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无惧风雨,紫禁城防汛有巧思

来源: 科技日报      时间: 2019-07-23 14:32

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北京每年的汛期一般是6月1日至9月15日,7月中下旬是强降雨集中的时段。北京地处华北平原的西北边缘,西北部是连绵不断的群山,东南则是一片低缓的平原。这种地形地貌特点,使得北京在防洪上没有江河洪水的直接威胁,但排洪困难。位于北京市中心的紫禁城,拥有世界上规模最大、保存最完整的的明清皇家宫殿建筑群,其在雨季是否也会遭受水灾,陷入“看海”模式?回答是否定的,因为紫禁城有着非常优秀的排水系统。

紫禁城传统的排水方法之一是屋顶排水。紫禁城古建筑的屋顶一般做成坡面形式,且屋顶上部坡度大,下部坡度小,这有利于雨水由屋顶迅速往下排,并在屋檐位置时迅速向远方排,达到“上尊而宇卑,则吐水疾而霤远”的效果。为便于排水,紫禁城屋顶由凸起的筒瓦与凹下去的板瓦组成瓦垄,雨水沿着一道道瓦垄有序下排;而到屋檐位置时,筒瓦侧面做成圆饼状(俗称“猫头”),板瓦侧面做成心形状(俗称“滴子”);猫头将滴子的两侧进行遮护,有利于雨水在滴子尖部汇集,并下落于地面,避免雨水渗透到屋檐下的椽子中。而且建筑屋顶上有高高的屋脊,为避免雨水渗入屋脊与屋顶之间的接缝,一般会在该位置安装一块侧面为凸形的瓦,称为“正当沟”。正当沟上面有类似于雨棚的压当条,这亦有利于遮挡接缝,并使得雨水直接流向屋顶。

紫禁城的地面排水系统也很完善,主要包括地面坡度自然排水和明沟排水。紫禁城的地面顺应北京地区地理环境,整体走势亦呈北高南低、中间高两边低,坡度约为千分之二。其中紫禁城北门神武门地平标高46.05米,南门午门地平标高44.28米,竖向地平高差约2米,这一坡降为自然排水创造了有利条件。这使得地面的雨水整体由北向南排。同时,无论是前朝的三大殿还是内廷的东西六宫,其建筑布局犹如大大小小的四合院,地面往往是中间高、两边低,这使得由北向南的雨水又由中间排向东西两侧。以太和殿广场为例,太和殿广场有一条中间似熊背的汉白玉路面,南北向,宽2.2米,称为“御路”,御路犹如广场的分水线,使得广场的雨水排向东西两侧的明沟,再由明沟通过雨水口进入暗沟。紫禁城地面的雨水口一般做成铜钱样式,因而称为“钱眼”。而且紫禁城有内金水河,从西北角位置流入,沿着西侧城墙向南流到西华门附近,再向东横跨太和门广场,再由东华门附近流出紫禁城。内金水河周边的地面雨水,一般由内金水河栏板下的排水口直接排入内金水河。由上可知,紫禁城的地面排水方式为:雨水由北向南、由中间向两端,或排入明沟,或直接排入内金水河。

紫禁城也有着精密的、纵横交错的地下排水系统,它们主要由暗沟组成,这些暗沟的水,自明沟排入,贯穿紫禁城内,带走了各个区域的雨水,并最终流向了内金水河。如紫禁城北门即神武门的内侧,有一条自西向东的排水暗沟,它是紫禁城最北侧的排水暗沟,内宽0.35米,深1.8—2.9米,其上部铺设石板,且每隔一定距离的石板上有泄水的小孔。该暗沟源于紫禁城的西北角,向东延伸到紫禁城东北角,其间,分别在建福宫、西六宫、东六宫、乾隆花园(珍宝馆)、十三排区域设置南向分支,以接纳紫禁城宫殿区域的雨水,并将其向南运送到内金水河。又如乾隆花园区域的暗沟,向南绕过御茶膳房,再注入文华殿前的内金水河。还有如西六宫暗沟的水,经乾清宫院内的西南角穿出,横过内右门,穿入养心殿南库,再经隆宗门向南,流入武英殿旁的内金水河。此外,后三宫(乾清宫、交泰殿、坤宁宫)的两侧及东西长街,都有纵向的暗沟,接纳各个后宫区域的雨水,汇合于东西向沟内,再注入上述各个分支的暗沟中,最终流入内金水河,并从紫禁城东南角出宫,汇入紫禁城外的筒子河。

紫禁城的雨水,通过上述三种排水方法,由屋顶落入地面,由地面排入暗沟,由暗沟汇入内金水河,由内金水河汇入筒子河,最后由筒子河汇入通惠河。

紫禁城优秀的排水系统离不开历朝历代的精心维护与保养。明清两代都规定:每年春季都要按时掏修宫内沟渠不断疏通,保持排水的沟渠完好,畅通无阻。明代负责此项工作的机构为二十四衙门的惜薪司,清代为内务府营造司。紫禁城排水系统的维护是全面和深入的。如清光绪十一年(1885)四月开工的河道沟渠清理工程,工期历时二年,工程量包括清除了内金水河2100米长河道的全部淤泥,修砌了两岸河墙及15座桥梁,并将紫禁城内总长度约为8000米的所有大小沟渠淤泥清理,同时还修整了河帮、更换了沟盖等排水设施,保证了内金水河排水的通畅,以及各排水设施的有效运行。故宫博物院成立后,每当雨季开始之前,都会做好充分的准备,制定防洪预案,专职人员对古建筑、河道、排水沟渠、地面等排水设施、易积水部位进行巡查和维护。如清除雨水沟中的淤泥、树叶、垃圾等杂物,掏挖栏板下、排水口中的堵塞物,修补、更换残损的排水构件等,并随时监查内金水河水位,通过开闸放水的方式,适时调节内金水河水位,保证排水系统的正常运转。