基于“福寿沟”的的排水系统实例教学探讨.docVIP

第 PAGE 页 基于“福寿沟”排水系统实例教学剖析 　　 一、引言 　　江西赣州福寿沟是一套集沟、渠、池、塘生态环保排水系统，借助古城墙，曾起到了良好防洪作用。福寿沟建于宋代，历经900多年，是保留至今最为完整宋代排水系统，至今仍发挥着重要排水功能。在给排水科学与工程专业实践教学过程中，针对排水系统部分，笔者采用对比教学法对福寿沟与现代排水理论进行了对比教学，加深了学生对排水系统相关知识点理解，提高了学生对排水系统重要性认识，起到了较好教学效果。 　　二、工程概况 　　福寿沟于北宋熙宁年间（公元1068―1077年）由时任赣州郡守刘彝所建，经过反复思考与实地踏勘，根据城市地势西南高、东北低地形特点，比较科学地提出了以州前大街（今文清路）为排水分界线，建设两个排水干道系统。刘彝从城市环保角度，从地理位置、山形地势上因势利导，把赣州城市排水系统规划设计成了集城市雨污水排放、诸多池塘调蓄雨水、调节城市环境空气湿度、池塘停积淤泥、池塘养鱼、淤泥作为有机肥料用来种菜生态环保循环链系统。因两个排水干道系统走向形似篆体“福”、“寿”二字，故名“福寿沟”，西为“寿”沟，东为“福”沟。“寿沟受城北之水，东南之水由福沟而出”，两沟大致以文清路为界。其中，福沟自南门开始经建国路中段、均井巷、攀高铺至八境路，在这条线以东沟道属福沟系统，集水面积约2.3平方公里，主沟长约11.6公里，通过水窗口、刑祠庙、八境公园3个出口流入贡江与八境路（北门）出水口注入章江。寿沟自新赣南路、大小新开路、西津路至西门，在这条线以西、以北属寿沟系统，集水面积约0.4平方公里，主沟长约1公里，通过西门口、城脚下2个出水口经过护城濠排入章江。两沟全长12.6公里，对应地上区域2.7平方公里，6个出水口中，3个排入章江，3个排入贡江。 　　福寿沟工程主要分为三大部分，一是将原来简易下水道改造成矩形断面，砖石砌垒，“广二三尺，深五六尺，砌以砖，复以石”，沟顶用条石覆盖，纵横遍布城市各个角落，分别将城市污水收集排放到贡江与章江，沟顶分布着铜钱状排水孔。在后期维修过程中，有沟段改为了砖拱结构。 　　二是将福寿二沟与城内三池（凤凰池、金鱼池、嘶马池）以及清水塘、荷包塘、蕹菜塘等几十口池塘连通起来，一方面增加城市暴雨时雨水调节容量，减少街道淹没面积与时间，另一方面利用池塘养鱼、淤泥种菜，形成生态环保循环链。 　　三是建设了12个防止洪水季节江水倒灌，造成城内内涝灾害水窗（其中6个已无据可查），这种水窗结构由外闸门、度龙桥、内闸门与调节池四部分组成，主要是运用水力学原理，江水上涨时，利用水力将外闸门自动关闭，若水位下降到低于水窗，则借水窗内沟道之水力将内闸门冲开。 　　三、福寿沟与现代排水理论对比教学 　　（一）排水流域划分 　　福寿沟：“寿沟受城北之水，东南之水由福沟而出”，排水流域划分充分考虑了城市地势西南高、东北低地形特点。 　　现代规范及标准等相关要求：排水干管应布置在排水区域内地势较低或便于雨污水汇集地带。 　　（二）平面布置 　　福寿沟：两个排水干道系统走向形似篆体“福”、“寿”二字，沟渠疏密均匀，沟渠密度为4.67km/km2，有利于地面雨水收集。 　　现代规范及标准等相关要求：尽可能地在管线较短与埋深较小情况下，让最大区域雨污水能自流排出。 　　（三）沟渠断面与水力性能 　　福寿沟：福寿沟为矩形断面，砖石砌垒，“广二三尺，深五六尺，砌以砖，复以石”，沟顶用条石覆盖，在后期维修过程中，有沟段改为了砖拱结构。 　　现代规范及标准等相关要求：排水管渠断面形状应根据设计流量、埋设深度、工程环境条件，同时结合当地施工、制管技术水平与经济、养护管理要求综合确定，宜优先选用成品管。大型与特大型管渠断面应方便维修、养护与管理。当输送易造成管渠内沉析污水时，管渠形式与断面确定，必须考虑维护检修方便。 　　（四）流速 　　福寿沟：2019年中央电视台《走遍中国》栏目组曾经做过测试，晴天福寿沟排水流速为每分钟40m左右，即旱流流速为0.67m/s。 　　现代规范及标准等相关要求：《室外排水设计规范》（GB50014-2019）（2019年版）规定最小流速为0.6m/s。 　　（五）埋深 　　福寿沟：埋深多在3m以内，覆土多在0.5m至1.2m之间。 　　现代规范及标准等相关要求：一般在土壤干燥地区，管道最大埋深不超过7～8m;在土质差、地下水位较高地区，一般不超过5m。 　　（六）雨水口与出水构筑物 　　福寿沟：雨水通过铜钱状排水孔流入街道边沟，然后进入福寿沟内;福寿沟排出口采用是水窗，由外闸门、度龙桥、内闸门与调节池四部分组成，与现在“防潮井”构造与功能相似。 　　现代规范及标准等相关要求：立算式雨水与平算式雨水口;排出口采用防潮井、防潮门等