元上都是13—14世纪世界上最著名的都市之一，也是一座空前绝后的草原都市，其城市防洪与排水的成功经验，对于今天人们应对暴雨、泥石流等自然灾害具有一定的启示意义。
元上都的暴雨山洪
元上都位于内蒙古自治区锡林郭勒盟正蓝旗上都河镇东北20千米处，地处闪电河（即滦河上游）北岸水草丰美的金莲川草原。1256年，还没有成为蒙古大汗的忽必烈，派僧人刘秉忠谋划，选定了四面环山、水源丰富的金莲川，开始建造一座名为开平的新城，经过三年的建设，城市初步建成，即后来的元上都。它北依龙岗，南临滦河水，史上赞其曰：龙岗蟠其阴，滦水经其阳，四山拱卫，佳气葱郁……山有木，水有鱼盐，百货狼藉，畜牧蕃息。
元上都地处我国沙漠—黄土边界带上，其北界是我国夏季风所到的最北边，但是元代时期的金莲川仍以温暖湿润气候为主，雨水丰沛。元上都西北的龙岗以北是广袤的浑善达克沙地，因此龙岗也是元上都城抵御北方风沙的重要屏障，而龙岗以南的金莲川因受到滦河水系滋润，则呈现与龙岗以北截然不同的自然风貌。冬季风来临时，此天然屏障阻挡了由西北吹过来的强烈寒冷干燥季风，减少了浑善达克沙地风沙对元上都的影响。夏季风时，龙岗阻缓了东南季风的西进，使水汽在龙岗南侧聚集停留形成迎风坡降雨，滋润了龙岗以南广大的金莲川。但是夏季风强烈的年份，龙岗南面降雨过多，往往形成山洪，山洪加上闪电河的洪水会直接威胁到元上都，因此元上都的建造者和管理者不得不考虑防洪问题。
古代城市水利工程——铁幡竿渠
元上都的水利工程首推铁幡竿渠，该渠以立在山上的铁幡竿而得名。据记载，传上都所在的金莲川曾经为海，有龙，刘秉忠建造上京时，曾经做法驱龙，并立铁幡竿镇之。根据考古调查，铁幡竿渠位于元上都城西墙外侧的西北方，主要防御西北龙岗下来的山洪。刘秉忠初建开平城时，因地多沼泽，便在山上立铁幡竿以镇水，“铁竿屹立海水竭，卧龙飞去空冥冥”。元人诗注有记述：“上京西山上树铁竿，高数十丈，以其下海中有龙，故用梵家说镇之”，此铁幡竿所立之山遂被称为铁幡竿山。
据在元上都西北方的哈登台敖包顶部的调查发现，石块堆起的敖包底径约40米，顶高8—10米。在敖包西侧，有一长宽各约15米，深3—4米的采石坑。在坑内东南侧，东西向放有一长212厘米、宽118厘米、厚在55—61厘米的褐色长方形石条。石条表面及四侧面均经加工，其上有斜向刻纹。在石条的正面有两个未穿透之凿孔。贾洲杰先生认为这可能就是《营造法式》中所指的幡竿夹，即铁幡竿的基座。由此可以推定，哈登台敖包就是元上都的铁幡竿山，元上都的铁幡竿即位于此山之顶部。此外，在哈登台敖包的采石坑中，曾发现一柄铁钎，“长约20厘米，截面为1—1.5厘米见方，头部呈尖状，尾部因多次敲打而卷曲”。
元上都城北向西是连绵的龙岗。在距上都外城西北角约2000米处的龙岗西端和哈登台敖包间，有一道宽约1000米的山口，铁幡竿渠北段即修筑在两山之间。据现今地面调查，在哈登台敖包山脚下向东北方龙岗山西端山脚下有一道笔直的拦洪大坝，长1064米，底宽5.2—5.8米，存高2—3.5米，方向32度。大坝两侧以自然石块包砌，向上斜收，石墙厚约0.6米，外侧石墙以白灰坐浆，内侧石墙以红胶泥坐浆。石墙内以黄褐色土夯筑，夯层厚8—10厘米。在据哈登台敖包山下大坝向东北55米处留有溢洪口。溢洪口宽68米，两端均留有石墙包砌的痕迹。在溢洪口向东北28米处内侧，有西北—东南向的泄洪渠与拦洪石坝相连。
关于这段防洪渠，学界普遍认为是元代的大科学家郭守敬设计建造的。史载：（元成宗）大德二年（1298），“召公（郭守敬）至上都，议开铁幡竿渠。公奏：‘山水频年暴下，非大为渠堰，广五、七十步不可。’执政吝于工费，以公言为过，缩其广三之一。明年大雨，山水注下，渠不能容，漂没人畜庐帐，几犯行殿。翌日，天子北狩，谓宰臣曰：‘郭太史神人也，可惜不用其言’”。
上述记载并不能断定铁幡竿渠是由元代大科学家郭守敬亲自设计修建的，但是在修建前，郭守敬提出了建设方案，他认为元上都连年大水，防洪渠必须宽50步到70步之间（相当于现在75—105米），如此精确的数字，如果没有实地考察和计算，显然无法得出，因此铁幡竿渠最初的设计方案很可能是郭守敬提出的。这段防洪渠很有可能就是大德二年建造的，这应是内蒙古有历史记载的最早的城市防洪工程。
可惜郭守敬的意见并没有得到重视，由于当政者的吝啬，缩减了渠道设计宽度的三分之一（50—70米），结果酿成惨剧。
防洪、泄洪设施的建造
经过调查，研究者发现在闪电河前约100米的西关大街南侧，有一条向西南岔出的渠道，长200余米，现推测应是后来渠道远离城墙向西改道而重新修筑的。在石砌拦洪坝的东北端再向东北，沿龙岗山下，还筑有一道同样的拦洪坝与之相接，坝体方向60度，长1000米左右。可能是为拦截北面龙岗南侧缓坡的雨水而修筑。上述两坝相接处，在内侧形成120度夹角。此外，在拦洪坝内侧，亦有一条宽30余米的外弧状渠道，两侧略高，中间稍凹，似为两道土垅，存高1.5—2米，土为堆筑，夯层不清。这道宽大的土垅西南呈弧形至泄洪渠相连，东北方延伸至两拦洪坝的夹角处。
综合考古调查并参考文献记述，我们不难发现：大德二年修筑的防洪渠，尽管次年即遭遇水毁，但后期仅对渠道进行了部分增筑，并没有全面扩建和整修。上都城西北拦洪大坝内侧的弧形建筑遗迹，很可能就是大德二年缩减建筑规模后重新增筑的泄洪渠。由于不能抵挡洪水，其后又重新在其外侧修筑了更为坚固的包砌石块的拦洪大坝。此外，在南端向西南入闪电河的泄洪渠，很可能也是后来为保障上都安全改筑的。
除防洪工程外，元上都城兴建时还有排涝工程。元上都城距离滦河较近，地势较低，有大量湖泊和沼泽，因此在上都的修建过程中还要涉及排干湖水、堵塞水源的问题。
在皇城东北角建有华严寺，据记载，当年“殿基泉水沸涌，以木钉万枚筑之，其费巨万”。据实地考古调查，在皇城西南角有一组寺院建筑遗址，遗址的西墙外，从地上露出一排半米高的木桩，长1.5米，地下部分被削成锥体，这些木桩应该就是记载中的木钉。这也是兴建元上都时排涝的实例。另外，为了排泄皇城城墙城头的积水，还在城墙的墙皮砌出10厘米深、20厘米宽的流水漕。元上都的治水经验即使放到今天也是极有意义的。
（本文系中国人民大学985工程第三期专项经费成果）
（作者单位：中国人民大学历史学院）
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