1-3陶排水管道
陶器,龙山文化,长42.5厘米、小口直径27.5厘米、大口直径34厘米、管壁厚约1.2厘米。加沙红陶胎,轮制而成,整体为圆式,腹部微束,一端为喇叭形敞口,另一端小口,通体装饰绳纹。1980年河南省平粮台古城遗址出土。
1979年秋,河南省文物局在平粮台古城遗址举办全省文物干部培训班,培训期间学员们对该遗址进行了实习发掘,发现了属于龙山文化的高台建筑和几段夯土墙基,这引起了文物部门的重视。1980年起,河南省文物考古研究所对平粮台古城遗址进行了大面积发掘,发掘面积共3000平方米,出土了丰富的文化遗物和遗迹,基本搞清了古城址的范围,城内外遗迹分布。经国家文物局文物保护科学技术研究所碳14测定,该城的建设时间约为距今4355±175年(树轮较正)。
平粮台古城遗址的城址平面呈正方形,在南北城墙的中段均发现缺口和路土,应是平粮台龙山文化城址的南门和北门。在南门门道路土之下0.3米处,发现一段残长5米多的陶制排水管道。
平粮台古城遗址布局结构平面图
陶制排水管道铺于一条北高南低的沟内,沟宽、深均为74厘米。陶排水管道每节长35~45厘米,直筒状,两端口部粗细不同,粗端口径27~32厘米,细端口径23~26厘米,细端有榫口,可以套接,轮制,纹饰有篮纹、方格纹、绳纹和弦纹,个别为素面。管道周围的填土中杂以砂礓石块,其上再铺厚约30厘米的泥土作路面。这条陶排水管道由三根管道组成,断面呈倒“品”字形,可容纳足够的排水量。现存的这条管道有5米多长,由许多节陶管道组成,每节管道都是细端朝外,套入另一节的粗端内。整个管道北高南低,有一定坡度,易于城内污水向外排泄。
陶排水管道
陶排水管道断面
在城址的其他地方也发现有陶排水管道,并且它们的结构也不完全一样。比如在南门东门卫房的东部夯土城墙下发现的陶排水管道,铺设时间较南门门道下的陶排水管道要稍早(城墙下的陶排水管道的年代为平粮台二期,南门门道下的陶排水管道的年代为平粮台三期),相对来说结构更简单一些,没有榫口,每节长约40厘米、小口直径约24.5厘米、大口直径约30厘米,是在修筑城墙时预埋的。对比这两处陶排水管道,专家估计:最初使用的可能是城墙下预埋的那条排水管道,后来这条管道由于淤塞等原因不能再使用了,但是又不能将高大的城墙挖开进行修理,所以只好在南门路土下又埋了一条排水管道。
城墙下发现的陶排水管道
平粮台古城遗址的考古资料公布以后,立即引起学术界的极大关注,国内外专家、学者闻讯纷纷前来参观、考察,都对平粮台古城遗址给予了高度评价。北京大学俞伟超教授在《中国古代都城规划的发展阶段性》一文中写道:“平粮台遗址夯土城范围达到每边长185米左右,并发现南北城门和在南门的地面下找到了陶质排水管道。在中国古代,这种公共的排水设施,常见于以后的城市遗址,而村落遗址中则从未发现过。从这些局部情况来判断,平粮台遗址似已发展为最初的古城市。” 美国科学院学部委员、美籍华人张光直教授在《关于中国初期“城市”这个概念》一文中说:“平粮台的城门口有‘门卫房’,有铜渣和陶排水管道。……看来三代时期城市型聚落龙山晚期已具雏形。”
平粮台古城的陶排水管道,是当时我国发现最早的排水管道,大大前推了我国城市管道排水的历史。陶排水管道的使用,也是平粮台遗址被确定为古城址的重要原因。
排水设施是伴随着定居生活的出现而出现的。在城市出现以前,原始聚落多位于河崖等高地上,可以利用沟渠或天然河道,很方便地把自然降水和生产、生活废水迅速排入低地或河流中,这时的排水问题比较容易解决。随着古代城市的出现,排水问题就变得复杂了。
中国的城堡建筑是古代聚落发展到一定阶段后产生的,多集中出现于新石器时代晚期阶段,龙山文化更是大量涌现。在古代,城市主要的职能是军事防御,所以对排水设施就提出了很高的要求,即排水设施决不能影响城市的防御能力。原来利用沟渠或天然河道等明渠排水的方法已经不适用了,这是因为,用明渠排水,如果将排水渠设在城墙下,必将会在城垣留豁口,这直接影响到城垣的防御功能;如果将排水渠设在大门处,则又会影响人们的出入,通行不便。城市的排水和防御功能之间出现了矛盾。
平粮台古城遗址是一处文化内涵相当丰富的龙山文化遗址,面积虽然不大,但功能完备,是一处典型的军事化城堡。生活在四千多年前的平粮台先民们,在建设平粮台古城时,就已经学会使用陶质排水管道,将排水设施布置在地下,妥善地解决防御和交通以及排水之间的矛盾,体现了那个时代人们的智慧。
陶排水管道的发明是人类的一大进步,它标志着排水设施从原始就地散流排水阶段进入了较为先进的规划时代,是人们认识自然、改造自然的伟大成就。主持发掘平粮台古城遗址的曹桂岑先生指出:“陶排水管道的敷设,充分表现出四千三百多年前我们的祖先在城市建设上的创造精神”。
在平粮台之后,更晚时期的古城址中,出土的排水设施更趋复杂和完善。
目前所发掘的古代城址中,除了平粮台古城遗址之外,在夏商时期的故城址之中,还有夏代二里头遗址和偃师商城遗址也发现了大型的排水系统,商代前期的湖北盘龙城遗址、安阳苗圃北地殷墟遗址中也有少量排水管道出现。
二里头遗址的城内排水系统有管道和暗渠两种。排水管道为陶质的,排水的暗渠是木结构,长逾百米,还有用石板直接砌成的排水管道。在东墙的第一、四道门均有地下水道通过。西墙之外0.7米处有一条顺着西墙的灰沟,北高南低,可能是宫殿的排水。沟底又有一小沟,长度为14.5米。沟壁土质较硬,带有黄斑,似经水浸。在庭院东部也发现有两处地下水道,一处在庭院东部,由若干节陶排水管道相接而成,安装在预先挖好的沟槽之内,水道西高东低,便于将庭院的水排出去,水道残长7米左右。另一处地下水道在庭院东南部,是在一条先挖好的沟槽内用石板上下左右砌成的方腔水道,其上再垫土以便行走,该水道南北向,一段内腔较窄小,东西向一段内腔渐次变得宽大。水道北高南低,西高东低。
在偃师商城的内城有许多座水井和较完备的排水系统,该排水系统与宫城北部的池苑相连。在水池的东、西两端各有一条渠道和水池相联通,西渠为注水道,东渠是排水渠道,二渠均为用石块砌筑而成。西渠从宫城西墙下穿出,经两次直角拐折从大城的“西一”城门下通过,与城外护城河连接;东渠从宫城东墙下穿过,经两次直角从大城的“东一”城门下通过,与城外护城河相通。渠道基槽宽度为3米左右,现存石砌水腔一般宽约0.4 米,高约5米。池、渠总长度为1430米。
偃师商城的水渠
湖北盘龙城遗址的西门外发现有陶质的排水管道。共计有11节,除南端的两节陶水管被一大石块压损外,余皆保存完好,每节水管长短不一,水管对口相接连成一条排水管道,总长5.4 米。水管管道位于地下,以现在破坏面为准,埋深0.15 米。陶水管外表呈黑灰色,胎为红褐色。最短一节水管长46 厘米,最长的一节长55厘米,一般长49厘米。直径24厘米,胎厚1.82厘米。
盘龙城的排水管道
安阳苗圃北地也发现有地下水道遗存。水道口距地表0.66米,作长条形,东西向,东端与一块礓石粉硬面相接,西端被盗坑破坏。现存长2.75米,宽0.25 米,深0.4 米。在水道内旋转有陶制的水管,并且有套合的痕迹。水管均为泥质灰陶,圆筒形,两端平直,一端较粗,另一端稍细,中部微鼓,系用泥条盘筑,腹部饰绳纹。陶制排水管道,长33 厘米,一端径17.5 厘米,另一端径15厘米,壁厚1.6厘米。
| 时代 |
材料及构筑物 |
举例 |
| 新石器时代后期 |
陶管 |
平粮台古城遗址 |
| 夏 |
陶管、石木结构等 |
二里头遗址 |
| 商 |
石木结构等 |
偃师商城 |
| 西周 |
陶瓦、板瓦 |
平遥古城 |
| 东周 |
河卵石斜坡式散水 |
临淄齐国古城等 |
| 秦 |
陶管、排水池、散水 |
阿房宫等 |
| 西汉 |
五角形陶管、渗水井、涵道、沟洫 |
长乐宫 |
| 唐 |
砖或石渠壁、铁闸门 |
长安城等 |
| 宋 |
砖沟墙、条石盖板 |
东京城等 |
| 元 |
砖顶底石板涵洞 |
大都 |
| 明清 |
龙头出水口 |
紫禁城 |
考古发现的古代城市排水案例
平粮台古城遗址
河南淮阳平粮台龙山文化古城遗址是河南考古的重要发现之一。它位于今淮阳县东南4公里的大朱庄西南,面积约5万多平方米。该地高出附近地面3米至5米,所以又称“平粮冢”或“贮粮台”。
经考古发掘探明:平粮台古城的平面为正方形,四周用夯土筑起城垣,已找到南、北城门,南门有二个用土坯垒砌的门卫房,中间有可供人们出入的路面,路下面理设有陶排水管道;北门因发掘面积小,仅发现夯土缺口和路土。有无东门和西门,因未发掘和原来破坏较严重,尚不好断定。已发现有城墙、城门、门卫房、陶排水管道、房基、陶窑、墓葬、灰坑等遗迹。
城墙。长宽各185米,现存城墙顶部的宽度约8~10米,下部宽约13米,残高8米多。东南两侧城墙破坏较大,西南城角保存较好,外角略呈弧形,内角较直,城墙上部宽9.8~10.2米。修建时采用小版筑堆筑法,即先用掺有红烧土的褐色土,夯筑一小版筑土墙,墙宽0.8~0.85、高1.2米,夯层厚0.15~0.2米,以此作为城墙的内壁。后在其外侧堆土,略成斜坡,夯实,逐层加高到超过小版筑墙的高度,再堆筑出城墙的上部。夯层厚度不等,夯窝除圆底圆夯、椭圆形夯外,还发现东墙是采用四根木棍绑成的夯具夯筑的,这种夯痕清晰可见。小版筑堆筑法在东城墙、北城墙已清理到底的探沟内均可见到,这种筑城法比较原始。
城门和门卫房。北门发掘的探沟较窄,揭露面积亦小,暂不介绍。南门遗迹揭露面积较大,南门上部的堆积已被破坏,农耕土下即见龙山文化层,在第二文化层底部发现门道的路土及门卫房。路土宽1.7米,它的南部被东汉小砖墓打破。两边有两座房子基址,房子依城墙用土坯垒砌,房门相对,应是门卫房。
房基。在城址内发掘出龙山文化的房基十余座,多为长方形排房,有的平地起建,亦有高台建筑,普遍使用土坯作为建筑材料。
平粮台古城遗址房基
陶窑。共三座。从残存迹象看,为叉裆式窑。以三号窑为例,残长1.24米、宽1米、火膛深0.46米。窑壁已烧成蓝灰色。窑内出土鼎口、罐口、颇足、豆、器盖等碎陶片。
墓葬。发掘出龙山文化的墓葬共十六座,均为小孩墓。其中瓮棺葬十三座,土坑墓二座,及灰坑一个,内埋有人骨架,多为平粮台三期文化的墓葬。
灰坑。多座,坑底发现铜渣。坑内出土的陶片以灰陶居多,多饰方格纹,篮纹次之。出土器种有鼎、罐、高领罐、盆、圈足盘、豆、碗等。坑内发现木炭。
平粮台古城遗址的文化内涵可分为五期:一期,文化叠压在夯土城城墙之下,出土陶片以棕陶为多,青灰陶次之。素面居多,蓝纹次之,不见方格纹和绳纹,蓝纹横饰于器物的腹部。器形有鼎、罐、壶、圈足碗、圈足碟等,属大汶口文化晚期;二期,文化叠压在夯土城墙之下,出土陶片以黑陶居多,灰陶次之。纹饰以绳纹为主,蓝纹次之。蓝纹较宽,竖饰于陶器表面。器形种类较少,有罐、豆等,属龙山文化晚期;三期,文化叠压在夯土城墙的内边散水坡,是晚于夯土城墙的文化堆积,出土陶片以灰陶为主,黑陶和棕陶较少,方格纹开始出现,蓝纹和绳纹仍占很大比例;四期,文化层叠压在第三期文化层之上,出土陶片以灰陶居多,磨光黑陶较少,器胎较厚。纹饰以方格纹居多,蓝纹次之,绳纹较少。器形有罐、鼎、碗、豆、盆等,属于龙山文化晚期;五期,文化层出土陶灰以灰陶居多,棕陶次之,纹饰以蓝纹居多,方格纹次之,绳纹粗而稀,蓝纹浅而乱,器形有鼎、罐、瓮甑、碗、平底盆、三足皿等。形制多为平口、双唇或圆唇,鼎足较大。五期文化与二里头文化相似。
根据地层叠压关系,平粮台古城的建成年代晚于平粮台一、二期文化,而早于平粮台三、四、五期文化,应是龙山文化中后期的城址。
综合了平粮台古城遗址的发现,除了古城址外尚有举世罕见的四大发现:
高台建筑。已发现龙山文化的房基十余座,大部分均为高台建筑,说明远在四千多年前,我们的祖先已知道选择高地建造房屋,它具有干燥、防火、适用、美观等优点。
原始夯具。从发现的夯窝看,有椭圆形、圆形和用四根木棍捆在一起的组夯。后者取材容易,使用方便,夯砸面积较大,所以一直延用到我国西周时期。
土坯的使用。根据发掘的情况看,应是先选择好一片适合碾坯的土地,然后进行反复碾压,直到平整、实在,再切割成58×26×8厘米的长方形坯,晒干后层层垒砌。这比用版筑又前进一步,既省工又结实,直到今天在我国农村仍可偶尔见到使用这样的建房材料。可以毫不夸张地说,它应该是现在使用的砖、预制件等建筑材料的“老祖宗”了。
排水管道。陶排水管道的发现,大大提前了我国市政建设的历史。
对于平粮台古城遗址的性质,引起了考古学界和历史学界的广泛讨论。很多人认为这座古城为“太昊之墟”,即古之“宛丘”。淮阳县文物管理所编《陈州史话》也认为“太昊伏羲都宛丘”,“炎帝神农氏都陈”,“宛丘”和“陈”就是今天的淮阳,因此认为淮阳平粮台古城遗址为太昊伏羲之都。
但也有不少学者,对这一说法提出了异议。比如,陈昌远先生就有另外的解释,他认为:
解放前后考古发现了很多龙山文化时期的古城遗址,如城子崖龙山文化古城、后岗龙山文化古城、老虎山龙山文化古城、边线王村龙山文化古城和王城岗龙山文化古城,如果拿这些古城遗址与平粮古城遗址进行比较,便可以看出此城的性质。
首先,从以上龙山文化古城遗址的规模看,最小的是登封王城岗两个并列的古城,面积仅只有10000平方米,最大的是章丘县城子崖龙山文化古城和老虎山龙山文化古城,总面积都为100000~130000平方米,而平粮台古城址仅只有34000平方米,仅比王城岗龙山文化古城址大一点。因此,他断定平粮台古城也仅仅只能是一个“古城堡”,并不是一国的政治中心所在的“都城”。
其次,从平粮台古城遗址的门卫房,以及发现的门卫房路土宽仅1.7米来说,他认为,若作为古都所在地的大道,这显然是很窄的,因此不可能是古都宛丘,更不可能是“太昊伏羲之都”,而是一般性质的“城堡”、“城邑”。
猜想一:平粮台古城遗址的陶排水管道为什么要铺设在路面下30厘米处呢?是为了防冻?防止碾压?还是为了省力呢?
猜想二:平粮台古城遗址的陶排水管道的管径为什么是23-26厘米呢?这样粗细的管径是经过计算确定的呢?还是由于受到当时技术水平的限制,不得不这样做呢?或者是由于考虑到古城的防御,才这样做的呢?
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顾永杰,男,中国科学院科学技术史博士,河南博物院工程师,致力于中国古代和近现代技术史等领域的研究。