西周的排水溝和陶水管
房山琉璃河西周古城，是北京迄今最早的城址。在東城墻北部發(fā)現(xiàn)了一處卵石砌成的排水溝，距今有3000多年的歷史。溝底西高東低，是城內(nèi)向城外排水的通道。在城址內(nèi)部的宮殿區(qū)，還發(fā)現(xiàn)了陶質(zhì)繩紋水管。水管一頭粗一頭細(xì)，以便相互連接。
漢代至遼代的陶水管
北京現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的漢代城址有20余座，尚沒(méi)有明確排水或排污設(shè)施的發(fā)現(xiàn)。但在河北易縣燕下都遺址中，武陽(yáng)臺(tái)正中發(fā)現(xiàn)了排水的陶管。從生產(chǎn)力相近的角度考慮，北京的漢代古城也應(yīng)該是具有排水技術(shù)的。
遼代的南京城因?yàn)殇螞](méi)在現(xiàn)代城市之下，考古資料不全面，對(duì)它基礎(chǔ)設(shè)施的了解還不充分，但同時(shí)期門(mén)頭溝區(qū)龍泉?jiǎng)?wù)的窯址中，出現(xiàn)了寬近40厘米、用來(lái)排水的陶水管。這種陶水管的一端有擋頭，目的是為了增加水管的耐用性。
金中都水關(guān)遺址
1990年10月，北京市園林局在右安門(mén)外的玉林小區(qū)建宿舍樓。四米深的地下，施工人員忽然發(fā)現(xiàn)一些排列整齊的石板和木樁。一位具有高度文物意識(shí)的園林局職工向文物部門(mén)反映了這一情況?？脊湃藛T到現(xiàn)場(chǎng)后，配合施工進(jìn)行了局部清理，證實(shí)這是一處大型建筑。在古代，這樣形制的建筑物是水涵洞，也被稱(chēng)為水關(guān)，就是城墻下供河水進(jìn)出的水道。
1991年3月至6月，有關(guān)部門(mén)進(jìn)行了考古發(fā)掘，將水關(guān)遺址全部發(fā)掘出來(lái)了。
水關(guān)的位置是金中都景風(fēng)門(mén)西側(cè)的城垣下。它表明，金中都城內(nèi)的水，從北向南經(jīng)過(guò)水關(guān)流入城外的護(hù)城河。所以，水關(guān)北部為入水口，南部為出水口。
現(xiàn)存的水關(guān)遺址主要由城墻下過(guò)水涵洞底部的地面石、洞內(nèi)兩廂殘石壁、進(jìn)出水口兩側(cè)的四擺手及水關(guān)之上的城墻夯土組成。它平面呈“］［”形，南北向，南距今涼水河（中都南護(hù)城河）50米。它全長(zhǎng)43.4米，過(guò)水涵洞長(zhǎng)21.35米，兩廂石壁寬7.7米。出水口和入水口分別寬12.8、11.4米。進(jìn)出水口及泊岸兩側(cè)設(shè)有擗石樁。底部過(guò)水面距現(xiàn)地表5.6米。
水關(guān)是木石結(jié)構(gòu)的建筑。它的建造過(guò)程是這樣的：最下層密植木樁，樁之間用碎石、碎磚瓦及沙土填充夯實(shí)。木樁之上放置排列整齊的襯石枋，襯石枋上又鋪設(shè)地面石。襯石枋與枋下的木樁使用榫卯結(jié)構(gòu)相連接，襯石枋之間用木銀錠榫相連接，襯石枋與石板以鐵釘相連，石板之間用鐵銀錠榫相連。上下相疊的石板則在中間鑿孔，再用木樁像穿糖葫蘆一樣把石板穿起來(lái)，這叫“鐵（木）穿心”。木樁、襯石枋、石板緊密相連，整體堅(jiān)固。
建造這一巨大工程用了約1800根1至2米的木樁、530立方米的成材石料、2500個(gè)鐵銀錠榫。它所用人工的數(shù)量可想而知也十分可觀。它的底部建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)存中國(guó)古代都城水關(guān)遺址中體量最大的。北宋的《營(yíng)造法式》專(zhuān)有一章述及水關(guān)的做法。金中都水關(guān)同其 “卷輦水窗”的規(guī)定一致，是研究古代排水設(shè)施的重要實(shí)例。
為了保護(hù)這一遺址，園林局建樓時(shí)還讓出了兩個(gè)單元的地方。北京市政府于1990年12月做出了建立博物館的決定。1995年5月1日，坐落于遺址之上的北京市遼金城垣博物館正式開(kāi)館。
元代的排水系統(tǒng)
元大都是在一片平原上新建的都城，它嚴(yán)格按照已制定的規(guī)劃修建。因此，在地面施工以前就考慮到了排水問(wèn)題。
1970年，考古工作者在今西四十字路口北側(cè)地下，發(fā)現(xiàn)了元代南北主干大街的排水渠。它是用青石條砌筑的明渠，寬1米、深1.65米。在通過(guò)平則門(mén)大街路口（今阜內(nèi)大街）頂部覆蓋石條，渠內(nèi)石壁上發(fā)現(xiàn)有“致和元年（1328年）五月日，石匠劉三”鑿刻的字跡。這一題記可能是元代的工匠——?jiǎng)⑷谛迯?fù)石渠中留下的。這條水渠在元大都城建成之后經(jīng)過(guò)修建完善。
在元大都的東、西城垣北段和北垣西段發(fā)掘了三處水涵洞，是向城外排泄污水的設(shè)施。
例如北城垣的一處，在夯筑土城前預(yù)先構(gòu)筑。涵洞的地基打滿(mǎn)“地釘”（木樁），其上再橫鋪“襯枋石”。涵洞底部和兩壁都用石板鋪砌，頂部用磚起券。中部裝置著一排斷面呈菱形的鐵柵棍。它的作用類(lèi)似于現(xiàn)在下水道的雨箅子，攔截雜物。洞身寬2.5米，長(zhǎng)約20米，石壁高1.22米。整個(gè)涵洞的做法與《營(yíng)造法式》所載相吻合。
北海團(tuán)城的特制青磚和水涵洞
2001年，北海團(tuán)城里的古樹(shù)“白袍將軍”（乾隆皇帝戲封的一棵白皮松樹(shù)）生病，專(zhuān)家為其診治找病根時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了一套古代先進(jìn)的排水系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在團(tuán)城上即使遇到一次降水量達(dá)到18毫米的大雨，地面上也不會(huì)形成徑流。它迅速排水的秘密是什么？
秘密之一是團(tuán)城上的青磚造型很特別：上大下小呈倒梯形；同時(shí)磚底下的襯砌材料的吸水性極好，類(lèi)似海綿，所以每塊磚就像一個(gè)微型水庫(kù)。下雨天，雨水通過(guò)青磚和縫隙流入地下。若遇大雨或連續(xù)降雨時(shí)，多余的雨水便會(huì)借北高南低的走勢(shì)流入到石質(zhì)的水眼中。團(tuán)城上有11個(gè)這樣的水眼分布在古樹(shù)周?chē)⑶颐總€(gè)水眼的下部都有一個(gè)豎井。
光蓄水而不流動(dòng)也會(huì)造成積水，第二個(gè)秘密就是豎井與豎井之間相連的涵洞了。涵洞高度在80厘米至150厘米之間，同樣是用青磚建成的。多余的雨水流到涵洞以后儲(chǔ)存起來(lái)，形成一條地下“暗河”，干旱時(shí)讓大樹(shù)慢慢喝。
水眼除了有滲水及排水功能外，還可降低樹(shù)根附近的水位，使土壤中的水分適宜樹(shù)木生長(zhǎng)。同時(shí)涵洞與水眼組成了一個(gè)巨大的地下通風(fēng)系統(tǒng)，為城內(nèi)的植物提供了良好透氣條件。
這套距今已近600年的古代集雨排水工程，目前仍在團(tuán)城“服役”。
除北京外，全國(guó)其他地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的排水設(shè)施。例如河南淮陽(yáng)平糧臺(tái)新石器時(shí)代的陶水管、偃師商城的排水管設(shè)施、春秋齊國(guó)臨淄城的排水設(shè)施、唐代揚(yáng)州城的水涵洞等。層出不窮的古排水設(shè)施，一方面提示人們?cè)诠糯鞘锌脊胖凶⒅馗黝?lèi)“市政管線”的基礎(chǔ)設(shè)施。另一方面，考古資料的發(fā)現(xiàn)，不斷補(bǔ)充著人們對(duì)排水手段的認(rèn)識(shí)。
