海绵城市课程：中国古代海绵城市1-故宫海绵

2017-2-13
2017-2-13
• 故宫的排水系统十分庞大，保留至今的古 代雨水沟的长度超过15公里，其中暗沟长 度将近13公里。而故宫内的排水沟渠全部 通向内金水河，内金水河又与故宫城墙外 侧52米宽的护城河相连，并同周边的外金 水河、中南海等水系相通。
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内金水河
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有什么秘密？
2017-2-13
谁是设计者？哪个朝代的？
• 紫禁城排水系统的年头，比紫禁城本身还要久远 ，自元朝新建大都开始，到今天已经在地下埋藏 了700多年。 • 元大都的主要设计者是刘秉忠、赵秉温等，他们 在对元大都进行平面规划时，以中国历代都城的 设计为依据，结合《周礼·考工记》中关于帝都的 思想，充分利用原有的条件和地理特点，做出一 整套完整的布局，并按照“先地下后地上”的顺 序逐步施工。
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千龙出水
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• 大殿台基上的积水由螭首流出，入明沟排 走 • 故宫三大殿三重台基上有1142个龙头排水 孔，瞬间将台面上的雨水排尽，并形成千 龙吐水的壮丽景观。这些被排出的水，通 过北高南低的地势泻入内金水河流出。
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明沟
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明槽
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CONCLUSION
• 仔细一对比，我们不难发现，故宫排水系 统的这些奥秘，不偏不倚地击中了当下一 些地方城市排水系统的弊病：比如没有坡 度，动辄堵塞，下水管道多为水泥管，窨 井等用砖块砌成，年久风化、倒塌现象多 ，排水能力设计过小，没有实现雨污分流 等。
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海绵在哪里？
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渗水系统SEEPAGE
• 相比于排水及蓄水，雨水的下渗更能在第 一时间直接在地表源头控制雨水。 • 研究故宫区域内不同类型的地面铺装的渗 、滞和透水能力即其绿色排水设施的排水 能力（海绵能力），这样有助于全面和科 学地认识故宫整体排水能力，同时也可以 对海绵城市的相关研究提供数据支持。
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地势高低
• 故宫的地面顺应北京地区地理环境特点， 整体走势呈北高南低、中间高两边低，而 且略有坡度。其中北门神武门地平标高 46.05米，南门午门地平标高44.28米，南北 地平高差约2米，这一坡降为自然排水创造 了有利条件，使积水能缓慢排泄。建造故 宫的匠师们充分利用了这一地形特点，并 在此之上加以了改造。
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排水暗沟
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• 在后三宫的两侧，东一、东二长街，以及 西一、西二长街，都设有南北向的暗沟。 这些暗沟分别汇集了来自后三官、东六宫 、斋宫和诚肃殿、西六宫、养心殿一带的 雨水，再流入东西向的暗沟。这些暗沟隐 秘地贯穿了整个紫禁城，在黑暗中伸展、 转折、汇聚，最终，它们把水导向了同一 个去处。
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沟眼
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暗沟
• 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。 • 漫步故宫，我们经常能看到，地面上有一些像钱 币状镂空的石砖。这种石砖很好辨认，表面按着 “外圆内方”的形制刻出五个窟窿，仿佛是个铜 钱，因而得名“钱眼”。事实上，这是一些入口 ，从这些入口，雨水就进入了隐秘的地下通道 ——暗沟。
外金水河
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后海
2017-2-13
• 故宫的排水系统中，前三殿格外引人注目 。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。
2017-2-13
透水？？？
2017-2-13
透水？？？
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倒梯形青砖
2017-2-13
透水不透水混铺
• 故宫内的场地道路多用砖石铺设。极少一 部分为非渗水青砖，专供人行走，而大部 分为倒梯形青砖，底部有沟槽导水，进入 涵洞，以蓄水。
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• 青砖又分为两种，一种上表面有致密层铺 于城西北，另一种较小，砖内多气孔，吸 水性强，铺于城南。此举减少了地面蒸发 面积，充分利用城内降雨量。 砖块之间的 缝隙较大。这些缝隙与土壤相通。因此， 下雨时，砖缝可以将雨水直接吸收入地。 这就是透水地面的一种简单铺设方法，体 现了海绵城市的特点。
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蓄水系统STORAGE
• 在七十多公顷的紫禁城的面积中，城内有 长一万二千米的河流，它从西北城角引入 紫禁城的护城河，水从城下涵洞流入，顺 西城墙南流，由武英殿前东行迤逦出东南 城角与外金水河汇合。这道河流对于紫禁 城内干株松柏起了灌溉的作用。在调节空 气和消防利用上都有好处。在夏季又是全 宫城中雨水排泄的去处。
2017-2-13
Why？
2017-2-13
奥古斯都
• 我是北京排水集团的职工，本次暴雨量已远远超过721特大暴雨，虽 然仍有13条道路被淹，可众所周知全市地铁正常运转，从没有任何一 站能称为积水潭。 • 市雨污水治理是系统工程，除了大家近来比较关注的被称为城市毛细 血管的管网管线建设以外，其实更重要的是管网收集的雨污水最终去 向–全市几十座污水处理厂外加再生水厂。在北京这座严重缺水的北 方城市，我们通过强化区域流域综合治理、厂网一体化建设，不断提 高城市雨污水调蓄能力、污水处理能力和再生水利用水平，本次暴
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蓄水 内外金水河
2017-2-13
蓄水 筒子河
2017-2-13
• 即使紫禁城内出现极大暴雨，日降雨量达 二百二十五毫米，同时城外洪水围城，筒 子河水无法排出城外，紫禁城内水全部流 入筒子河，也只使筒子河水位升高一米左 右。 • 我们可以看到，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，才造就了今天强大的排 水防灾功能。
沟眼
• 故宫的每个庭院几乎都是封闭式的。但在 这些庭院的门槛角、墙角、石阶下，总能 看到做工细致的排水孔洞，洞高常在10公 分以上，以石材制成，能经受水的冲力。 这些洞孔叫“券洞”，也称为“沟眼”。 明沟若遇有台阶或建筑物，则从“沟眼” 穿过，汇入暗沟。下大雨时，券洞能保障 庭院中地面积水顺利排到庭院之外。
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不透水青砖
吸水青砖
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改来改去
• “曾经紫禁城宫殿建筑密集，路面多为砖 石铺设。”后来，大面积的地面铺装改为 水泥地面和沥青路面，不利于排水和渗水 。因而故宫博物院从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 传统建筑材料路面，不但使景观环境得到 改善，更使排水和渗水功能得到提升。
2017-2-13
排水系统的构造一角
• 故宫内的明、暗雨水沟很多都是全石制造 的，结实耐用。在历次检修排查中，故宫 的工作人员都对破损构件及时进行了更换 ，确保在雨天排水通畅。故宫的排水，正 是综合了各种排水法，既有地下水道，又 有地面明沟，这些或大或小、或明或暗、 纵横一气的排水设施，能够使宫内90多个 院落、72万平方米面积的雨水通畅排出。
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高
低
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高 低
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低 高 低
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汇集+排放
• 排水系统DRAINAGE在北京故宫建造之初，就 对排水系统进行了精准测量、精密设计和精细 施工。 • 紫禁城的排水有明暗两套系统。明排水是通过 铺地做出泛水，通过各种排水口、吐水嘴排到 周边河中，暗排是通过地下排水道将水排到河 里，河就是内外金水河。归纳起来，一句话， 整个系统，通过明暗等手段，到达一个目的： 汇总往外排。
• 据故宫博物院古建部专家 张雅平称，从史 料记载来看，整个紫禁城不管下多大的雨 ，从来没有内涝的记载。 • 《明英宗实录》记载：“景泰五年（1454 ）七月，京师霖雨，九门城垣塌决者甚多 。”在明朝英宗时期，虽九门城垣塌决， 但是紫禁城却岿然淡定，没有出现“雨坏 ”局面。
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2017-2-13
海绵城市：中国古代海绵城市1 -故宫海绵城市 2016.9.18
故宫古代海绵城市
讨论与思考
暴雨中的故宫何以不积水
• 北京暴雨2012年7月21日至22日，北京遭遇61年以 来最强暴雨，此次暴雨造成79人死亡，被载入历 史。 • 2016年7月19日至20日，北京又遭遇长达55个小时 的降雨天气过程。这是2016年入汛以来最强降雨 ，北京全市平均降雨量超过“7.21”暴雨平均降雨 量，此次降雨过程北京各地仍有积水，但没有发 生人员死亡的情况。
故宫古代海绵城市
讨论与思考
本课中古人有哪些手段？
2017-2-13
如果你是故宫的设计师？
2017-2-13
参考文献： 光明日报《故宫为何不积水》 吴岩《天沟峥嵘—紫禁城水系一瞥》 中国新闻网《北京大雨如注故宫不“看海” 九成系古代排水系统》 凤凰卫视公众号《揭秘故宫地下水世界！》
2017-2-13
雨中各重点桥区建设的地下蓄水池发挥了巨大作用，杜绝 了因雨量过大过急造成排水河道水位高于排水口以致河水 倒灌现象，使2012年的城市运河景象不复存在，积水路段 从当年的200余条下降到13条，且并未出现人员伤亡。
2017-2-13
暴雨中的故宫又如何？
2017-2-13
2017-2-13
故宫从来就不内涝
Thanks for watching！
2017-2-13
2017-2-13
净水系统TREATMENT
• 古代故宫的净水基本依靠自然净化，随着 时代的发展，故宫周边的水体遭遇污染， 在水体的治理上采用了现代化的手段。 • 市水务局与故宫博物院曾于2003年对筒子 河采取过应急治理措施，在地势略高的西 北沿线河道安装数台推流器，筒子河水实 现了“体内循环”。