秦代的地下水管道系統在當時是非常先進的,主要體現在秦始皇帝陵的地下阻排水系統上。
艾萍:秦始皇帝陵周圍發現了秦代地下阻排水系統,這一系統由前、后兩段組成。前段為阻水設施,位于陵園封土東、南、西三側,平面略呈“U”形的地下水渠組成;后段為排水設施,由位于陵墓封土西側以外的明井暗渠組成。這一系統有效地隔斷了外圍潛水進入地宮,保護了地宮不受地下水影響。已發現的排水管道分為石質和陶質兩種。石水道有單孔、雙孔和三孔等多種形式,而陶質水道有圓形和五角形兩種形式。這些管道通過相互套接或對接使用,展現了秦代工匠的高超技藝。
安莉:秦代的排水系統采用了類似于坎兒井的地下井渠排水技術,這種技術在秦陵井渠排水設施中得到了應用,是考古發現最早的井渠系統,早于漢代龍首渠約150年。
李琦:經過科學測試,秦代的地下水管道系統功效令人十分滿意。地宮的建成本身就說明了排水系統的成功,而阻水系統更是經歷了2200多年的時間檢驗,至今仍在發揮著作用。除了秦始皇帝陵的地下水管道系統,秦代還有其他重要的水利工程,如都江堰、鄭國渠和靈渠等,這些工程不僅在當時起到了重要的水利作用,而且至今仍對世界產生深遠影響。
艾萍:秦代的地下水管道系統在當時是非常先進和有效的,不僅展現了秦代水利工程的高超技術,也從另一個側面揭示了秦代的設計理念和工程技術水平。
艾萍:在上林苑四號建筑遺址中,考古隊發現了保存較好的地下排水管道等遺存。這些排水管道顯示了當時建筑的文明程度,建筑具有很高的地位。
在上林苑五號建筑遺址中,考古隊發掘出了排水管道,分為東西二組。東組水管道由東西向和南北向管道組成,呈曲尺形。西組水管道(南北向),位于東組水管道西21.5米,現發掘長18米。這些排水管道均由三條陶水管套接而成,水管道橫剖面為“品”字形。
安莉:上述二組水管道均由三條陶水管套接而成,水管道橫剖面為“品”字形。水管道所用水管長0.57—0.58米,粗端徑0.32米、細端徑0.23米,水管壁厚0.08—0.1米。
劉思點了點頭。艾萍繼續說道:在上林苑四號建筑遺址中,考古隊在高臺宮殿建筑遺跡東側勘探和發掘出了二組排水管道。東組水管道水流方向為自北向南,由東西二條水管道并列鋪設組成。西組排水管道水流方向為自南向北流、后西折、再向北流,現存長420米。
李琦:阿房宮的下水道系統采用了陶制水管,并有明確的水流方向和管道布局,顯示了秦代建筑的高超技術和規劃水平。
劉思:我負責兩組排水管道。東組排水管道:水流方向為自北向南,由東西兩條水管道并列鋪設組成。現存長度為27米。水道所用水管長58—62厘米、粗端直徑28—35厘米,細端直徑24—26厘米,管壁厚1—1.3厘米。
西組排水管道:水流方向為自南向北流、后西折、再向北流,現存長度為420米。由一條水管道鋪設而成,水道所用水管較為粗大。水管長61—63厘米、粗端直徑45—47厘米、細端直徑38—42厘米,管壁厚0.9—1.5厘米。管道采用了陶制材料,并有明確的水流方向,體現了當時先進的排水系統設計。阿房宮的下水道系統這種設計有效管理了水流,還體現了秦代對于城市規劃和建筑技術的重視。
艾萍:陶制水管因其材質的特性,具有很好的耐久性,能夠經受長時間的使用而不損壞。古代的陶制水管一頭大一頭小的設計,使得兩根排水管相接時,小的一端插進大的一端,既可以穩固也不會漏水。
陶瓷材料對許多化學物質具有很好的耐腐蝕性,這使得陶制水管可以用于某些工業腐蝕性液體的排放管路。秦代陶下水管道,整體造型規整,截面近似五邊形,底平,粗厚壁,五個面均飾以粗繩紋,這種設計可以承受更大的路面重力。陶制管道相比金屬管道重量較輕,這使得它們在運輸和安裝過程中更為方便。陶制管道在古代是一種成本相對較低的材料,易于大規模生產和使用。陶制水管對環境的適應性強,能夠在不同的土壤和氣候條件下使用,且不易受到腐蝕。
劉思點了點頭:阿房宮的下水道工程有下水道系統,這個系統規模宏大,設計先進。
艾萍:日本東京下水道系統也很厲害。位于東京北郊的琦玉縣地下50米處,全長達6.4公里。它包括5個高65米、寬32米的巨型豎井,這些豎井之間由內徑約10米的管道連接。這個系統設計用于防止雨季集中豪雨導致的內澇問題。洪水通過前4個豎井流入最后一個豎井,并集中到由59根高18米、重500噸的大柱子撐起的巨大蓄水池中。最后,洪水通過幾臺大功率抽水泵排入日本一級大河流江戶川,最終匯入大海。該系統建成后,浸水面積由27840公頃減至65公頃,顯著減少了洪水對城市的影響。東京市民不必擔心內澇問題,這得益于其先進的下水道系統。
安莉:一些常用的管道材料包括金屬管道(如銅管和鋼管)和非金屬管道(如PVC和HDPE)。HDPE管道因其出色的抗沖擊性、耐熱性、耐磨性和耐腐蝕性而受到青睞,尤其是在高壓水供應系統中。具有高流量容量的地下管道可以提高運輸效率,并滿足大規模供水需求。此外,這樣的管道還可以減少堵塞的風險。
李琦:地下管道系統需要耐用、防漏,并能承受環境壓力。例如,LESSO提供的PVC和HDPE管道,適用于市政供水、家庭用水等,適合各種安裝環境。
BIM技術在地下管道系統中的應用可以提高設計、施工和維護的效率,通過模擬和分析工具評估系統的碳足跡、能耗和水效率。一些實際案例顯示了高效地下管道系統的應用,如英國的泰晤士河潮汐隧道項目(ThamesTidewayTunnelProject)和愛爾蘭的都柏林市水主干線修復項目(DublinCityWaterMainsRehabilitationProject),這些項目都利用了BIM技術來設計和管理復雜的地下管道系統。
安莉:泰晤士河潮汐隧道項目(ThamesTidewayTunnelProject):該項目是英國最大的水務基礎設施項目,涉及在倫敦中心建造一條25公里長的“超級下水道”隧道,以減少未經處理的污水溢流到泰晤士河中。泰晤士潮汐隧道項目分為西部、中部和東部三個合同包,每個部分由不同的承包商負責建設。項目采用了開放BIM方法來支持靈活的信息流,Solibri和EvolveConsultancy合作,以適應項目的需求。BIM技術在該項目中的應用包括使用GIS和IoT技術集成的復雜BIM模型,創建了一個多級別、多維度的數字管理平臺,顯著提高了項目管理流程和決策支持系統的優化。通過BIM技術,項目能夠進行碰撞檢測,自動識別設計階段的幾何沖突,減少施工成本和風險,提高工程質量和效率。
艾萍:最好的地下管道系統是那些能夠滿足高流量、耐用性、環境友好性、易于安裝和維護,并且能夠利用先進技術進行管理的系統。具體阿房宮是哪種系統,還需要根據具體的應用場景和需求來決定。
艾萍:劉思你在修地下管道的時候發現了什么。
劉思:我在修理阿房宮下水管道的過程中,無意中發現了一個秘密通道,這個通道是陶瓷管道,通向阿房宮的禁地。在一個角落,我發現了一些被遺忘的寶藏,這些寶藏可能是古代貴族遺留下來的。而在寶地的中間,我發現了傳國玉璽。
艾萍:傳國玉璽是中國歷史上著名的寶物,其下落一直是歷史上的一個謎團。根據歷史記載,傳國玉璽是由秦始皇統一六國后,用和氏璧制成的,象征著皇權。它在歷史上多次易手,歷經多個朝代,最終的下落不明。
劉思:在修理阿房宮下水道過程中,我觸發了一些古老的機關,這些機關可能是為了保護宮殿的安全而設計的。
艾萍:阿房宮地下管道的機關是為了保護建筑內部的秘密、寶藏或者重要人物而設計的一系列機械裝置和陷阱。機關都被用來保護重要的建筑和地點,如陵墓、寶庫和宮殿。
劉思:我遇到了隱藏門和通道,通過巧妙的設計,使得隱藏門和通道在不觸發機關的情況下不可見或無法打開。