迎水面(即南部和東西兩側(cè))挖設(shè)一條超過(guò)地宮設(shè)計(jì) 深度、平面略呈“U”形的人工

14、溝壑，從而匯聚各層地下潛水，并阻攔其進(jìn)入墓壙，以利于 北部地宮的修筑。由考古發(fā)現(xiàn) 778 米長(zhǎng)的排水渠環(huán)繞墓壙的三側(cè)，是整套系統(tǒng)的前段。后段 排水設(shè)施全長(zhǎng) 525 米，由位于封土西側(cè)以外類似“坎兒井”的一組明井和暗渠組成，與前段 工程的西北端相接，將前段溝渠匯聚的地下水流排出陵園。這些明井暗渠連成的排水道呈 “Z”字形布局，現(xiàn)已探出 8 段明井和 7 處暗渠交替相接。明井都是口大底小，相互之間以 拱頂?shù)牡叵掳登嗤?。前后兩段排水渠道能夠保障地宮的順利修建，但工程結(jié)束后不再需要 排水渠道，而需要阻水設(shè)施。于是利用枯水季節(jié)，將加工過(guò)的青膏泥(質(zhì)地細(xì)密類似湖底淤 泥，隔水性強(qiáng))填充在前段溝渠內(nèi)并逐層

15、夯實(shí)，夯層厚達(dá) 17 米；在青膏泥之上，再以 21 米 厚的含沙黃土夯填。這樣前段的排水溝渠就搖身一變，成為橫亙地下的攔水大壩，功能也由 排水轉(zhuǎn)為阻水，用另一種方式隔斷了地下潛水對(duì)地宮的滲透。10與地下阻排水工程相呼應(yīng)的是地上的排水系統(tǒng)。在陵園內(nèi)不論是墻腳樓旁、封土周圍， 均列有整齊的排水管道，形成一整套縱橫交錯(cuò)的地表排水設(shè)施。它們能將生活用水、地表雨 水迅速排到地勢(shì)低洼處，并引向陵園外。5. 其它排水古代工匠創(chuàng)作了一個(gè)又一個(gè)藝術(shù)杰作，如龍門石窟，大足石刻等，在此僅以樂(lè)山大佛和 北海團(tuán)城為例介紹工匠創(chuàng)作的排水系統(tǒng)。5.1 樂(lè)山大佛位于四川省的樂(lè)山大佛背依棲鸞峰，開鑿于 713803 年11，大佛地處溫濕氣候區(qū)，年 降雨日多，且強(qiáng)度大，年均降雨量為 1386。為防止對(duì)大佛的侵蝕，古代工匠在開鑿樂(lè) 山大佛時(shí)，精心設(shè)計(jì)了排水系統(tǒng)。分為佛身地下水和表水的排引兩部分，解決了不同來(lái)源水 的問(wèn)