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巧用結(jié)構(gòu)與材料——屋頂排水

中國(guó)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(shuō)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(jì)，靠近屋脊兩側(cè)的坡度超過(guò)60°，檐部的坡度則不足30°。

這種設(shè)計(jì)方法利用陡坡給雨水施加較大的動(dòng)勢(shì)，再因慣性沖出檐外。

中國(guó)傳統(tǒng)建筑的屋頂，多用大坡度的設(shè)計(jì)，靠近屋脊的坡度超過(guò)60°，而靠近房檐的坡度小于30°，利用慣性使快速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?jí)不高，因此多用于百姓的建筑，皇室建筑用的不多，比較有名的案例是圓明園中供皇帝讀書(shū)作畫(huà)的碧桐書(shū)院。

圓明園碧桐書(shū)院復(fù)原圖。圓明園中像碧桐書(shū)院這樣的懸山頂建筑還有一些，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。

早期的瓦吸水性很強(qiáng)，很容易造成滲漏；后來(lái)瓦的品質(zhì)得到提升，吸水率降至3％，與瓷器相當(dāng)?！案倪M(jìn)版”的瓦，輔以金屬、琉璃和錫等材料，使中國(guó)傳統(tǒng)的屋頂成為“防雨能手”。

明暗兩手都要硬——溝渠排水

屋頂只能保證雨水不會(huì)滲入屋內(nèi)或匯聚在屋頂，但從屋頂留下的聚集在院內(nèi)的積水，還要通過(guò)其他方式才能排出建筑之外。

作為明清兩朝皇宮的故宮——紫禁城，擁有眾多的建筑和寬廣的地面，但600多年來(lái)，紫禁城未受積水之苦，這就要?dú)w功于故宮強(qiáng)大的排水能力。

故宮卓 越的排水能力，來(lái)自各種或明或暗的導(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(shí)就是排水系統(tǒng)的進(jìn)水口。

故宮地面遍布的“錢眼”，其實(shí)是雨水的進(jìn)水口，水流從此進(jìn)入排水的溝渠。

雨水從“錢眼”進(jìn)入各種明溝暗渠之后，怎樣向外導(dǎo)出呢？

游覽古建的游客對(duì)上圖中這個(gè)構(gòu)件想必會(huì)印象深刻。它叫做螭首，“螭”是傳說(shuō)中的“龍生九子”之一，可以看做一種沒(méi)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(tái)基上就有多達(dá)1142個(gè)！它們其實(shí)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(guò)，無(wú)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(méi)有形成積水。那么這些水最 后到哪里去了呢？

答案是這里！大家知道，天安門外有著 名的金水河，其實(shí)準(zhǔn)確地說(shuō)，那是“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”（上圖），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(shì)，迅速將雨水匯總，排入內(nèi)河，流出宮外。

溝渠排水是古代大型建筑（群）主要的排水方案，不僅紫禁城，作為皇家園林的圓明園，也是溝渠遍布。

上圖為樣式房繪制的皇家藏書(shū)館——圓明園文源閣平面圖，圖中細(xì)長(zhǎng)中空的紅色“管線”，標(biāo)明為“暗渠”。

不過(guò)，圓明園作為園林，與紫禁城還有些不同之處。園林中，“水”是一個(gè)極其重要的元素，圓明園中湖泊水面眾多而廣闊，這就使雨水經(jīng)過(guò)溝渠的疏導(dǎo)，可以更容易地排入水系，排水效率甚至能更勝一籌。如果您現(xiàn)在雨天光臨圓明園，不僅不會(huì)被積水打攪了興致，還別有一番韻味。乾隆皇帝在御詩(shī)中，就曾寫(xiě)到：“月轉(zhuǎn)風(fēng)回翠影翻，雨窗尤不厭清喧。”

不走尋常路——地下排水

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(shí)重修了城墻，城墻上找不到一個(gè)出水口，地面上也沒(méi)有任何溝渠。但是不管下多大的雨，地面都不會(huì)積水，很快就滲透得一干二凈。那么團(tuán)城是怎么排水的呢？

這奧秘，就藏在地上鋪設(shè)的青磚之中。

地面鋪設(shè)的青磚，看起來(lái)并無(wú)特別之處，這是因?yàn)槲覀冎豢吹搅说厣系牟糠?。其?shí)，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一個(gè)三角形的縫隙。這樣的造型對(duì)排水的幫助是顯而易見(jiàn)的，這些青磚本身滲水透氣性就不錯(cuò)，雨水透過(guò)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(kāi)闊，雨水自然不容易停留在表層，而是滲入地下，通過(guò)地下水系統(tǒng)緩沖和滲排出去。

不僅如此，團(tuán)城的地下還另有一套排水系統(tǒng)。團(tuán)城的地面上雖然沒(méi)有溝渠，但是分布著一些井蓋，這是團(tuán)城排雨水的進(jìn)水口，卻不見(jiàn)出水口在何處。

原來(lái)這玄機(jī)又在地下。井蓋的下面是一口口豎井。這些豎井不是互相孤立的，一條“C”字型的涵洞，將這些豎井串聯(lián)了起來(lái)。

上圖顯示了團(tuán)城的排水系統(tǒng)，圖中圓蓋的柱體就是豎井，而底部圍成大半圈的就是涵洞。

這道涵洞，高度不高，大概只能容人在其中爬行，涵洞的外圍也是鋪設(shè)青磚。這樣，雨水通過(guò)豎井進(jìn)入涵洞，利用青磚良好的滲水性能與地下水系統(tǒng)溝通，達(dá)到排水的目的。

古人以巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。