揭秘北海团城排水系统 经历800多年风雨考验

http://news.zhengjian.org/node/13180
近600年集雨排水工程仍在“服役”，61年最强雨团城无积水

近日，京城遭遇了61年来最大的暴雨，造成局地积水成了“汪洋”。但记者获悉，身处暴雨中心的北海团城却无一例积水报告。

无论下多么大的雨，在这个城池上，都会雨过地皮湿，很快就渗流得一干二净，地面只略显潮湿，而秘密就在地面铺设的青砖和地下的涵洞中。距今已近600年的一套明朝建成的古代集雨排水工程，目前仍在团城“服役”。

没有排水明沟团城雨过却不留痕

团城坐落在北海公园南门的西侧，圆形的城墙高高耸立，将团城围得像铁桶一样严严实实。

北京大多数古建筑，如故宫、天坛、正阳门、钟鼓楼等，为了保证排水，都在地面留有不同式样的泄水口。而在团城高于地面4.6米，周长只有276米的城墙外却找不到一个泄水口，地面也没有排水明沟。但无论雨下得多么大，在团城上只是雨过地皮湿不会产生径流。

“暗”藏玄机青砖和涵洞“联手”排水

2001年，团城里的古树“白袍将军”生病，专家为其诊治找病根时，偶然发现了这套古代先进的排水系统。专家通过实验发现，在团城上即使遇到一次降水量达到18毫米的大雨，地面上也不会形成径流。

据悉，团城上的青砖造型很特别，上大下小呈倒梯形，同时具有很强的吸水性，每块砖就像一个微型水库一样。下雨天，雨水会通过青砖和缝隙流入到地下。若遇到大雨或连续降雨时，多余的雨水便会借北高南低的走势流入到石质的水眼中。

团城上有十一个这样的水眼分布在古树周围，并且每个水眼的下部都有一个竖井，竖井与竖井之间有涵洞相连。涵洞高度在80厘米-150厘米之间，同样是用青砖建成的。多余的雨水到了涵洞以后储存起来，形成一条地下“暗河”。

水眼除了有渗水及排水功能外，还可降低树根附近的水位，使土壤中的水分适宜树木生长。同时涵洞与水眼组成了一个巨大的地下通风系统，为城内的植物提供了良好透气条件。

揭秘北海团城排水系统：经历800多年风雨考验

号称“世界上最小的城堡”、迄今已有800多年历史的北海团城，270多米长的城墙没有一个泄水口，地面上没有排水明沟，无论下多大的雨，这个城池上只是雨过地皮湿，很快渗得一干二净。

位于北京北海公园一侧的团城是我国著名的古代园林文化遗址。团城以其拥有古树、玉瓮和白玉佛三件珍宝而闻名于世。

它是一座高出地面4.6米，面积仅有4500多平方米的世界上最小的城堡。团城的特点在于它平面呈圆形，并由此得名。从团城的形体来看，很像一个大花盆。除了古园林建筑和稀有珍宝之外，郁郁葱葱的参天古树也给团城平添了一份魅力。团城现有百年以上古树38株，树龄大于三百年的古树17棵，其中油松“遮阴侯”、白皮松“白袍将军”树龄高达八百年(为公元1115～1234年的金代所植)。几百年来这些树不但没有衰败，而且长得郁郁葱葱。

团城：没有泄水口，也没有排水明沟

团城是一个孤立的、封闭的单元，城大陆面高出周围水面和地面。古树的根系很难从湖水形成的地下水得到补给，它们生长所需的水分只有来自天然降水。细心的人不难发现，找遍团城270多米长的城墙居然没有一个泄水口(吐水嘴)，地面也没有排水明沟。即使在承光殿屋顶汇流的落水处，地面也未见排水设施，仍是平铺青砖。而北京正阳门箭楼、鼓楼、万里长城及北海白塔等古建筑均有泄水石槽。这一点，说明古人在建筑团城园林时，就有意将降水尽量留在城区内。

虽然没有泄水口和排水明沟，但无论天下多么大的雨，在这个城池上，只是雨过地皮湿，很快渗透得一干二净。城外雨水遍地与城内略显潮湿的地面形成了鲜明的对比。人们不禁要问，团城的雨水都哪儿去了呢？

地面：青砖、土壤透水又通气

曾任北海公园副园长的沈先生讲了这样一件事。有一年北海公园的园林管理者想给古树施肥。施肥通常要施在树的吸收根上。而一般来说，树冠有多大，树根也相应有多大，吸收根就在相应树冠边缘的这一圈上。

园林工人选了几个地方把地下的砖拿开，察看树根的生长情况。当把砖掀开后，专家们发现，砖的形状是上大下小的倒梯形，砖跟砖之间的缝隙没有灰浆，它们之间纵横都有一些通道。即使缝隙被尘土积满后，这种缝隙排水性能仍很强。再看砖下面衬砌的材料，拿根水管子一放水，这水就哗啦哗啦从衬砌材料漏下去了，说明这里的地面从铺装到衬砌材料都是又透水又通气。

团城上的地砖分两种，甬道上铺的是方砖和小条砖，渗水少，但绝大部分地砖是铺设的倒梯形青砖，用于入渗雨水。团城地势北高南低，而大部分吸水性强的倒梯形砖多位于团城的南半区。

倒梯形砖排列在一起，砖与砖之间形成一个三角形的缝隙，这样一个缝隙会很容易将雨水引入地下。由于砖缝大，雨水不易停留在砖表面形成径流，这个缝隙对土壤表层起着通气和蒸发作用。

科学家用热释光法对砖块进行了年代测定。结果发现青砖中烧制年代最早为公元1411年，也就是明永乐年间，距今已有600年历史，烧制较晚的为清道光年间，距今也有190年。因此推断团城在清代进行过地面修补。

除了青砖本身吸水性较强，砖与砖之间形成的缝隙大，可以有效地将雨水引入地下，专家们还发现，团城上的土壤层也有很好的透气透水性能。

这些土壤层按结构自上而下可分为支撑层、有机质层和黄沙壤层。

10厘米厚的支撑层主要成分有谷壳、石灰等，这些成分能使地表水快速渗透，透气透水性好。10厘米厚的有机质层主要成分包括贝壳、骨头、活性钙、兽血、有机酸等，历经数年缓慢释放，可以对植物生长提供大量有机质和微量元素，有利于植物的生长。而深达4至5米厚的黄沙壤层，渗水性、透气性良好，适合植物生长。

熟悉团城的人知道，团城地面上分布着一些渗水口，大雨时水顺着井口流进去，但没有满的时候。在找不到出水口的情况下，人们开始怀疑团城地下是不是深藏着什么奥秘。

排水奥秘：庞大的地下涵洞排灌系统

进入团城就会看到一棵具有800年历史、曾被乾隆册封为“白袍将军”的古树。就是这棵古树，在上世纪80年代初，不知什么原因有两个枝杈枯萎了。这可急坏了园林工人。排除了其他原因以后，园林工人开始寻找树根方面的原因。

他们发现，“白袍将军”旁有一个古渗井的盖，工作人员打开井盖钻进去，人在涵洞中只能爬行，洞的四周都是由青砖砌成的，涵洞地面上有一层厚厚的黑土，“白袍将军”根系有些受伤，洞也塌陷了。

这一发现使得园林工人感到很意外，他们一直以为这些深水井是用来渗排污水的，没想到打开这个井盖，露出的竟是一条找不到尽头的涵洞，这条涵洞究竟有多长，雨水怎样在里面滋润树木呢？园林工作者拿来绳子和手电筒往前探险，由于涵洞的狭窄始终也没有找到出水口的方向，爬到地面上看，除了分布没有规律的井口以外，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和雨水灌排有什么关系，中国水利水电科学研究所的科研人员采用地球物理电磁法对团城的雨洪灌排系统进行了探测，并将9个雨水口进行了标记。科研人员对井与井之间可能走过的路径都进行了细致的探测，这样就第一次描绘出一张地下涵洞组成的排灌系统。探测显示：地面上雨水井口所处的位置均是涵洞走向的转折点，整个排灌系统形成了一个英文字母“C”的形状。雨大的时候，这个雨洪系统即会发挥作用。

古人之所以这样设计，为的是使地下水在团城流的时间尽量延长，在每个排水沟下面都有渗透性的水，这说明当时的设计思想是十分先进的。

科研人员也从中找出了白皮松枝杈死亡的原因。涵洞坍塌以后失去了原来的功能，使整个团城的集水和排水功能都受到了阻碍。它塌了以后水不能很快地排下去，多余的水会泡根、烂根，就造成了白皮松枝杈的枯萎。针对这种情况，园林工人用了一个水泥圆管，镶嵌到塌陷部分的涵洞中。不久，白皮松又恢复了它的活力。

人们试着描绘了古团城这样一个雨洪排灌系统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，水分回渗到涵洞中。这样一个系统充分留住和利用了有限的雨水资源。

科研人员分析，深埋涵洞除具有排泄地面径流及通过洞底渗漏水量外，它还具有以下功能：可以迅速降低涵洞(树根)附近土壤含水量；由涵洞与雨水口形成一个深层土壤与大气相通的地下通气系统；利用涵洞埋深，冬季深处地温较高，可通过涵洞提高表层土壤中地温，有利于古树生长。