历史 | 暴雨不积水,故宫下水道到底多牛?

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-07-22 生命真谛


20日的北京遭遇了大暴雨,许多地方都积水,甚至还因此传出了许多谣言。然而,修建了几百年的故宫,却仅有湿滑,不曾积水。是什么使得紫禁城可以避免积水之患?


暴雨中的故宫,地面仅被淋湿


据《元史》记载,至元二十八年(1291)七月己未,“雨坏都城,发兵二万人筑之”,57年后的至正八年五月,“京师大霖雨,京城崩圯”。对于京城来说,一直都是水灾不绝的。据《明英宗实录》记载:景泰五年(1454)七月,京师霖雨,九门城垣塌决者甚多。万历三十五年(1607)闰六月,顺天府大雨如注,昼夜不止,经二旬。雨潦浸贯城,长安街水深五尺,洼者深至丈余,各衙门皆成巨浸。即便如此,这连续20多天的大雨,故宫仍然没有大面积的积水。


紫禁城始建于明朝永乐四年(1406年),在营建北京城的同时也精心修建了玉泉水系。玉泉水系中有内城河湖水系;内城河湖水系中有紫禁城水系。


在内城河湖水系什刹海(设计常水位:45.3-44.7m)、北中海(设计常水位:43.4m)、南海、玉带河、菖蒲河及御河主流水道东侧的一支水系,是个专门为故宫服务的独立自成系统的水系。它最突出的特点是进口来水量小,出口泄水量大。


而紫禁城水系包括筒子河、内金水河、宫院下水道、菖蒲河等。水源经北海后门东蚕坛闸南流,过濠濮间,经西板桥大街东侧明渠流入西北筒子河。出水口在东南筒子河南岸退水闸,居高临下,过流量大。经文化宫排水暗渠流入菖蒲河。平时不管内城河湖来水流量有多大,夏季不论北京城区下多大的雨,都不会对紫禁城水系造成威胁和影响。


紫禁城的地下排水系统是整个系统中最关键的部分,直至今日仍然发挥关键作用。紫禁城的地下排水系统由东西两部分组成,存在非常严格对称的映射关系。而地下雨水沟的排水方向主要是沿着紫禁城的经纬方向布置,起到了联系东西的作用。紫禁城后宫部分地下雨水沟布局也呈现出对称的形式,暗沟的设计存在一定规律。


紫禁城建成初期,宫内并无金水河,后来因为发生了火灾,为了灭火排水,更加为了调节皇宫内的气候,于是修建了内金水河,南北两端接筒子河。水从西北筒子河角楼东水关入城,向西至城内西北角的马神庙内露出地面,折向南经城隍庙东南角直向南流,往东经过武英殿前,过断虹桥后暗流在熙和门西为明河,过墙下进入太和门前院,河身开始渐宽,经过金水桥向东。穿过天渊阁东过古今通集库,向南出宫墙水关,流入到东南筒子河,全长为655.5丈,也就是2098米左右。


故宫内金水河


内金水河除了灭火与美化以外,最主要的作用就是紫禁城的排水总干渠。紫禁城内共有90余座院落,各院落布置有纵横通达的暗沟。而神武门内石板道下横贯东西的暗沟最为重要,这条暗沟西起城隍庙东,向东至东北城角南折,至东华门内流入金水河。


三大殿作为紫禁城最重要的建筑群,全部是沿着殿基铺设沟渠,过殿阶处均开有券洞,使雨水通畅地流入金水河。院内共有9个排水出口,明暗沟长2500余丈。这些明河暗沟,是在当时没有精密的科学仪器的条件下建造的,自建成后,经历代精心维护至今保存完好。


对于三大殿和后宫来说,每个宫殿都有一条南北方向的御路,东西六宫等院落则各有南北向的甬道。御路和甬道位于各院内东西正中,并要建造成中间略高、两边偏低的形式,这种中间凸起所形成的弧度被称为“熊背”。


御路和甬道将每个院落都分为东西两个排水区域,中间向两边排水,后院则向前院排水,水流通过沟槽在流道前院的东西两侧,最后通过地漏流入暗沟。各个庭院内又都设有户线接通支线,使得雨水都可以及时排入暗沟内。


这些暗沟的水排入内金水河后,再排入到筒子河中,筒子河的水又通过两条暗渠分别经中山公园退水暗渠和太庙退水暗渠排入外金水河。这样一来,紫禁城的排水就自成一体。


内金水河上游为供排水兼用水道,平时利用慈宁宫西和金水河出口两处闸门抬高水位,通过下水道逆坡输水,可由慈宁宫花园水池和御花园东西水池供水。到了下雨天,就利用下水道顺坡排水。


东西六宫均设有主干线以及次干线,北五所、景阳宫、永和宫、奉先殿、御茶膳房一侧,设有干线直入金水河。西六宫距离金水河比较近,乾清宫、养心殿、先复工以及寿安宫、慈宁宫以及花园一侧,均设有4条次干线,向西流入金水河的上游。


最有特点的是,故宫的主干新与次干线下水道出口,都建在了内金水河左侧或者里侧的河墙上,除了用作供水的2个出口之外,大多是居高临下,排水时不会有倒灌的风险。整个紫禁城的下水道基本符合现代下水道的科学原理,整个紫禁城内共有明沟暗渠约2500余丈,约8000m。


织女河、玉带河、菖蒲河则是外金水河。织女河是南海退水河道,自南海东岸日知阁闸起,向东流,穿过南长街石桥,进人中山公园院内,顺西墙内侧南流,经水榭湖,至玉带河,过金水桥向东流,最后入菖蒲河。在太庙东南角由东南筒子河退水渠汇入,向东过南池子石桥人御河,排入前三门护城河。


明清时期的天安门广场是禁地,南长街与南池子东西相距3里,普通人绝对不可以穿行,否则就是犯禁要处以死刑。明清时期的正常情况下,内金水河保持一定流速流经紫禁城,汛期河水流速往往加大。如遇下大雨,紫禁城内雨水有组织地大量顺序排入内金水河,而使下游接受的排水量大于上游,外金水河与内金水河河底的坡度相配合,一定程度上避免了倒灌的风险。


而故宫最为经典的排水系统就是石龙头了。以三大殿为例,在台基周围石栏杆的栏板底边都有小洞,每根望柱的下面都雕刻了精美的石龙头,称为“螭首”。“螭首”口内都有贯通的圆孔,可以辅助排水。


等到下大雨时,三层台基上的1142个龙头就是排水口,它们此时会“千龙吐水”,迅速将台面的雨水排尽,其景观十分壮丽,很多人都会因此而特地挑选雨季游览故宫。


20日北京暴雨,网友拍摄的“龙吐水”视频


为了防止垃圾堵塞沟渠,在建造时就将下水道的构成一并规划好。下水道全部用白灰土夯实基础,铺砌砖石沟底,城砖砌筑侧墙,顶部条石盖板做的方沟。而主次干线中,最大断面为600mm×2600mm,一般断面为400mm×600mm,埋深约1m。支线断面为300mm×400mm,埋深约0.7m。每条线上都有雨水口,类似于地漏,相距7-20m,这些地漏用石盘、石板凿眼做成,可以防止污物入沟,堵塞沟渠。


解放前的一段时间,筒子河破烂不堪,行水不畅,以至于水面落差没有了,几百年来流动的内金水河也不流动了。1998年,市政府在京城中心区水系综合治理工程中,对内城六海及筒子河进行彻底整治,采川“干湖冲挖、远距离管道输送”方法,清除淤泥12.2万立方米,修整泊岸、河底,护砌加固18.2万平方米,重新砌筑字墙6934米,紫禁城东、西城墙至筒子河边的“朝房”住户全部迁走拆除,改为绿化带。紫禁城周边环境焕然一新。


此外北京市政府还修复内金水河河岸2.1km,疏通下水道17km,增设自来水管道和消防管道,修建了污水管道并与市政下水道接通。


总的来说,紫禁城可以做到无水患、无积水,充分利用了其地势的优势以及四通八达的排水系统,加之后来的不断改善,才有今天这样的面貌。


本文关于紫禁城数据参考资料:

《紫禁城近600年无暴雨积水研究》李裕宏(北京市排水集团100044)

《当代北京城市水系史话》作者:当代北京编辑


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