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从团城的科技含量谈起（一）
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从团城的科技含量谈起（一）
黄安年文 黄安年的博客/2016年4月15日发布
昨天上午，我们兴致勃勃地从北海登上团城仔仔细细地看了一遍，团城的文化和政治价值暂且不谈，仅仅团城的绿色植被系统和蓄水排水系统就和我们北京这个严重缺水城市关系密切。从这个意义上说，我国古代的能工巧匠的工艺水平不容低估。我一直主张自然科学工作者和人文社科工作者以及艺术科学工作者需要优势互补，重视跨学科研究和交流，这该是科学网的优势。如果仅仅从旅游角度看团城，也就是茶余饭后的谈笑品评话题，但是如果科学工作者注重其科技内涵，则会有新的启示。
类似话题，在我们的扬州行、青州行、扬中无锡行中都有这样的例子。有如在参观首都博物馆举办的海昏侯文物发掘展中发现大批99.9%的纯金制品，这一点就具有极高的科技含量，需要从我国古代冶金工艺技术角度去作出科学的解释。
下面的照片(一)26张，（二）29张，是15日上午随机拍摄的。
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团城
团城位置北京市西城区北海南门外西侧。原是太液池中的一个小屿。元代在其上增建仪天殿，明代重修，改名承光殿，并在岛屿周围加筑城墙，墙顶砌成城堞垛口，初步奠定了团城的规模。乾隆年间进行较大的修建，增建了玉瓮亭金时，团城为御苑的一部分。 1900年八国联军侵占北京时，团城横遭洗劫，衍祥门楼被击毁，白玉佛左臂被击伤，团城上的珍宝文物也被洗劫一空。建国后，党和政府对团城多次进行修缮，1961年国务院将团城及北海列为全国重点文物保护单位。
团城是明代重修时筑城墙，并将东南二处水面填为平地，基本上形成现在的规模
团城
和四周环境。清康熙十九年(1680)重建承光殿，将原半圆殿改成十字形平面。乾隆年间进行较大的修建，增建了玉瓮亭。今天的团城，基本上就是乾隆年间修建后的建筑群。它的平面呈圆形，周砌城砖千仞壁立的小城。城台高出地平 4.6米，周长 276米，面积4553平方米。东、西两侧城墙下各有随墙门一座，上建门楼,东为昭景,西为衍祥，入门可沿蹬道登至城顶台面。蹬道处各
设罩门，城台上建筑布局采取对称中兼以园林的布局手法。承光殿为全城台的中心,其南有玉瓮亭,其北为敬跻堂，组成了城台的中轴线。两侧对称排列，有古籁堂、余清斋东庑和西庑等。朵云亭、镜澜亭高踞假山上。整座城台黄瓦红墙。金碧辉煌的古建群间，遍植了数十株苍松翠柏。承光殿中间方形，面阔、进深各三间，四面各推出抱厦一间，整个平面呈十字形。南面有月台一座。正中大殿为重檐歇山顶，抱厦为单檐歇山卷棚式，覆以黄琉璃瓦绿剪边瓦顶，飞檐翘角。上檐重昂七斗,下檐及抱厦重昂五斗。殿内施大点金旋子彩画。玉瓮亭内玉瓮为元代作品，体积大，雕刻精美。
团城至今已经有八百多年的历史。辽代时，因开挖湖泊堆积泥
土日渐形成了水中岛屿，称为“圆砥”。金灭辽后，金世宗完颜雍于大定三年至十九年（1163——1179年）以琼华岛为中心建造太宁宫，又将挖湖的泥土扩充琼华岛和圆坻，在琼华岛上建造广寒殿的同时，在圆坻上也建起了一座殿宇，和广寒殿遥遥相对。元至元元年（公元1264年）元世祖忽必烈在金中都的基础上营建元
大都城，选定团城为大内东西两宫的中间地带，团城以东为大内，以西为皇太后的兴圣宫和皇太子的隆福宫。团城遂成了东、西两宫的联系中心。传说在选择大内地址的时候，忽必烈先来到团城上，环视周围的景色，然后捻弓向东射了一箭，箭落之地就成了建造大内宫殿的地址。为了使团城小岛更有气派，在旧殿基础上兴建了重檐圆顶，十一楹，高11.7米，围27米的仪天殿，岛的四周也围起了石墙，圆坻也改名“圆城”。历代皇帝都喜欢把自己居住的地方建成蓬莱仙境的玉宇琼楼，“一池三山”的格局便成了构筑北海飘渺奇幻的蓝图：北海便是“太液池”，琼岛是“蓬莱”，团城就是“瀛洲”，所以仪天殿也叫“瀛洲圆殿”。当时团城四面环水，东、西、北三面各有桥，东为木桥，西为木吊桥，桥中间有两只大船，每当皇帝过桥上了团城，留守官便移舟断桥，以禁来往。明代以降，团城发生了较大的变化：明永乐十五年（公元1417年），明成祖朱棣重修仪天殿，先后更名为承光殿、乾光殿，以供帝后大臣观灯火之用。东部被填为陆地，西侧建起了金鳌玉蝀大石桥，环岛也砌起了城墙。在古汉语中，园属虚心，团为实心，“圆城”便改称团城。清康熙八年(1669年)，承光殿毁于地震，康熙二十九年(1690年)重建。乾隆十一年（1746年）又对团城大规模扩建，整修城墙，堆叠假山，增建了玉瓮亭、古籁堂、敬跻堂、余清斋、镜澜亭等殿阁，形成了团城现在的格局。后来慈禧太后在承光殿中供奉玉佛，团城又变成了佛堂。
从东面“昭景门”拾阶而上，经过“罩门”便来到团城上。承光殿是团城的主体建筑，初建于明代，原为圆殿，清康熙二十九年(公元1690年)重建时改为方形。大殿座北朝南，重檐歇山顶，四周推出单檐卷棚抱厦，使其殿宇平面呈折角的十字形，号称有“九梁十八柱七十二条脊”，样子与故宫的角楼一样玲珑工巧。殿顶覆盖着黄色琉璃瓦，绿剪边，飞檐翘角，殿内中央有四根巨大的井口柱，井口天花之圆光为二龙戏珠，岔角绘鹤。柱上均有楹联。前面为清咸丰皇帝御笔“九陌红尘飞不到；十州清气晓
来多。”后边为慈禧御笔“七宝庄严开玉镜；万年福寿护金瓯。”上悬匾额为“大圆宝镜”。北面正中有一砖砌的须弥座，座上的木刻雕龙佛龛内供奉着一尊白玉释迦牟尼坐像，像高1.6米，用整块纯正的白玉雕琢而成。玉佛像面容慈祥，通体洁白，光泽清润，头冠及衣褶中镶嵌着红绿宝石，光彩夺目。相传为清代光绪二十二年(公元1896年)明宽和尚从缅甸募化奉献给慈僖太后的，慈禧还亲笔题写了联额。1900年，八国联军侵占北京城，烧杀抢掠，无恶不作，团城内的各种珍奇古玩也被洗劫一空，这尊搬不动的玉佛就成了他们的出气筒，玉佛右臂上至今还留着侵略者砍下的刀痕。
承光殿前庭院中，有一座蓝顶白玉石亭，名玉瓮亭。亭中的石莲花座上有一个杂色墨玉瓮，直径1.5米，周长5米，高70厘米，重3500公斤。相传是元世祖忽必烈为犒劳将士而特制的酒瓮，“其大可贮酒三十余石”，雕成于元代至元二年（公元1265），原名“渎山大玉海”。瓮身四周刻有云涛、胶龙、海马，鱼龙出没，波涛汹涌，其雕刻之精美，形象之生动，堪称鬼斧神工，向与承光殿内的白玉佛合称团城二绝。大玉瓮原先置于琼华岛广寒殿中，后来广寒殿倒塌拆除，大玉瓮便辗转流落到西华门外真武庙里，“明珠暗投”，被道人当做菜瓮使用。清康熙五十年（1711），僧人性福重建真武庙，“供大士像，移玉钵于坐下，叠石为小山贮水于玉钵，以示普陀南海之意”，玉瓮又再次“时来运转”、位列尊宠，真
团城一角
武庙之名也渐被玉钵庵取代。乾隆十年（1745），乾隆皇帝终于发现玉瓮原是皇家御苑之物，于是“千金购得”，移置北海团城的承光殿前，并建石亭加以保护。乾隆亲作《玉瓮歌》刊刻其上：“元史世祖至元间，初成渎山大玉海，敕置广寒碧殿中，逮今五百有余载。青绿间以黑白章，云涛水物相低昂，五山之珍伴御榻，从臣献寿欢无央。监院道房曾几历，仍列承光似还璧，相望琼岛咫尺近，岂必铜仙独泪滴。和阗玉瓮昨琢成，质文较此都倍赢，周监在殷殷监夏，一经数典惕予情”，又命内廷翰林40人各赋“玉瓮诗”一首，刻在石亭的楹柱间，至今仍依稀可辨。玉瓮虽然移置团城，重新成为皇上的宠物，但是瓮钵的双层底座却留在了玉钵庵内，从此玉瓮“身首”异处，天各一方，再无团聚的日子。
团城是镶嵌在古典皇家园林北海和中南海之间的一颗绿色明珠，郁郁葱葱的古松古柏形成“空中花园”。团城上的松柏以“古”“名”而著称，树龄300年以上的古树有17棵，其中又以受到乾隆皇帝褒封的四棵最为著称。承光殿东侧，巍然屹立着一棵高达20多米的古油松，鳞斑的粗干周长达3．18米。树姿平展奇特，其形如伞，冠圆似盖，苍劲挺拔。相传说是金代所植，至今已是八百多岁的高龄。古松曾为乾隆遮荫纳凉，乾隆就效仿秦始皇游泰山封“五大夫松”的故事，御封团城上的这棵古松为“遮荫候”，开松柏列爵王候之先河。“遮荫候”的前后，南北各矗立一棵高大的白皮松，它们也是金代所植，绿冠高达30多米，白干周长达5.1米，就像两位威武的将军守卫在承光殿前后，所以乾隆御封它们为“白袍将军”，并写下了《古栝行》一诗：“五针为松三为栝，名虽稍异皆其齐。牙嵯数株依睥睨，树古不识何人栽．”在团城的西侧墙里，过去有一棵名松，它的主干弯曲后向北海湖面探去，犹如卧龙探海，姿态极为优美，乾隆就封它为“探海侯”。遗憾的是此松已经枯死，1980年又在原址补栽了一棵松树，并通过人工整型，让它的主干弯曲后，仍探视北海。承光殿前西侧还有一棵“承光柏”，高达20米，干周长达5.2米，犹如“鹤立鸡群”。《日下旧闻考》载：“殿前古桧一株，为金代遗物。苍劲妖矫，似有神物呵护之”。
团城上的古松古柏大多生长在高台的大砖缝隙中，“于狭缝中求生存”，求生之难可想而知。但历经八百年沧桑的古木，却一直是生机勃勃，苍翠青葱，个中原因让人费解。近年来，园林科技人员发现，原来我们的先人在修建团城时，就为保护树木而做了精心安排：在铺设地面的大砖时，所用的大砖是倒梯形大砖，上宽下窄。砖与砖连接起来，中间却形成了一个个既透气又渗水的三角形通
城楼
道，既有利于树木根系的生长，又有渗水集雨之用。每当大雨倾盆，雨水就顺着井口流入涵洞储存起来，林木也不致因积水烂根。而当久旱无雨，因为土壤很好地吸收着雨水，时时给古木以滋润，林木也不致缺水干枯。千百年来，团城的古松古柏让人惊羡赞叹，但谁也不会知道正是这些隐蔽在地下的“节水工程”构成了保障松柏常青的生命之源。
号称“世界上最小的城堡”、迄今已有800多年历史的北海团城，270多米长的城墙没有一个泄水口，地面上没有排水明沟，无论下多大的雨，这个城池上只是雨过地皮湿，很快渗得一干二净。
位于北京北海公园一侧的团城是我国著名的古代园林文化遗址。团城以其拥有古树、玉瓮和白玉佛三件珍宝而闻名于世。
它是一座高出地面4.6米，面积仅有4500多平方米的世界上最小的城堡。团城的特点在于它平面呈圆形，并由此得名。从团城的形体来看，很像一个大花盆。除了古园林建筑和稀有珍宝之外，郁郁葱葱的参天古树也给团城平添了一份魅力。团城现有百年以上古树38株，树龄大于三百年的古树17棵，其中油松“遮阴侯”、白皮松“白袍将军”树龄高达八百年(为公元1115～1234年的金代所植)。几百年来这些树不但没有衰败，而且长得郁郁葱葱。
团城是一个孤立的、封闭的单元，城内地面高出周围水面和地面。古树的根系很难从湖水形成的地下水得到补给，它们生长所需的水分只有来自天然降水。细心的人不难发现，找遍团城270多米长的城墙居然没有一个泄水口(吐水嘴)，地面也没有排水明沟。即使在承光殿屋顶汇流的落水处，地面也未见排水设施，仍是平铺青砖。而北京正阳门箭楼、鼓楼、万里长城及北海白塔等古建筑均有泄水石槽。这一点，说明古人在建筑团城园林时，就有意将降水尽量留在城区内。
虽然没有泄水口和排水明沟，但无论天下多么大的雨，在这个城池上，只是雨过地皮湿，很快渗透得一干二净。城外雨水遍地与城内略显潮湿的地面形成了鲜明的对比。人们不禁要问，团城的雨水都哪儿去了呢？
曾任北海公园副园长的沈方先生讲了这样一件事。有一年北海公园的园林管理者想给古树施肥。施肥通常要施在树的吸收根上。而一般来说，树冠有多大，树根也相应有多大，吸收根就在相应树冠边缘的这一圈上。
园林工人选了几个地方把地下的砖拿开，察看树根的生长情况。当把砖掀开后，专家们发现，砖的形状是上大下小的倒梯形，砖跟砖之间的缝隙没有灰浆，它们之间纵横都有一些通道。即使缝隙被尘土积满后，这种缝隙排水性能仍很强。再看砖下面衬砌的材料，拿根水管子一放水，这水就哗啦哗啦从衬砌材料漏下去了，说明这里的地面从铺装到衬砌材料都是又透水又通气。
团城上的地砖分两种，甬道上铺的是方砖和小条砖，渗水少，但绝大部分地砖是铺设的倒梯形青砖，用于入渗雨水。团城地势北高南低，而大部分吸水性强的倒梯形砖多位于团城的南半区。
倒梯形砖排列在一起，砖与砖之间形成一个三角形的缝隙，这样一个缝隙会很容易将雨水引入地下。由于砖缝大，雨水不易停留在砖表面形成径流，这个缝隙对土壤表层起着通气和蒸发作用。
科学家用热释光法对砖块进行了年代测定。结果发现青砖中烧制年代最早为公元1411年，也就是明永乐年间，距今已有600年历史，烧制较晚的为清道光年间，距今也有190年。因此推断团城在清代进行过地面修补。
除了青砖本身吸水性较强，砖与砖之间形成的缝隙大，可以有效地将雨水引入地下，专家们还发现，团城上的土壤层也有很好的透气透水性能。
这些土壤层按结构自上而下可分为支撑层、有机质层和黄沙壤层。
10厘米厚的支撑层主要成分有谷壳、石灰等，这些成分能使地表水快速渗透，透气透水性好。10厘米厚的有机质层主要成分包括贝壳、骨头、活性钙、兽血、有机酸等，历经数年缓慢释放，可以对植物生长提供大量有机质和微量元素，有利于植物的生长。而深达4至5米厚的黄沙壤层，渗水性、透气性良好，适合植物生长。
熟悉团城的人知道，团城地面上分布着一些渗水口，大雨时水顺着井口流进去，但没有满的时候。在找不到出水口的情况下，人们开始怀疑团城地下是不是深藏着什么奥秘。
进入团城就会看到一棵具有800年历史、曾被乾隆册封为“白袍将军”的古树。就是这棵古树，在上世纪80年代初，不知什么原因有两个枝杈枯萎了。这可急坏了园林工人。排除了其他原因以后，园林工人开始寻找树根方面的原因。
他们发现，“白袍将军”旁有一个古渗井的盖，工作人员打开井盖钻进去，人在涵洞中只能爬行，洞的四周都是由青砖砌成的，涵洞地面上有一层厚厚的黑土，“白袍将军”根系有些受伤，洞也塌陷了。
这一发现使得园林工人感到很意外，他们一直以为这些深水井是用来渗排污水的，没想到打开这个井盖，露出的竟是一条找不到尽头的涵洞，这条涵洞究竟有多长，雨水怎样在里面滋润树木呢？园林工作者拿来绳子和手电筒往前探险，由于涵洞的狭窄始终也没有找到出水口的方向，爬到地面上看，除了分布没有规律的井口以外，就再也找不出任何关于涵洞走向的迹象了。
为了探明涵洞的走向和雨水灌排有什么关系，中国水利水电科学研究所的科研人员采用地球物理电磁法对团城的雨洪灌排系统进行了探测，并将9个雨水口进行了标记。科研人员对井与井之间可能走过的路径都进行了细致的探测，这样就第一次描绘出一张地下涵洞组成的排灌系统。探测显示：地面上雨水井口所处的位置均是涵洞走向的转折点，整个排灌系统形成了一个英文字母“C”的形状。雨大的时候，这个雨洪系统即会发挥作用。
古人之所以这样设计，为的是使地下水在团城流的时间尽量延长，在每个排水沟下面都有渗透性的水，这说明当时的设计思想是十分先进的。
科研人员也从中找出了白皮松枝杈死亡的原因。涵洞坍塌以后失去了原来的功能，使整个团城的集水和排水功能都受到了阻碍。它塌了以后水不能很快地排下去，多余的水会泡根、烂根，就造成了白皮松枝杈的枯萎。针对这种情况，园林工人用了一个水泥圆管，镶嵌到塌陷部分的涵洞中。不久，白皮松又恢复了它的活力。
人们试着描绘了古团城这样一个雨洪排灌系统——暴雨时雨水通过青砖及涵洞渗入地下，多余的水顺着涵洞围绕团城逆时针旋转后流走；中小雨时土壤水饱和后，水分回渗到涵洞中。这样一个系统充分留住和利用了有限的雨水资源。
科研人员分析，深埋涵洞除具有排泄地面径流及通过洞底渗漏水量外，它还具有以下功能：可以迅速降低涵洞(树根)附近土壤含水量；由涵洞与雨水口形成一个深层土壤与大气相通的地下通气系统；利用涵洞埋深，冬季深处地温较高，可通过涵洞提高表层土壤中地温，有利于古树生长。
北京是一个缺水城市，地下水持续超量开采，地表水开发已达90%以上。如何科学、合理地利用有限的水资源，发展新型的节水、集水灌溉技术，是摆在我们面前的重要课题。
有这样一组数据测定，在城市一场降雨后，流落在地面90%的雨水从下水道流走，10%被蒸发，这是很可惜的事情。雨水的利用正在被人们所重视。回过头来看，小小团城带给人们的不仅是休闲的享受，还有智慧的启示。
团城的渗排系统和土层构成形成一个统一的调节系统，调节水、大气、温度和有机质等植物生长的要素，数百年来为古树营造了适宜的生长环境。团城中能够保留那么多百年老树并且长势良好，绝不是偶然。
团城地下结构勘探表明，古代采用的干铺倒梯形青砖和深埋渗排涵洞的做法，历史悠久，技术高超。它们充分利用天然降水，可将年降水量存储于团城中，时至今日仍可做到中雨地面不产生径流。几百年前我们祖先的做法是非常科学的。
专家表示，团城的干铺倒梯形青砖和地下设施一方面涵蓄降水，另一方面还有透气效应，土壤的理化性质适合植物根部的生长，是在铺装地面的条件下栽培树木的必要技术，可广泛用于一切道路、人行道铺装和有树木的广场铺装，应大力宣传推广。
有人提出这样的设想，当今北京的道路发展迅速，各种广场、人行道铺装越来越多，如果能够将天降之水加以收集利用，将是一个可观的数字。以四环路为例，如果将全长68公里的四环路路面上的雨水收集、储蓄、利用，按全年利用雨水20%计算，四环路周边1300公顷的绿地每年就可利用环路上的雨水60万吨。[1]
围绕团城，还发生了许多故事，1913年，袁世凯曾在团城召开过“政治会议”。梁启超曾在团城居住。1915年，辛亥革命后团城辟为公园。
1954年北京大规模建设时，为展宽“金鳌玉蝀”桥并将道路取直，有人主张拆去团城南部。建筑学家梁思成坚决反对，并设计出改造方案。原文化部文物局局长郑振铎于六月某日深夜陪同周恩来总理视察团城。当时郑振铎也坚决反对在扩建“金鳌玉蝀”桥时拆除团城，力主保存这一名胜古迹。周总理采纳了梁思成、郑振铎等人的意见，团城得以保存。
1961年，团城被国务院列为重点文物保护单位。
全世界与北京团城能相比较的只有津巴布韦的石围城。两城有很多相似之处，但又有很大不同。它们的城郭都是圆形，团城周长276米；津巴布韦石围城周长约240米。团城城墙高4.6米，石围城高约10.0米；石围城建于11世纪，废弃于15世纪，而团城至今保护完好。值得一提的还有，在津巴布韦石围城考古发掘中，发现四块中国明代瓷器残片。津巴布韦石围城于1986年已被联合国教科文组织列入《世界文化遗产保护名录》。
团城有两个城门，东边是“昭景门”，西边是“衍祥门”。明代时，二门全开，一般是东进西出。但到了清代，却把西门封了。此中原因，传说是风水先生的乌鸦嘴说破了皇帝的禁忌。团城西边的金鳌玉蝀大石桥型如弯弓，而圆形的团城恰如一颗弹丸，摆出一副“蓄势待发”的架势，瞄准的方向正是东北方向的皇宫，皇帝自然感到一种芒刺在背的不安和恐惧。于是便关闭西门，堵塞弹孔，使弹丸无法发出。荒唐的说法自然令人捧腹，但那个时候谁敢说个不字？
中华人民共和国建立后，政府对北海及团城的保护非常重视。50年代初，疏浚了
团城
湖底，清除淤泥11.6万立方米，清除园内垃圾近 1万立方米，并护砌驳岸，改铺路面。1954年，由于拓宽金鳌玉桥，发生了拆除团城南部的问题，周恩来亲自到团城实地考察，最后决定保留。他还指示在团城北面修一座台阶，把团城和北海连接起来，但不要拆墙挖洞。1953年以来，国家先后拨款近2000万元对所有古建筑基本上都进行了修葺，在高大建筑物上安装避雷针，改装电路和管道，避免引起火灾。同时修建污水管道，截流36个流入湖内的污水源。1984年起，对全园古建筑进行了近景摄影和测绘，逐步建全档案资料。现设有专门机构负责保护和管理工作。
http://baike.baidu.com/link?url=U6oq8yQvWjZ-Mk7fs8PQGvTQj7y-OKHyYpF4iaNmoNeLGla373NyZzDl-5llI-Gq0CW696_U83qELE82r4gboK
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