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关于“住”的大智慧:中国传统民居在排水系统中的智慧(NO204)

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  今天这篇文章,是应一位读者朋友的需求,特地撰写的关于中国古代民居排水设计和精妙智慧的相关内容。@减肥的小脑斧

  但是水患,除非是不可抗力的灾难,很少有因为水灾对中国传统民居和建筑产生过大面积毁灭性的伤害。

  不难看出,我们的祖先在实践中积累了丰富的建筑防水经验,形成了“以排为主,以防为辅”,“多道设防,刚柔并济”,“因地制宜,就地选材”等建筑防水设计理念,加上对选材严苛,对施工质量严格控制,竣工后的屋宇数百年不漏。

  房子在中国是任何时代任何地域保障个人和家庭繁衍生意和长期居住的重要场所,以农业为基础文化发源的中国人,对房子的建筑和使用,在几千年的中国建筑历史中,可以说就是一个和自然灾害持续斗争博弈的过程,甚至这个过程延续到了今天还在持续:

  一年一度的雨季可是不分古代和现代的,在灾害频发的古代,古人同样面临着洪水侵城的威胁,城邑的排水系统就成了关乎社会民生以及国家经济的重要设施。

  就放到今天来看,虽然城市发展和建筑进化已经达到了非常成熟了,但是在中国的很多南方城市,还是存在“严重内涝”的情况,每年都会在不同的城市出现:

  为了保护一方安宁,充满智慧的古人建设了多种排水设施,有些历经千年时至今日仍在护佑着所在的土地。

  另外也增加了拓展阅读内容,带各位读者朋友们打开视野,看看世界上几个永远不会淹水的国外城市代表,发现和了解这些城市关于排水的巧妙设计。

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  排水,是一个系统工程,从规模上来说,有建筑排水,有城市排水,甚至到一个区域的排水。

  从类型上来看,主要分为两种,一种是天排,主要是针对建筑单体对于雨水,雪水的水流引导,另外一种是地排,也就是利用地下渠管和水槽等具有水流引导目的的建筑和城市配套设计,进行水流引导。

  建筑屋面发展至今,根据功能的不同可分为满足屋面保温、围护等基本功能的专业性屋面系统和可以赋予屋面更多附件功能,诸如上人活动平台、种植花园、设备平台的综合性屋面。

  排水工程作为市政和现代建筑最基本的配套设施,随着时代的发展和技术的进步,再加上民众对生活品质的日益提升,在现代中国,已经是非常发达了。

  但是毕竟是配套项目,而且出于美观的要求,这个排水工程的设计,往往不如建筑外立面和城市形象(路和广场)的视觉效应要好,所以现在中国很多城市的地下排水系统,其实是非常脆弱的,仅仅能满足日常生活和工业生产排水的需求,而如果遇到了极限情况,例如雨季和不可预期的暴雨,或者是出现城市水位出现急速上升,都会造成城市或者区域的内涝和持续浸水的状况。

  相对于古代传统建筑和城市排水,现代的建筑,其实在排水层面的设计和规划,并没有特别突出的优势。

  这也反应了现代建筑和规划浮于表面,舍本逐末一昧追求外在价值,而对生活内涵和品质的缺失现象。

  古代砖木传统民居被水淹或者出现内涝非常罕见,往往是属于不可抗力的天灾人祸,而现代城市雨季常常被淹。

  位于长江鄂州段中心一块礁石上的全国重点文物保护单位,被称作“万里长江第一阁”的鄂州观音阁每年都会遭遇水患,虽然每年的洪水已淹没观音阁下方十几米高的基座,但古建筑在洪水中安然无恙。

  观音阁位于鄂州市区东门外长江之中,系元代监邑铁山所建,距今已有700余年历史。

  当洪水到来时候,是石墙抵抗了江水的冲力,而石墙后面的整个建筑物受力较少,只是浸泡在水中。

  整个观音阁依石而建,地基牢固,加上建筑本身是红石青砖砌就,不怕水泡,所以,千百年来,它饱经洪灾,却巍然不倒。

  每到汛潮,水漫楼阁,只剩高层窗口,甚至只剩那檐牙、龙吻、中亭在浩淼长江水之中。汛期一过,水落石出,它又横空出世,威镇江心。

  令人叹为观止的,是汛期一过,建筑内部地面滴水不留,处处都体现出了古代建筑在地排上的智慧和匠心。如果是现代建筑,恐怕没有人保证能屹立几百年在这样的环境中能够屹立不倒吧?

  古建群体在设计选址之初多是基于风水学理论,风水学形法注重自然、地理、环境、生态诸多因素,既然是建筑便要讲究居住的舒适性和使用性,也就是所说的阳宅相法,这对周边地形要求负阴抱阳,背山面水,建筑体处在山环水抱的中央地带,地势平坦且有一定的坡度,地势本身自带一定的排水功能,这也是古代建筑排水的最基础方式。

  风水学说是中国传统文化中对于建筑择址的思想传承,抛开封建迷信和穿凿附会的一些理论来看待风水学说,其实包含着中国古代建筑顺应自然,借势取势用势的一种智慧。

  这其中,比较有代表性的,是体现了一种中国古人敬畏自然和“天人合一”的深度思想:

  2、大家有没有发现中国的河道走向都是自西向东的?古人在对自然规律的观察和发现中,同样也讲究西高东低的一种地势借助。

  在这样长江流域附近的民居,都有很明显的西高东低的特征,保证出现水流流动的方向和主干流的方向一致,甚至在一些保留相对完好的村落中,都还保留这样的建筑特色。

  古代建筑和城市的排水,从天人合一,到借势取势用势于天地,体现中国古代人居的非凡智慧。

  中国古代建筑是建在台基之上的,同一建筑群落中各单体建筑规格体量不同,所使用的台基标高也不同,其实严格意义上来说,台基的设计,也是从上面自然借势上衍变产生的一种建筑模式,人为造势:

  四合院的正房要比两侧的厢房、倒座房的台基要高,这种室外地坪和台基标高以等级数增减的布局关系,直接影响群落内排水的效果。

  室外台基标高的变化,也确保了整个建筑群落台基相对地面的相对高度,具有防护建筑不受雨水浸蚀的功能。

  台基的设计,一方面是反映了中国传统长幼尊卑的传统文化思想,在建筑主次上形成明显直观的“档次划分”,另一方面,就是出于对排水防涝的现实需求。

  因为台基的存在,所以才会有了广泛流传的“人往高处走,水往低处流”的说法。

  往高处,不仅是物理位置的改变,还有身份地位的提升。所以新官上任,到今天都俗称上台,这个台,就是台基的意思。

  中国古建筑的防水有着“以排为主,以防为辅”、“多道设防,刚柔并济”的理念,古建筑坡屋顶更为常见,说到“排水”,必然会想到坡屋顶结构的自然排水。

  以屋顶为例,无论庑殿顶、歇山顶、悬山顶、硬山顶、重檐庑殿顶,其共同的特点就是屋脊高、坡度陡,目的就是利用陡坡使水急下,再巧用惯性冲出檐外。

  备注:这个在笔者文章《中国古代建筑中的人居智慧:以前的房子是如何满足居住需求的?》中已经有详细介绍,在此不做赘述。有兴趣的朋友可以点击蓝字观看相关内容(有配合的物理实验说明)。

  南方屋檐因为气候原因,每年雨水量大且有固定雨季,所以对比北方,就会有北方屋檐缓南方屋檐陡的现象。

  通过下面两张图,就能一目了然的看出两个地域的的屋檐特别,其实也蕴含了南北文化和习俗的传承。

  除了屋顶排水结构设计以外,屋顶的建筑材料也考虑了防雨的需要,这就是瓦的应用。

  小块的瓦上下左右搭接,若做到滴水不漏,百年不渗是很困难的,单靠一层瓦防水是不够的,必须多道防线。

  瓦下增加青灰背,类似现在的水泥砂浆,青灰背上铺灰背,灰背厚约10厘米,由磨细石灰与细黏土混合拌匀,掺水,拍实,犹如现在的混凝土刚性防水层。

  瓦是用泥土做成坯子,然后焙烧而成,表面不上釉,成为青瓦、布瓦、片瓦,上釉的则是琉璃瓦。

  近现代“改进版”的瓦,辅以金属、琉璃和锡等材料,使中国传统的屋顶成为“防雨能手”。

  古代对施工质量要求非常严格,以至于到苛刻的程度。如制灰背,石灰膏与细黏土掺均匀,肉眼看不出白灰点来。铺平拍打后密实度可在达到永不渗水。

  这样既能防潮防虫又能与水系地域绿色环境相互映衬,形成一种淡雅的美,就是大家看到的白墙黑瓦,小桥流水。

  首先从尊重历史的角度来看,古代是没有技术水平研发排水水管的,为了预防水量的推挤对古建筑造成损坏,就得利用地沟,地沟是非常容易理解的,那就是采用各种工具对地面进行确凿,这样就会出现又长又细的地沟,这些地沟的排水能力是不亚于排水管道的,排水管道能节省众多的工程成本,而且工程的设计也是非常的方便的。

  所以说,中国古老文化的智慧是不容忽视的,这种地沟的排水能力是非常可观的。所以说,古建筑设计中的地沟虽然是不显眼的,可是其排水的功效是不容忽视的。

  古建群落的地面上有很多形状像铜钱一样的孔洞就是排水暗沟的入口,专业术语叫做沟漏,沟漏与地面齐平或略低于地面,沟漏下面石料凿成或砖砌而成的沟筒,将沟漏收集的地面上雨水汇入沟筒,这种导水沟做法和现代市政排水系统的开放式井盖功能相似。

  明沟是靠近散水设置的排水沟,作为外露的排水构件,高效直接的将屋面瓦垄流下的大量雨水直接汇集一起并流入暗沟内,再经支线汇入干线总汇于周边河渠。

  宫殿院落间排水系统有干线和支线,有明沟、暗沟、涵洞、流水沟眼等,纵横交错,主次分明,布局非常复杂,保证雨水最大坡度的排放。

  沟渠排水是古代大型建筑群主要的排水方案,为了古建筑群落更好的生态环境,还会花费大资金自行开挖小湖和河渠,这也大大提高了群落的泄水能力。

  古建筑的地基长期泡在雨水里,很容易倾塌,所以排水非常重要。所以排水能力对于建筑设计和规划来说自古就被高度重视:

  明代,在明沟上加盖条石板,俗称板沟,这多是为了防止事故发生,有点像现在下水道井口盖上井盖。

  故宫的排水系统,到今日来看,都是非常有代表性的(这没得商量的,中国故宫绝对是中国建筑历史上绝对C位,王者代表,不管从规模,建筑还是各种细节上,都汇聚了几代人的心血和宝贵经验,已经不是一个万里挑一能形容的了。):

  故宫三大殿三重台基上有1142个龙头排水孔,瞬间将台面上的雨水排尽,并形成千龙吐水的壮丽景观。这些被排出的水,通过北高南低的地势泻入内金水河流出。

  故宫的排水,正是综合了各种排水法,既有地下水道,又有地面明沟,这些或大或小、或明或暗、纵横一气的排水设施,能够使宫内90多个院落、72万平方米面积的雨水通畅排出。

  明排水是通过铺地做出泛水,通过各种排水口、吐水嘴排到周边河中,暗排是通过地下排水道将水排到河里,而这条河就是内外金水河。

  承德避暑山庄也是这样建设的排水系统。归纳起来,一句话,整个系统,通过明暗等手段,到达一个目的:汇总往外排。

  团城已有800多年历史,明代时重修了城墙,城墙上找不到一个出水口,地面上也没有任何沟渠。

  但不管下多大的雨,地面都不会积水,很快就渗透得一干二净,奥秘就藏在地上铺设的青砖之中。

  地面铺设的青砖,看起来并无特别之处,其实团城的青砖造型很有讲究,除了供人行走的甬路以外,大部分地方铺设的方砖,是上大下小的倒梯形,形成一个三角形的缝隙。

  这些青砖本身渗水透气性就不错,雨水透过青砖之间的接口,就进入到地下三角形的缝隙当中,砖缝越向下越开阔,雨水自然不容易停留在表层。

  俗话说的好,外行看热闹,内行看门道,笔者曾经有幸在地产工作生涯中,遇到过一位获得过全国“鲁班奖”的老师傅,这个老师傅仅凭一门手艺,就受到中国故宫古建筑维护部门的大力邀约。

  这是门什么手艺?说出来可能大家都难以置信,这位老师傅,是家传的“铺砖手艺”!

  说简单一点,就是需要铺砖的广场,地面,这位老师傅的手艺,可谓是叹为观止!

  或许各位读者朋友们在现实生活中也经常见到有市政铺砖的一些工程,就像下面这样的:

  在建筑行业中,设计好坏看外观实用,建筑好坏看质量结构,那广场和地面好坏看什么呢?

  要知道故宫600年,城墙都遭受大水的冲击,但是故宫内殿,就从来没有淹过水。

  上文提到的那位老师傅,就是家传手艺:他的祖上就专门给皇宫修葺地面,给皇宫贵族们做房子建设规划的。

  听他介绍,这个铺砖,在一般人眼中看上去平淡无奇,但其实里面大有奥妙,他的经验笔者整理了分享给大家:

  1、首先铺砖以前,要观察地势高低,研究这个区域的水流动向(地面和地下)。

  2、做出引水方向的计划,设定引水线(也就是水最终从铺砖区域流出去的边缘线、仔细铲平铺砖区域的土地,引水实验观察低洼区域(可能局部积水的区域)做填平处理。

  当然这个里面还有很多行业门道是笔者不了解也表达不出来的。笔者只记住了铺砖区域的排水标准:

  1柱香时间(老辈人喜欢用的时间标准),大概就是15分钟,铺砖区域不得有肉眼可见的成摊水迹、

  甚至各地市政府驻地施工,都以请到这位老师傅到场指导为荣耀。可见其这门手艺之高。

  从现在社会很多广场和公园,一遇到暴雨就会出现的水坑水洼,甚至积水难行,从这位老师傅身上,就能看出古人和前辈们,在中国建筑排水设计规划建设中的超凡智慧。

  渗排涵洞,涵洞深埋,其壁和底部均有青砖铺筑,利于与地下水相互渗透,涵洞在转折处设雨水口,便于清淤和地下通风,深埋的涵洞有助于提高表层土壤的地温和湿度,有利于地面树木的生长。

  雨水通过竖井进入涵洞,利用青砖良好的渗水性能与地下水系统沟通,达到排水的目的。

  同时根据街道布局和地形特点,建成了两个排水干道系统,因为两条沟的走向形似篆体的“福”“寿”二字,故名“福寿沟”。

  赣州的下水道被改造成矩形断面,砖石砌垒,宽90厘米,高180厘米,沟顶用砖石垒盖,纵横遍布城市的的各个角落,将城市的污水收集排放到贡江和章江。

  福寿二沟把城内的几十口池塘相连。这样可以增加城市的雨水调节容量,减少街道淹没的面积和时间,也可以利用池塘养鱼、淤泥种菜,形成生态环保循环链。

  福寿沟饱含着古人防洪排涝的远见与巧思,无论暴雨洪水如何泛滥,赣州城里的人们依然生活如常,井然有序。

  至今,福寿沟仍承载着赣州近10万旧城区居民的排污功能。即使再增加三四倍流量都可以应付,也不会发生内涝。

  内涝和淹水问题是全世界人类都必须要面对的解决的问题,在世界上名列前茅的地下排水工程做的好的两个国家,一个是德国,一个是日本。

  我们都说评价一个国家的发展程度如何,除了看它是否拥有先进的科技之外,最主要的一点就是看基础设施的建设。

  对于德国这样的一个建设大国来说,很多方面取得的成就都是十分突出的,就比如德国的排水系统就建设得十分完备,并且科学合理。

  如果说中国是基建狂魔,那么德国绝对说得上是“下水道之王”了:现在,德国每年用于大城市排水系统建设的预算高达上亿欧元,维护费用保持在每公里5000欧元左右。据2010年统计数据显示,德国已建成公共排水管道达54万公里,大约可绕地球13圈半,其中专门的雨水排水管道长6.6万公里。

  德国在重视地下排水系统建设的同时,与地上相结合,强制性地进行透水路面设计和建设。

  像人行道、步行街、自行车道等受压不大的地方,采用透水砖,砖与砖之间用透水性填充材料拼接;

  使用率高的步行道可用细碎石或小鹅卵石铺路。经过多年的努力,目前德国大城市80%的路面可以透水。

  德国在雨水排水系统的建设过程中并不是一味地加大管道,而是采用排储结合的策略,在铺设排水管道的同时,增加储水池建设。

  目前,柏林建有115个总容量达上百万立方米的地下水库。如果暴雨达到排水系统超载标记,雨水便通过疏导渠进入地下水库,待排水系统恢复正常时,再将地下水库的雨水引入地下排水系统,避免出现排水不畅形成的城市内涝问题。

  东京的地下排水系统,由一连串混凝土立坑构成,地下河深达60米。它于1992年开工,2006年竣工,堪称世界上最先进的下水道排水系统,其排水标准是“五至十年一遇”。

  日本是个台风多发国家,东京地区的地下排水系统主要是为了避免受到台风雨水灾害的侵袭而建设的。

  在东京,靠近河渠地域的雨水一般会通过各种建筑的排水管,以及路边的排水口直接流入雨水蓄积排放管道,最终通过大支流排入大海;其余地域的雨水,会随着每栋建筑的排水系统进入公共排水管,再随下水道系统的净水排放管道流入公共水域。

  他们规定,一些不溶于水的洗手间垃圾不允许直接排到下水道,而要先通过垃圾分类系统进行处理。

  此外,烹饪产生的油污也不允许直接倒入下水道中,因为油污除 了会造成邻近的下水道口恶臭外,还会腐蚀排水管道。

  东京下水道局对此倡导的解决办法是:用报纸把油污擦干净,再把沾满油污的报纸当做可燃垃圾来处理。

  下水道管理局甚至配备了专门介绍健康料理的网页和教室,推荐少油、健康的食谱。

  东京还设有降雨信息系统,来预测和统计各种降雨数据,并进行各地的排水调度。利用统计结果,可以在一些容易浸水的地区采取特殊的处理措施。比如,东京江东区南沙地区就建立了雨水调整池,其中最大的一个池一次可以最多存储2.5万立方米的雨水。

  关于这个话题,大家如果还有什么意见和看法,欢迎在下面留下您的想法和看法。

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