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探察团城雨水利用之谜

探察团城雨水利用之谜(图) 2004 年 07 月 02 日 12:08 科技报 团城 270 多米长的城墙不见一个泄水口 点击此处查看其它图片 被乾隆册封为“白袍”的白皮松 点击此处查看其它图片 古井的下面是一条找不到尽头的涵洞 它是 800 多年前湖中的一个土岛,元代?#34987;?#23707;围起城池。

在这座最小的城堡中,隐 藏着一个?#21644;?#38754;大雨滂沱,道路湿洼泥泞,而北海团城却只是雨过地皮湿。

找遍团 城 270 多米长的城墙不见一个泄水口,地面也没有排水明沟。

这究竟是怎么回事,团城 里的雨水都跑到哪里去了?一个偶然的机会,专家们发现了北海公园团城的一个秘 密。

北海团城以拥有众多郁郁葱葱的古树闻名,一棵古树的枯萎,牵动了园林专家的心, 同时也引发了对团城地下的探究。

团城位于北海一侧,它是世界上最小的城堡,是我国著名的古代园林文化遗址。

800 多年前它只是湖中的一个土岛,元代?#34987;?#23707;围起城池,因此得名。

让人们想不透的是,面积仅有 4500 多平方米的团城,高出地表 4.6 米,而且没有水 源,却从不干旱,以拥有众多郁郁葱葱的古树而闻名。

其中最为珍贵的是一棵具有 800 年历史的白皮松,它曾被乾隆册封为“白袍” 。

白皮松被誉为植物里的“熊猫” ,也 是我们城植物中最珍贵的一种树?#23613;?/p>

曾经有一个时期不知什么原因, “白袍”有两个枝?#31350;?#33806;了,这下可?#34987;?#20102;园林 工人。

是不是古树年代久远,缺少养分了呢? 建设部风景名胜专家李嘉乐告诉记者,当时北海公园的工作人员想给古树施肥,在 哪里施肥呢?一般的规律吸收根都在树冠的靠边上这一圈,所以当时就选了几个地方把 地下的砖拿开,看看底下根的生长情况,在这个基础上好“对症下药” ,结果把砖移开, ?#22836;?#29616;了砖的与众不同。

?#26377;?#20013;国成立初期就开始从事园林工作的李嘉乐,马上意识到 这里面肯定有蹊跷。

环绕团城 270 多米长的城墙居然一个泄水口也没?#26657;?#37027;么遇上下雨天气,雨水如何 排泄呢? 据李嘉乐介绍,团城的砖不像普通的砖那样方方正正,而是上大下小,砖跟砖之间 的缝隙没有灰浆,所以砖跟砖之间纵横都有一些通道,松树的毛细根沿着砖缝向前生长。

砖下面的衬砌材料又松又软,拿一块到水管下一放,这水就哗?#19981;?#21862;地从衬砌材料里漏 下去了。

可见,几百年前我们的祖先设计团城时非常科学,充分地考虑到了树木的生长,希 望能有更多的水渗到地?#38534;?/p>

团城地势北高南低,水往低处流,大部分倒梯形砖位于团城 的南半区。

倒梯形砖排列在一起,你会发现砖与砖之间形成一个三角形的缝隙,就是这 样一个缝隙会很容易地将雨水引入地下,由于砖缝大,雨水不易在砖的表面形成?#35835;鰨?同时这个缝隙保证了土壤表层的通气和蒸发作用。

难怪一个小小的团城能拥有如此众多的古松古柏,和充分利用雨水的滋润是分不 开的。

而?#19968;?#32469;团城 270 多米长的城墙居然一个泄水口也没?#26657;?#22478;上却从不积水。

下大 雨的时候,城外已经是雨水遍地,在这个城池上,却只是雨过地皮湿。

原来雨水都渗到 地下了。

“白袍”的枝杈怎么就枯萎了呢?植物对水的需求是有限的,会不会因为近一 个时期降雨频?#20445;?#28183;到地下的水太多,把根给沤坏了呢? 园林工作者们开?#25216;?#26597;树根的状况。

“白袍”?#21592;?#26377;一个渗水的古井,一直以来, 园林工作者都认为这些渗水井是用来渗排污水的。

没想到打开井?#29301;?#37324;面竟然别有洞天, 露出的竟是一条找不到尽头的涵洞。

人在洞里只能爬?#26657;?#27934;的四周都是由青砖砌成的, 1

地面上有一层厚厚的黑土。

这条涵洞究竟有多长,是干什么用的呢? 景山公园园长沈方爬到了洞中,他决定要找到涵洞的尽头。

沈方?#31859;?#32499;子和手 电筒往前探,由于涵洞的狭窄始?#25214;?#27809;有找到水口的方向,爬到地面上看,除了?#26893;?#27809; ?#27844;?#24459;的井口以外,就再也找不出任何关于涵洞走向的迹象了。

为了探明涵洞的走向,中国水利水电科学研究所的科研人员采用地球物理勘测用的 电磁法对团城的雨洪灌排?#20302;?#36827;行了探测,并将 9 个雨水口进行了标记。

这样就第一次描绘出了一张涵洞的地下组成图。

探测显示地面上井口所处的位置均 是涵洞走向的转折点,整个?#20302;?#24418;成了一个英文字母“C”的形?#30784;?/p>

专家推?#24076;?#36825;是收 集雨水用的,在雨大的时候,这个由涵洞组成的雨洪?#20302;?#21363;会发挥作用。

古?#26494;?#35745;的团城,就像一块吸水的海绵,把大量的雨水资源保留下?#30784;?/p>

中国水利水电科学研究所教授?#30475;?#32434;说,古人这么设计,就是使地下的水在团城流 的时间尽量的长,在每个排水沟下面都有渗?#24863;?#24456;好的砖,那么有尽量多的水渗入地下, 让团城保持更多的水,说明当时的设计思想是非常先进的。

?#24247;?#26377;大到暴雨时,雨水通过青砖及涵洞渗入地下,多余的水顺着涵洞围绕团城逆 时针旋转后流走;中小雨时土壤水饱和后,水?#21482;?#25874;到涵洞中,干旱时再通过透水的砖 滋润土壤。

专?#20063;?#24471;在团城?#35789;?#26159;一次降水?#30475;?#21040; 18 毫米的大雨,地面也不会形成?#35835;鰨?#38632;水 都会渗到地?#38534;?/p>

看起来涵洞有助于调节团城土壤的含水量,利于古树的生长,而科研人员也从中找 出了白皮松枝杈死亡的原因,涵洞坍塌以后,团城的集水?#22242;?#27700;都受到了阻碍,下渗的 雨水不能很快地排下去,多余的水就会泡烂树根。

如今降在城市里的雨水,90%以上被我们从下水道排走了,这是很?#19978;?#30340;事情。

每年要白白流掉 6 到 7 亿吨雨水,而设计中的南水北调工程,也就能给带来 12 亿吨水。

李嘉乐认为,古代的这种做法给了我们一个启示,是个缺水的地方,它这种办 法既满足了树的需要,又能够充分利用降水,现在城市里面种了很多花草树木,结果是 人工浇灌,反而让很多雨水从陆上流走了,而?#19968;?#35201;修很多下水?#25318;?#31243;把水排走,古代 的这些技术,我们完全应该继?#23567;?/p>

专家们已经开始模仿和?#33905;?#22242;城的排水模式,充分利用有限的雨水资源。

现在行走在中山公园的游客,或许只注意到这片古柏的茂盛,实际上地面铺装的材 料就是经李嘉乐提议,仿照团城倒梯形砖制造的。

李嘉乐说,这些砖虽然不是粘土砖,是混凝土做的,但是这些砖有一个斜面,下面 积比上面积小了一点,铺上以后砖与砖之间留出了一个通气的孔道,另外我们使用的衬 砌材料是在水泥砂浆里加了 30%的粗锯末,这样的话它可以透水透气。

汲取古代劳动人民智慧,运用现代科学方法在今天变得越来越有意义,近年来在城 市园林建设和小区建设上,用上了透水透气、防滑、脚感舒适的地砖,逐?#25945;?#27760;旧式地 面铺装材料,为人们的生活营造一个舒适环境。

不是雨水充沛的地方,但一年也有大约 600 毫米的降雨,也就是说,在 4500 平方米的团城上,一年就会有 2000 多吨从天而降的雨水。

800 年前的古人可能对下雨没 有如今天一般科学的认识,但他们却已经懂得充分地利用这些宝贵的自然资源了。

沈方说,我们如果把团城这种方式利用下来,雨水不要排到污水管里,排到收集雨 水的地方去,然后补给地下水和植物,这样就能节约资源,更重要的?#22681;?#23545;的生态 平衡起到不可估量的作用。

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古代京城的节水工程 现在团城的古树?#21592;?#37117;设有现代喷淋?#20302;场?/p>

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正是团城这个这个?#27934;?#30340;“?#26440;啊保?#23558;古人的用水智慧发挥到极?#38534;?/p>

除去建筑(包括甬道)和树干周围小范围占据的地面以外,整个团城上的地面均 4

?#21830;?#24418;透水青砖铺就。

城内的 9 个石板雨水口(雨箅子)则是地下水道的转折点。

专家推测,钱币形雨水口是清代修缮?#34987;?#35013;的。

■ 水事溯源 这里本是一个被称为“圆坻”的湖中土岛,?#28304;用?#27704;乐十五年(1417 年)在此砌墙筑 城以后, “岛”上的金代古树便都被圈进了高出周围地面 4 米多高的城台之上。

由于与相邻的水面?#24618;?#38388;隔达到 5.64 米,这些古树所需的水分很难从地下水中得到补 给!?而这片台地上又看不出有什么独立的水源!?此外,?#24247;?#22823;雨滂沱之时,外面的 地面上早已是雨水横流、湿洼泥泞,而城上却不过是“雨过地皮湿?#34180;?这就是团城,在没有现代喷淋技术的情况下,一直郁郁葱葱了数百年! 北海公园南门西侧,团城高耸仞壁,滨水而立。

这是一个周长只有 270 多米、总面积 4500 多平方米的圆形城堡。

在森然的殿宇以外,这里还密集?#26893;?#30528; 30 多棵郁郁葱葱的 古树,其中最为知名的当属乾隆?#23454;?#24481;封的“白袍”和“遮阴侯” 。

它们大约栽植于 金大定年间,时隔 800 多年,它们依然枝繁叶茂、?#28304;?#21170;拔。

没有人工浇灌,团城仍然郁郁葱?#23567;?/p>

这个的解开充满偶然,上世纪末,工作人员 发现一直挺拔伟岸的“白袍?#26412;?#28982;有两个枝?#31350;?#33806;了?? 疗救 之 施肥/药补 团城地表的梯形砖 为此,他们请来了公园顾问、时任建设部风景名胜专家的李嘉乐。

李嘉乐到现场考察 后,推测也许是因为古树年代过于久远,缺少?#25628;?#20998;,建议先施肥再看结果。

他还说,按照一般的规律,给树木施肥,要选择树根的末梢,这样才便于吸收,而树 根的?#26893;?#33539;围大致相当于树冠的覆盖范围,因此要在地面与树冠边缘?#24618;?#30340;地方先挖一 条壕沟。

5

“挖沟必须先把这一圈的青砖拿开。

”李嘉乐的女婿、曾任北海公?#26696;?#22253;长的沈方说, ?#26696;?#25343;开几块青砖,李先生?#22836;?#29616;了这些砖的奇怪之处———” 和普通的砖均方方正正不同,这些砖却是上大下小,略呈倒梯形,而且砖与砖之间的 缝隙没有灰浆粘连(称为?#26696;?#38138;?#34987;頡案?#30721;?#20445;?#36825;就在砖和砖之间形成了一些纵横排列 ) 的三角形通道,而松树的毛细根则沿着这些砖缝向前生长。

城南城北砖体有异 初?#33050;?#26029;的结果是,雨水和空气正是通过缝隙进入通道,然后渗进砖下面的泥土中去 的。

不久后,对倒梯形青砖进行取样测定的结果发现,这些砖有大小两种尺寸,烧制年代 最早的为明永乐九年(1411 年) ,烧制年代最晚的则为清?#25318;?#20803;年(1821 年)“这证明, 。

?#29992;?#20195;到清代,团城虽进?#27844;?#22810;次规模不等的修缮,但采用梯形砖增强地面渗水通?#24863;?却是一脉相承的。

”沈方说。

取样试验的结果还表明,这些倒梯形青砖本身的吸水性也很 强(吸水率为 18.8%) ,而甬道上所用的方砖则质地致密,渗水性很差。

团城地势北高南低,雨水从北往南流,所以铺在城北的倒梯形砖在尺寸和质地上也不 相同。

城北的倒梯形砖较厚,表面还有一层两三厘米厚的致密层;城南的砖?#21592;。?#27809;有 致密层,砖体上还遍布着气孔。

此外,城南的砖体表面积也小于城北的砖,这样?#27807;?#22478; 南地面的缝隙更多更密,更利于雨水下渗。

青砖之下人造的?#25300;?#22303;” 倒梯形青砖之下为衬砌的土?#21862;恪?/p>

为了检测这些土壤的渗水性和蓄水能力,工作人员 检出一块土块,拿到水管下一放,水居然哗哗地就从衬砌材料里漏了下去。

详细考察的 结果发现,团城上的土?#21862;?#21487;分为厚度不等的三层:最上层为厚度约 10 厘米的支撑层, 主要成分为谷壳和石?#19994;鵲取?/p>

当年参与课题的北海公园绿化科科长宋利培的数据表明, 这些成分透气透水性强, 能够保证地表水的快速下渗。

对团城土?#20048;?#25745;层物理特性的测定结果表明,它的土壤孔 隙度在 51.6%-52.8%之间,接近最佳值(52%-56%) ;土壤容重也达到了适合松柏类植 物生长的最佳值, “而这一点常常直接影响着土壤肥力状况和植物根系的发育” 。

支撑层下面为大约 10 厘米厚的有机层,主要成分包括?#32431;恰?#39592;头、活性钙、兽血、有 机酸?#21462;?/p>

这些物?#19990;?#32463;数年,缓慢?#22836;牛?#23545;植物生长大量有机质和微量元素,非常 有利于植物的生长。

”微量元素测定的结果也表明,团城土壤有机层中,7 种主要影响植 物生长的微量元素,都在植物生长所需的标准范围以内。

“这说明古人在建筑团城的过程中,是在有意地将以上含有丰?#25381;?#20859;物质的有机物与 土壤混?#24076;?#25913;善植物根系的微生态环?#24120;?#20026;植物长期生长必需的、足够量的有机质 和微量元素。

”沈方说。

而团城土壤的平均 pH 值为 7.96,也有利于某些有益于植物生长的透气性细菌的大量 繁?#22330;?/p>

最下面为厚度约为 4-5 米的黄沙?#21862;悖?#26159;典型的透水透气性较强的土壤。

“这种土 壤在水大的时候还能够迅速降低树根附近土壤的含水量。

” 疗救 之 看树根/把脉 井盖下的通道 那次对“白袍”查病的结果,最终排除了缺乏营养的可能。

那么,是不是因为那 段时间雨水集中,把树根沤坏了呢?参与“诊治”的专家提出查看一下树根。

“白袍”旁有一口渗水的古井,石质的井盖规律?#26893;?#30528; 13 个孔眼,园林工作曾经 一直以为是渗排污水的入口。

这次打开井?#29301;?#27784;方下到井底,才发现里面竟是一条看不 到尽头的涵洞。

“涵洞?#20351;?#24418;, 洞高只有 1 米出头, 人只能爬着前?#23567;?/p>

墙壁都是用砖砌成, 我一摸地下,淤积着一层厚厚的黑土。

‘白袍’旁的涵洞却坍塌了一大块,雨水无法 流动,在这里形成了一片积水,树根?#32933;?#26377;被泡烂的现象。

” 沈方?#31859;?#32499;子和手电筒继续往前探,但由于涵洞有些地方过于狭窄,最?#25214;?#27809;能找到 末端的水口。

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