中国古代城市供水
(中国水网顾问)
地球上的生命起源于水,人类没有水就无法生存。考古证明,人类四大文明的发源地都位于长江和黄河、幼发拉底河和底格里斯河、恒河和尼罗河等广大流域。近代一些人所做的人口密度分布模型表明,点状水资源(如湖泊、水井)的密度线是围绕水源的同心圆,而线状水资源(如江河)则与之平行,分布在两侧的周边地带。而且流域气候条件越干燥,人口密度越接近水源。“择水而居”是人类生存发展的共同点,这无疑说明了水在人类生存中的重要作用。随着人口的增长和生产力的发展,人们对水的需求也从顺应自然到遵循自然规律再到人工开发水源。
中国新石器时代河姆渡遗址发现的供水设施是长江流域已知最早的人工水源结构形式。
千百年来,人类的聚居,普通城镇的形成,古镇的供水,都随着历史的步伐在进步和发展。
首先,井是我们祖先的重要水源。
水井作为水源,比江河湖泊自由度更大,可以短距离取水,水井分布更广。基于这种情况,即使在靠近地表水源的城镇,人们仍然离不开“井”。
自古以来,人们居住的地方就有井。几千年来,井一直是我们祖先乃至现代人的重要水源。
中国早就记录了挖井凿井的技术。《吕氏春秋·不弓》和《伯夷打井》(距今约2200年)是世界上最早、最可靠的打井记录。深井钻井机械出现于西汉1年至2世纪。经过两宋时期的大力改进,这些钻孔机一直沿用到明清时期,并于11世纪左右传入西方。
唐代徐坚《初学书》有七卷:“伯夷作井,亦说黄帝见万物始渡井”。东汉许慎《说文解字》中“八宅为井”。中国自黄帝创立至今已有4000 ~ 5000年,打井深井的技术早在2000多年前的秦朝就已掌握。在提水设备方面,中国古代有轮子、简易车、橘子。此外,还有流传至今的龙骨车、龙尾车。
第二,古遗址中的水井
在浙江余姚河姆渡新石器时代遗址第二文化层,发现了原始木井遗迹。在一个直径约600厘米的不规则圆形坑的边缘,发现了排列在周围的木桩碎片。还有28根不同间距的桩。朽木直径一般在5 cm左右,垂直入地约100 cm,最深处为142 cm。其中有两根柱子比较特殊,朽木直径各8厘米左右,南北朝向,斜入地面,与水平面成55°角。
坑呈锅底状,深度小于100 cm,坑内为黑色淤泥。坑底中心略西北有一方坑,边长约200厘米,方坑底距当时地表约135厘米。方形坑壁四周布置圆形桩或半圆形桩,并加水平箱形支撑。
从出土的遗物和遗物来看,壶底的圆坑中沉积了黑色的淤泥,说明这个坑原来是一个池塘。聚落中的池塘自然形成了当时居民生活用水的便利来源。池塘的水位不确定,干的时候锅底只有一点水,所以在底部中央挖一个小坑,保持一定的水量集中。在淤泥中挖坑,首先要设置四壁支撑结构。方坑外平面朝上放置的大石头,明显是垫脚石,证明旱季时人们踩着这些垫脚石从中央方坑取水。中央方坑出土一个带可扎耳的汲水陶罐,进一步证明这是生活用水水源。这个水源的用途是:池塘满了,就从池塘里取水;水位低的时候,踏脚石会从池塘底部的坑里取水。
大源坑底部有支撑结构的方坑是长江流域已知最早的人工水源结构。它是高水位地区一口木支井的雏形,其结构正是古代象形文字中所描述的“井”和“#”的形象。《时世明公》说:“安者明。”与这个地表水源的原井相比,确实是因为有了木架的支撑,避免了坑壁上的淤泥造成的浑浊,从而保持了水质的纯净。
在黄河流域,近年来在龙山文化晚期(类似河姆渡第二文化层)河南汤阴白银的一个聚落中发现了一口井,井深约3米,下部残留有重叠的木井。
河北藁城太西村遗址两口商代井的支撑结构也是木制的。台西村1号井,井口直径295厘米,井深590厘米。井口以下450厘米直径开始减小,形成两层平台。井底有一根木轴,四层叠放,高82 cm,节点为搭接。竖井周围还有30多根桩和树。这口井里,至今还保存着当时丢失的完好或破损的陶罐,有的脖子上还绑着绳子。
以上事例说明,我国的“原水井”历史悠久,井身结构也逐渐完善。
中国考古发掘的各个朝代的井很多,不胜枚举。从建筑材料来看,有土井、陶井、瓦井、石井、砖井、木井等。
河北邯郸市西郊勾践遗址(公元前2000 ~ 2800年)有3口井,均为圆柱形。井的上部有一个缺口,与沟渠相通。从井口向下至1m处直径为2.30m,逐渐缩小至5.50m,直径为1.15m,下部为黄沙堆积。虽然周树有记载“黄帝过井”“姚敏掘井饮之”,但没有实物资料,勾践遗址发现的古井建筑为周树提供了实物依据。
东周北京有大量的土井和瓦井,汉、唐、辽、金时期建有砖井。历史上,北京的大多数城市居民使用自己水井中的浅层地下水。元明清时期,北京的供水虽然从未间断,但遍布全城的水井也是重要的供水来源。今天北京众多的胡同都是居民区的地名。据考证,“胡同”一词来源于蒙古语,意为“水井”。清光绪十一年(1885),北京内外城共有1245口土井。但水质大多偏咸偏苦。
南京是六朝古都。虽然背靠长江,但城市里有很多古井。不仅井场种类繁多,而且还有许多以它们命名的井,如金沙江、杨公、铜沟、板井、索靖、双井、白云、印规和胭脂。据历史统计,到清朝(19世纪)时,南京有5000多口井。直到上世纪80年代,南京仍有3000多口井。
在许多历史记载中,钱塘六井是中国最详细的城市供水系统。苏轼的笔记中提到,唐朝宰相巩俐·长垣为了满足人们的需要,从西湖打了六口井取水。后来又请白公乐天(约810)治理湖泊,挖山石。这是一个官方的城市公共工程,解决当时人民的饮水和用水问题。
第三,古都的水源
水是城市生存的基础。作为首都,国家的政治、文化和经济中心,人口众多,对水的需求更为重要。
中国古代夏商周的都城大多在沿江。自秦朝以来,所有统一王朝的都城无一例外都是沿河而建。首都是整个国家或一个地区的政治、经济、文化中心,人口众多,建筑宏伟,园林如画,用水量巨大。如果没有地表水供应,仅靠地下水是解决不了问题的。所以都城选址一定要沿河,这几乎是不可抗拒的规律。
今天有十个朝代在Xi安建都。所有四个城市都在河边。随着城址的转移,离渭河的重要支流更近了,城市供水更加丰富。
洛阳号称九朝古都,三城遗址都离不开洛河。
曾有八个朝代在南京建都,三个城址分别位于南京市中心城区和长江岸边,重叠或相距不远。明代南京城规模较大,包括上述城址,不仅横跨秦淮河,而且离长江较近。
有六个朝代在开封建都,城址位于黄河以南,水之滨。
杭州有两个朝代作为首都,城址不断向东展出,靠近钱塘江。
北京最早的城址位于绥水(今永定河)以北的洗马沟畔。元朝时,城址移至季承东北,并在高梁河上另建都城。明朝中叶,北京外城建成,城址南移,不仅跨过了高梁河,而且离洗马沟、绥水更近了。
六大古都的城址比较典型,其他古都也不例外。城市遗址都位于河岸上。比如十六国,南北朝,五代,十国的都城都是这样的。
在中国历史上,它的首都无一例外地位于沿江。可见,中国的首都离不开河流,其根本原因是为了解决城市供水和水路交通问题。
四、古城供水工程
中国古代城市供水工程历史悠久,在水源、输配水系统、净化处理等方面成就显著。这为城市的生存和发展提供了最基本的条件。
早在公元前1600年,在盘庚迁殷之前,商城(今郑州)就是商朝的都城。考古发现表明,城市的北部和东北部是宫殿区,宫殿区的东部建有蓄水池、输水管道等储水设施,保证了这一地区的用水。
Xi安是周、秦、汉、隋唐的都城,城市地表水供水系统十分完备,开创了中国都城以地表水供水为主的先河,成功解决了古代大城市的供水问题,为中国都城解决水源树立了典范。
周朝的高枫跨越风水,天然依靠丰河供水。秦咸阳跨渭河,从渭河取水挖兰池,兰池是都城咸阳的人工蓄水水库,向咸阳城东南供水。
西汉长安城的水源主要来自城西的水,同时挖井引地下水。到了中期,人口大量增加,大规模开辟水源,开凿渠道,使用地表水。开辟了我国首都地表水供应的新格局。
唐代长安城从东南和西南两个方向引水入城,河道密如蛛网,使得Xi安地区的大部分河流得以利用。为了解决Xi安城市发展中的供水问题,铺设了东西向供水的格局。长安被荆、卫、巴、丰、涝等河流环绕。由于城市规模大,人口多,在城市供水方面,唐初对龙首渠、永安渠、清明渠等渠道进行了整修,将长安城外的水引入城内。这些渠道贯穿长安城,形成完整的供水网络,东西长18里115步(约10.6公里),南北长15里175步(约8.9公里),周长67里(约38.6公里)。
在古代广州,受潮汐影响,海水是咸的。宋代城市发展迅速,人口剧增,供水矛盾突出。贬谪惠州途经广州的苏轼提出了引水入城的建议。他建议用竹筒将浦建水引入市区,这是广州最早的“自来水”规划蓝图。苏轼亲自参与了当时的整体规划,解决了广州居民的饮水卫生问题,广州成为中国最早有“自来水”的城市。
考古学家证明,在长沙市坡子街发掘的3000平方米地下“屋顶”形木结构建筑是南宋时期一个大型城市供水系统。它的东西向全部由深褐色木板构成,每块木板长约1米,宽约1米。与木槽垂直相连的木“顶”长约30米,西高东低,延伸至基坑开挖之外。这是一条隐蔽的输水渠道。同时,在考古现场还发现了20多口古井。
金代都城位于北京西南广安门地区,城市供水主要采用洗马沟水系。金人扩建中都城时,计划将发源于城西一个天然湖泊(今荷花池)的一条小河圈入城内。同时挖护城河:引入宫廷花园,解决城市供水问题。元朝的大都城充分利用了高梁河的水系。高梁河水系的翁山泊,也就是今天颐和园昆明湖的前身,奠定了明清北京的水源基础。明初皇城扩建,供水主要靠翁山伯,收集玉泉山的泉水。积水潭是主要的蓄水水库,与西苑太液池(即北海、中国海和南海)相连,为皇城和宫城(紫禁城)供水。清乾隆十六年(1751),为增加运河水量,开辟翁山湖,将西山碧云寺、卧佛寺的泉水通过玉泉山脚下引入湖中,修建了京西北最大的人工蓄水水库,也就是今天的昆明湖。北京的水源发生了巨大的变化,为北京提供了丰富的水源。
仅举上述城市供水工程的例子,就可以看出古代中国非常重视水在城市中的作用,投入了巨大的人力物力。
五、古代净水技术
唐代陆羽的《茶经四仪》中,有一段关于饮水处理的文字:“若经常使用水袋,应以生铜铸之,以备水湿,无腥臭涩味。意思是煮的铜很脏,铁很腥。林谷隐士所用的竹木,木竹不是长久的工具,所以用来做铜。它的袋子是用青竹编织卷起来的,用青竹切割缝起来的,绣上新玉,做成一个绿色的油袋来储存。圆径五寸,柄一寸五分。”这种渗滤袋用作水过滤器,用于过滤水和净化水。
中国最早使用明矾降低水的浊度,官方文字记载最早见《天宫吴凯》一书,为明代崇祯十年(1637)宋所刻。在1744年至1746年出版的西班牙牧师纳瓦雷特撰写的《中华帝国游记》中,详细记载了当时广泛使用的明矾将黄河水变成了清水,据说这是当时不为西方所知的自然秘密。
2004年,浙江永嘉溪口乡Xi二村考古遗址发现了一个保存完好的400多年前的明末古净水系统。它由五个大小不一、排列有序的水池组成。大池8.00平米,小池只有1.56平米。考古人员赶到现场,发现整个水池的四壁都是用大鹅卵石砌成的。五个水池深度不一,最深0.75米,最浅0.58米。原水用陶瓷水管从距离村庄700 ~ 800米的山麓引入1水池。这是一个用沙子和碎石覆盖的水池,长1多米,宽约50厘米。过滤后的水流入2号池。这个水池全是砖砌的,上面覆盖着木炭。这是否是最早的“过滤-活性炭”处理工艺还有待考证。然而,现代净水工艺雏形的发现是惊人的。水流过这两个水池后,通过池底的水管流入3号池。池3是五个池中最大的。为方形水池,边长约2米,深约1米。可能是储水的“清水池”,也可能是“火塘”。这个池子的水溢出,然后流入第四个池子。这个水池是凹形的。水池周边用砖镶嵌,底部用三块圆石铺成。储存的水是用来喝的,形状最精致。5号池是用来洗物品的,池底有排水小孔,用来排污水。400多年前,当地村民在交通闭塞的山区设计并建造了功能齐全的“净水系统”,可见中国古代劳动人民的水处理技术水平之高。
人类的发展和人类居住的城市都离不开水。让我们更加珍惜水资源,为了人类的生存和城市的发展,与自然和谐相处!