故宫排水系统营造与维护中的“工匠精神”

7月19日凌晨至20日夜间，北京遭遇长达55个小时的降雨天气过程，是2016年入汛以来最强降雨，为多年所罕见。但是大暴雨时故宫博物院内地面未出现明显积水，更显示出故宫完善的排水系统和强大排水能力，这不仅是古人建筑营造的智慧与匠心，更是今人保护遗产的执著与悉心。

故宫博物院景色

内金水河太和门广场段

故宫博物院院长单霁翔介绍，紫禁城建造之初，对排水系统进行了精准测量、精密设计和精细施工。京城北依燕山、东临渤海，地形北高南低，因此水向东南流。紫禁城的地面顺应北京地区地理环境，整体走势亦呈北高南低、中间高两边低，而且略有坡度。紫禁城排水系统是北京城区排水系统的第一级，这是昔日皇家地位的体现。

紫禁城内总的雨水走向，是东西方向的雨水汇流入南北干沟内，然后流入内金水河。紫禁城排水系统分为三类，分别是建筑排水、地表径流、地下暗沟。雨水降落时，一部分雨水落到建筑上，沿着建筑屋顶琉璃瓦落到地面，之后雨水会顺着明沟流到地下暗沟沟口，还有一部分雨水直接形成地表径流，顺地面坡度流入院落和房基四周的石槽明沟，明沟若遇有台阶或建筑物，则从“沟眼”穿过，汇入暗沟。地下暗沟纵横交错、四通八达，雨水排入暗沟以后，再由支沟汇集到干沟，经干沟排入内金水河。历年固定时间淘挖养护，几百年来排水效果良好，无论雨量多大，并无积水之弊。

故宫前三殿的排水功能格外引人注目。太和殿、中和殿和保和殿前后排列，坐落在一个8米多高的工字型台基上，台基面积25000平方米，分为三层。在台基四周栏杆底部，有排水的孔洞，每根望柱下还有一个雕琢精美的石龙头，其口内为凿通的圆孔，也是主要的排水口。三层共有龙头1142个。雨水逐层下落，使得台面无积水。值得一提的是，台基底部的石龙头也称螭首或角兽，是用于须弥座转角处和望柱外缘之下的排水构建，多镌刻成龙首形，具有很好的装饰作用。从螭首龙头孔中流水，在大雨时如白练，小雨时如冰柱，在暴雨时，会呈现“千龙出水”景象，蔚为壮观。三台雨水逐层向下流，院内地面留有泛水坡度，北高南低，绕四周散水都有石槽明沟，在台阶下有石券涵洞接通干沟，使流水顺利通过，最后排入内金水河。

故宫博物院千龙出水景象

如今故宫人为紫禁城的智慧营造而感到骄傲，更认识到保护文化遗产的责任重大。开展了一系列研究、保护工作，使紫禁城的排水功能永葆青春。

开展防洪排水系统研究

故宫的防洪排水系统已经经历了将近六百年的时间，历朝历代都有一些改建和维修，需要经常研究目前的功能状况。近年来，故宫博物院启动了故宫排水系统专项课题研究，为故宫排水系统的科学管理和利用打好科学研究的基础。每次降雨过程都是最好的发现问题时机，故宫博物院利用雨季，投入专业人员，到现场记录排水情况，绘制并汇总全院积水点分布图。根据分布图更为全面深入地分析积水原因，研究综合解决方法。

故宫排水系统专项课题研究中，故宫博物院专家通过实地走访调查研究，发现部分区域原有的古代雨水系统，经过不同朝代叠加的建设活动，而有所损坏或难以发挥原有功能，就此提出修复方案，进行功能恢复。但是总体来看，经过重新修建的部分比例很小，主要在原来没有排水系统的位置修建了新的排水管线，大约占总量不到10%，大多位于故宫的边缘地带。因此可以说，目前故宫博物院的排水系统基本是采用原有古代雨水系统。

故宫的排水系统研究除了众所周知的排水渠道外，还计划对故宫区域内不同类型的地面铺装的渗、滞和透水能力进行研究，最终评估其绿色排水设施的排水能力（海绵能力），这样可以有助于我们对故宫整体排水能力有全面和科学的认识，同时也可以对海绵城市的相关研究提供数据支持。

开展古代排水系统调查

现代的气候特征，特别是全球气候变化，使建造于古代的故宫排水设施面临新的挑战。因此，古代雨水系统能否满足当前的雨水量排放，成为重点监测和研究的问题。

2015-2016年，故宫博物院开展了古代雨水系统试点区域调研项目，此次调研项目范围包括西六宫部分区域（永寿宫、翊坤宫、储秀宫所在院落），养心殿及乾清门前广场区域（养心殿院落及乾清门、隆宗门前广场整个区域）。初步评估结果显示：调研区域内各类雨水口共64个，形式分为七大类：其中数量最多的是单孔立式无格栅类型，占总数的53%；其次是双孔立式，占25%；带格栅的仅占11%。调研项目分析了每一处雨水口的过水面积功能和状况。并按照目前城市所用格栅式雨水口的设计要求进行折算，单格面积几乎全都超过了设计规范所建议的最大值，因此现有故宫内这些区域雨水口结构尺寸，均可以满足雨水排放的要求。

保护古代排水文物本体

紫禁城古代排水设施是故宫世界文化遗产的重要组成部分，应该和故宫古建筑一样得到精心呵护。为时18年的故宫古建筑整体保护修缮工程将古代排水系统保护纳入其中，正在稳步推进实施。故宫博物院通过与古建筑维修工程相结合的方式，对雨水系统进行维修保养。2014-2015年，故宫博物院慈宁宫、寿康宫、慈宁花园开放项目维修时，对三个区域的雨水系统也进行了整体保养修缮。在此次大雨中，这三个区域排水管线均运行正常，未发现堵塞现象。

故宫内的明、暗雨水沟可以分为石质和砖质两种材质砌筑而成。相对来说，石制雨水沟更加结实耐用，所以一些保存较好的盖板沟和暗沟都是采用全石制建造。同时，也有大量的砖砌雨水沟，甚至还有砖石混砌雨水沟。这些都是历朝历代改建维修的历史见证。因为古代青砖质地较好，现存很多砖砌雨水暗沟依旧保存较好，可以正常使用。2014年故宫博物院对东六宫区域排水系统进行修缮，包括对管道维护保养、更换残损构件等，通过修缮能够保证这一区域排水管线的畅通。在此次大雨中，东六宫区域未发现积水现象。

完善排水系统功能

随着故宫社会功能的增加和强化，在保护和保留原有雨水系统的同时，需要建设完善的污水排放系统，实现雨污分流排水系统建设。目前故宫博物院内部排水系统已经形成雨污分离的两套排水系统，污水系统是同市政管网相连的单独管线，排水系统仅用于排除雨水。同时，紫禁城宫殿建筑密集，路面多为砖石铺设。几十年来，大量地面铺装改为水泥地面和沥青路面，不利于排水和渗水。故宫博物院从2015年开始逐步将全院的水泥地面和沥青路面改为砖石材料的传统建筑材料，不但使景观环境得到改善，更使排水和渗水功能得到加强。

故宫博物院正在实施的“平安故宫”工程中，包括基础设施改造，力图在确保安全、统一规划的前提下，对现有基础设施进行全面升级改造，实现优化管理，方便维护和检修，以期及时发现问题，消除隐患，以完善、先进的基础设施为故宫安全奠定坚实基础。其中通过疏浚、整理原有排水系统，精确核算排水能力，做好防止倒灌措施，充分发挥排水系统的作用。

制定区域排水提升计划

故宫的排水系统十分庞大，仅保留至今的古代雨水沟的长度就超过15公里，其中暗沟的长度将近13公里。因此，故宫博物院将排水系统分成几个区域，按区域制定集中清理计划，逐区开展，在4-5年间完成一次全院的排水系统的集中清理工作。同时，在每年雨季以后，及时总结当年雨季排水的情况，发现存在问题，分析产生原因，寻求解决方案，制定第二年排水系统的维修和保养计划，并在来年雨季前完成相关的维修和保养工作。

从2016年6月开始，故宫博物院重点对御花园区域进行古代排水暗沟的疏通。这一区域因为观众流量大、植被茂盛，雨水沟经常会淤积树叶、树根、渣土、以及观众丢弃的垃圾等杂物，要由人工清挖运走，并把损坏破碎的沟盖板进行修理或更换。御花园西侧的雨水沟有一条主干管道，原有管道已被垃圾充满，这次维修疏通了这条排水管，恢复了御花园西侧雨水沟的排水能力。下一步将更换御花园东侧管线。按照2016年的既定计划，还将对西六宫等其他区域的雨水管沟进行专项排查和清理。

加强排水系统日常维护

排水系统的正常运转既要有合理的设计，更需要全身心投入的日常维护。例如针对有的河帮产生鼓胀和移位，有的排水沟出现局部坍塌的问题，要及时制定方案，实施修砌归安，保障河水顺利通过。针对有的雨水沟塞满淤泥或杂物，导致排水能力下降，需要及时清除栏板下、螭首中、排水孔内的堵塞物。由于古代的栏板和螭首都已年代悠久，在清理过程中产生震动可能导致螭首的断裂，因此不能用坚硬的工具进行疏通，只能用竹签一点一点的清理，这项工作需要足够的耐心和细致持续开展。

针对有的排水沟盖或排水口发生损坏，失去阻挡杂物进入排水系统的功能，需要及时修砌沟帮、更换破损的沟盖板和雨水口。同时，还要及时拔草，杂草生长得很快，对古建筑、河帮、排水管沟都有破坏作用，集中降雨时会造成排水口堵塞，严重影响排水能力，因此拔草要勤，一旦发现就要及时清除。近几年，故宫博物院坚持开展拔草专项工作，持之以恒，每年经常性拔草，取得了不错的效果。目前基本实现古建筑屋顶，院落地面、排水沟没有杂草。

自2010年至2016年，故宫每年和养护、疏通古雨水沟相关的日常保养和维护工作有20项左右。主要包括分区域的对古雨水沟进行疏通、养护，更换、归安沟盖板、雨水孔，还有其他辅助排水设施的疏通和保养。

故宫博物院日常排水系统维护

重视排水系统日常环境维护

日常环境的维护对排水系统功能发挥影响很大。对于观众接待量极大的故宫博物院来说，垃圾是排水系统大敌，因此要及时保洁。观众丢弃的饮料瓶和餐巾纸等的垃圾，经常把一些排水口堵死。所以每当下雨的时候，工作人员需要趟着水，用手才能把这些杂物清理出来。但是刚刚清理结束不久，排水口就又被新的杂物堵上。为了减少和避免这一情况发生，近年来故宫博物院重视院容环境维护，长年保持地面清洁，面对清洁的环境广大观众不再随地乱扔杂物，使情况有了很大改观。可以说，持之以恒地整体卫生环境的提升，维护和改善了故宫博物院的整体排水能力。

2013年以来，故宫博物院系统开展临时建筑的整治，先后拆除59栋彩钢房和大量临时建筑，共计建筑面积14800平方米。这些临时建筑的拆除整治，不但使紫禁城壮美环境得到恢复，使火灾隐患得以消除，而且使部分占压排水设施，影响排水功能的问题得到纠正。

进行排水设施专项巡查

为保证故宫排水设施的完好和通畅，多年来故宫博物院坚持排水设施的专项巡查。巡查的对象包括古建筑、河道、排水沟渠、地面等。巡查的内容包括：一是巡查受损古建筑房屋状况，避免汛期古建筑、城墙及院内、外河道墙壁的受损坍塌损坏，确保古建筑院落排水设施完好。二是巡查内外金水河是否完好，包括每年在汛期到来前要针对金水河的河帮进行专项巡查，逐个检查和疏通栏板下和螭首中的排水孔。三是巡查排水沟是否畅通，每年均根据所出现的排水不畅的情况，进行排水沟渠的专项排查，既包括明沟也包括暗沟，检查排水沟渠有无垮塌和堵塞。每年专项巡查的效果非常明显。四是巡查地面铺装有无缺失。针对坑洼不平的地面铺装，需要及时进行局部挖补，保证地面的完好，以避免局部积水。每当大雨、暴雨来临时故宫博物院会组织工作人员进行全院巡查，避免出现积水情况。

制定年度防汛应急预案

故宫博物院每年制定年度《防汛应急预案》。结合故宫博物院实际，坚持安全第一、常备不懈、以防为主、全力抢救的原则，做好防汛工作，确保古建筑、文物藏品和观众安全，做好组织、人员、物资、措施四落实，做好应对极端天气和局地暴雨等超常汛情的准备，建立防汛昼夜值班制度，提高应急抢险保障能力。根据汛情的性质、程度、可控性和影响范围等因素，故宫博物院将防汛预警信息划分为一般、较重、严重、特别严重四个级别，依次用蓝色（提供相关信息）、黄色（提示注意事项）、橙色（劝告不要前往）和红色（警告不要前往）进行防汛预警信息发布，

当发布蓝色防汛预警时，注意收集相关信息，提前做好应对防汛突发事件的各项准备。当发布黄色防汛预警时，加强重点部位的监控巡查，存在安全隐患的区域停止对外开放，设立警示标志并及时告知观众。当发布橙色防汛预警时，做好各项应急准备或采取紧急措施，根据实际情况减少售票或停止售票，采取迅速转移、撤离或者疏散观众等措施，并妥善安置，调集抢险救灾所需物质和设备，应急救援人员进入待命状态。当发布红色防汛预警时，立即协调采取相应措施，组成抢险队伍，统筹协调处置力量和抢险救援物资，协调相关部门参与突发事件的处置工作。

降雨过程中的应急措施

古代排水系统与现代排水系统相结合，主要在于内金水河水位的调节。每当雨季开始之前，故宫博物院都要做好充分的准备，一是制定防洪预案，专职人员到位，预备疏通工具到位，以便随时到岗排除堵点，随时保证开闸放水。二是与北京市水务局河湖管理处建立紧密的联系，保证通讯畅通，在雨季随时监察内金水河水位，通过开闸放水的方式，适时调节内金水河水量水位，共同保证排水系统的正常运转。

在暴雨过程中，负责单位和人员要坚持现场管理，掌握现场的实时情况。一是全员上岗，按片分工，通过安全防范中控室现场监视各区域的排水情况。二是及时清理上游漂浮至雨水口的杂物，保证排水畅通。三是出现局部积水时，要及时判断堵点并进行疏通。同时，加强广播宣传，及时告知观众服从故宫博物院管理人员指挥，做好自我保护，有序撤离。

总之，故宫排水系统沉淀着世代传承的“工匠精神”，在“天时地利人和”的综合作用下，造就了今天强大的排水防灾功能。相信随着“平安故宫”工程的顺利实施，故宫博物院的排水系统将更加通畅，服务观众的能力将进一步得到提升，实现把壮美的紫禁城完整地交给下一个600年的既定目标。