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[古代科技] 中國古代城市如何防洪排澇?贛州福壽溝造福千年

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阿土伯呀 發表於 2012-7-24 19:47 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
  : 燕趙晚報
7月21日,首都北京遭遇了自1951年以來最大的一次強暴雨,房山區降雨量達460毫米,整個城市及周邊地區發生洪澇災害,造成了人員傷亡和不小的經濟損失。而半個多月前,省城石家莊也曾遭遇大雨襲擊,防洪排澇工程也一度經受了嚴峻考驗。不只是北京和石家莊,全國許多城市在雨季都面臨着如何解決防洪排澇的問題。現在,我們把目光放到古代,看看歷史上城市建設中是如何解決防洪排澇問題的,相信對今天的我們必有借鑑意義。
  □杭侃
  作為人類聚集區域的城市,自古及今,防洪排澇一直是個重要的問題。目前,我國共有城市622座,其中531座有防洪任務,設防標準達到50年一遇及其以上的只有93座,占總數的18%。城市內部的防洪標準,一般只有5~10年一遇。
  在長期的生活實踐過程中,古人逐漸形成了一些明確的思想,來指導建造人類的聚居地,以儘量趨利避害。在幅員廣闊的中國大地上,各地自然條件相差甚大,古人根據不同的地理環境,因地制宜地建造水利設施,其中既有區域性的宏觀調控,也有針對不同城市特點建造的具體工程,這些水利事業有寶貴的經驗值得總結,也有慘痛的教訓需要吸取。不論是經驗還是教訓,都是留給我們今天的財富。
  贛州『福壽溝』造福千年
  贛州位於江西省南部,市區外圍多是200~300米的低山丘陵,全市水系呈輻射狀從東、南、西三面匯聚入章、貢二水,合為贛江北流。贛州具有典型的亞熱帶丘陵區濕溫季風氣候,四季分明,雨量豐沛,降水變率大,境內降水強度大,降水量年內分布不均,4~6月降水量約占全年降水的42%,春夏之交的雨季,各方河流之水匯向贛州盆地,章江和貢江的年過境水量為277.1億立方米,經常形成洪澇災害。
  南朝蕭梁時期,贛州城址經過不斷的選擇,最終選定在章、貢二水交匯處,在五代之前,城西北最高峰田螺嶺和向東綿亙的百家嶺一帶建有子城,今射箭坪東北仍保存東、西寬40.3米,南北長100米,總面積2000餘平方米的台地。在這塊台地的南部,保存着南宋嘉定年間知軍留元剛改建的軍門樓,軍門樓呈長方形,牆基上還有『嘉定八年』『嘉定十年』『軍門樓磚』字樣的宋磚。這樣的地形上修築子城,在當時的條件下已經能夠滿足基本的防洪需要。因為這塊台地是城內地勢最高的地方,它與鄰近的八境路的高程相差12米。大雨時節,這塊台地上的水可以很快下瀉到江中。
  唐代後期,南方城市在經濟重心南移之後,曾經經歷了一個普遍的城市擴張期,許多南方城市都是在五代兩宋時期擴建的,贛州城也不例外。這樣擴建後的贛州城,已經將許多相對低洼的地方包括在了城區之內,城市的防洪排澇就成為了現實的問題。
  北宋時期,贛州城的地位更加重要,贛州的城市建設也迎來了高潮,這個高潮的標誌性工程有4個,分別是城牆、街道、福壽溝和浮橋。北宋嘉v年間(1056~1063年),權知虔州軍孔宗翰『因貢水直趨東北隅,城屢衝決,石當其齧,冶鐵錮基,上峙八鏡台』,將原來土築的城牆加砌磚石,在提高軍事防禦能力的同時,城市的抗洪能力也明顯提高。另一個標誌性的工程就是在贛州排澇中發揮重要作用、沿用至今的福壽溝。
  北宋熙寧年間(1068~1077年)劉彝任虔州知軍時期,主持規劃建設了贛州城區的街道,並根據街道布局和地形特點,建成了排水幹道系統――福溝和壽溝,主溝完成以後,又陸續修建了一些支溝,形成了古代贛州城內『旁支橫絡』、『縱橫行曲,條貫井然』,主次分明、排蓄結合的排水網絡。這些溝渠『縱橫紆折,或伏或見』形似篆書『福壽』二字,福壽溝由此而得名。其集水範圍大致以文清路為界,文清路以東即城東南之水流入福溝,排入貢江,文清路以西即城西北之水流入壽溝,排入章江。由於贛州城區兩面臨江,排水口直通章貢二江,洪水期間,江水倒灌,容易造成水患。劉彝於是又在出水口處『作水窗十二,視水消長而啟閉之,水患頓息』。宋代的福壽溝為矩形斷面,磚石結構,斷面尺寸很大,『廣二三尺、深五六尺,以磚,復以石』,水窗閘門的門軸裝在上遊方向,當江水低於水道水位時,下水道的水力就會沖開閘門,而當江水高於下水道水位的時候,江水就會關閉閘門,這樣就可以防止江水倒灌。
  贛州城內原有眾多的水塘,福壽溝將這些水塘串聯起來,形成城內活的水系,雨季可以調蓄城內徑流,在城內雨水無法及時外排時避免澇災,並且可以發揮養魚、種菜、污水處理等綜合效益,其原理與今天市政規劃中的防洪措施相符合。劉興昌主編之【市政工程規劃】在『城市防洪的一般措施』中,列舉的防洪堤布置之一:『只沿幹流築堤,支流和地面水則在支流與幹流交接處設置暫時蓄洪區,洪水到來時,閘門關閉,待河流退洪後,再開閘放出蓄洪區的洪水,這個方案適用於支流的流量小,洪峰持續時間較短,堤內又有適當的窪地、水塘可作蓄洪區的情況。』
  福壽溝建成後,由於管理不善,年久失修,到明天啟年間已經是『居民架屋其上,水道浸失其故』,清末更是出現『春夏之交,雨潦時降,潢污停休,疾病易生,民患苦之』的情況,同治八年(1869年)時終於對福壽溝進行了一次較徹底的治理,並繪製了福壽溝的地圖,這次維修後的福壽溝總長12.6公里,至今依舊是贛州舊城區的主要排水幹道。
  失敗的教訓值得吸取
  中國古代城市排水系統起源甚早,距今4300多年的河南淮陽平糧台古城在南門門道路土之下就發現有鋪設的陶質排水管道。這些排水系統不斷完善,在一些城市中還發現了水關(水閘)遺址,經過科學考古發掘的有廣州南越國時期的水閘遺址、北京金中都的水關遺址和北京元大都的水關遺址。
  南越國水閘時間早,採用的是全木結構。金中都水關遺址和元大都水關遺址屬於同一個系統。以大都水關為例,涵洞底和兩壁都用石板鋪砌,頂部用磚起券。洞身寬2.5米,長約20米,石壁高1.22米。涵洞內外側各用石鋪砌出長6.5米的出入水口。涵洞的地基滿打『地釘』(木橛),在『地釘』的榫卯上橫鋪數條『襯石枋』(橫木),地釘間摻用碎磚石塊夯實,並灌以泥漿,在此基礎上,鋪砌涵洞底石及兩壁。整個涵洞的做法與【營造法式】所記『卷輦水窗』的做法完全一致。其實類似的水關在許多古城中都有,只是各地根據實際需要,做法上有所不同,如元大都整個涵洞的石底略向外傾斜,涵洞的中心部位裝有一排斷面呈菱形的鐵柵棍。又如福壽溝為了保證水窗內溝道暢通和有足夠的衝力,利用地勢的落差,並採取了改變斷面比例,加大坡度以增加流速的辦法以更好地防洪排澇。再如度龍橋寬4米,高2.5米,水窗斷面尺寸為寬1.15米,高1.65米,從而使通過度龍橋的水進入水窗時,流速增加了2~3倍。水窗溝道的坡度也比一般下水道的坡度增大4~10倍。因此由度龍橋的水進入水窗內形成了強大的水流,足以沖開閘門,將泥沙等固體物質排入江中。這些因地制宜的措施,保證了古代城市在一定時期防災減災的成效。
  但是,中國古代城市在防洪排澇方面,也並非都是成功的經驗,也有許多教訓需要吸取。如隋唐洛陽城在這方面就是一個不成功的例子。經歷過魏晉南北朝長時期的動盪,許多舊城已經是滿目瘡痍,604年隋煬帝即位之後,即以鎮守東方為由,在『伊洛之間』新建東京(後改東都)洛陽城,每月役使200萬人,歷時僅10個月就完成了洛陽城的營建。東都在漢魏洛陽城之西,它北倚邙山,南有伊水,東有e水,西有澗水,洛水則自西南而東北流,穿城而過。宮城、皇城居於整個城市的西北,其餘地區布置坊市。皇城前臨洛水,有浮橋與全城最主要的街道定鼎門大街相連,形成全城的中軸線。『洛水貫都』的設計,古人認為『有河漢之象』,這種設計可以充分發揮洛陽漕引東南的區位優勢,隋代臨洛水的通遠市附近為『天下之舟船所集,常萬餘艘,填滿河路』,洛水南的豐都市『榆柳交蔭,通衢相注,市四壁有四百餘店,重樓延閣,互相臨映,招致商旅,珍奇山積』。但是,從隋唐300年間東都的歷史來看,『洛水貫都』並不是成功的規劃,原因是洛水變化無常,不斷泛濫,如唐如意元年(692年),『洛水溢,損居人五千餘家』。洛水的泛濫對東都,尤其是洛河北岸的坊市造成嚴重破壞,有的時候已經到了官方『倦於繕葺』的地步,足可證明『洛水貫都』的設計在防止城市水患方面的缺陷。
  應有效保護水利設施
  古人在與自然長期的相處過程中,逐步摸索出了一些適合當地的防洪措施,可是這些措施在建國後普遍遭受比較大的破壞,使得我們遭受到許多原本可以避免的慘痛損失。吳慶洲在【中國古城防洪研究】一書中舉陝西安康城為例,安康城因地勢低洼,歷史上水患頻繁,常受洪水襲擊。明萬曆十一年(1583年),古城遭滅頂之災,溺死5000多人。清康熙二十八年(1689年),安康修築了一條萬柳堤,作為城內居民在特大洪水灌城時的安全轉移的道路,在歷史上救過許多百姓的生命。然而,這條歷史上起過重要作用的避水通道,竟於1958年被拆。1983年7月31日,安康城又遭到特大洪水襲擊,全城被淹。由於萬柳堤被毀,城中居民的生命財產遭到更大損失(死亡1000多人,5億元財產被毀)。
  即便是我們在文中引以為豪的福壽溝,也早已是今非昔比。按照劉彝當初的設計理念,福壽溝僅是整個贛州排水防洪體系中的一環。修建於宋代的堅固城牆是最好的防洪堤壩,城內原有的數百口水塘與福壽溝相連通,增加了城市暴雨時的雨水調節容量。北京大學馮長春教授早在1984年詳細考察了贛州的水塘之後,就發表了題為【試論水塘在城市建設中的作用及利用途徑――以贛州市為例】的論文。當時,贛州城的水塘面積約0.6平方公里,占整個城市用地的4.3%。而今水塘已經寥寥無幾,護城河也早已被填平,我們的後代只能通過荷包塘、蕻菜塘、清水塘這些殘留的地名,去遙想當年那座被水環抱的江城了。這些填塘建房的行為,實際上已經大大削減了福壽溝作為城市排澇幹道的功能。類似的現象在各地普遍發生着,據吳慶洲的研究,無錫古城在明代其河道密度高達11.36公里/平方公里,建國以來共填塞舊城區32條河道條,被填塞的河道總長達31.4公里,填塞大小水塘近20個,填塞水體面積47公頃。這些行為不僅破壞了城市風貌,而且加劇了內澇威脅。紹興城原有河道60公里,現僅剩下30公里;溫州城宋代有長達65公里的河道,現在已全部填完。
  抗洪減災,留給我們的思考,不僅僅是技術上的問題。
  摘編自【中國文物報】

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