基于“福壽溝”的排水系統(tǒng)實(shí)例教學(xué)探討

成先雄 朱小軍 康旭 董姍燕

摘要：本文論述了福壽溝的建設(shè)歷程和工程概況，從排水流域劃分、平面布置、管網(wǎng)走向、溝渠斷面、坡度、埋深、雨水口設(shè)置、出水口設(shè)置、蓄水塘（池）、材料選擇等方面與現(xiàn)代排水理論進(jìn)行了比較，分析了福壽溝的特點(diǎn)，加深了學(xué)生對(duì)古代城市排水工程、福壽溝特點(diǎn)及現(xiàn)代排水理論的理解。

關(guān)鍵詞：實(shí)例教學(xué);對(duì)比教學(xué);福壽溝;穩(wěn)定塘

中圖分類號(hào)：G642.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）47-0154-02

一、引言

江西贛州福壽溝是一套集溝、渠、池、塘的生態(tài)環(huán)保排水系統(tǒng)，借助古城墻，曾起到了良好的防洪作用。福壽溝建于宋代，歷經(jīng)900多年，是保留至今最為完整的宋代排水系統(tǒng)，至今仍發(fā)揮著重要排水功能。在給排水科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)排水系統(tǒng)部分，筆者采用對(duì)比教學(xué)法對(duì)福壽溝與現(xiàn)代排水理論進(jìn)行了對(duì)比教學(xué)，加深了學(xué)生對(duì)排水系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高了學(xué)生對(duì)排水系統(tǒng)重要性的認(rèn)識(shí)，起到了較好的教學(xué)效果。

二、工程概況

福壽溝于北宋熙寧年間（公元1068—1077年）由時(shí)任贛州郡守劉彝所建，經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和實(shí)地踏勘，根據(jù)城市地勢(shì)西南高、東北低的地形特點(diǎn)，比較科學(xué)地提出了以州前大街（今文清路）為排水分界線，建設(shè)兩個(gè)排水干道系統(tǒng)。劉彝從城市環(huán)保的角度，從地理位置、山形地勢(shì)上因勢(shì)利導(dǎo)，把贛州城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)成了集城市雨污水排放、諸多池塘調(diào)蓄雨水、調(diào)節(jié)城市環(huán)境空氣濕度、池塘停積淤泥、池塘養(yǎng)魚、淤泥作為有機(jī)肥料用來(lái)種菜的生態(tài)環(huán)保循環(huán)鏈系統(tǒng)。因兩個(gè)排水干道系統(tǒng)的走向形似篆體的“福”、“壽”二字，故名“福壽溝”，西為“壽”溝，東為“福”溝。“壽溝受城北之水，東南之水由福溝而出”，兩溝大致以文清路為界。其中，福溝自南門開(kāi)始經(jīng)建國(guó)路中段、均井巷、攀高鋪至八境路，在這條線以東的溝道屬福溝系統(tǒng)，集水面積約2.3平方公里，主溝長(zhǎng)約11.6公里，通過(guò)水窗口、刑祠廟、八境公園3個(gè)出口流入貢江和八境路（北門）出水口注入章江。壽溝自新贛南路、大小新開(kāi)路、西津路至西門，在這條線以西、以北的屬壽溝系統(tǒng)，集水面積約0.4平方公里，主溝長(zhǎng)約1公里，通過(guò)西門口、城腳下2個(gè)出水口經(jīng)過(guò)護(hù)城濠排入章江。兩溝全長(zhǎng)12.6公里，對(duì)應(yīng)地上區(qū)域2.7平方公里，6個(gè)出水口中，3個(gè)排入章江，3個(gè)排入貢江。

福壽溝工程主要分為三大部分，一是將原來(lái)簡(jiǎn)易的下水道改造成矩形斷面，磚石砌壘，“廣二三尺，深五六尺，砌以磚，復(fù)以石”，溝頂用條石覆蓋，縱橫遍布城市的各個(gè)角落，分別將城市的污水收集排放到貢江和章江，溝頂分布著銅錢狀的排水孔。在后期的維修過(guò)程中，有的溝段改為了磚拱結(jié)構(gòu)。

二是將福壽二溝與城內(nèi)的三池（鳳凰池、金魚池、嘶馬池）以及清水塘、荷包塘、蕹菜塘等幾十口池塘連通起來(lái)，一方面增加城市暴雨時(shí)的雨水調(diào)節(jié)容量，減少街道淹沒(méi)的面積和時(shí)間，另一方面利用池塘養(yǎng)魚、淤泥種菜，形成生態(tài)環(huán)保循環(huán)鏈。

三是建設(shè)了12個(gè)防止洪水季節(jié)江水倒灌，造成城內(nèi)內(nèi)澇災(zāi)害的水窗（其中6個(gè)已無(wú)據(jù)可查），這種水窗結(jié)構(gòu)由外閘門、度龍橋、內(nèi)閘門和調(diào)節(jié)池四部分組成，主要是運(yùn)用水力學(xué)原理，江水上漲時(shí)，利用水力將外閘門自動(dòng)關(guān)閉，若水位下降到低于水窗，則借水窗內(nèi)溝道之水力將內(nèi)閘門沖開(kāi)。

三、福壽溝與現(xiàn)代排水理論對(duì)比教學(xué)

（一）排水流域劃分

福壽溝：“壽溝受城北之水，東南之水由福溝而出”，排水流域劃分充分考慮了城市地勢(shì)西南高、東北低的地形特點(diǎn)。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：排水干管應(yīng)布置在排水區(qū)域內(nèi)地勢(shì)較低或便于雨污水匯集的地帶。

（二）平面布置

福壽溝：兩個(gè)排水干道系統(tǒng)的走向形似篆體的“福”、“壽”二字，溝渠疏密均勻，溝渠密度為4.67km/km2，有利于地面雨水收集。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的雨污水能自流排出。

（三）溝渠斷面與水力性能

福壽溝：福壽溝為矩形斷面，磚石砌壘，“廣二三尺，深五六尺，砌以磚，復(fù)以石”，溝頂用條石覆蓋，在后期的維修過(guò)程中，有的溝段改為了磚拱結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：排水管渠的斷面形狀應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、埋設(shè)深度、工程環(huán)境條件，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕ぁ⒅乒芗夹g(shù)水平和經(jīng)濟(jì)、養(yǎng)護(hù)管理要求綜合確定，宜優(yōu)先選用成品管。大型和特大型管渠的斷面應(yīng)方便維修、養(yǎng)護(hù)和管理。當(dāng)輸送易造成管渠內(nèi)沉析的污水時(shí)，管渠形式和斷面的確定，必須考慮維護(hù)檢修的方便。

（四）流速

福壽溝：2005年中央電視臺(tái)《走遍中國(guó)》欄目組曾經(jīng)做過(guò)測(cè)試，晴天福壽溝排水流速為每分鐘40m左右，即旱流流速為0.67m/s。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）（2014年版）規(guī)定的最小流速為0.6m/s。

（五）埋深

福壽溝：埋深多在3m以內(nèi)，覆土多在0.5m至1.2m之間。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：一般在土壤干燥的地區(qū)，管道的最大埋深不超過(guò)7～8m;在土質(zhì)差、地下水位較高的地區(qū)，一般不超過(guò)5m。

（六）雨水口與出水構(gòu)筑物

福壽溝：雨水通過(guò)銅錢狀的排水孔流入街道邊溝，然后進(jìn)入福壽溝內(nèi);福壽溝排出口采用的是水窗，由外閘門、度龍橋、內(nèi)閘門和調(diào)節(jié)池四部分組成，與現(xiàn)在“防潮井”的構(gòu)造和功能相似。

現(xiàn)代規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求：立算式雨水和平算式雨水口;排出口采用防潮井、防潮門等型式。

（七）檢查井

福壽溝采用的是方形，現(xiàn)在的檢查井一般呈圓形。

（八）管渠材質(zhì)

福壽溝采用的是桐油、黃泥、沙石（俗稱三合土）和青磚、麻條石等混合建筑材料，有較好的耐腐蝕性，并利于更換磚石。現(xiàn)代排水管渠多為混凝土管渠。

（九）綜合防洪

福壽溝系統(tǒng)采用的是城墻、調(diào)蓄塘聯(lián)合防洪，現(xiàn)代城市采用的是防洪堤、排澇泵站聯(lián)合防洪。

（十）污水處理

福壽溝系統(tǒng)采用的是集城市雨污水排放、諸多池塘調(diào)蓄雨水、調(diào)節(jié)城市環(huán)境空氣濕度、池塘停積淤泥、池塘養(yǎng)魚、淤泥作為有機(jī)肥料用來(lái)種菜的生態(tài)環(huán)保循環(huán)鏈系統(tǒng)。現(xiàn)代城市采用的是污水處理廠集中處理的方式。

四、福壽溝設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

（一）利用池塘調(diào)蓄雨水，結(jié)合城墻綜合防洪

福壽溝在排水流域劃分、平面布置、管網(wǎng)走向、溝渠斷面、坡度、埋深、雨水口設(shè)置、排出口設(shè)置、全過(guò)程重力流等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得污水、雨水能夠及時(shí)收集和轉(zhuǎn)輸，在排澇的同時(shí)，福壽溝采取了池、塘調(diào)蓄雨水的辦法，從而大大提高了抗暴雨的能力。在現(xiàn)代排水系統(tǒng)中，多采用設(shè)排澇泵站的辦法來(lái)防內(nèi)澇，從而增加建造費(fèi)用和維護(hù)成本，由于干管距離過(guò)長(zhǎng)，常導(dǎo)致路面短期積水現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)大大增加管內(nèi)雨水流速，致使“汽車泡水”、“下雨掉井”等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，安全系數(shù)不如福壽溝排澇調(diào)蓄相結(jié)合的排水系統(tǒng)。從調(diào)蓄雨水的角度來(lái)講，在現(xiàn)代城市中低洼處建設(shè)池、塘、湖仍有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

福壽溝與古城墻結(jié)合，形成了完整的防洪體系。福壽溝解決的是雨污水排放與雨水調(diào)蓄的問(wèn)題，城墻解決的是防洪的問(wèn)題，城墻能有效阻止上游暴雨引起水位高漲導(dǎo)致的章江、貢江洪水倒灌，福壽溝與城墻兩者結(jié)合，形成了完整的防洪體系，確保了贛州的“千年不澇”。

（二）污水穩(wěn)定塘生態(tài)處理

福壽溝采用的是生態(tài)環(huán)保循環(huán)鏈系統(tǒng)，在現(xiàn)在來(lái)講，這些池、塘是一種具有雨水調(diào)蓄作用的穩(wěn)定塘，雖然在現(xiàn)代都市已經(jīng)不適合建設(shè)穩(wěn)定塘，但在一些小縣城、小鎮(zhèn)、農(nóng)村建設(shè)具有雨水調(diào)蓄作用的穩(wěn)定塘具有實(shí)際意義，可以形成立體生態(tài)，有利于污水利用、污染物降解、雨水調(diào)蓄和景觀美化。

五、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合宋代建設(shè)的福壽溝排水系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和課堂教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)古代城市排水工程、福壽溝特點(diǎn)、現(xiàn)代排水理論有了更為深刻的理解，有助于學(xué)生了解城市排水技術(shù)的發(fā)展與演變，有助于拓展學(xué)生城市規(guī)劃、排水規(guī)劃的思路，福壽溝與當(dāng)前倡導(dǎo)的海綿城市理念是相符的，在當(dāng)前城市內(nèi)澇頻發(fā)的情況下，挖掘福壽溝對(duì)現(xiàn)代排水工程的指導(dǎo)作用具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳慶洲，李海根.中國(guó)城市建設(shè)史的活教材——?dú)v史文化名城贛州[J].古建園林技術(shù)，1995，（2）：53-60.