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秦始皇陵的千古之迷(5)

http://www.sina.com.cn 2004/09/13 20:31   DEEP-中国科学探险

  下锢三泉---地下阻排水系统

  天才的设计中充满了

  斗转星移、虚实互用、

  因势利导、无为而治

  等等东方哲思,

  与同时代的都江堰、灵渠

  这些有如鬼斧神工的

  水利工程意境相通。

  秦陵地区的地层中存在有多层自东南向西北流动的地下潜水。因此在地宫修筑过程中遇到的最大一个困难,就是当下挖至潜水层以后如何排导多层的地下水,而且还要考虑地宫建成后的防水措施。此次勘探出的一套地下阻排水系统,让所有的难题都迎刃而解,也让全世界所有的工程专家都叹为观止。联想到同时代都江堰、灵渠等同样有如鬼斧神工的水利工程,我对秦帝国建设者的高超智慧而钦佩不已。

  与都江堰和灵渠一样,只要作品设计出来,并不需要过于复杂的技术就可以将其付诸实施,这才是第一流工程的伟大之处。秦代工程师是这样完成他们的旷古之作的:

  墓圹开挖的同时,先在地宫的迎水面(即南部和东西两侧)挖设一条超过地宫设计深度、平面略呈“U”形的人工沟壑,从而汇聚各层地下潜水,并阻拦其进入墓圹,以利于北部地宫的修筑。这条778米长的排水渠环绕墓圹的三侧,是整套系统的前段。南侧水渠最宽,上口宽达84米,底宽9.4米,渠中心处深39.4米。

  后段排水设施全长525米,由位于封土西侧以外类似“坎儿井”的一组明井和暗渠组成,与前段工程的西北端相接,将前段沟渠汇聚的地下水流排出陵园。这些明井暗渠连成的排水道呈“Z”字形布局,现已探出8段明井和7处暗渠交替相接。明井都是口大底小,相互之间以拱顶的地下暗渠相通。暗渠底宽约1米,顶部已基本坍塌,然而渠洞内却没有发现管道。

  前后两段排水渠道能够顺利保障地宫的修建,但工程结束后上面终究是要覆盖封土的,那样前段水渠就再也无法承担起排水功能。于是秦代工程师利用枯水季节,将加工过的青膏泥(质地细密类似湖底淤泥,隔水性强)填充在前段沟渠内并逐层夯实,夯层厚达17米;在青膏泥之上,再以21米厚的含沙黄土夯填。这样前段的排水沟渠就摇身一变,成为横亘地下的拦水大坝,功能也由排水转为阻水,用另一种方式隔断了地下潜水对地宫的渗透。由于受阻的地下水不再汇聚成流,后段的明井暗渠也基本丧失了排水功能,但它的使命已经完成了。我估计正是因为后段作为临时工程,所以暗渠部分才没有必要铺设管道以延长它的使用寿命。

  这组地下阻排水系统随陵园的自然地势而精心布设,可以看出当年的设计者和施工者,对陵区地质状况的了解已达到相当程度,并具备极为高超的测量技术。将近绕陵一周的阻排水渠,环行在高低不平的地貌上,渠底的水平掌握需要测量得非常精确。勘探表明阻排水渠的底面高差在1米左右,这样则保证了渠中的水能够按照设计意图流向一处,排出陵园。后来选用青膏泥作为前段下层的封堵材料也十分高明,而且所用的青膏泥之多、夯层之厚,确乎超出想象。仅此一个秦陵地下阻排水系统,就足以充分说明秦代大型工程的设计和施工技术已臻化境。

  这一系统的功效让人十分满意。地宫的建成本身就说明了排水系统的成功。而阻水系统,更是经历了2200多年的时间检验。此次物探中,利用自然电场法和核磁共振法测出,在所推断的墓室和地宫范围内为不含水区,而阻排水渠外测(南段之南)的相同深度为含水区,从而证实这个地下阻排水工程迄今仍然在发挥着作用。这应该就是班固在《汉书》中所言的“下锢三泉”。

  与地下阻排水工程相呼应的是地上的排水系统。秦陵地区两千年前温和多雨,气候比今天湿润得多,由骊山而下的地表径流和由此而产生的地下潜流也比现在大为丰沛,因此,秦始皇陵在设计过程中少不得一套立体的防水设施。在陵园内不论是墙脚楼旁、封土周围,均列有整齐的排水管道,形成一整套纵横交错的地表排水设施。它们能将生活用水、地表雨水迅速排到地势低洼处,并引向陵园外。陵园外的防水工程乃是骊山山麓前筑就的防洪大堤,以防范源自山间的洪水对陵园的破坏,时至今日它依然高高隆出地面,长久以来一直被当地的人们称为“五岭”。而在地下,还设置了浅层排水设施。前文所述的阻排水系统则是针对于深层地下潜水,它与陵园南部的防洪大堤功能相似,只不过两条大坝一个矗立地面之上,一个深埋黄土之下。


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