北海团城古节水工程揭秘

2010-06-07 作者:佚名 来源:北京日报 浏览:

  北海团城,一个高出地面四五米、面积不过6000平方米的小小围城。这里生长着数十棵根深叶茂的古树。数百年来,无论是大雨倾盆,还是久旱无雨,古树百代常青,历久不衰。这里头,有着怎样的奥妙? 

  近日园林科研人员披露,在团城地下发现了一座建于公元15世纪初的古代雨水利用工程,它结构巧妙,布局合理,蕴含着丰富的科学原理和朴素的环保思想,以及我们智慧的祖先集雨节水的匠心——

  团城高出地面,古树何能常青?

  从北海琼岛的最高处望去,团城如同一只巨大的木桶,摆在北海公园南门口。盆景上山石耸立,殿宇森严,古木如盖。

  查阅北海历史,可以发现团城的存在最早可以追溯到辽代(公元907年至1125年),当时它还是一个大土堆。金大定十九年(公元1179年),这里建起了第一座殿宇,团城上最古老的树木大约就是在此时栽植的。
  
  一进团城,迎面就会看到一棵高约30米、要三人才能合抱的古松。据北海公园管理处负责人介绍,它至今已有800多岁,曾被乾隆皇帝册封为“白袍将军”。离它不远,还有一棵枝繁叶茂、足可荫庇数百人的大油松,它与“白袍将军”同岁,被封为“遮荫侯”。除这两棵老树外,团城上被园林部门挂上树牌、重点保护的“寿星”树还有很多,粗粗数一下,挂蓝牌、树龄过百的有21棵,挂红牌、树龄超过300岁的有17棵。

  团城上的古树,绝大部分是油松、白皮松、侧柏和桧柏这四类常绿树,它们虽是北方常见的树种,也都有耐旱的习性,但要在这样一个面积不足6000平方米的“木桶”里生存,却也不是一件容易的事。因为团城是一个孤立的、封闭的单元,城内地面高出北海水面和地面,它们的根系很难从北海湖面形成的地下水中得到补给,古树生长所需的水分只有来自天然降水。据介绍,一棵大树一年要“喝”掉10吨以上的水,而气象部门提供的资料表明,北京多年平均降水量为595毫米,多年平均陆面蒸发量为450毫米至500毫米,这样算来,大树光“喝”雨水是很难满足生长需要的,更何况北京70%以上的降雨集中在夏秋两季,雨势稍大又会形成地面径流,白白流走。
  
  在这种情况下,团城古树如何能获得充足的水分,以致百代常青、历久不衰?这一问题引起了园林专家的极大兴趣。2001年,在市园林局和市科委的大力支持下,由北海公园副园长赖娜娜和沈方领衔成立了专门的课题组,开始破解团城古树生长的奥秘。

  撬开地砖方见古人集雨匠心

  古树是活的文物,公园不时要给它们施肥复壮。一次给古树施肥时,当工人们撬开地砖,站在一边的专家们注意到地砖的形状挺特别,它不像普通地砖那么方方正正,而是呈倒梯形。他们不禁心里一动:这种罕见的形状也许不是率性而为,而是别有用意?

  把这些倒梯形的砖排列起来,专家们发现砖与砖之间形成了一个三角形的通道(如图),这个通道既便于透气,又便于渗水。不仅如此,砖与砖之间的缝隙也没有抹灰浆,这样做显然是为了让雨水更好地下渗。再看砖下面的衬砌材料,又松又软,一瓶矿泉水倒进去,十几秒钟就渗得一干二净。

  这一发现让专家们又惊又喜,他们确信团城的确有着等待挖掘的秘密。

  专家们还注意到一个多年来一直被人忽略的情况:在环绕团城的270多米长城墙上,没一个泄水口。而故宫、天坛、正阳门、鼓楼等古建筑都留有各式各样的泄水口,与团城相去不远的北海琼岛上也有大小几十个泄水口。不仅如此,在团城地面上也没有一条排水明沟——这一切无不在佐证一个事实:古人在建造团城之时,便有意要将雨水留在城内。

  在团城全部5900多平方米的地面上,除建筑物占地外,其余的地面都铺有地砖。这些地砖的铺砌样式也挺有讲究。一小部分为甬道,由方砖铺成,它们质地致密,不渗水,专供人行走;地面绝大部分铺的是倒梯形方砖,供渗水集雨之用。团城地势北高南低,雨水从北往南流,铺在城北和城南的倒梯形砖在尺寸和质地上也不相同:城北的砖较厚,上表面还有一层两三厘米厚的致密层;城南的砖稍薄,没有致密层,砖体还遍布气孔,其吸水性比前者要强。此外,城南的砖体表面积也小于城北的砖,这样做可以使城南地面的缝隙更多更密,更利于雨水下渗——由此可见古代工匠们思维之缜密。

  这一做法效果如何?2001年7月19日,北京下起中雨,12小时内集中降水7毫米。专家们到团城观测雨水入渗及地面径流情况,发现团城外雨水四处流淌,而团城地面却没有产生径流,雨水被土壤很好地吸收了。

  地下有条“C”字形集雨涵洞

  说起团城地下集雨涵洞的发现过程,还得归功于“白袍将军”的一次生病。

  有一天,这棵老树的两个枝杈打了蔫儿,北海公园管理处立即请来专家为其诊治。专家左看右看,老树既没遭受病虫害,也不是营养不良,各种原因排除之后,专家提出查看树根。正好树下有一口渗水的古井,打开井盖钻进去一看,里面竟然别有洞天。

  此洞呈拱形,高约1米多,宽有六七十厘米,洞壁由青砖砌成,地面上淤积着一层厚厚的黑土,黑土下是同样由青砖砌成的洞底。走不了几步,人们发现洞刚刚坍塌,“白袍将军”的根系也因此而受伤。

  专家们敏锐地感觉到,这个意外的发现后一定隐藏着更大的意外。

  团城共有9个入水井口,呈椭圆环走向排列,每个井口均与地下涵洞相通。课题组借助先进的地球物理电磁法探明了涵洞的走向。探测结果显示,地面上雨水口所处位置均是涵洞走向的转折点,以9号井口为起点,按逆时针方向经8号、7号、6号等井口,最后到达1号井口,整个涵洞走向呈“C”字形。

  这下,专家们摸清了团城雨洪排灌的过程:每当大雨或暴雨来临时,雨水就顺着井口流入涵洞储存起来,形成一条暗河,使植物在多雨时不致积水烂根,在天旱时不致缺水干枯。了解了这一点,“白袍将军”的病根也就清楚了:涵洞坍塌,导致积水烂根。专家们对树下坍塌的涵洞进行了修补,用一段新铺设的混凝土圆管取代原先的青砖涵洞。一两个月后,既没吃药又没打针的“白袍将军”恢复了生机。

  可是,团城集雨工程究竟建于何时?课题组取了几块青砖到北京大学作检测。检测结果表明,这些青砖烧制年代最早为公元1411年(明永乐年间),距今已有590年之久;年代较晚的为公元1821年(清道光年间),距今180年。可见早在五六百年前,这座构思严谨的节水工程便已存在,而后几经修缮,保存至今。

  团城古代节水工程启示今人

  团城上百年不凋的古树,是古代节水工程卓越能效的证明。这一历经数百年、至今仍在为人类默默奉献的杰作,给了今人许多启示。

  水是自然的恩泽,生命的源泉。今天,人们已意识到它并非取之不尽,用之不竭。据市水利局有关负责人介绍,目前北京地表水开发程度已达90%以上,雨水已成为北京仅次于地下水的第二大水源。

  借鉴古代科学的集水思想,创造更为和谐的生态环境,发展节水型园林,是北京城市发展的必由之路。上周,市园林局到团城召开现场工作会,推广古代集雨节水的做法。目前,参考团城的做法,中山公园在园区甬路上更换了铺装,新铺的全部是上大下小的倒梯形方砖,砖下的砌衬材料中还加上30%的粗锯末,以利于雨水下渗。紧邻北海的景山公园也在前山坡面上建起了蓄水池,以阶梯式串联的管线涵养水源,使山上的树木得到雨水的充分滋养。去年,北京植物园在樱桃沟低洼地带开挖了三个人工湖,它们不仅蓄积了雨水,弥补了植物园水源的不足,还为园中新添了“三潭碧水映西山”的美景。

  据市园林局提供的数字,眼下北京城区只有30%是渗水的绿地,另外70%的地面被建筑物、道路及广场所覆盖,这些“硬铺装”好比一层厚厚的防水服,使地下很难得到水补给。而团城古渗井课题组向记者提供了这样一组数据:在城市一场降雨之后,“硬铺装”的地面90%的雨水形成径流白白流走,10%被蒸发,这是十分可惜的。为此,本市已于近年改变了雨污不分的情况,在城市基础设施建设中分别埋设雨水和污水管线,并将蓄积的雨水回补到地下水中。2002年六七月间,密云水库拦雨工程发挥了作用,水库比往年同等降雨量时多蓄水74万立方米。

  前人栽树,后人乘凉。团城上,古人于数百年前建造的集雨工程为今人留下了一片绿阴;同样地,今人收集雨水,补给土地,也将泽及后代。