中国古代建筑防水工程始终坚持以排为主,以防为辅、多道设防,刚柔并济的理念。
今天,让我们来看看古人在设计建筑排水系统时使用了什么技巧。
屋顶排水靠悬山
古建筑屋顶多采用高屋脊、大坡度设计,靠近屋脊两侧的坡度超过60°,屋檐的坡度不到30°,利用陡坡使雨水迅速流下,然后利用惯性使雨水冲出屋檐。
在各种屋顶风格中,最有利于排水的被称为悬挂的山顶。所谓的悬挂山,是屋顶屋檐伸出山墙。悬挂的山顶主要用于人们的建筑,但在著名的花园圆明园中,碧通学院的屋顶也采用了这种设计。
屋顶的建筑材料除了在结构上下功夫外,还考虑了排水的需要,即瓷砖的应用。早期瓷砖吸水性强,不利于雨水排放,容易造成渗漏;后来瓷砖质量提高,吸水率降至3%,相当于瓷器。改进版瓷砖辅以金属、琉璃、锡等材料,使古建筑屋顶成为排水专家。
地面排水靠沟
从屋顶排出的水流会流向哪里?
以600年没有积水的紫禁城为例。紫禁城地板上有许多像铜钱一样的孔,生动地被称为钱眼。这些钱眼实际上是排水系统的进水口,从屋顶排出的水流进入排水沟。
最后,排水沟收集的所有积水将汇入流经午门和太和门的内金水河,这是紫禁城的内河。故宫北门神武门地平标高46.05米,南门地平标高44.28米,北高南低。故宫排水系统利用中央高、周边低、北高、南低的地形,迅速汇总雨水,排入内河,流出宫外。
沟渠排水是古代大型建筑(群)的主要排水方案,作为皇家园林的圆明园,也遍布沟渠。
然而,圆明园作为一种花园,与故宫博物院有些不同。在花园里,水是一个极其重要的元素。圆明园水面广阔,使雨水更容易通过沟渠排入水系统,排水效率甚至更好。
涵洞是地下排水
如果建筑物附近没有水系,沟渠引导的积水会流向哪里?
北海团城位于故宫西北,有800多年的历史。明朝重建城墙时,城墙上找不到出水口,地面上也没有沟渠。但无论下多少雨,地面都不会积水,很快就会渗透干净。那么团城是如何排水的呢?
这个奥秘藏在铺在团城地面上的青砖里。
团城的青砖造型很讲究。除了行走的永路,大部分地方铺的青砖都是大大小小的倒梯形,每块青砖之间都形成了三角形的缝隙。
这种形状对排水的帮助是显而易见的。这些青砖本身具有良好的渗透性和透气性。雨水通过青砖之间的界面进入地下三角形的间隙。砖缝越低,越开。雨水自然不容易停留在表面,而是通过地下水系统渗透到地下。
不仅如此,团城地下还有一套排水系统。虽然团城地面上没有沟渠,但是有一些井盖,是团城雨水的进水口,井盖下面有一口井。这些井不是孤立的,一个C字形涵洞串联这些竖井
这个涵洞的高度不高,可能只能让人们爬行,涵洞的外围也铺着青砖。这样,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。
古人以巧妙的结构设计和材料选择,在建筑排水方面取得了显著的成效,甚至几百年不受积水的伤害,让人感叹古人的智慧。