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千年不涝!它依旧是全世界最先进的地下排水系统

发布于:2022-08-02 14:08:02 来自:水利工程/水利工程设计 4 111

来源:水土保持之点滴

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作者:水利新语

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每年夏季降雨集中的时候

不少城市因降雨出现内涝

开启"看海"模式

“城市看海”成为网上热议的话题

但同样位于南方的

江西省面积最大

人口最多的赣州

却很少出现这种情况

这又是为什么呢?

让我们一起来探寻

这座城市千年不涝的秘密吧

江西省赣州市福寿沟防洪排涝系统

是赣州古城的地下水利工程

始建于东晋

建成于北宋熙宁年间

先后经历四个节点

东晋高琰建设土城墙及简易排水系统

唐朝卢光稠扩建排水系统

北宋孔宗翰加固城池

北宋刘彝续建福寿沟排水系统


 


福寿沟主沟

全长12.6公里

因其设计布局走向形似

汉字古篆体的“福”“寿”二字

因此得名“福寿沟”



 


福寿沟防洪排涝系统

主要包括

古城墙系统

地下沟渠系统

地表池塘系统

水窗系统

     

古城墙系统


   

现存古城墙

环绕赣州古城的古城墙系统由城墙(在今日章贡区)、城楼及城门组成,是全国现存规模最大、最完整的宋代城墙,也是中国唯一保存至今的宋代砖城墙。经过不断的修缮和维护,古城墙至今仍然能够保护着赣州市老城区的百姓不受洪水侵害。

     

地下沟渠系统


   

现存地下沟渠

历史上的地下沟渠系统分为“福”沟和“寿”沟两部分。福沟以现在的文清路为排水分界线,自南门经建国路中段、均井巷、攀高铺至八境路一线以东建福沟系统,集水面积约2.3平方公里,主沟长约11.6公里,通过3个出口(水窗口、刑祠庙、八境公园)注入贡江和1个出水口(八境路北门)注入章江;寿沟系统自新赣南路、大小新开路、西津路至西门一线以西、以北,集水面积约0.4平方公里,主沟长约1公里,通过2个出水口(西门口、城脚下)经过护城濠注入章江。

     

地表池塘系统


   

现存地表池塘

据记载,原福寿沟遗产系统中地表池塘约有大小上百口,现绝大多数已经灭失,仅存几处,多已修建为公园水系,不再与地下排水沟渠连通,已丧失水量调蓄功能。现存池塘包括:八镜台公园水系、红土地公园东北侧池塘、赣州公园宾馆西侧池塘及贡江体育馆南侧几个池塘。

     

水窗系统


   

福寿沟水窗原理

水窗是福寿沟设计中最具科技含量的设计之一。这种水窗结构由外闸门、度龙桥、内闸门和调节池四部分组成,主要是运用水力学原理。水窗的设计需要根据不同出口、不同水位、不同季节等情况,综合设计水窗配重,是较为早期的水力学计算案例。


福寿沟是一项系统的水利工程

专家用通、集、运、滤、蓄、排6个字

来诠释它的工作原理


首先说“通”

“通”就是畅通

福寿沟设计的时候

沟体有大有小,有高有低

就是为了不断的改变沟体的切面

来保证水的流速

利用3种结构完成“通”的理念


砖拱结构

纵断面工艺上,选择了砖拱结构。利用这种结构,增加了沟墙的受力,同时又延长了使用寿命。

 

沟渠平面示意图

拱形结构

福寿沟与城市中常见的水泥涵管构筑的地下水道不同,它的横断面呈拱形结构,排水孔最大处宽1.5米、高1.6米,最小处宽、深各0.8米。

 

沟渠剖面尺寸示意图

夯土结构

福寿沟地下沟渠系统周边地基结构均采用多层夯土结构,保证了周边建筑的稳定性。

 

土层结构剖面


第二个功能是“集”

“集”就是收集

就是把明沟、暗沟的水

一起汇集到福寿沟内


福寿沟的一个特别之处在于在地下沟渠分布的路面上或民宅中分布着大大小小的“铜钱状”的排水孔。排水孔上的孔洞,能阻挡树枝、石块以及日常的生活垃圾进入福寿沟,这样既美观又实用的过滤网设计,能使得福寿沟排水通道不被堵塞。与现代工业城市中,标准量化的排水孔相比,“铜钱状”的排水孔是艺术性与功能性的结合,更能体现出中国吉祥文化的内涵,同时还能有机地将赣州城城市形象与人文文化相结合,增加城市的辨识度。

 

 “钱”形排水孔


“运”就是搬运

度龙桥就是把福寿沟的水进行集中

然后一起运到章江和贡江里去


度龙桥高2.5米、宽4米,而进入水窗断面尺寸为高1.65米、宽1.15米。度龙桥坡度是平常的下水道的坡度4倍,水由度龙桥进入水窗时,流速增加了2—3倍,强大的水流冲力便冲开阀门并带走沉积物。

 

度龙桥示意图


另外,当汛期来临

江水上涨时,水窗受压关闭

度龙桥的水倒流进福寿沟中

避免了江水倒灌


第四个工作原理 “滤”就是过滤

我们可以看到福寿沟每隔一段

就有这样的一个装置

在沟体的下方有一个30多公分的沉井设计


泥沙垃圾等流经此处留在沉井中,清通人员只需定时清理,无需对整个福寿沟清通。每一条排水沟都与若干沉井相连,当裹挟着沙石和垃圾的污水冲进下水道以后,一遇到沉井就会沉淀下来,隔上几个月,再派人从地面上钻进沉井去清淤即可。在福寿沟各个转弯处备有狮子扒,可以用来扒开污水中的垃圾减轻淤堵。

 

狮子扒


“蓄”就是调蓄

据史书记载

赣州古城一共有100余口水塘

他们与福寿沟相通

水塘平时蓄水

用来浇灌、调节气候


赣州古代有大小上百口池塘,池塘具有调蓄城内径流的作用,福寿沟连接起城内大小池塘,其末端通往城墙各处将水排入江中。当江水水位高于水窗位置时,水窗关闭,福寿沟中的水排不出城,这时城内的水塘就起到了调蓄的作用,超出福寿沟承载的雨水、污水暂时储存到城内的各个水塘中。当水位下降至水窗以下,暂时存储在水塘中的水通过福寿沟排到章江、贡江之中。一方面,池塘增加了城市暴雨时的雨水调节容量,以此减少城区淹没的面积和时间;另一方面,池塘在城市生态系统的循环过程中,起着调节气温、改善气候、美化环境等作用并有调蓄、养鱼、溉圃和污水处理利用的综合效益,是海绵城市理念的雏形。


“排”就是排放

福寿沟的水

利用水的压力

把水窗冲开

这样水就可以顺利的

流到章江和贡江去


每当江水水位低于水窗时,即借下水道水力将水窗冲开排水。反之,当江水水位高于水窗时,则借江水力将水窗自外紧闭,以防倒灌。

 


福寿沟是中国古代城市建设的奇迹

是世界城市建设的典范

也是国内唯一至今仍在

使用的古代城市排水系统

有江南现存规模最大的古城墙

是世界最先进的古代排水系统之一

为世界防洪体系提供了中国方案

贡献了中国智慧


 

福寿沟示意图


综合自《江西省赣州市福寿沟防洪排涝系统基本情况》、“江西水利”微信公众号等


全部回复(4)

只看楼主 我来说两句
  • yjazlmb
    yjazlmb 沙发

    水窗、渡龙桥、坡度冲刷等细节,无不体现了古人的智慧,也只有实践才会产生如此绝妙的设计。赞一下。

    2022-08-07 09:27:07

    回复 举报
    赞同0
  • nageshijie
    nageshijie 板凳

    古人的智慧,现代人更应该做的更好

    2022-08-06 14:34:06

    回复 举报
    赞同0
  • 娴婷雅趣
    娴婷雅趣 地板

    智慧、现在的城市防涝应该加大投资,合理规划。

    2022-08-05 10:31:05

    回复 举报
    赞同0
  • 琴心魍魉

    古人的智慧,值得后人学习

    2022-08-03 12:34:03

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    赞同0
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