城市更新與紫城宮宮排水

城市更新與紫城宮宮排水

2011年6月23日和2012年7月21日，這兩條特殊的風(fēng)暴至今仍讓北京人想起。雨中的北京城幾乎變成了水鄉(xiāng)澤國,市內(nèi)河水水位暴漲,排水不暢、河水倒灌,同時(shí)多數(shù)道路嚴(yán)重積水,市內(nèi)交通受阻,幾近癱瘓。但是,古老的故宮——紫禁城卻沒有受到任何影響,雖然也飽受暴風(fēng)雨的洗禮,但卻依然巍峨地立在北京城的中央。人們不禁要問,為什么在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會,現(xiàn)代化的市政基礎(chǔ)設(shè)施及建筑群都不能夠承受如此猛烈的暴風(fēng)雨,而古老的故宮紫禁城卻在風(fēng)雨中始終保持安然無恙?紫禁城的排水系統(tǒng)究竟有多強(qiáng)大?2013年初,隨著故宮博物院基礎(chǔ)設(shè)施改造工程西南區(qū)域可行性考古勘探工作的開展,筆者有機(jī)會接觸到了神秘的紫禁城排水系統(tǒng)。其實(shí),故宮排水系統(tǒng)一直都散布在紫禁城的各個角落,它們在游客中或工作人員眼中是那么不起眼,但正是它們在關(guān)鍵時(shí)刻卻發(fā)揮出了極為重要的作用。在紫禁城內(nèi),遇有降雨,其排水的流程大致如下:在各個院落內(nèi),為使排水順暢,古代的工匠們預(yù)先會確定、做好水流坡度,俗稱“泛水”。這樣一來,每個獨(dú)立院落的雨水會順著坡流入明槽或暗溝內(nèi)。再由明槽或暗溝匯入干渠,最后匯入內(nèi)金水河。紫禁城排水干渠通常敷設(shè)于主要干道下。通常也有深淺之分,根據(jù)目前作者掌握的測量結(jié)果顯示:以紫禁城中軸線為界,越接近中軸線的暗溝埋深越淺,通常底板高度在負(fù)40至50公分左右,頂板標(biāo)高也要相對高些,其高程一般在海拔45.8~46.2米左右。越往紫禁城外側(cè),離中軸線越遠(yuǎn)的排水暗溝則埋深越深,一般要達(dá)到負(fù)1至2米,其頂板標(biāo)高也要相對降低,在紫禁城邊緣地帶的排水暗溝頂板標(biāo)高通常要達(dá)到海拔44.5米左右。這些暗溝由淺漸深,構(gòu)成了一條具有自流排泄功能的地下排水網(wǎng)。而排水暗溝通常為石砌或磚石混砌,較為堅(jiān)固。在紫禁城西南區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的做法不外乎上鋪石板,或直埋于路面以下。上鋪石板暗溝的做法通常是每間隔一段均要留出溝眼承接地面雨水,上有溝蓋石,以防雜物流入。在明清時(shí)期,為保證宮中排水的暢通,還要定期掏挖溝渠,防止阻塞。掏挖的時(shí)間多在春季,由內(nèi)務(wù)府派專人負(fù)責(zé),遇有坍塌損毀之處,也要隨工及時(shí)修補(bǔ)。紫禁城大部分支線暗溝入水口為方石板鏤雕成明清銅幣形,即外圓中方鏤成5個孔洞,俗稱“錢眼”。也有一種解釋是舊時(shí)雨水匯入表示財(cái)聚四方,因此排水孔造型方面也多選用古錢幣形。但是在紫禁城的西南區(qū)域,筆者觀察到了有兩種不同形狀的五孔“錢眼”,其造型也頗為有趣。至于為何形成如右所示兩種不同的形制,筆者猜測,第一種“錢眼”入水口制作相對粗糙、形制比較呆板簡單,應(yīng)該用于紫禁城內(nèi)下人居住區(qū)域;而第二種“錢眼”入水口的雕刻工藝就顯得高超很多,包括入水口邊的防滑石槽都雕琢得一絲不茍。內(nèi)金水河是紫禁城的內(nèi)河,在紫金城西北角樓下面石砌券洞中流進(jìn)馬神廟(現(xiàn)故宮博物院工會辦公院)為明河,流經(jīng)城隍廟(現(xiàn)故宮研究室辦公院)東南角一直向南,經(jīng)武英殿前過斷虹橋再往東流入太和門前的內(nèi)金水橋往東,經(jīng)文華殿西側(cè)向北,過文淵閣后再向南,經(jīng)東華門內(nèi)、鑾儀衛(wèi)大庫至紫禁城東南角樓城墻下石砌券洞,流入外護(hù)城河(筒子河)。因其引護(hù)城河水自西北八卦中的乾方流入,從東南巽方流出,五行方位以西為金,北為水,故稱金水河。《明宮史》記載:自巽方出,歸護(hù)城河,或顯或隱,總一脈也。河道采用條石壘砌,蜿蜒曲折,河墻則是用青磚砌筑,實(shí)用而質(zhì)樸。金水河設(shè)計(jì)走向如此曲折,其效用明代史料中已記載:“是河也,非為魚游在藻,以資游賞,亦非故為曲折,以耗物料,恐意外回祿之變,此水實(shí)可賴。天啟四年六科廊災(zāi),六年武英殿西漆作災(zāi),皆得此水之力?！鼻宕谙乐腥缘靡嬗诖撕印Ｔ谔卮蟊┯曛?我們知道因排水不暢而引發(fā)的河水或排水干管倒灌事件層出不窮。如2011年6月23日暴雨中豐益橋就是因?yàn)橹苓咇R草河河道中的河水由排水口倒灌到馬路上,形成大面積積水。通過網(wǎng)絡(luò)搜索,全國各地因河水倒灌造成的次生災(zāi)害也是比比皆是。但是,通過查找,筆者卻從未發(fā)現(xiàn)過紫禁城有發(fā)生河水倒灌的記錄和資料。古代工匠又是如何防止此類事故發(fā)生的?他們是如何防止降水量過大導(dǎo)致內(nèi)金水河排水不暢、水位上漲引起河水倒灌的?筆者查閱資料,在劉暢、趙仲華《紫禁城地下排水系統(tǒng)研究》一文中找到了答案,該論文表述:結(jié)合1989年故宮博物院與北京市測繪合作成果,故宮管線測量資料對地下排水系統(tǒng)的基本特征歸納如下:紫禁城除地下排水溝干溝、支溝存在正常坡度段外,在入上一級暗溝或內(nèi)金水河附近還有一陡降坡度段,以利排水順暢,同時(shí)能夠防止汛期上一級暗溝或內(nèi)金水河水倒灌。紫禁城內(nèi)的主干溝下游標(biāo)高最大值與上游標(biāo)高最小值之差達(dá)到1.12米。而內(nèi)金水河河底標(biāo)高上下游相差1米左右。在正常情況下,內(nèi)金水河保持一定流速流經(jīng)紫禁城。在汛期時(shí)河水的流速往往加大,如遇下大雨,紫禁城內(nèi)雨水會大量地順序排入內(nèi)金水河,而使下游接受的排水量大于上游,其承受的流量壓力會大大增強(qiáng)。同時(shí),由于河水流動的慣性作用,尤其是在內(nèi)金水河曲折的排水路徑受到阻礙時(shí),可能短時(shí)間內(nèi)會出現(xiàn)類似浪涌的下游水位高于上游水位的現(xiàn)象。上述坡度的安排或可體現(xiàn)紫禁城規(guī)劃者在尚不能精確計(jì)算內(nèi)金水河內(nèi)雨水匯流情況時(shí),對可能發(fā)生的汛期河水倒灌入干溝問題的解決方法。由此可見,我國古代勤勞智慧的工匠們對排水系統(tǒng)倒灌這一問題確實(shí)是經(jīng)過深思熟慮的。筆者推測,在紫禁城建設(shè)初期,工匠們在無法準(zhǔn)確測量出雨水極值、在汛期內(nèi)金水河下游最高水位及雨水倒灌給紫禁城排水系統(tǒng)帶來影響的前提下,只能通過此類措施防患于未然。紫禁城的地下部分,除排水設(shè)施外,還有給水設(shè)施、基礎(chǔ)處理(加固及防潮)等都是依照規(guī)劃先于地面建筑的程序開始建設(shè)的。他們的構(gòu)造方法、構(gòu)造層次、交叉節(jié)點(diǎn)做法以及布局規(guī)律等問題也都是緊密相關(guān)的。這條內(nèi)金水河在設(shè)計(jì)時(shí)還有一個特點(diǎn),就是在出口處出水口突然收窄,做瓶口狀(如上頁所示)。目前我們無法查到關(guān)于內(nèi)金水河出水口為何如此設(shè)計(jì)的原因,我們只能根據(jù)現(xiàn)有的資料進(jìn)行分析及猜測。明代潘季馴、清代靳輔、陳璜曾經(jīng)采用“束水攻沙”法治理過黃河,采用這種方法的主要原因就是因黃河中下游河道變寬、水流放緩,導(dǎo)致從上游帶下來的泥沙逐漸淤積在下游,造成中下游河道逐漸增高,解釋為“水分則勢緩,勢緩則沙停,沙停則河飽,尺寸之水皆有沙面,止見其高。水合則勢猛,勢猛則沙刷,沙刷則河深,尋丈之水皆有河底,止見其卑。筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于兩旁,則必直刷乎河底。一定之理,必然之勢,此合之所以愈于分也”。也就是說,同樣的水流量,如果河道越寬,水流就會放緩,水中夾帶的泥沙就越有可能沉積下來,造成河道底部淤積的泥沙越來越多。以上產(chǎn)生的后果就是導(dǎo)致河床越來越高,水面也漸漸上漲,逐漸形成了地上河,造成的危害就是兩岸河堤必須每年加高、加固,如果出現(xiàn)潰堤,河水就會洶涌而下,給整個中下游地區(qū)造成不可估量的損失。如果采用筑堤束水、收窄河道的方法,使得該段水流加快、勢猛,從而產(chǎn)生巨大的能量帶動沖刷河底淤積的泥沙就可減少泥沙淤積。而內(nèi)金水河出口收窄,同時(shí)河道兩側(cè)采用較為堅(jiān)固的磚石砌筑,筆者認(rèn)為在一定程度上也起到了“束水攻沙”的作用,有效地避免了因金水河河道內(nèi)河泥長期淤積而導(dǎo)致的河道阻塞情況的發(fā)生。以上觀點(diǎn)也僅代表筆者本人猜測,目前還無法從相關(guān)文獻(xiàn)中得以考證。此外在紫禁城的西南區(qū)域,我們還能見到其他一些有故宮特色的排水設(shè)施,比如紫禁城城臺(城墻)的排水。紫禁城城墻墻頂通常都是外高內(nèi)低,下雨時(shí)雨水沿著墻頂臺面的坡度自外側(cè)流向內(nèi)側(cè)方向,在內(nèi)側(cè)女墻下間隔砌出排水石槽,外接溝滴,將水排出。在城墻下還有古代排水溝遺跡留存,直通外金水河。另外,由于紫禁城的內(nèi)廷建筑較為密集,或依墻而建,或高出宮墻之上,遇有這樣的建筑,工匠們通常在建筑后檐的檐頭部位設(shè)置排水天溝,再沿設(shè)計(jì)好的一定坡度從宮墻向外接出排水石槽,將雨水排出,進(jìn)入排水暗溝。由于本次考古區(qū)域所限,本文對于紫禁城外朝及內(nèi)廷大部分的水系都沒有涉及。但是,