古代人は水を排水するための何か秘策を持っていたのでしょうか？古代の建物の巧妙な洪水制御と排水システムの発見

古代都市における科学的かつ洗練された洪水制御と排水システム

近年、異常気象が頻発し、暴風雨による災害や洪水が猛威を振るっています。中国の多くの大・中規模都市は、程度の差こそあれ水災害に見舞われている。都市部の浸水は都市開発の弱点となっている。 2021年7月下旬、河南省は歴史上まれな集中豪雨に見舞われ、特に鄭州市では多数の死傷者と物的損害が発生した。都市の洪水防止と防災の問題が、再び社会と学界の注目を集めています。

わが国の古代には、都市の治水・排水システムの典型的な例が数多く存在し、それらは単純な自然観と弁証法を体現し、古代の労働者階級の知恵を示していました。以下では、江西省贛州の福寿溝、安徽省寿県の古城壁、明・清時代の北京の紫禁城を例に、我が国の古代の科学的かつ洗練された都市の洪水制御と排水システムを紹介します。私たちは彼らから学び、インスピレーションを得られることを願っています。

1. 福寿溝：

1000年間洪水を防ぐ地下排水システム

地下排水は都市が洪水災害を軽減するための重要な手段です。江西省贛州には宋代に建設された地下排水システムがある。それは千年もの間使用され、今日でもまだ使用されています。ここは福寿溝です。

贛州市は、以前は南康県、黔州と呼ばれ、江西省南部、贛江上流の漳江と拱江の合流点に位置しています。贛州はこれにちなんで名付けられ、「千里の贛江の最初の都市」として知られています。贛州の地形は主に山岳と丘陵で、亜熱帯モンスーン気候で、四季がはっきりしており、雨と暑さが同時に発生します。毎年、春から夏への変わり目は、贛州市で洪水災害が最も多く発生する時期です。歴史的に、洪水防止と排水は贛州市が直面し解決する必要があった大きな問題でした。

宋代以降、贛州では福寿溝排水路を主体として池や水窓が支え合う地下排水システムが徐々に確立されていった。

北宋の西寧年間、当時の知事で「都水城」を務めていた劉毅は、贛州市の南西部が高く東北部が低い亀甲形の地形に基づいて、区画排水の原則を採用しました。彼は2つの排水幹線システムを構築しました。二つの溝の方向が漢字の「府」と「守」の篆書に似ていることから、府守溝と名付けられました。

ショウゴウは市の北西部に位置し、フゴウは市の南東部に位置しています。市の北部地域の雨水と汚水は、さまざまな支溝によって小溝に集められ、東部と北部の水窓から排出されます。市南部の雨水と汚水は富狗によって集められ、南東の水窓から排出されます。同時に、主要な排水路に加えて、交差する多くの支流とそれに接続する浅い表面排水溝があります。

同治時代の『贛州府志』に描かれた扶桑溝の地図

撫松溝の流路設計も非常に合理的です。まず、排水溝はかなり大きく、主幹の幅は最大1メートル、高さは最大1.6メートルで、人が一人通れるくらいの大きさです。大きなサイズは、大きな排水機能と雨水が時間通りに流れ出ることを保証するための鍵です。第二に、水路の下部は、硬く、耐圧性、耐腐食性に優れた花崗岩で造られています。上部はレンガ造りのアーチ構造で、耐震性・耐圧性に優れています。この構造はメンテナンスも簡単です。レンガや石が損傷した場合は、いつでも交換して機能し続けることができます。また、溝の建設材料は天然で環境に優しく、主に桐油、黄泥、砂石（一般にモルタルと呼ばれる）、青レンガ、麻石などの材料で作られており、浸透性と持続性が強いです。清朝同治年間の福寿溝の全長は約12.6キロメートルで、その一部は現在でも使用されています。

福寿溝内部のレンガ造りのアーチ構造（インターネットからの写真）

水の窓は、撫順溝の洪水制御および排水システムの重要な部分です。建設者たちは水力学の原理に基づいて、福寿溝の出口に12個の水窓を建設した。ウォーターウィンドウは、てこ作用と水圧の原理を利用しており、洪水の逆流の危険を効果的に回避できます。洪水位が溝の水位よりも高くなると、川の水圧によって水窓がきつく圧迫されます。川の水位が流出口の水位より低い場合、溝の水によって水窓が開きます。こうすることで、川の水が溝を通って街に流れ込むことはなくなり、溝内の排水にも影響が出なくなります。

贛州福寿溝排水窓

贛州市には池も多くあり、排水システム全体の排水量を調節する役割を果たしています。市内に溜まった大量の水が時間内に排出できず、鳳凰池、金魚池、飛平馬池、清水池、鶴宝池など、福寿溝につながる数十の池に流れ込んだ。雨水と汚水は福寿溝を通って池に流れ込み、巨大な貯水池を形成しました。川の水位が下がった後、ゆっくりと水を排出し、干ばつや洪水を調節する役割を果たした。

さらに、Fushou Ditch の設計者は細部にも細心の注意を払いました。泥や砂の堆積を防ぐため、閉塞防止や清掃容易化のための設備が多数設置されています。表面には銅貨型の雨水枡が設置されています。福寿溝の各曲がり角には、下水道のゴミを掘り出すための石獅子の爪が建てられています。各検査井戸にケーソンを設置します。ここを流れる泥、砂、ゴミはケーソン内に保持されるため、清掃やメンテナンスの作業負荷が大幅に軽減されます。これはデザインにおける創造性と配慮を示しています。

注目すべきは、福寿溝排水システムは、大雨の際に水を調節し、貯水する機能を持つだけでなく、人々の生活の使命も担っているということだ。古代都市全体に広がる大小の溝は、住民の中庭や台所にあるさまざまな排水施設とつながっています。住民の家から下水は福寿溝に排出される。雨水と汚水を合流させる仕組みは、今日では科学的とは思えないが、千年以上前、この設計と配置により、古代都市の住民は建物の給排水設備がもたらす利便性を享受することができた。それは素晴らしい生計プロジェクトでもありました。

2. 寿県城壁：

インテリジェントな保水工学のモデル

首県は安徽省の中央部、淮河中流の南岸に位置しています。古くは首陽、首春、首州と呼ばれ、かつては楚の国の首都でした。寿県は戦略的な地形を有し、古くから水陸交通の重要な拠点となってきました。寿県は、その自然の地理的環境により、歴史上何度も洪水災害に見舞われてきました。城壁に代表されるそのインテリジェントな保水システムは岩のように強固であり、我が国の都市の洪水防止と災害軽減のモデルとなっています。

寿県城壁保水プロジェクトには、城壁、石堤、壷城、暗渠、月堰のほか、市内の池や地下排水システムが含まれます。

城壁

古城壁は北宋の西寧年間に築かれ、南宋の嘉定年間に再建されました。正方形の形をしており、東、西、南、北の 4 つの門があります。壁の内側は粘土で固められ、外壁は石の土台とその上に青いレンガが積まれています。レンガと石の隙間には桐油、もち米の汁、石灰などが塗られており、非常に強度があります。

寿県は三方を水に囲まれています。淮河と肥河が洪水になると、古代都市は水に浸かってしまうため、城壁の洪水防止機能は非常に重要です。古代人は城壁を建設する際にこの特徴を十分に考慮しました。彼らは城壁の最低の高さを、淮河本流の豊台市下市口の最高水位よりわずかに高い位置に築いた。淮河の洪水が城壁の頂上に達しそうになると、下市口から流れ下り、市内に浸水することはなく、そのため攀州城の安全が確保された。さらに、洪水の影響を軽減するために、城壁の角は意図的に円弧状に構築されました。

寿県古城壁

石の銀行

街を守る石の堤防。城壁の麓に築かれた高さ3メートル、幅8メートルの堤防で、城壁を守る係留堤とも呼ばれています。明代の嘉靖年間に初めて建てられました。内側の開口部は壁の基礎に接続されており、外側の開口部は積み重ねられた石板で構築されています。石の堤防は城壁を守り、城壁全体に強固な防御線を追加して、洪水が城壁の基礎に直接及ぼす影響から城壁を守ります。

寿県城壁保護石堤

バービカン

城門の外にも骨壺があります。壷とは、古代に防御を強化したり洪水を防ぐために城門の外に建てられた小さな都市のことです。それは半円形または四角形の形状でした。歴史的に、寿県の東、西、南、北の4つの城門には、すべて壺型の城が建てられており、内門と外門を形成していました。壺型の都市に洪水が流入すると、渦が形成され、内部の門や城壁にかかる洪水の圧力が軽減されます。 1960年代に市の交通の不便さから​​西門と南門のバービカンが取り壊され、東門と北門のバービカンだけが残っています。

寿県古城壁と翁城

暗渠とムーンダム

寿県にはもともと3つの暗渠がありましたが、現在は北東と北西の暗渠だけが残っています。その役割は、都市に溜まった水を時間内に排水することです。月堰堤は、暗渠の上に建てられたレンガと石の構造を持つ樽型のダム壁です。城壁よりも高く、厚い堤防に囲まれています。遠くから見ると小さな丘のように見えます。内壁にはダム底の暗渠へと続く石段があります。暗渠は石板で密閉されており、5 つのゲートがあり、いつでも開閉して水の流れを制御できます。

ムーンダムと暗渠は連動して洪水を防ぎ、水を排水します。ムーンダムは、暗渠と付属のゲートを内陸の河川水による損傷から保護します。暗渠は月堰堤を通り、城壁と都市防衛の石堤を横切ります。真ん中に木製の栓があり、栓の小さい方の端が街の方を向いています。市内の水位が市外の水位より高い場合、川の水は暗渠を通って木製の栓を破り、暗渠に入り、市外の堀に排出されます。城外の水位が城内の水位より高い場合、城外の水は水圧を利用して城内の河川暗渠にある木製の栓を塞ぎ、月堰の水位も上昇します。月堰は水を貯め、城外の水が城内に逆流するのを防ぐ役割を果たします。これは洪水制御と排水に重要な役割を果たします。

寿県では、城門の暗渠や月堰堤に加え、市内の四隅に市内河川の貯水池を設けている。また、南塘、亜子塘、沙銀塘など、さまざまな地域に大小さまざまな池が造られています。これらの池は、街中に水が溜まったときに水を貯めることができます。水質浄化、生態系美化、都市内の温度や湿度の調節などを目的に、レンコンなどの水生植物が毎日植えられています。また、市内には開削溝や暗渠が数多く造られています。これらの開渠と暗渠はすべて、地形が比較的低い市の北西と北東の角にある内河川に流れ込み、その後、市内の川から 2 つの暗渠を通って市外に排水されます。

月のダムと暗渠排水システム（市街地内の水位が市街地外よりも高い場合）

月のダムと暗渠排水システム（市街地内の水位が市街地外より低い場合）

寿県古城壁保水工事は数多くの防壁を設けており、難攻不落と言える。これは、中国の古代労働者が洪水災害と闘う長い過程でまとめた貴重な経験であり、現代の都市の洪水対策にとって重要な参考意義を持っています。

3. 明清時代の紫禁城：ユニークな宮殿排水システム

北京は三方を山に囲まれており、川もたくさんあります。昔、毎年夏になると大雨が降り、川がせき止められ、街は洪水に悩まされていました。しかし、北京の中心軸に位置する紫禁城は、明王朝と清王朝の王宮でした。建設以来600年以上にわたり、独自の排水システムのおかげで、大雨による洪水の記録はほとんどありません。

精巧な計測、計画、建設

紫禁城が最初に建設されたとき、設計者は正確な測定、精密な設計、そして排水システムの細心の注意を払った建設を行いました。首都は北は燕山を背に、東は渤海に面している。地形は北が高く南が低いため、水は南東に流れます。

故宮の地盤は北京の地理的環境に合致しており、全体の傾向は北が高く南が低く、中央が高く両側が低く、わずかに傾斜している。そのうち、故宮の北門である神武門は地上標高が46.05メートル、南門である武門は地上標高が44.28メートルである。垂直的な地盤高低差は約2メートルで、全体の排水勾配は約2‰となり、降水は南方向に流れる傾向があります。同時に、宮殿広場の地面のデザインは中央が高く、両側が低く、「熊の背」を形成しています。雨が降ると、北から南に流れた雨水が中央から東西に排水されます。この傾斜は自然な排水に適した条件を作り出します。

科学的で完璧な排水システム

故宮の人工排水システムは、開渠、地下水路（地下水路には主溝と支溝がある）、暗渠、溝など多くの排水施設で構成されています。雨が降ると、雨水は建物の傾斜した屋根から急速に地面に落ち、開いた溝に流れ込み、その後、地下の暗渠に合流します。表面流出を形成する雨水の一部は、地面の傾斜に沿って中庭と家の基礎の周りの雨水排水口（地面から暗渠に水が流れ込む入り口は、主に明清銅貨の形に彫られた四角い石板で、「金目」とも呼ばれる）と石樋開渠に流れ込みます。階段や建物がある場合は、「溝の目」を通過して暗渠に合流します（開水路が階段や壁などの障害物に遭遇すると、その下に円形の穴が開き、「溝の目」と呼ばれます）。

地下の溝は縦横に交差し、あらゆる方向につながってます。雨水は溝に排水された後、支溝で幹溝に集められ、内金水河に排水されます。内金水河は故宮の南東の角から流れ出て、故宮の壁の外側にある幅52メートルの堀とつながっています。その後、周囲の外金水河、中南海などの水系とつながり、故宮の雨水を吸収します。

故宮の銅貨排出口（インターネットからの写真）

「水から現れる千匹の龍」の不思議

最初の 3 つのホールにある「水から現れる千匹の龍」は、紫禁城の排水システムの中で最も興味深い部分です。故宮が最初に設計されたとき、水が溜まるのを防ぐために、和合殿、中和殿、保和殿の3層の土台周囲の柵の下部に1,142個の排水栓が設計されました。蛇口は「池首」とも呼ばれ、内部に丸い穴が精巧に彫られており、主な排水口として機能します。

雨水は層ごとにプラットフォームを流れ落ちます。各プラットフォームの地面は3%～5%の傾斜があります。プラットフォームの周囲には排水用の石の溝があります。階段の下には乾いた溝につながる石の暗渠もあり、水がスムーズに地下に流れ込み、最終的に内金水河に排出されます。大雨が降ると、屋根から流れ落ちる水とカウンタートップの雨水が地形に沿って四方八方に流れ、樋から染み出し、蛇口から出て、層ごとに地面に流れ込み、「水から現れた千匹の龍」の光景を呈し、壮観で装飾的かつ実用的です。

「水から現れる何千頭もの龍」の光景（インターネットからの写真）

歴代の王朝は、紫禁城の排水システムの維持と保全を非常に重視してきました。毎年春になると、宦官たちは雨季が来る前に紫禁城の排水システムが詰まっていないことを確認するために定期的に掃除や掘削を行っていた。大雨の際には、宮殿の内外の水溜りを管理する特別な宦官がいました。必要に応じて、金水河を開通させ、水門を開けて放水し、適時に金水河の水量と水位を調整する。

古代の都市の治水・排水システムの成果は、働く人々が自然を尊重し、それを長期にわたって実践してきた科学的成果であり、後世に豊かな経験を蓄積してきたものでもある。今日の中国の都市が直面している洪水対策の問題は古代のものとは異なりますが、私たちは古代人の経験からインスピレーションを受け、学ぶことができます。

1. 「ブロック」と「ブロック解除」の関係についての体系的な考察

都市計画の初期段階でトップレベルの設計を実施します。水管理は複雑で体系的な問題です。洪水対策は、単に「防ぐ」か「排水する」かの問題ではなく、総合的な考慮が必要です。

2. 「排出」と「保管」の関係の協調的取扱い

都市部の浸水は、集中豪雨と関係していることが多いです。都市の排水能力を高めると同時に、雨水と汚水の分離を強化し、都市の舗装の透水性を高め、貯水池、湿地、緑地を増やして、水資源の保全と生態系の美化の役割を十分に果たし、都市の洪水貯留能力を向上させる必要があります。