城市地下空间的变迁: 近代上海公共租界排污系统时空特征研究(1862—1941)

顾哲铭

(复旦大学历史地理研究中心,上海 200433)

排污系统是由一系列管道和泵站构成的网络系统,其功能为将污水从产生点输送到处理点。现代意义上的城市排污系统可以追溯至19世纪中叶的伦敦,受1858年“大恶臭”(Great Stink)事件刺激,英国政府在1859—1875年间建设了覆盖泰晤士河南北两岸中心城区的大型排污系统。伦敦经验在英国本土迅速普及,并逐渐扩散到海外殖民地和租借地。在近代中国,排污系统首先被引入上海和香港,随后逐渐传播至天津、汉口等城市。

传统上城市史研究重视与排污系统相关的经济、社会问题,主要旨趣是基于公共卫生视角探讨现代化粪秽处理模式对传统社会的冲击以及对城市文明的塑造。(1)参见苏智良、彭善民: 《公厕变迁与都市文明——以近代上海为例》,《史林》2006年第3期;彭善民: 《商办抑或市办: 近代上海城市粪秽处理》,《中国社会经济史研究》2007年第3期;潘淑华: 《民国时期广州的粪秽处置与城市生活》,《近代史研究所集刊》第59期,2008年;唐何芳: 《商办抑或官办: 试论近代广州粪秽处理变迁》,《社会科学研究》2014年第3期;焦存超、陈业新: 《上海公共租界工部局拒绝新式粪秽处置系统的原因探析》,《上海交通大学学报(哲学社会科学版)》2016年第6期;任吉东: 《近代中国城市粪溺的治理——以天津为例》,《经济社会史评论》2017年第1期。近年来有科技史学者通过工程技术视角提出了近代上海公共租界排污系统是本土舆情与国际科技进展交互作用而形成的新颖观点,强调了上海并非被动地接受西方现代技术,而是参与了相关知识网络的传播。(2)沈辛成: 《生活污水系统在上海公共租界的形成——兼论公共卫生研究中的现代性误区》,《史林》2019年第1期。相较近代城市早期排污管道建设的方法和规划,学界对排污系统构成和空间形态的研究尚显不足,仅牟振宇、刘晓晨分别对上海法租界、天津英租界排污管网的复原研究堪为代表。(3)牟振宇: 《近代上海法租界城市化空间过程研究(1849—1930)》,复旦大学博士学位论文,2010年;刘晓晨: 《近代天津英租界市政设施建设过程研究》,天津大学硕士学位论文,2020年。

排污系统不仅是公共卫生管理与市政工程技术的复合产物,也是保障城市正常运转的基础设施,更是城市地下空间的组成部分。工业革命以来资源和财富在有限空间内高度集聚,使得城市发展从二维转向三维,地下空间也经历了从浅层利用到大规模开发,从无序展开到合理规划,从解决城市问题到提升城市竞争力的过程。(4)中国工程院战略咨询中心、中国岩土力学与工程学会地下空间分会等编: 《2020中国城市地下空间发展蓝皮书》,[2020-12],http://www.csrme.com/System/Index/downloadById/id/14.do。中国近代通商口岸城市作为现代化的窗口,均在不同程度上建设了城市地下空间工程,其中上海公共租界作为地下空间建设最为先进和完善的代表,非常适合为地下市政管线升级与城市地下空间变迁的相关性研究提供样本。

本文以上海公共租界工部局档案为核心材料,追溯早期租界排污系统的基本框架,梳理排污系统改造计划的形成过程,在复原新式排污管道网络空间形态的基础上,结合具体案例探讨排污系统升级对近代上海城市地下空间整合的影响。本文希望通过展示上海公共租界排污系统这一“存在而不可见”的城市景观的时空特征以补前人研究之阙,并通过对近代城市地下空间的初步探索来拓展历史城市地理的研究范围。

一、 早期排污系统的概念、结构和挑战

(一) 近代上海城市排污系统的概念界定

污水(sewage)指来自城镇住宅并通过地下管道输送的含有排泄物和其他物质的污浊液体,排污管道(sewer)指输送污水的管道,排污系统(sewerage system)则是一系列排污管道组成的有机整体的统称。(5)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1919, Vol. XII, No.648, p.291.根据1908年英国皇家污水处理调查委员会(British Royal Commission on Sewage Disposal)的定义,污水按来源可分为生活污水(domestic sewage)、工业污水(trade sewage)、地表水(surface water)及暴雨水(storm water)4类。(6)Royal Commission On Sewage Disposal, Journal of the Royal Institute of Public Health, 1908, Vol. 16, No.10, pp.638-640.因前两类的污浊程度远高于后两类,习惯上也将前两类统称“污水”,后两类统称“雨水”。

根据对污水、雨水的不同处理方式,排污系统可以被分为合流制(combined sewers)和分流制(separate sewers)两种。20世纪20年代以前上海公共租界的排污系统属于一种特殊的合流制,具体为洗澡水、水槽水和小便池污水被允许进入排污管道,其余的生活污水则采用“排泄物污泥管理”(fecal sludge management)方式处理,即不通过管道运输而采用人工或机械清运。此后工部局逐步完成了新式排污系统的建设,专注收集、输送、处理生活污水使其达到排放标准,从而实现“雨污分流”。

(二) 早期公共租界排污系统的基本结构

1862年初,英租界防卫和改善特别委员会提出了综合性排污系统建设方案,主体框架为沿苏州路(后改浙江路,今浙江中路)、石路(后改福建路,今福建中路)、界路(后改河南路,今河南中路)和桥街(后改四川路,今四川中路)铺设3英尺×5英尺的主管道,在锡克路(广西路,今广西北路)、坟山路(山东路,今山东中路)、教堂街(江西路,今江西中路)和所有东西向街道铺设3英尺×1.5英尺的次级管道,主管道由洋泾浜向苏州河倾斜,在洋泾浜配备潮闸用于冲洗管道内沉积物。(7)《上海租界志》编纂委员会编: 《上海租界志》,上海社会科学院出版社2001年版,第445—446页。1863年起,工部局相继在苏州路(今南苏州路)、福建路、江西路、江苏路、河南路(广东路—苏州河)、山东路(南京路—洋泾浜)等处试点施工。(8)《工务处报告(1863年)》,《工部局年报(1863—1864)》,上海市档案馆藏,档号: U1-1-877。截至1869年,广东路、河南路、苏州路、湖北路、福建路、江西路、南京路(今南京东路)、山东路、山西路(今山西南路)等路段已铺设了排污管道。(9)《上海租界志》编纂委员会编: 《上海租界志》,第447页。

苏州河(吴淞江)为中等感潮河流,从潮流界黄渡至河口比降仅0.85,这导致河流流速缓慢(10)《上海水利志》编纂委员会编: 《上海水利志》,上海社会科学院出版社1997年版,第104页。,据1906年潮汐数据,河口大潮最高潮位仅12.2英尺(吴淞高程3.7米),小潮最高潮位仅7.9英尺(吴淞高程2.4米)(11)Hydrological Data: Tides and Tidal Propagation,上海市档案馆藏,档号: U1-2-580。,因此潮水冲洗管道的效果大打折扣。加之受制于孔径和材质,早期的排污管道经常严重堵塞。工部局只得在常规年份定期组织人力挖掘污泥并冲洗管道,耗资巨大且妨害公共卫生。(12)上海市档案馆编: 《工部局董事会会议录》第10册,第825页。

1865年,针对已完工排污管道存在的弊端,项目负责人克拉克(J. Clark)提议另建两条东西向排水干道(宁波路、福州路),利用黄浦江水冲洗,但因计划激进、预算过高而未能获准。1868年,继任者奥利弗(E. H. Oliver)折中建议充分利用已有管道,重新铺设缺陷部分,并提议对1862年旧有方案进行调整,改以九江路一带为中心,将污水分别排向洋泾浜和苏州河。(13)《工务处报告和E. H. Oliver致董事会函件》,1870年5月19日,《工部局年报(1870—1871)》,上海市档案馆藏,档号: U1-1-884。因可行性较强且成本相对低廉,该方案得到租界董事会青睐,付诸实施。至1870年,公共租界核心城区(英租界,即1900年后的中区)“5主2辅”南北向排污主管道框架基本成形。此后20余年工部局铺设新管道时亦不断改修旧管道,1893年后又将部分重点路段的砖砌管道升级为混凝土管道。(14)《工部局对新中式建筑规则条例修改的解释》,1901年,上海市档案馆藏,档号: U1-14-1020。1896年,早期排污管道系统最终定型(图1)。

图1 1896年公共租界中区早期排污管道分布

管道缺乏重力梯度、河流缺乏冲刷能力,这两大制约使公共租界早期排污管道无法完全胜任处理生活污水的角色。1867年起,工部局通过招商承包用人工清运粪秽,以保障排污系统正常运转。(15)《上海环境卫生志》编纂委员会编: 《上海环境卫生志》,上海社会科学院出版社1996年版,第12页。1899年租界大幅扩张后,工部局分苏州河南、北两区招标清运(16)Ordure Contracts (Translation), The Municipal Gazette, 1920, Vol. XIII, No.717, p.365.,承包商早晚清理居民、商户和公共的厕所、污水池(17)《上海环境卫生志》编纂委员会编: 《上海环境卫生志》,第141—142页。,用粪罐车运送,至苏州河边的空地堆放,最后装上蒸汽拖船贩卖至城郊农村。(18)Disposal of Gully Sludge-Soochow Road Depot,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2581。

(三) 引入抽水马桶对排污系统的全新挑战

19世纪80年代,由詹宁斯(G. Jennings)、特怀福德(T. W. Twyford)改良的冲洗式抽水马桶因其清洁、便利而风靡欧美。19、20世纪之交,抽水马桶作为一种新鲜事物被引入上海。由于粪秽不准排入排污管道,抽水马桶用户只能自行修建污水池(cesspool)收集,并和旱厕一样由工部局承包商负责清理和维护。

1904年4月27日,董事会重申了对抽水马桶与现有城市排污系统相连的反对态度,同时试图严控污水池的数量。即使面对巨大的舆论压力,工部局仍于1906年7月强行通过《建筑章程》第76款修正案,在公共租界内实施了最严格的抽水马桶禁令。(19)上海市档案馆编: 《工部局董事会会议录》第16册,第648页。

1913年,英商麦边(G. McBain)向工部局申请安装抽水马桶,卫生处依据工部局禁令驳回申请。(20)《上海环境卫生志》编纂委员会编: 《上海环境卫生志》,第64页。1915年2月麦边向领事法庭(Court of Consuls)起诉工部局,7月领事法庭判决被告建筑规则第76款修正案越权(ultra vires),原告在履行将粪秽定期运至租界外的义务前提下有权在新建大楼中安装抽水马桶。(21)Past Policy of Health Office regarding Water-closets,上海市档案馆藏,档号: U1-2-789。此判例在公共租界产生了深远影响,一时间是否所有人都能申请安装,是否只有大型建筑才能安装,能否申请兴建私人化粪池或其他有关污水处理设备等问题甚嚣尘上。(22)Sanitary Problem Raised by Decision, The China Press, July 20th, 1915, p.2.

1915年7月,修正建筑规则委员会(Commission for the Revision of the Building Rules)成立下属委员会(Sub-Committee on Water-closets of the Building Rules Commission),负责与地产委员会协商起草专门针对抽水马桶的建筑规则。(23)《1915年工部局年报》,上海市档案馆藏,档号: U1-1-928。12月,《地产章程》第30款修正案公布,抽水马桶成为公共租界内的合法存在。

禁令解除后的1917—1919年间,抽水马桶年均增长突破300台(24)Diagram showing number of water-closet basins installed in the Settlement (1916-1919), The Municipal Gazette, 1919, Vol.XII, No.648, p.295.,绝大多数分布于公共租界中区(图2)。1919年,工务处以信函问卷方式向中区河南路以东的地产主了解安装抽水马桶的意愿。结果显示3—5年内预计有1 382个抽水马桶将被安装。(25)Sewage Disposal and Water Supply, The Municipal Gazette, 1919, Vol. XII, No.616, p.44.考虑到抽水马桶激增将对旧有排污管道系统产生的压力,工部局开始谋求相应的现代化改造计划。

图2 1919年公共租界中区抽水马桶安装点分布

二、 新式排污管道网络的空间形态

(一) 中区排污管道计划的空间形态(1920)

《地产章程》第30款修正案通过后,如何改造旧有排污系统成为工部局的首要问题。为此,董事会在下属委员会的基础上又成立了多部门联合委员会(Joint Board)。

1920年11月22日,经联合委员会多轮协商,在统筹路权和管道维护费用的基础上工务处提出了2项草案。草案以存在较多抽水马桶的河南路以东地区为起点,以北区污水处理厂为终端,计划建设“中区东部—北区界外”走向的管道当作新式排污管道网络试点。

草案1集中讨论基础设施。排污总管铺设在道路下方中部,埋深4—10英尺不等,污水通过倾斜的管道由重力驱动流向3处喷射泵,依靠喷射泵压力流向外滩公园(今黄浦公园)附近的收集箱(collecting tank),并在泵站12英尺扬程离心泵逐级抬升下输送至污水处理厂(sewage treatment works)。收集箱为地下混凝土结构,设计容量75 000加仑,24小时不间断处理总流量600 000加仑的污水。

草案2集中讨论路线布局。污水总管穿过苏州河给出了两套方案,一是北四川路方案,即穿过四川路桥,走北四川路;二是狄思威路方案,即穿过外白渡桥,沿黄浦江岸线东行后走狄思威路(今溧阳路)。(26)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1919, Vol.II, No.667, pp.424-425.北四川路方案的优点是管线总长度较短,缺点是要对四川路桥重新施工改造,此外北四川路下方本身已是密布地下管线,留给排污管道的空间并不充足。狄思威路方案的优点是排污管道能固定在外白渡桥桁架上,缺点是线路太长,比前者多用约1 000码(约914米)材料。

1920年12月,董事会最终批准草案1和草案2中的狄思威路方案,并正式公布中区排污管道计划(Sewage Disposal Central District Sewerage Scheme)(27)Plan for Sewer System for Shanghai Approved by Council Committee, The China Press, December 25th, 1919, p.8.,具体为:

(1) 主管道(main sewers): 沿黄浦江交通干道铺设,具体为外滩—外白渡桥—黄浦路—南浔路—狄思威路,最终到达北区污水处理厂。

(2) 次级管道(subsidiary sewers): 大致以九江路、汉口路一带分界,南部地区污水汇入福州路外滩交叉口泵站;北部地区入北京路(今北京东路)外滩交叉口泵站(图3)。

图3 1920年中区排污管道计划图

(3) 泵站(pump stations): 共设有6处站点,每处泵站除一座工作泵外还备有一座备用泵,确保泵站不间断工作。

(二) 主管道的空间形态(1921—1927)

1921年,经过多处污水处理实验(28)《董事会对工务处提议建立污水处理实验室的批复》,1920年12月16日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2590。, 工部局在欧阳路建设了第一座污水处理厂。然而夏季开始的管道铺设碰上台风天气(29)Report of Deputy Commissioner of Public Works for August, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.767, p.335.,暴雨和涨潮导致的渗水给施工带来困难,工程严重拖延(30)Public Works for Department Report for October, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.776. p.383.。直到1922年A(福州路外滩)、B(北京路外滩)、G(外滩公园)、C(南浔路汉璧礼路)、D(狄思威路)、E(靶子路)、F(靶子路北)泵站和相应排污管道才实现与北区污水处理厂的对接,并于当年4月开机运行。进行中区排污管道计划的同时,董事会完成了东、西区污水处理厂的选址、规划和买地。(31)上海市档案馆编: 《工部局董事会会议录》第21册,第704—708页。1922—1923年西区、东区污水处理厂相继动工,直到1927年I(昆山路乍浦路)、J(邓脱路余杭路)、K(倍开尔路)、L(平凉路扬州路)、M(平凉路)泵站、相应的排污管道以及东区处理厂,N(西藏路)、P(马霍路)、R(小沙渡路康脑脱路)、S(静安寺路西摩路)、T(愚园路西童女学)、U(白利南路极司非尔公园)、V(白利南路华伦路)、W(林肯路罗别根路)泵站、相应的排污管道以及西区处理厂才相继投入使用。(32)《排污管道泵站建设及运行成本一览表》,1936年,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2585。

主管道最终分中、西、东三路(图4)。(33)王涤原: 《工部局沟渠工程计划》,《申报汽车增刊》1923年9月15日,第22版。中路自外滩经黄浦路、南浔路、狄思威路、北四川路、靶子路至北区污水处理厂(今欧阳路681号),负责处理河南路以东各处污水。东路在南浔路汉璧礼路泵站处与中路分叉,经汉璧礼路(今汉阳路)、新记浜路(今新建路)、余杭路、舟山路、昆明路、保定路、长阳路、大连湾路(今大连路)、平凉路至东区污水处理厂(今河间路1283号),协助北区污水处理厂处理福建路以东各处污水。西路主支西藏路(今西藏中路)—静安寺路(今南京西路)—极司菲尔路(今万航渡路)与分支斐伦路(今九龙路)—康脑脱路(今康定路)—胶州路—爱文义路(今北京西路)—极司菲尔路在愚园路西童女学泵站交汇,再经愚园路、白利南路(今长宁路)、华伦路(今古北路)、林肯路(今天山路)至西区污水处理厂(今天山路30号),负责处理福建路以西各处污水。从年维护费(泵站15%、北区污水处理厂44%、东区污水处理厂22%、西区污水处理厂19%)(34)《1922—1936年排污管道泵站建设大事纪》,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2584。占比估算,北、东、西三大处理厂的负载约为2∶1∶1。

图4 1921—1927年公共租界主管道分布

北、西区处理厂分别紧靠沙泾港和苏州河,处理后的沉积物可通过拖船直接运出。东区处理厂距黄浦江仍有较远距离,为此工部局专门从平凉路贵阳路口沿周家嘴路南缘开挖周家嘴运河(Point Canal),直通黄浦江周家嘴岛西段(今复兴岛运河),以便于拖船从黄浦江进入。(35)Plan of S.M.C Sewage Treatment Works (Eastern) and Point Canal,上海市档案馆藏,档号: U1-14-5650。

(三) 次级管道的空间形态(1921—1923)

次级管道是排污管道三级体系的核心。公共租界北、东、西三区仅在主管道周边根据业主需要铺设了少量次级管道,在静安寺路(今南京西路)、百老汇路(今大名路)等路段。次级管道的主体仍是污水产生量最大的中区,交错纵横的管道形成网状结构。为了满足董事会对于排污系统的迫切需求,次级管道几乎与北路主管道工程同时动工。但1921年10月—1923年1月实际施工中,工务处并未完全按照1920年中区排污管道计划进行,这体现为以下两个方面。

一方面,管道并未铺设到河南路以东的每一条道路地下,只根据实际择取了部分重点道路。工务处规避了南京路全段施工,使租界最繁忙的东西干道能够畅通(36)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.767, p.329.;北京路、福州路两处泵站覆盖范围的分界从九江路、汉口路一带调整至南京路。原计划“四通八达式”排污管网仅为理想状态,未考虑实际需求,排污效果与管道数量也并非线性关系,非重点区域的次级管道缺省可以通过后续入户管道铺设补强。

另一方面,管道一直延伸至中区最西侧,未以计划内“河南路—山东路”为界。1922年4月后,随着九江路(山西路—福建路段)、福州路(山东路—福建路段)工程突破预定的西界,工务处计划将西路主管道的起点拓展至西藏路一带,中区西部区域也因此建设了相应的次级管道。值得关注的是,与外滩区域不同,主管道并未覆盖整条西藏路,只经汉口路延伸至福建路,汉口路以南补充次级管道。相应地,福建路成为南京路以南区域东、西两侧次级管道的分界线,这可能是受建设成本制约。

中区次级管道的空间形态可概括为三部分(图5),一是外滩—南京路—河南路—苏州路围合区域,在北京路、仁记路(今滇池路)汇入中、东路主管道;二是外滩—爱多亚路(今延安东路)—福建路—南京路围合区域,在汉口路、广东路汇入中、东路主管道;三是福建路—爱多亚路—西藏路—南京路围合区域,在汉口路、云南路汇入西路主管道。此外,河南路—南京路—西藏路—苏州路围合区域没有铺设次级管道,可能由于该区域除南京路沿线地价较高外,其余部分为中区地价最低处(37)曾声威: 《近代上海公共租界城市地价空间研究(1899—1930)》,复旦大学硕士学位论文,2013年,第52页。,靠近南京路的业主可选择接入九江路管道,其余地区业主安装抽水马桶意愿则较低。

图5 1921—1923年公共租界中区次级管道分布

为避免与旧有排污管道(即排水管道)空间冲突,次级管道尽可能以东西向为主。除圆明园路、四川路、江西路、云南路存在较长南北向管道外,其余道路基本为东西向,由此形成了排水管道呈南北走向,排污管道呈东西走向的分布格局。

(四) 入户管道的时空分布(1923—1941)

排污管道入户段(house sewers)是整个排污系统的“神经末梢”,也是三级管道中最晚开始施工的部分,直径一般4—6英寸(主管道12英寸,次级管道9英寸)。入户管道安装一般由用户地产所属宗地的代理洋行向工部局提出申请,草签合同确定管道数量、安装时间、房屋地址和预估费用,还可以选择周末和夜间施工(38)《圆明园路册地11号6英寸入户排污管道安装收据》,1924年4月29日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-5305。,用户使用无须支付年费或月费。一旦入户管道接入次级管道开始正常工作,工部局将停止对该业主的粪罐车清运业务。由于用户将草纸等杂物扔进抽水马桶导致排污管道堵塞相当常见,工部局常向业主收取疏通费以实现盈利。(39)《工务处与浙江实业银行关于入户排污管道安装的来往函件》,1923年8月25日—10月25日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2646。

工部局与代理洋行在安装排污管道之前磋商的函件,以及上门完成安装并交付使用后开出的收款票据均在工部局档案中有留存。(40)《汉口路、河南路、香港路、仁记路入户管道安装函件》,上海市档案馆藏(下同),档号: U1-14-2646;《平望街、盆汤弄、外滩入户管道安装函件》,档号: U1-14-2647;《厦门路、爱多亚路入户管道安装函件》,档号: U1-14-2649;《南京路、劳合路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5221;《江西路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5247;《北京路、北海路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5260;《圆明园路、云南路、西藏路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5305;《福建路、福州路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5345;《四川路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5348;《广东路、交通路、芝罘路、浙江路、直隶路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5395;《西藏路、天津路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5399;《南京路、牛庄路、宁波路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5413;《汉口路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5414;《劳合路、博物院路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5418;《山西路、山东路、苏州路、博物院路、汕头路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5430;《九江路、广西路、贵州路入户管道安装函件》,档号: U1-14-5438。笔者从中提取总计331处有效的管道安装信息,并将其编制成“入户排污管道安装信息表”,以此为基础复原1923—1941年间公共租界中区入户管道的分布(图6)。

a) 1923—1928

分时段对比可见1923—1928年间入户管道主要在河南路以东区域,尤其密集分布于四川路以东区域;1929—1934年间主要在河南路以西、南京路以北区域,南京路和北京路之间尤为密集。经过以上两时段中区入户管道的“7”字形分布格局已经形成,即南北向四川路与外滩之间为最密集区,东西向南京路与北京路之间为次密集区。截至1934年,入户管道基本建设完毕,1935—1941年间安装量已极少。

随着排污管道网络中主管道、次级管道、入户管道三个层级建成,新式排污系统正式承担起处理生活污水的职责,旧有排污管道则转型为排水管道,专门负责雨水排出。

三、 排污系统升级对地下空间整合的影响

(一) 地下市政管线的空间分布格局变迁

19世纪,公共租界地下管线仅有煤气管和供水管两种,施工中一般将煤气管铺设于道路南侧或东侧,供水管铺设于道路北侧或西侧。董事会一度考虑将输电线、电车电缆埋入道路北侧或东侧,电话线埋入南侧或西侧,这遭到了工务处会同电气处(Electricity Department)、自来水公司(Shanghai Waterworks Co., Ld.)、自来火房(Shanghai Gas Co., Ld.)、电话公司(Shanghai Mutual Telephone Co., Ld.)、制造电气有限公司(Shanghai Electrical Construction Co., Ld.)总工程师们的一致反对,他们认为供电线路、供水管道与电话线路、煤气管道分居于道路两侧在空间布局和工程安全上是不理想的。1913年11月,工部局出台了地下管线铺设规范,确立供电线路和煤气管道位于道路南侧或东侧、电话线路和供水管道位于道路北侧或西侧的分布格局。(41)Underground Mains, The Municipal Gazette, 1913, Vol. VI, No.317, p.263.

“强电线路+燃气管道/弱电线路+供水管道”的分布不仅是规范要求,更是合理妥善的选择。空间上看,供水、煤气管道以及高压输电线占据空间较大,电车电缆需要空间较小,电话线几乎忽略不计,因此“肥瘦搭配”是理性的决策。出于安全考虑,高压输电线和电车电缆属于强电,无论与煤气还是供水管道搭配都存在隐患。但考虑到供水管道入户部分结构更为复杂且需要连接消防栓,还是决定将供电线路与煤气管道置于同侧。

地下市政管线占据的空间除本身体积外,还需考虑安全距离。以供电线路和煤气管道为例,高压电缆往往在2—8条不等,需要较大的横向空间。(42)《平凉路、杨树浦路、华盛路一带22kV电缆空间占据示意图》,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3062。为避免损伤煤气管道,电缆表面进行铅封处理后还要包两层钢带,最外层还有“倒U”形铸铁或锻铁保护框架。(43)《电气处致工务处函件》,1919年2月28日、1921年12月14日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3073。即便如此,还是有煤气管道和高压电缆互相干扰的事故。1914年1月,福州路汉口路转角处高压电缆烧穿附近煤气管壁,造成大量用户煤气供应被切断,并导致巨额煤气泄漏损失;1931年9月,西藏路高压煤气管道放热导致附近22 000 V高压电缆老化引起严重的断路事故。(44)《工务处致自来火房函件》,1914年1月12日、1931年9月23日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3032。据目前的档案,一般市政管线间隔5—10英尺不等,参考公共租界普通道路30—60英尺的宽度,地下空间之拥挤可见一斑。

电话线路(45)《华洋德律风公司致工务处函件》,1929年3月14日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3062。和高压供电线(46)《地下电缆之建筑》,《会报》1928年第36期。分布于道路两侧人行道下方,埋深较浅以方便开挖维修。供水管道(47)《自来水公司致工务处函件》,1907年10月12日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3072。和煤气管道(48)《电力公司、自来火房等与工务处来往函件》,1933年9月,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3063。布于电话线和高压电缆内侧,因出现故障的概率较低,埋得较深。极少数道路存在电车电缆,由于铺设时间较早,位置不规范,一般位于煤气和供水管上方。(49)《自来火房总工程师与工务处长来往函件》,1906年9月,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2978。早期排污管道因孔径大位于中部,新式排污管道会尽量与其保持间距,一般两种管道分居道路正中混凝土加固层两侧位置,分别承担排水和排污功能,埋深大于其他市政管线。新式排污管道的铺设使公共租界相关道路地下空间呈现“供电线路—燃气管道—排水管道、排污管道—供水管道—电话线路”的分布格局(图7)。

图7 公共租界地下管线空间分布示意

(二) 排污管道与供水管道、煤气管道的空间争夺

受时代局限,英租界及公共租界早期缺乏规划,对未来城市发展预计不足,大量市政工程未能预留足够空间。20世纪以降管线数量的增加(50)《北京路、山西路、九江路、劳合路一带供水管道分布图》,1931年,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2718。使地下空间日渐拥挤,排污管道与其他管线直接发生空间争夺。

依城市工程管线规划原则,压力流管线须避让重力流管线。(51)中华人民共和国住房和城乡建设部主编: 《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-2016),中国建筑工业出版社2016年版,第3页。早期排污管道很好地遵循了规则,新式排污管道虽也是重力流管道,却因是“后到者”要避让业已建成的压力流管道。大量案例证明,煤气、供水管道两种压力流管道就深受排污管道铺设影响。

自来火房权属管理的煤气管道,在1921年他们得到工务处的承诺: 为保证安全,排污管道浅于7英尺的沟槽至少离开煤气管道5英尺以上,深于7英尺的沟槽至少离开6英尺。(52)《工务处与自来火房来往函件》,1921年6月15—6月18日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3029。然而,1923年1月工务处在江西路(广东路—福州路段)施工过程中还是不慎挖断了煤气管道,造成大量煤气泄漏和严重渗水。为应对自来火房的诘责,时任工务处长哈铂在应允按每月4 500银元支付修理和深埋费用的同时也表达了惋惜和无奈,他表示只能向自来火房提供中区排污管道计划蓝图,并提议此后铺设管道在自来火房的监督下进行,但无法保证类似事故不再发生。他还指出,如果条件允许,工务处会将排污管道铺设于道路另一侧,但这一措施仍受限于排污管道自身孔径和地下管线的拥挤状况。(53)《自来火房与工务处来往函件》,1923年1月8—1月23日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3029。

自来水公司在1923年6月与工务处就人孔井(manhole)中穿过的自来水管迁移问题展开协商。该处人孔井位于香港路江西路转角处,由于香港路非常狭窄,相对应的地下空间也颇为局促,1922年铺设的排污管道几乎直接布在自来水管下方。排污管道和自来水管间隔极近,且排污管道穿过了人孔井的检修空间。工务处认为,自来水管在上,排污管道在下,安装过程中已经预留了安全距离,污水不会对自来水造成任何影响。自来水公司则认为,如果排污管道出现破裂,喷溅的污水会侵蚀自来水铸铁管道,导致水源污染。之后工务处同意迁移自来水管,但要求自来水公司自行承担费用;自来水公司则坚持铺设排污管道才导致了这一局面产生,费用理应由工务处承担;最终,工务处妥协并支付了施工费用。(54)《自来水公司与工务处来往函件》,1923年6月25日—7月6日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2716。

作为市政工程主管部门的工务处有监管各公共事业机构的权力。理论上,工务处以工部局名义开出官方命令,自来火房、自来水公司应照章执行,但实际状况是工务处处于弱势地位。如按1905年工部局与自来水公司订立的开掘路面、埋设管道的相关规定,“所有大小管子如何安装须要符合本局工务员之意,施工费用归自来水公司完缴”(55)《工部局订立自来水公司道路施工章程》,1905年7月1日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2717。。然而,自来水公司作为私营企业,虽然承担公共事业的部分职能,但仍具极强独立性。在与工务处的谈判中,还曾引入第三方机构等方式拖延进度。如对于连接各主要路段消防栓的自来水管,自来水公司会邀请火政处介入,以消防安全为名对抵制施工(56)《火政处关于消防检查的文件》,1925年3月18日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2718。;如果施工不可避免,其往往又会为己方争取尽可能多的赔偿(57)《工务处与自来水公司关于521号消防栓迁移来往函件》,1925年2月3日—10月15日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2716。。

20世纪20年代,排污管道的引入加剧了原有地下市政管线的拥挤问题。工务处与众公共事业机构反复协商,对地下空间分配进行局部调整,以缓解排污管道与供水、煤气管道的空间争夺。

(三) 排污管道与供水管道、供电线路的功能联动

排污系统正常运行除需保证不同层级排污管道的密封性和泵站的高效性,还需供水管道和供电线路的支持。为实现功能联动,有关设施的建设和工程细节更使工务处遭遇前所未有的考验。

供水管道的作用体现在入户管道部分。抽水马桶正常运转需要完善的给排水装置,即供水管道进水、排污管道出水,入户管道需同时接入排污总管和供水总管。现存档案中很难找到公共租界建筑给排水系统的工程图纸,只能依据草图大致推测其主体构件为进水管、出水管、水箱、贮水池(图8),按常识还应附有闸阀、止逆阀、水泵等管道附件。对于建筑内部纵向多楼层和横向多房间的情况,应当存在立、横干管及相应的支管。(58)《愚园路290号装置抽水马桶及管道草图》,上海市档案馆藏,档号: U1-14-6163;《平望街、广东路、浙江路一带入户管道安装草图》,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2647。

图8 公共租界建筑物排污管道和供水管道空间结构示意

供电线路的作用主要体现在排污主管道部分。排污主管道的分段设计使段内能够依靠重力梯度实现污水流动,段间则必须依靠节点泵站实现污水抬升。泵站需要馈线电缆(feeder)提供电力。为保证泵站全天候运行,高压电缆被设计成双保险线路,主线路一般从最近的次级变电站(sub-station)通过地下电缆接入,副线路一般从杆式变压器(pole transformer)通过架空电缆接入(表1)。(59)《电气处致工务处函件》,1922年3月29日,上海市档案馆藏,档号: U1-14-2584。因此,泵站附近的地下线路会异常复杂,电缆在排污管道沟渠中相互交错。(60)《潼山路、东熙华德路、元芳路一带地下电缆、排水和排污管道分布情况草图》,1933年,上海市档案馆藏,档号: U1-14-3071。

20世纪20年代前,各类地下市政管线不仅在空间上保持充足的安全距离,功能上也相互独立,毫无联系。排污管道的引入不只是市政管线数量的简单增加,事实上形成了与供水管道、强电线路的功能联动,开发了城市地下空间的综合效益。

四、 结 论

上海公共租界早期的排污系统以南北向为主,以九江路一带为界,分别通向苏州河和洋泾浜。由于管道缺乏重力梯度、河流缺乏冲刷能力,工部局被迫对生活污水采取人工清运的处理方式,以保障“雨污合流”的排污系统正常运转。20世纪初,为了应对引入抽水马桶带来的挑战,工部局决定建设新式排污系统以实现“雨污分流”改造。

以1920年中区排污管道计划为基础,1921—1934年间排污管道网络形成了主管道、次级管道和入户管道三个层级的空间形态特征。主管道分为中、西、东三路,污水通过节点泵站逐级抬升输送至城郊河流附近的处理厂。次级管道以东西向为主,以福建路为界分别汇入外滩和西藏路的主管道。入户管道主要分布于河南路以东的区域,密集分布于四川路以东区域。

排污系统的升级,也通过影响其他地下市政管线带来了城市地下空间的整合。排污管道与供水管道、燃气管道之间的空间争夺,催生了地下空间分配格局的局部调整,排污管道与供水管道、供电线路之间的功能联动,实现了地下空间的综合开发与利用。