600年不积水,故宫有哪些排水“黑科技”?

2022-03-15 10:50只露声音的宫殿君赵天
奥秘(创新大赛) 2022年2期
关键词:黑科技小孔积水

●只露声音的宫殿君 文 赵天 编

建成于永乐年间的故宫,是我国明清两朝的皇家宫殿。除了大气壮观以外,故宫最神奇的地方在于,600年来无论北京下多大雨,遭受多大水灾,任由宫外开启“看海模式”,故宫里始终平安无事!这都归功于遍布宫中的几大排水“黑科技”。

巧夺天工的地形设计

去过故宫旅游的朋友都知道,整个故宫似乎是“四平八稳”的,逛起来毫不费劲。实际上,故宫的地面并非水平,而是有一点点不易察觉的小坡度。经测算,北门神武门地平标高46.5米,南门午门地平标高44.28米,即南北门之间地平高度有2.22米之差,北高南低。

虽然行走宫内的人感受不出这种坡度,但此设计却为故宫内积水的排放创造了有利条件。之所以工匠们要让北边高于南边,其实也是遵循北京城总体的地势特点,并非凭空想象——北京地形北高南低,北依燕山,东临渤海,因此水是向东南流。

“熊背”能使流到“御路”上的水有效地往东、西两侧排泄。

故宫不仅整体上北高南低,而且地面本身也不平整,比如太和殿前最中心的“御路”,行走其中的游客会发现路中间拱起了一块,古人给这种设计产物起了个很萌的名字——“熊背”。

有了“熊背”,流到“御路”上的水就能有效地往东、西两侧排泄,然后顺着广场明沟向南流动,再通过地面上铜钱一样的小孔——钱眼,进入地下暗沟中,往东南导入文华殿区域的内金水河中,最后排出宫外。除了太和殿的御路,宫里其他宫道也有“熊背”,原理都是将雨水通过各种渠道排入明沟、暗沟里,最后一股脑地汇聚到内金水河排出故宫。

整套排水系统可谓严丝合缝,巧夺天工的地形设计和地面排水设施之间紧密配合、一环扣一环,任老天降下倾盆大雨,宫中自上演“排水大戏”!

完善的基础设施建设

故宫里的地下排水系统非常完善,它们纵横交错、衔接紧密,遍布每个区域,任何死角都不放过。

比如神武门内南段宫墙的北侧,就有一条自西向东的排水道,它起自东北角,向东延伸,穿过东西六宫、乾隆花园等,最后把这些宫殿的雨水向南运送到内金水河中。像这样的排水道还有很多,它们的共同作用就是将各个宫殿区域内的雨水排向东南端的内金水河。

说到宫里的排水,最值得浓墨重彩的当数三大殿的台基。通常来说,台基最怕水,一旦雨大水排不出去,整个台基将因存水、渗水而下沉,所以在做排水设计时,工匠们也是绞尽脑汁,费了一番功夫。

首先,三层台基每层都有3%~5%的坡度,这样一来,上层台基的水就能直接排到下层;其次,每个台基的栏板上都凿有半圆形泄水口和一些小孔用于排水;最后,工匠们还巧妙地给台基安上了皇家“水龙头”。

台基上总共装着1142个螭首形状的水龙头,相传螭是龙的儿子。它们的口中有一个圆形的小孔可以吐水,每当大雨如注时,三大殿台基的水就会从这些小螭首口中吐出,形成“千龙吐水”的景观。据说乾隆皇帝就喜欢在大暴雨时专门来到中和殿,打开四面门窗,静静欣赏“千龙吐水”,有时诗兴大发,还会吟上两句。

房屋结构

故宫的水排得如此优秀,同时也少不了屋顶这个“好帮手”。

巧妙合理的坡面屋顶设计,使得雨水落到屋顶后,能够迅速往下排,到了坡底后又能向前方流动,确保屋檐下的立柱、门窗免遭雨水侵蚀。

三层台基每层都有3%~5%的坡度,每个栏板上都有半圆形泄水口,还有一些小孔,这样有利于积水的排出。

屋脊底端三角形的名为“滴子”,能避免水流到屋檐下侵蚀木构件。

屋脊底端有三角形的“红领巾”,名为“滴子”,它能将雨水汇集起来,形成一条直线下落,这样水流就不会“乱跑”到屋檐下侵蚀木构件。

“滴子”旁是一块大圆饼一般的筒瓦,俗称“猫头”,它扣在“滴子”端部,作用是防止雨水渗入屋檐。

在宫墙上还有另一种“水滴子”,它们像舌头一样伸出宫墙,可以把墙后的积水排出去。由于整个墙面上窄下宽,为了避免雨水直接冲刷墙面,“水滴子”通常会往外伸出一大截。

对于戒备森严的故宫紫禁城而言,城墙是抵御敌军进攻、保护皇公贵族的最重要屏障。一旦大雨带来的积水在城墙上久久排不出去,城墙地面就会因渗水而导致下沉,引发墙体开裂,带来极大的安全隐患。为避免这种情况的发生,城墙上每隔10米就有一个凸出墙体的石质水槽,雨水可以从中排出。同时,为了避免水顺着水槽底部回流到墙体侧面,聪明的工匠们还在石槽下方安装了往外延伸的铁皮,利于雨水向前方排出。

如此精妙的排水系统,想要长年累月地运行,少了日常管理维护怎能行?明清两代都设有专门负责维修保养故宫排水系统的机构,明朝为二十四衙门的惜薪司,清朝则是内务府营造司。他们的日常工作是清查河道杂草、淤泥,修护河道和沟渠。

直至今天,运行了600年的故宫排水系统依旧在默默执行着它们的任务,在一代又一代故宫人的悉心照料下,再大的雨也奈何不了这座古老的城池。

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