世界发现最早最大的木构水闸!解密南越国的水利奇迹!
南越国(公元前204年至公元前111年),是西汉初年我国南方建立的诸侯王国。秦末大乱,秦将赵佗趁势割据岭南,自立为南越武王,定都番禺(今广州)。赵佗本是秦朝巨鹿郡东垣人(今河北正定),早年受命率军平定岭南,就地戍边。他主政岭南长达67年,被毛主席誉为“南下干部第一人”。
南越国时期,岭南社会、经济取得巨大发展,南越国木构水闸遗址、越王井、南越国宫署遗址等,生动展现了两千多年前岭南地区悠久辉煌的历史文化,也充分体现了岭南人民高超的治水智慧。
防洪排水:木构水闸
2000年4月,考古人员在广州市越秀区发掘出一处南越国大型木构水闸遗迹。经考,这是世界上迄今发现最早、规模最大、保存最完整的一处木构水闸遗存,是2000多年前南越国城市防洪、排水设施的一部分。洪水季节打开水闸,城中积水可由城内排向城外;珠江潮水升高时,闸板闭合,可以防止倒灌;城中缺水时,提起闸板又能汲水入城。
木构水闸遗迹全景
水闸地处秦汉时期的珠江北岸线,地势北高南低,自北向南可分为引水渠、闸室和出水渠三部分,南北长35米,闸口宽5米、建在灰黑色河道淤土上,其上叠压有东汉、晋南朝和唐宋等晚期建筑遗迹。
木构水闸遗迹结构图
整个水闸采用木材搭建,构筑方法是先竖起一排方形木桩,用榫卯嵌入枕木,在木桩外侧横叠三块宽约60厘米的挡水木板,再填土夯实,保证闸室侧墙固定。水闸的闸门位于闸室中部,两侧方柱由上至下凿有凹槽,用于插板闸水,可启可闭,可装可拆,是当时十分成熟高超的水闸控制泄流技术。
方形木桩
闸室底部用木头组成矩形框架基座,由于水闸地基原本是淤泥软土,为保证软基建闸的可靠性和稳定性,工程通过“换土固基”的方式,将闸室底部的淤土清除,回填灰膏泥和山岗粘土,加强抗渗,减少沉降。
闸室底部基座
水闸在材料的选择、松软地基的处理、技术路线的处理、总体布置、泄流处理、闸室稳定处理等方面,都与现代的建闸标准和要求基本相符,反映出秦汉时期的水闸建造已达到了相当高的水平。
木构水闸遗址复原模型
食水砖井:越王井
“日出而作,日落而息。凿井而饮,耕田而食。”是中国古代先民生产、生活的真实写照。在秦统一岭南以前,广州百姓还是以喝江河水或池塘水为主,饮水的清洁卫生无法得到有效保障。天下大一统后,赵佗将中原地区先进的筑井技术引入岭南并加以发扬,在广州市区应元路西面的广东省科学馆内有一口古井就是以赵佗来命名,被称为“越王井”。《岭表录异》中记载,该井“深百尺余,砖甃完备,云南越赵佗所凿。广之井泉率卤硷,唯此井冷而且甘”。
广东省科学馆内的越王井
除此之外,在1995年考古发现的“秦汉南越国宫署遗址”中,也发现了多口南越国时期的水井。考古队员从其中一口井内抽取了水样进行化验,发现水质符合现代饮用水标准,且水中矿物质成分含量较高,可以说是两千年前的矿泉水。为什么南越王宫的水井历经两千多年仍能见清泉活水?这与其优质水源、滤水结构和保护措施密不可分。
2005年发掘的南越王宫水井及汲水陶罐等
优质水源
李时珍在《本草纲目》中称:“凡井水有远从地脉来者为上,有从近处江湖渗来者次之。”南越王宫中的水井现存深度最浅9米,最深达14.3米,创下中国秦汉考古发现深度之最。水井附近地表以下约20米即为基岩层,而井底距今地表深19.3米,可以推测出这口井当时凿深至基岩层表面,它穿过潜水层、不透水层,到达承压水层,受大气降水和地表水的影响极少,水源稳定、水质清洁卫生,是理想的饮用水源,渗涌上来的水十分清澈甘甜,能与今天的矿泉水相媲美。
现南越王宫博物馆中展出的南越国食水砖井
独特滤水设施
南越王宫水井的独特滤水设施是优质水的重要保障。在发现的水井底部均有细砂铺盖,为过滤杂质提供了重要作用。在井底铺细沙虽可起滤水作用,但打水时容易搅动井水扬起细砂污染水质,因此聪明的岭南先民又在细砂上盖一层石板,以防砂粒上扬,确保井水清洁,只在石板面上凿几个泉孔,让井水慢慢渗涌上来。
水井底部
建筑材料
南越王宫的水井井壁与井穴之间的空隙均采用纯净的山岗土夯筑,这种土土质细密、质黏,不透水性极好,可以有效阻隔大气降水和地表水沿井穴渗入井内污染水源。此外,考古还发现原水井上方筑有井台和井亭,以防止雨水直接落入井中污染井水。正是有了这些保护措施,才保证了南越王宫的井水无比清甜。
2006年发掘的南越王宫水井井壁
亲水景观:南越国御苑
1995年和1997年,广州市老城区中山四路西段北侧清理发掘出南越国时期的一座大型石构水池和一条约160米长的曲流石渠遗迹,两者相互联接,共同构成南越国御苑,是目前中国考古发现年代最早、保存较为完好的宫苑实例。这两次发掘分别被评为当年全国十大考古新发现之一,1996年“秦汉南越国宫署遗址”被列为全国重点文物保护单位。
南越国宫苑充分利用自然地形和环境,设计了独特的大型石构水池和曲流石渠,构筑精巧,规模宏大,令人赞叹不已。
南越王宫想象复原图
石构水池
1995年,在广州市中心的一处建筑工地,考古人员发掘出秦汉南越国时期大型石构水池的一角。池壁和池底为石片,呈冰裂纹装铺砌,池壁有17度缓坡,池底有向南延伸的木质导水暗槽。
曲流石渠
1997年,在石构水池的南面,考古人员发掘出超160米长的石渠。石渠由红砂岩石砌筑,截面净高0.7米,宽1.4米,底部铺满灰黑色卵石。石渠之水从北面石池底的暗槽流入,最终由西端的暗槽流出,来无影、去无踪,其中巧妙的构思和精心的设计,造出石渠各段不同流速、不同波形和不同声响的动态水景。
曲流石渠
石池南端与石渠北端以木质导水暗槽相接,闸口分内外两层,内层是用一石条打凿成“凹”字形的方框,两侧及底部均凿有凹槽,用来安装控制水量的木闸板。外层是石箅,中间凿有箅孔阻隔树叶堵塞木暗槽。
石池与石渠相接闸口
石渠中段有两处弧形石板构成的渠坡,犹如水利工程中的滚水坝,当水流翻过石陂时可掀起涌浪,形成碧波粼粼、水声潺潺的人工水景,营造山谷溪涧的效果。
渠陂
渠壁有三处缺口,缺口内斜铺石板,东端有一弯月形石池。石渠北面石池的水在池、渠水面高差产生的作用下经暗槽流入石渠。由于暗槽截面狭窄,又会因“窄管效应”导致水流加速涌入石渠,并在暗槽出口不远处急转,冲击石壁而发出声响、产生漩涡,形成独特水景观,同时也有利于保持水流流速。
曲流石渠
当水流转过急弯,流入弯月形水池时,过水截面宽度变大,流速会明显减缓,水中泥沙也会逐渐沉积。渠水经过弯月形水池后继续回转向西,虽流速减缓,但穿行于左右散布的大卵石之间,水流方向不断变换,产生波动和涡旋。
弯月形水池
石渠西端尽头设有闸口,外接木暗槽,将渠水排出宫外。水闸分内外两层,内层凿凹槽放置木闸板以控制排水量,外层为石箅,可阻挡树叶堵塞木暗渠,设计巧妙。
曲流石渠的整体走向是由北向南,再折向东,注入到一个弯月形的石池后,又转而向西,蜿蜒曲折地贯穿了整个南越国王宫的御花园。从建筑的角度来看,南越国宫苑体现了我国园林艺术的精髓,是古代山水园林建筑之精品。
南越王宫想象复原图
来源:水利部珠江水利委员会