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650多岁“超级劳?!蔽涿碚⒑退摹靶⌒值堋泵俏稳阅芗崾馗谖唬?看古代南京城防汛有啥妙招
文章来源:南京日报  发布时间:2019-06-21 11:08  阅读次数:此处显示稿件总访问量

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梅雨季节,防汛成为重中之重,不由想起位于玄武湖和明城墙之间的武庙闸——它可是一位从明代至今工作了600多年的超级劳模!很多人不知道,它还有20多个“小兄弟”也在默默工作之中。

那么,数百年来,它们被埋在城墙之下,承受着重压,为何竟能保持完好?又是怎样高明且超前的设计,让它们在数百年中一直担当着?;つ暇┏堑闹厝??

武庙闸能“超长待机”,全凭这些超前设计“护体”

走到玄武湖东南角的解放门附近,循着轰鸣的水声而去,便可以见到武庙闸了。这里,是玄武湖主要泄水入城水道,也是城内珍珠河的主要源头。更值得一提的是,它已经是650多岁的高龄了。

武庙闸的水道最早可以追溯到三国东吴时期。东吴宝鼎二年(267年),孙皓在此开城北渠,引湖水入城。刘宋大明三年(459年)又在此开“大窦”,引水入华林园的玄渊池。明初,明太祖朱元璋利用南京原有水系改作护城河,同时在秦淮河、玄武湖及其他河流入水口处,设置了多处水关、涵闸,其中体积最大、结构最复杂的就是东水关、西水关、北水关(金川门东,已不存)和武庙闸。

南京城墙的城濠水系,十分注重整体的排水、防洪和调蓄作用,用水管铜闸节制水流,靠埋在城垣下的水管来沟通几处被城墙切断的水道。武庙闸正是这种结构设计的典范,巨大的钢管、铁管企口套接,让湖水经地下管线入珍珠河,一直流至杨吴城濠,再继续向南,进入今天的外秦淮河。

武庙闸这一处南京城墙重要的控水系统,在650年前的建成之初是被称为通心水坝或通心沟水坝的,民间俗称为台城水关,清代治图中则称其为北水关,直到清同治八年(1869年),因为武庙移于府学园内东侧,也就是水闸位置的城墙南侧,这里才改名为“武庙闸”。

名称虽然多变,武庙闸的核心结构600多年来基本没有出现变形,这是它能够成为“超长待机劳?!钡淖钪饕?。

现在游客所看到的武庙闸,核心部分主要是用巨型条石砌筑的方形深井。深井宽31米、长7米。深井上方平台设有四块两两相对的绞关石,用以承担绞关,悬吊铜闸。

这一深井型构筑物修筑的方式和城墙一般,严丝合缝,整体极为稳固。其东西两壁上还可以看到明显的两条闸槽,那也是明代的原制,用来固定上下滑动的水闸,使其在移动过程中不会发生偏移。

除此之外,当年的建设者还进行了诸多超前设计,以保证水闸能够长久工作。

妙招一 铜闸设计极为罕见,上下两板咬合式创意令其经久耐用

最令人惊叹的是,650多年前建造的深井中,两套双合铜水闸竟然保存得极为完好。

铜水闸平面呈方形,边长1.30米、厚0.25米,重约5.5吨。上合正中有一直径0.09米绳孔的铜钮,以铁索连接地面上的绞关启动。下合位置为石质泄水拱洞,向城墙方向延伸约5米处,与铸铁涵管相连。

设计的特殊之处在于下合装在条石砌成的方框内,内凹有直径1.10米的阴穴,穴内穿5孔,中孔直径0.28米,四边四孔直径为0.21米;上合呈反“凸”字形与下合相合,即为合闸断流。

在此之前甚至是同时期的水闸,一般采用的都是竖直闸门上下切断水流的方式来阻挡进水。而这两套水闸创新性地采用了上下两板咬合的方式——当上合落下,下合面的5个空洞被封堵,因为水压的力量,下方的水无法将上合顶开,从而形成密闭??⒎潘?,因为玄武湖水面要高于涵道内水位,从而压迫水流进入铜管涵道,继而调节水位。这种方式使得铜闸不会因为水正面的冲击而变形,故而更经久耐用,至出土时形制都没有改变。

放眼全国,这种铜闸的设计都是极为罕见的。郭湖生先生在《中华古都》中称赞说:“此种铜闸,在故宫内五龙桥金水河穿过宫城处也有发现。国内罕见,仅南京明城有此数处遗物,表现了明代的科学技术高超水平,非常珍贵?!?/p>

只是,1971年2月,为了疏通涵洞,铜水闸被取出,换成了水泥涵管。原物现于南京市博物馆“虎踞龙盘——南京城市史”中展出,并配有演示视频,清楚地展示水闸的使用方法。

妙招二 进水口直线水道改为之字形,大大减少水流冲击力度

在深井水闸的北侧形成了一个较大的高度差,下面是扇形的进水口,因为常年受湖水冲击,进水口往往是水闸最易损毁的位置。

武庙闸进水口的设计更为适应湖水冲击,设计中改变了以往水流直接冲入水闸的方式,人为地将直线水道改建成弯曲的“之”字形。水流在水道中曲折前进,流速减缓,自然就减少了整体水闸受到的冲击力,从而降低闸体受损率。

妙招三 闸口安装绞刀,提前清理杂物可有效防止淤塞

除了防御水流冲击的影响,武庙闸还有应对管道淤塞的设置:两处闸口都安装了绞刀,刀随水流的作用运转,用以切碎随湖水而来的湖草和其他杂物。

有了这一重的清理,水流进入直径近1米的涵管之后,就可以迅速通过,减少了管道淤塞的可能。

妙招四 穿城管道上方有精巧?;げ?,还配有维修间

除了地面可见的结构,武庙闸的涵洞也分两部分:北侧为铸铁涵管,与石质泄水拱洞相连,由数节组成,每节长度为0.82米,总长度37.04米;在临近城墙的地方,改为铜管相接引入城内,同样由数节组成,每节长度为0.85米,总长度103.11米。穿城金属涵管总长140.15米,内径为0.92米。涵洞穿城而过之处称作“灵福洞”?!赌暇┏乔街尽分屑窃亍傲楦6础比衷兄佣ψ慕鹗?。

这些贯通城墙的管道也采用特殊方式进行了?;?。经过考古发现,管道上方有?;ぷ?,且十分精细地分两种方法放置:水闸之间用三券三伏(三层砖),相当于水窗做法;到城垣处改为五券五伏(五层砖),相当于城门做法。这样,城墙的重量便被涵管上方支撑起来的砖券分担,管道只承受其周围填土的重量。发掘过程中,考古人员发现这些管道均完好无损,说明这种科学的设计极好地?;ち斯艿赖陌踩?。

即便再复杂的设计,也不可能没有丝毫损坏,这时古人会怎么办?1971年疏通涵洞时,人们在穿城涵管上方的城墙内发现了瓮室一座。这个小房间为拱顶、南北向,高约4.50米、长9.70米,壁面城砖侧面和城墙常用城砖不同,均无南京城墙砖常见的铭文,且城砖尺寸较大,以青砖为多。专家推测,这座瓮室很有可能就是为了方便检查和维护涵管而专门设置的“维修间”。

当然,武庙闸可以屹立650年之久,至今仍可以作为重要的水流枢纽进行使用,除了本体的坚固和设计精巧以外,与历朝历代不断维护也有重要关系。武庙闸通往扇形入水口的阶梯转弯处的墙壁上就嵌有一块石碑,记载着清同治十年(1871年)三月,江苏候补县丞管理后湖(即玄武湖)官员王焕奎对“通心水坝”进行重修之事。

还有20多个高龄“小兄弟”也坚守在城墙各处

如今为人们所熟悉的是武庙闸、东水关这样的大型水闸,其实,它们还有很多“小兄弟”。这些小型的水关、涵闸,同样历经了650多年沧桑,很多同样仍坚守在城墙各处,沟通着城内外水源。

据1994年出版的《南京水利志》统计,共有20多处,详见右表。

半山园水闸是小型水闸的典型代表,也是南京城墙水闸多样性的例证。它位于南京城东北的前湖区域,是1997年维修坍塌断墙时在前湖和城墙之间发现的,因靠近半山园而得此名。

这半山园水闸位于地平面以下,也全部用条石砌成,平面呈长方形,南北长20.6米、东西宽2.9米、高5.7米。结构完整,几乎没有损坏。只是,从考古现场来看,这处水闸经过多次维修,后来闸门被用板石封闭,不再通水,从此遭到了废弃。

也许正是因为这一处水闸遭到堵塞,失去了平衡内外水位的功能,这一段城墙不断受到城外前湖水的侵蚀,最终在1991年汛期坍塌。这件事也可以从一个侧面显示水关、涵闸对于调节水位,?;で教宓闹匾饔?。

明代南京有当时最先进城市防灾体系

在城市发展的过程中,会受到各种灾祸的威胁。其中,有战争的掠夺和洗劫,即人为的灾祸,也有洪灾、火灾和风暴、地震等自然灾害。在与这些灾祸作斗争的漫长历程中,城市防御学和城市防灾学应运而生。明代的南京是当时世界上最雄伟壮丽的都市,我们的祖先不仅创造了当时最先进的城市文明,也发展了当时最先进的城市防灾的科学体系和技术。

南京城墙的排水系统、调蓄系统,得益于建设以秦淮河、玄武湖为骨干的多功用城市水系。江浙一带水乡城市中的水系,本身就具有给水、排水、交通、防火、军事防卫等多种功用,被喻为“古城之血脉”。其排水、排洪和调蓄上的作用,又使之成为城市防洪的重要设施。

南京城充分利用了秦淮河作为城市水系的骨干河道,又融合了六朝至杨吴所开凿的旧河道,以外秦淮为京城护城河,开凿了宫城、皇城的两圈护城河,加上玄武湖、内秦淮、青溪、运渎、杨吴城濠、珍珠河以及明代开凿的进香河等,组成了一个四通八达的城市水系网络。这些水系不但可以承担排水排洪的任务,也在调蓄洪水方面起到了重要作用。

通过这些水利枢纽系统的配合作用,南京城在明代276年间仅有8次水灾记录,平均34.5年一次??杉?,当时南京城的防洪给水、排水、排洪和调蓄体系是比较完善的,防洪功能比较明显。