跟著學(xué)者逛故宮，看藏在水井中的古代智慧

來源：滾動播報

（來源：千龍網(wǎng)）

故宮是明清兩代帝王理政起居的皇家宮殿，日常飲用與消防用水向來是宮內(nèi)要事。宮內(nèi)共有80多口水井，是主要生活水源。每口水井外都建有井亭，井口還配有專用井口石。明清時期宮中大多用繩桶提水取水，部分井亭還設(shè)有滑輪、壓水設(shè)備。這些取水方式，處處盡顯古人的生活智慧。

井口石和井亭的智慧

紫禁城里多數(shù)水井，都是用繩索拴住木桶，手工提拉打水。然而與普通水井不同，宮中水井的井口正上方有井口石，且井亭頂部正中位置設(shè)有開口。這些設(shè)置都包含了極為豐富的古代智慧。

井口石是水桶進出水井的地面通道。宮中之人打水時，手握繩索一端，把綁好水桶的另一端，從井口石正中的洞口頂端垂入井中；待水打滿后，再向上拉動繩索，將水桶順著洞口提出地面即可。

我們以傳心殿大庖井的井口石為例，解讀其蘊含的古代智慧。首先看外形，井口石是中間鼓起來的空心圓柱，上下兩頭外徑窄，大約0.6米，中間最粗處外徑約0.7米，整體高約0.4米，空心部分的直徑約為0.3米。按常用水桶尺寸（直徑0.25米、高0.3米）來算，一桶水宮里的太監(jiān)、宮女也能提起。

其次，井口石圈住井口，開口狹小，能有效防止人失足掉進井里，起到很好的防護作用。其三，井口石高出地面，能擋住地面塵土、雜物落進井內(nèi)，更好地護住井水干凈衛(wèi)生。再者，井口石內(nèi)壁預(yù)先鑿有順滑的豎向凹槽，古人用繩索打水時，繩子順著凹槽上下拉動，既能找準方向，還能減少摩擦，打水更加順手省力。

井亭的屋頂正中位置，一般會開設(shè)一個0.2米見方的口子，與下方的井口正對。其主要目的，就是利用陽光直射井水的方式，觀察水中是否有雜質(zhì)或懸浮物，來判斷水質(zhì)好壞。

如明代徐光啟的《農(nóng)政全書》（卷20）載：“試水美惡，辨水高下，其法有五……第二，日試：清水置白瓷器中，向日下令日光正射水，視日光中，若有塵埃氤氳如游氣者，此水質(zhì)惡也。水之良者，其澄澈底。”

此處介紹了利用陽光辨別水質(zhì)的具體做法：把清水倒進白瓷碗里，放在太陽底下，讓陽光直照進水里；如看見水里有灰塵、霧氣一樣的雜物飄著，這水就是差水；如是好水，則干干凈凈，清澈透亮，一眼能看到碗底。

此外，井亭頂部正中開設(shè)洞口，也方便古人用長竹竿垂直伸入井內(nèi)清淤淘井。竹竿細長，需豎直上下作業(yè)。亭頂開口，便于古人操作。

故宮御花園西南井亭使用定滑輪。周乾/攝

定滑輪的妙用

御花園西南井亭的梁架底部，增設(shè)了兩根長梁，長梁正中與井口對應(yīng)的位置，安裝了一個鐵質(zhì)定滑輪。從內(nèi)務(wù)府造辦處檔案記載來看，清代宮廷制作鐵滑車（鐵滑輪）的史料較為豐富，因此該鐵質(zhì)定滑輪極可能為清代遺物。

定滑輪雖然不省力，但可以改變力的方向，為使用者提供便利。沒有定滑輪時，人需站在井口，沿豎向往復(fù)提放繩子；安裝定滑輪后，人可以站在不遠處，手持繩子以任意角度松放或拉拽，即可控制水桶升降，既省去了井口操作的麻煩，又更加方便。

事實上，我國古人使用定滑輪從井中取水的歷史悠久。如山東諸城東漢畫像石《庖廚圖》中，就有利用定滑輪從井中取水的圖案。

從力學(xué)角度來看，古人深諳定滑輪雖無法省力、卻可改變施力方向的原理。人們借助井架與滑輪結(jié)構(gòu)，把向上提水的作用力轉(zhuǎn)換為向下拉繩的拉力，順著重力規(guī)律施力，這是古代勞動人民將力學(xué)原理靈活運用于實際生活的經(jīng)典范例。從生活智慧而言，定滑輪取水摒棄了俯身探井、徒手汲水等既勞累又危險的方式。人們立于井口平地便可輕松取水，操作簡便舒適，有效減輕了勞作負擔，優(yōu)化了取水方式。

定滑輪的運用，既保障了人身安全，又提升了取水效率，反映了古人務(wù)實便捷、貼近生活的生存智慧。

故宮永和宮后院井亭 周乾/攝

壓水井取水原理，東漢就用上了

故宮東六宮之永和宮的后院，其井亭內(nèi)有壓水井，約為清末民初時增設(shè)。壓水井的取水原理即玻意耳定律，17世紀由愛爾蘭物理學(xué)家羅伯特·玻意耳提出。通過不斷重復(fù)壓桿的下壓、上提過程，井水被一級一級抬升，最終從泵筒上部的出水口流出。

值得一提的是，壓水井的取水原理，我國至少在東漢時期就出現(xiàn)了，在北宋時期已非常成熟。如南朝宋范曄的《后漢書》（卷108）載：中平三年（186年），畢嵐發(fā)明“渴烏”，用于洛陽城橋西道路的灑水作業(yè)。唐代李賢注解為，“渴烏，為曲筒，以氣引水上也”。意即渴烏為彎曲的筒，靠氣壓把水吸上來。

又如唐代杜佑的《通典》（卷157）載“渴烏隔山取水”，其原理即將竹筒接嚴實封不漏氣，燒火抽走筒里空氣，靠大氣壓力，把水翻山吸來。再如北宋蘇軾的《東坡先生志林》（卷4）載：拿細竹筒放進井里，竹筒底下是空的，只在筒身上開小孔；筒里掛一塊幾寸寬的熟牛皮，把竹筒上下放到水里、提上提下時，靠空氣的進出自動把牛皮撐開、合上，就能打上來好幾斗水。

上述內(nèi)容說明：古人在長期實踐中，已積累并利用大氣壓差、仿生閥門等，來制作簡易機械取水的智慧。

此外，井亭是我國古建筑中典型的“一間房”形制。古建筑領(lǐng)域里的“一間”，為4根立柱圍合而成的獨立空間。故宮殿宇房舍數(shù)量以萬計，而構(gòu)造簡約規(guī)整的井亭，既貼合實用取水需求，又精準恪守古建營造規(guī)制，盡顯古人的營造智慧。

（作者系故宮博物院研究館員）