與黃四海的單打獨(dú)斗不同,沈青面對(duì)的是一座城市的頑疾。
他是帶著使命感的,因?yàn)樗哉J(rèn)是沈括的后人,體內(nèi)流淌著祖先探索自然、經(jīng)世致用的血液。
京城排水,積弊已久。
沈青沒(méi)有急于動(dòng)手,而是花了整整三個(gè)月時(shí)間,帶著自制的測(cè)量工具,走遍了京城的大街小巷,鉆遍了每一個(gè)能進(jìn)入的暗溝角落。
他繪制了詳盡的京城地勢(shì)圖和現(xiàn)有排水管網(wǎng)圖,圖上密密麻麻標(biāo)注著高程、管徑、流向、淤塞點(diǎn)。
驚世駭俗的“雨污分流”論
分析完所有數(shù)據(jù),沈青得出了一個(gè)讓當(dāng)時(shí)所有工部官員都瞠目結(jié)舌的結(jié)論。
京城排水的根本問(wèn)題在于“雨污合流”。雨水和生活污水、糞便混在一起,不僅總量巨大,而且污水中的穢物極易在管道中沉淀淤積,堵塞通道。同時(shí),大量的雨水被污染,也直接排入了河道,污染水源。
他提出了一個(gè)石破天驚的方案:雨污分流。
雨水系統(tǒng):利用相對(duì)干凈的自然降水。他主張修建更寬闊、更順暢的明渠或大型陶管,根據(jù)京城西北高、東南低的地勢(shì),重新規(guī)劃主干渠,讓雨水能以最快速度直接排入護(hù)城河及外部的天然河道。
污水系統(tǒng):專門收集生活污水和糞便,這正與黃四海的沖凈器理念不謀而合。
鋪設(shè)另一套獨(dú)立的、管徑稍小的陶管網(wǎng)絡(luò),將所有污水集中引導(dǎo)至城墻外預(yù)設(shè)的“化糞池”。
他設(shè)計(jì)的化糞池分為三格,利用沉淀和發(fā)酵原理,使固體穢物沉淀分解,上層相對(duì)澄清的液體可排放或用于灌溉,沉淀下來(lái)的污泥定期清理,可作為肥田的“金汁”。
這個(gè)理念在當(dāng)時(shí)太過(guò)超前,遭到了幾乎所有人的反對(duì)。
認(rèn)為這是勞民傷財(cái),多此一舉。但沈青力排眾議,在格物院的辯論會(huì)上,他指著自己繪制的圖紙和模型,詳細(xì)解釋了合流的危害和分流的好處,辭懇切,數(shù)據(jù)詳實(shí),最終打動(dòng)了格物院的主事,并由此上達(dá)天聽。
第二步:陶管矩陣與“龍骨架”設(shè)計(jì)
方案獲批試點(diǎn),真正的挑戰(zhàn)在于施工。
首先是管道。原有的磚砌暗溝極易坍塌淤塞,石砌成本高昂。
沈青決定大規(guī)模使用改良的陶管。他設(shè)計(jì)了多種規(guī)格的圓形陶管,以及配套的t型、y型、彎頭等連接件。
為了增強(qiáng)強(qiáng)度和平滑度,他要求在陶管內(nèi)壁施一層厚釉,并嚴(yán)格控制燒制過(guò)程中的變形。
其次是管網(wǎng)的鋪設(shè)。這絕非簡(jiǎn)單的挖溝埋管。
沈青創(chuàng)造性地提出了“主干龍骨架”概念。他根據(jù)京城地勢(shì)和街區(qū)布局,規(guī)劃了數(shù)條貫穿南北東西的大型主干管,如同城市的“龍骨”。
主干管管徑最大,埋深和坡度經(jīng)過(guò)精確計(jì)算,確保在任何情況下都能保持自流速度,避免沉積。
然后像肋骨一樣,從主干管上分出各級(jí)支管,深入每一條街巷,最終接入每一戶。
在鋪設(shè)過(guò)程中,他引入了“檢查井”的概念。
在管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處和每隔一定距離,就用磚砌筑一個(gè)豎井,井口用帶孔的石板覆蓋。這不僅便于日常檢查和疏通,更重要的是,為未來(lái)的管網(wǎng)維護(hù)和擴(kuò)展留下了接口。
第三步:化糞池的奧秘與施工挑戰(zhàn)