中國古代建筑防水工程始終堅持以排為主,以防為輔、多道設防,剛柔并濟的理念。
今天,讓我們來看看古人在設計建筑排水系統(tǒng)時使用了什么技巧。
屋頂排水靠懸山
古代建筑的屋頂,多采用高屋脊、大坡度的設計,靠近屋脊兩側的坡度超過60°,屋檐的坡度不到30°,利用陡坡使雨水迅速流下,然后利用慣性使雨水沖出屋檐。
在各種屋頂風格中,最有利于排水的被稱為懸掛的山頂。所謂的懸掛山,是屋頂屋檐伸出山墻。懸掛的山頂主要用于人們的建筑,但在著名的花園圓明園中,碧通學院的屋頂也采用了這種設計。
屋頂的建筑材料除了在結構上下功夫外,還考慮了排水的需要,即瓷磚的應用。早期瓷磚吸水性強,不利于雨水排放,容易造成滲漏;后來瓷磚質量提高,吸水率降至3%,相當于瓷器。改進版瓷磚輔以金屬、琉璃、錫等材料,使古建筑屋頂成為排水專家。
地面排水靠溝
從屋頂排出的水流會流向哪里?
以600年沒有積水的紫禁城為例。紫禁城地板上有許多像銅錢一樣的孔,生動地被稱為錢眼。這些錢眼實際上是排水系統(tǒng)的進水口,從屋頂排出的水流進入排水溝。
最后,排水溝收集的所有積水將匯入流經午門和太和門的內金水河,這是紫禁城的內河。故宮北門神武門地平標高46.05米,南門地平標高44.28米,北高南低。故宮排水系統(tǒng)利用中央高、周邊低、北高、南低的地形,迅速匯總雨水,排入內河,流出宮外。
溝渠排水是古代大型建筑(群)的主要排水方案,作為皇家園林的圓明園,也遍布溝渠。
然而,圓明園作為一種花園,與故宮博物院有些不同。在花園里,水是一個極其重要的元素。圓明園水面廣闊,使雨水更容易通過溝渠排入水系統(tǒng),排水效率甚至更好。
涵洞是地下排水
如果建筑附近沒有水系,溝渠引導的積水又將流向哪里呢?
北海團城位于故宮西北,有800多年的歷史。明朝重建城墻時,城墻上找不到出水口,地面上也沒有溝渠。但無論下多少雨,地面都不會積水,很快就會滲透干凈。那么團城是如何排水的呢?
這個奧秘藏在鋪在團城地面上的青磚里。
團城的青磚造型很講究。除了行走的永路,大部分地方鋪的青磚都是大大小小的倒梯形,每塊青磚之間都形成了三角形的縫隙。
這種形狀對排水的幫助是顯而易見的。這些青磚本身具有良好的滲透性和透氣性。雨水通過青磚之間的界面進入地下三角形的間隙。磚縫越低,越開。雨水自然不容易停留在表面,而是通過地下水系統(tǒng)滲透到地下。
不僅如此,團城地下還有一套排水系統(tǒng)。雖然團城地面上沒有溝渠,但是有一些井蓋,是團城雨水的進水口,井蓋下面有一口井。這些井不是孤立的,一個C字形涵洞串聯(lián)這些豎井。
這個涵洞的高度不高,可能只能讓人們爬行,涵洞的外圍也鋪著青磚。這樣,雨水通過豎井進入涵洞,利用青磚良好的滲水性能與地下水系統(tǒng)溝通,達到排水的目的。
古人以巧妙的結構設計和材料選擇,在建筑排水方面取得了顯著的成效,甚至幾百年不受積水的傷害,讓人感嘆古人的智慧。