古建筑排水是如何構(gòu)建的?
中國古建筑防水有,“以排為主,以防為輔”“多道設(shè)防,剛?cè)岵?jì)”的理念,說到“排水”,古人首先是從屋頂下功夫。
古代建筑的屋頂,多采用高屋脊、大坡度的設(shè)計??拷菁箖蓚?cè)的坡度超過60°,而在檐部的坡度不足30°,利用陡坡使水急下,再因慣性沖出檐外。
中國傳統(tǒng)建筑的屋頂,多用大坡度的設(shè)計,靠近屋脊的坡度超過60°,而靠近房檐的坡度小于30°,利用慣性使流下的雨水沖出屋檐外,各種屋頂式樣中最有利于排水的,叫做懸山頂。
所謂“懸山”,就是屋頂房檐伸出“山墻”外,顯然更容易將雨水排出, 懸山頂在屋頂?shù)氖綐又?,等級不高,因此多用于百姓的建筑,皇室建筑用的不多,不過也并非沒有,如圓明園中有幾處,皇帝讀書作畫的碧桐書院就是一例。
懸山頂是種便于排水的屋頂樣式。
除了結(jié)構(gòu)以外,屋頂?shù)慕ㄖ牧弦部紤]了防雨的需要,這就是瓦的應(yīng)用。不過早期的瓦吸水性很強(qiáng),很容易造成滲漏,后來瓦的品質(zhì)得到提升,吸水率降至3%,與瓷器相當(dāng)。
“改進(jìn)版”的瓦,輔以金屬、琉璃和錫等材料,使中國傳統(tǒng)的屋頂成為“防雨能手”。
有這么給力的屋頂,雨水不會滲入屋內(nèi)或停留在屋頂,但從屋檐泄下的水,積在院子里也是件麻煩事。接下來要怎么排掉這些雨水呢?
作為明清兩朝皇宮的故宮——紫禁城,如此寬廣的地面、眾多的建筑,600多年中未受積水之苦,不得不說是一個奇跡。故宮強(qiáng)大的排水能力,來自各種導(dǎo)水溝渠的有效配合。
故宮的地面上有很多形狀像銅錢一樣的孔洞,被形象地稱為“錢眼”。這些“錢眼”,其實就是排水系統(tǒng)的進(jìn)水口。
游覽古建的游客對上圖中這個構(gòu)件想必會印象深刻。它叫做螭首,“螭”是傳說中,“龍生九子”之一,可以看做一種沒有角的龍,嘴大,肚子能容納很多水。
故宮中有很多螭首,三大殿三重臺基上就有多達(dá)1142個!它們其實是排水系統(tǒng)的出水口。地面和溝渠中的雨水,從這上千螭首中發(fā)泄而出,形成“千龍吐水”的壯觀景象。不過,無論怎么引導(dǎo)和排放,雨水似乎仍然在地面上流轉(zhuǎn),但故宮的地面卻沒有形成積水。
那么這些水最后到哪里去了呢?
天安門外有著名的金水河,其實準(zhǔn)確地說,是“外金水河”,而在午門之內(nèi)太和門前流經(jīng)的則是“內(nèi)金水河”,它是紫禁城的內(nèi)河,故宮北門神武門地平標(biāo)高46.05米,南門午門地平標(biāo)高44.28米,北高南低。
故宮的排水系統(tǒng),利用中央高、四周低、北部高、南部低的形勢,迅速將雨水匯總,排入內(nèi)河,流出宮外。
要是附近沒有水面,溝渠引導(dǎo)的雨水要往哪里導(dǎo)呢?
古人在面臨這種狀況時,將目光瞄準(zhǔn)了地下,利用龐大的地下水徑流系統(tǒng)來排掉多余的雨水,地下排水的典范,要數(shù)故宮西北的北海團(tuán)城。團(tuán)城已有800多年歷史,明代時重修了城墻,城墻上找不到一個出水口,地面上也沒有任何溝渠。
但是不管下多大的雨,地面都不會積水,很快就滲透得一干二凈,那么團(tuán)城是怎么排水的呢?
奧秘,就藏在地上鋪設(shè)的青磚之中,地面鋪設(shè)的青磚看起來并無特別之處,這是因為我們只看到了地上的部分。
其實,團(tuán)城的青磚造型很有講究,除了供人行走的甬路以外,大部分地方鋪設(shè)的方磚,是上大下小的倒梯形。
上圖顯示了團(tuán)城青磚的造型和結(jié)構(gòu)。最左側(cè)是單塊青磚的三視圖,右側(cè)則顯示了相鄰兩塊青磚組成的結(jié)構(gòu)。
可以看到青磚之間形成三角形的縫隙,這樣的造型對排水的幫助,是顯而易見的,這些青磚本身滲水透氣性就不錯,雨水透過青磚之間的接口,就進(jìn)入到地下三角形的縫隙當(dāng)中,磚縫越向下越開闊,雨水自然不容易停留在表層而是滲入地下,通過地下水系統(tǒng)緩沖和滲排出去。
古人以巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用,雨水疏導(dǎo)排放卓有成效,甚至能做到幾百年不受積水之害,讓人不由感嘆先民的智慧!