紫禁城后三宫区排水系统特点研究

2020-07-01 13:08张雅平曹萍
装备维修技术 2020年29期

张雅平 曹萍

摘 要:紫禁城始建于明永乐四年(1406年),建成于永乐十八年(1420年)。紫禁城的排水系統同建筑一样,也经历了六百余年的历史。后三宫区位于紫禁城中轴线北侧,核心建筑的等级较高,其排水系统在紫禁城范围内居于十分重要的地位,是值得深入研究的典型案例。

关键词:紫禁城排水系统;后三宫区排水系统;排水系统特点

引言

紫禁城是明清两代的皇宫,建成于明代永乐十八年(1420 年),乾清宫与坤宁宫位于三大殿以北的建筑区域内。明代时,乾清宫是皇帝的寝宫,坤宁宫是皇后的居所,与外朝“三大殿”并称为“三殿两宫”。明嘉靖年间,两宫之间加建了“交泰殿”,遂即产生了“后三宫”之称。紫禁城布局分为“外朝”与“内廷”两部分。清代时,外朝以太和殿、中和殿、保和殿为中心,两侧辅以文华、武英两殿。内廷以乾清宫、交泰殿、坤宁宫为中心,两侧为东西六宫。

紫禁城排水系统主要用于雨水排放,可分为建筑排水系统和院落排水系统两大部分。院落排水系统是指雨水落至院落地面后,汇集、排放雨水的排水设施的总称,可以分为地面排水系统和地下排水系统。地面排水系统又包括地面直排水和排水明沟,地下排水系统包括排水盖板沟、排水暗沟等。后三宫区排水系统的设计同紫禁城排水系统的设计原则基本一致,分为建筑排水系统和院落排水系统两大部分,但该区域的排水系统也有其独有的特点,主要体现在以下六个方面:

1 建筑排水系统简单高效

后三宫区核心建筑的布局和外朝三大殿相似,但建筑等级和体量均次于三大殿。区域内主要建筑瓦顶的形式从南至北依次为重檐庑殿顶、四角攒尖顶和重檐庑殿顶。庑殿顶是中国古代建筑瓦顶等级最高的一种形式,重檐庑殿顶的采用也更加彰显了乾清宫和坤宁宫的重要地位。

该区域院落中的各建筑之间没有过多地相连,主要建筑间没有天沟、穿墙雨水口等排水设施,建筑排水系统仅利用了瓦顶坡度直接排放雨水,简单的排水方式却体现了高效的排水功能。当降雨时,雨水可以在第一时间排至院落中,大大减小了雨水在建筑屋顶的停留时间,这样的排水方式对建筑排水和防水均是十分有利的。

2 台基排水系统独具特色

后三宫区域内的主要建筑为乾清宫、交泰殿和坤宁宫,三个建筑坐落在同一“土”字形的台基之上,整个台基的等级和尺寸均小于三大殿区,各院落由建筑的台基和院墙相隔。

该区域台基排水系统的设计独具特色。乾清宫南侧台基为单层汉白玉须弥座(图1),须弥座的栏板下设有排水口,排水口的出水一侧增设“龙头”,与三大殿台基“千龙吐水”的排水方式形成呼应。乾清宫以北的台基则为砖砌形式(图2),其上砌筑琉璃镂空矮墙,雨水可以直接从墙体底部的空隙处排出,所以整个台基没有单独设置排水口。这种排水方式,既实现了高效排水,又使台基更具艺术特色,充分体现了古人把建筑审美和排水功能相统一的设计思想。

3 台基连为一体,减小了院落积水的影响程度

后三宫区位于紫禁城中轴线北侧,是内廷的重要组成部分。该区南至乾清门,北至坤宁门,东侧以日精门和景和门及其所连庑房为界,西侧以月华门和隆福门及其所连庑房为界。后三宫区院落平面成矩形,区域内地势走向为北高南低,各院落的地面高度为中间高、两侧低。院落东西宽约为120米,南北深约220米,占地约26000平方米。整个院落为轴对称分布的三进式院落,从南至北分别为乾清宫前院落、交泰殿东西院落和坤宁宫北院落。

后三宫区内不仅主要建筑位于同一台基之上,并且东西两侧庑房的台基与中轴线也全部相连(图3)。台基较低处距离地面约有40厘米。使用者不进入院落,也能穿过两侧庑房前的穿廊行至院落中的其他建筑中。即使突降暴雨,雨水不能在第一时间排除至院外,形成院落积水,但是院落的使用功能并不受影响。建筑台基较高,并且联通在一起,这样的设计方式为院落排水系统增加了一层保障,大大提高了其可靠性。

4 整个区域为独立的排水分区

后三宫区域外四周均设有排水主管沟,区域内的院落中设有四个主出水口,分别位于院落的四角,但区域内的排水系统完全沿南北向布置,即雨水排向南北两侧的排水主管沟之中(图3)。虽然东西两侧的庑房外也设有排水主管沟,但后三宫区域的排水系统并未与之相连,排水系统与东西六宫分开,相对独立。因此,东西两侧的排水主沟只分别承担了东西六宫的排水功能。后三宫区的排水系统直接与下一级的排水主管沟相连,这样的设计方式减小了区域主管沟的排水承载量,同时也保证了后三宫区排水顺畅。

5 院落排水系统采用分散排水的布置方式

分散排水是紫禁城内比较有效的排水方式,它可以在短时间内减少雨水的集中排放量,保证雨水快速排除。由于院落地面排水系统依据建筑等级使雨水排向不同的方向,一般为院落的西南和东南角。但有些院落为了保证雨水快速的排出,还在西北和东北角也设置出水口。所以紫禁城院落排水系统设计中,常出现不使雨水汇集至同一排水管沟中再排放的形式,而是采用了分散排放的方式,使院落出水口与院外最近的排水管沟相连,把雨水直接排入主管沟之中。这种方式大大增快了排水速度,也进一步保证了排水系统的高效运行。

后三宫区的建筑和院墙把整个区域划分为三进院落,汇水区域则以中轴线为分界线,把院落分成东西两部分(图3)。同时,又以坤宁宫及其配殿为南北分界线,形成坤宁宫南侧的两进院落雨水向南排放,坤宁宫北侧的院落雨水向北排放的形式。此时,整个区域被划分为四个汇水区域,每个汇水区域中都设有排水明沟,明沟最终与出水口相连,出水口分别位于图3中的1、2、3、4点。整个区域的雨水被分成了四部分,每个排水出口又分别与不同的排水管沟相连,汇至四条排水暗沟之中。这种设计方式使中轴线上比较重要的乾清宫、交泰殿和坤宁宫位于院落中的高位上,减小了地面积水的可能性,有效地保证了重要区域的排水安全,同时又能保证了雨水快速排放。

分散排水的方式在内廷中使用较多,如养心殿区的排水系统。养心殿区位于紫禁城内廷路西,后三宫西南角,院落东西宽约80米,南北长约95米,占地面积7600多平方米。养心殿区为三进院落(图4),从南至北分别为养心门外院落、养心殿院落和养心殿后殿东西院落。院落以养心门、木制影壁、养心殿正殿、穿堂、后殿为中轴线,正殿东西两侧为配殿,配殿后为东西围房。后殿东西两侧建有耳房,东耳房为体顺堂,西耳房为燕喜堂,分别与东西围房相接。院落四周的大墙和院落中的卡墙把整个区域共分成十一个独立小院落。养心殿区内地势走向为西北高、东南低,各院落的地面高度为中间高、两侧低。

养心殿区院落中排水系统并不是严格按照从中间向两侧、由北向南的方式排除雨水的。而是呈现出分散排水的特点,这一特点主要是通过雨水口和排水明沟的设置来实现导流的。养心殿区院落内共有排水口43个,其中立式(穿墙)雨水口31个,卧式(入地)雨水口12个。以燕喜堂、后殿和体顺堂后夹道为例,该院落为东西向狭长院落,雨水很難直接排向南侧雨水口。所以采用直接在北院墙增设雨水口的形式排放雨水。该院落长约为80米、宽约2米,总面积约为160平方米,在北院墙上共设有6个穿墙雨水口,保证雨水快速排出。在北院墙外还设有一道排水暗沟,院落中的雨水排放出院墙后直接进入雨水暗沟,最终排至区域东侧的主管沟中。这种排水系统的布局形式,大大减小了因堵塞而积水的几率。又如御膳房南侧的排水明沟,为了使雨水快速排出,也是采用了分散排水的方式,增加两条排水出路,把水快速排放至南大库院落。

与后三宫区有所不同的是,养心殿区的排水系统首先注重的是使用功能,在完全保证使用功能的前提下,其次考虑建筑的等级要求。而后三宫区是以建筑等级为第一设计要求的,在满足建筑等级要求的基础上,进行排水系统设计。在紫禁城中,院落排水系统大多是以迅速排水为基本设计原则的,因此减少排水路径的长度是比较重要的一种设计方式。所以在院落排水系统设计中,尤其是内廷部分,大多是采用了分散排水的形式排放雨水。分散排水虽然是紫禁城内比较有效的一种排水方式,但在设计中往往需要增加排水口的数量,以便于雨水快速的排放。排水口的增多会为管理带来一定困难,因此必须保证在雨季之前每个排水口通畅,所以每年排水管沟的岁修工程也是宫廷中必须进行的保养项目之一。

6 院落排水系统采用地面直排水与排水明沟相结合的方式

在紫禁城院落排水系统中,设有排水明沟排水系统的院落并不多,最为典型的区域有位于中轴线上的“三大殿区”和“后三宫区”,其他院落有“慈宁宫区”和“寿康宫区”等。通过对紫禁城内的建筑位置和使用等级进行比较,可以发现排水明沟一般设置在对排水系统要求较高的院落中。排水明沟的主要作用是临时集水,类似于现代排水系统中的集水池,可以看成一种古代的海绵城市排水设施。紫禁城内的排水明沟有石砌和砖砌两种形式,“三大殿区”和“后三宫区”的排水明沟全部采用石材砌筑,“慈宁宫区”和“寿康宫区”的排水明沟为砖材砌筑。由此推断,排水明沟的砌筑材料与建筑等级相关,即重要区域大多采用石材砌筑,次要区域采用砖材砌筑,等级相对低的区域则不设置排水明沟。

后三宫区的主体建筑均建设在高高的台基之上,在院落中采用了地面直排水与排水明沟相结合的排水方式。如前所述,中轴线上的建筑区域内大多采用了此种院落排水系统设计方式,它是紫禁城内一种等级相对较高的排水组织形式。这种排水方式有效地避免了因暗沟堵塞导致院落大面积积水现象的发生,同时抬高建筑的台基,即便局部有短时间积水,也不会对建筑的使用造成过大的影响。而且,院落的暗沟大多布置在主院落外,当发生管沟堵塞时,堵塞位置也相应外移,减小了对重要院落的影响程度,也保证了主要功能区的地面排水速度。该类排水系统布置方式还更加便于保养和维修,减少了排水管沟大规模维修的工程量以及所带来的一些列管理问题。

总的来说,后三宫区排水系统的排水原则基本上与紫禁城排水系统的排水原则是一致的,但因其建筑等级和使用功能的重要性,又形成了区域排水系统的特殊性。虽然后三宫区院落的占地面积次于三大殿区,但区域内的排水系统组成元素相对简单,并且实现了排水系统的高效运行。该区域作为内廷中最重要的区域,其排水系统的布置方式较为特殊,十分具有典型性,是我们研究紫禁城排水系统的一处重要案例,开展进行深入研究工作对排水系统的保护与传承起着非常重要的意义。

注:本文由故宫博物院2014年度科研课题《紫禁城雨水系统初步研究》经费资助及《故宫博物院整体排水项目》和《养心殿研究性保护项目》提供支持。

(1.故宫博物院,北京 100009;2.北京北排水务设计研究院有限公司,北京 100077)