城市地下空間的變遷: 近代上海公共租界排污系統(tǒng)時空特征研究(1862—1941)

顧哲銘

(復旦大學歷史地理研究中心,上海 200433)

排污系統(tǒng)是由一系列管道和泵站構(gòu)成的網(wǎng)絡系統(tǒng),其功能為將污水從產(chǎn)生點輸送到處理點。現(xiàn)代意義上的城市排污系統(tǒng)可以追溯至19世紀中葉的倫敦,受1858年“大惡臭”(Great Stink)事件刺激,英國政府在1859—1875年間建設了覆蓋泰晤士河南北兩岸中心城區(qū)的大型排污系統(tǒng)。倫敦經(jīng)驗在英國本土迅速普及,并逐漸擴散到海外殖民地和租借地。在近代中國,排污系統(tǒng)首先被引入上海和香港,隨后逐漸傳播至天津、漢口等城市。

傳統(tǒng)上城市史研究重視與排污系統(tǒng)相關的經(jīng)濟、社會問題,主要旨趣是基于公共衛(wèi)生視角探討現(xiàn)代化糞穢處理模式對傳統(tǒng)社會的沖擊以及對城市文明的塑造。(1)參見蘇智良、彭善民: 《公廁變遷與都市文明——以近代上海為例》,《史林》2006年第3期;彭善民: 《商辦抑或市辦: 近代上海城市糞穢處理》,《中國社會經(jīng)濟史研究》2007年第3期;潘淑華: 《民國時期廣州的糞穢處置與城市生活》,《近代史研究所集刊》第59期,2008年;唐何芳: 《商辦抑或官辦: 試論近代廣州糞穢處理變遷》,《社會科學研究》2014年第3期;焦存超、陳業(yè)新: 《上海公共租界工部局拒絕新式糞穢處置系統(tǒng)的原因探析》,《上海交通大學學報(哲學社會科學版)》2016年第6期;任吉東: 《近代中國城市糞溺的治理——以天津為例》,《經(jīng)濟社會史評論》2017年第1期。近年來有科技史學者通過工程技術視角提出了近代上海公共租界排污系統(tǒng)是本土輿情與國際科技進展交互作用而形成的新穎觀點,強調(diào)了上海并非被動地接受西方現(xiàn)代技術,而是參與了相關知識網(wǎng)絡的傳播。(2)沈辛成: 《生活污水系統(tǒng)在上海公共租界的形成——兼論公共衛(wèi)生研究中的現(xiàn)代性誤區(qū)》,《史林》2019年第1期。相較近代城市早期排污管道建設的方法和規(guī)劃,學界對排污系統(tǒng)構(gòu)成和空間形態(tài)的研究尚顯不足,僅牟振宇、劉曉晨分別對上海法租界、天津英租界排污管網(wǎng)的復原研究堪為代表。(3)牟振宇: 《近代上海法租界城市化空間過程研究(1849—1930)》,復旦大學博士學位論文,2010年;劉曉晨: 《近代天津英租界市政設施建設過程研究》,天津大學碩士學位論文,2020年。

排污系統(tǒng)不僅是公共衛(wèi)生管理與市政工程技術的復合產(chǎn)物,也是保障城市正常運轉(zhuǎn)的基礎設施,更是城市地下空間的組成部分。工業(yè)革命以來資源和財富在有限空間內(nèi)高度集聚,使得城市發(fā)展從二維轉(zhuǎn)向三維,地下空間也經(jīng)歷了從淺層利用到大規(guī)模開發(fā),從無序展開到合理規(guī)劃,從解決城市問題到提升城市競爭力的過程。(4)中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心、中國巖土力學與工程學會地下空間分會等編: 《2020中國城市地下空間發(fā)展藍皮書》,[2020-12],http://www.csrme.com/System/Index/downloadById/id/14.do。中國近代通商口岸城市作為現(xiàn)代化的窗口,均在不同程度上建設了城市地下空間工程,其中上海公共租界作為地下空間建設最為先進和完善的代表,非常適合為地下市政管線升級與城市地下空間變遷的相關性研究提供樣本。

本文以上海公共租界工部局檔案為核心材料,追溯早期租界排污系統(tǒng)的基本框架,梳理排污系統(tǒng)改造計劃的形成過程,在復原新式排污管道網(wǎng)絡空間形態(tài)的基礎上,結(jié)合具體案例探討排污系統(tǒng)升級對近代上海城市地下空間整合的影響。本文希望通過展示上海公共租界排污系統(tǒng)這一“存在而不可見”的城市景觀的時空特征以補前人研究之闕,并通過對近代城市地下空間的初步探索來拓展歷史城市地理的研究范圍。

一、 早期排污系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)和挑戰(zhàn)

(一) 近代上海城市排污系統(tǒng)的概念界定

污水(sewage)指來自城鎮(zhèn)住宅并通過地下管道輸送的含有排泄物和其他物質(zhì)的污濁液體,排污管道(sewer)指輸送污水的管道,排污系統(tǒng)(sewerage system)則是一系列排污管道組成的有機整體的統(tǒng)稱。(5)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1919, Vol. XII, No.648, p.291.根據(jù)1908年英國皇家污水處理調(diào)查委員會(British Royal Commission on Sewage Disposal)的定義,污水按來源可分為生活污水(domestic sewage)、工業(yè)污水(trade sewage)、地表水(surface water)及暴雨水(storm water)4類。(6)Royal Commission On Sewage Disposal, Journal of the Royal Institute of Public Health, 1908, Vol. 16, No.10, pp.638-640.因前兩類的污濁程度遠高于后兩類,習慣上也將前兩類統(tǒng)稱“污水”,后兩類統(tǒng)稱“雨水”。

根據(jù)對污水、雨水的不同處理方式,排污系統(tǒng)可以被分為合流制(combined sewers)和分流制(separate sewers)兩種。20世紀20年代以前上海公共租界的排污系統(tǒng)屬于一種特殊的合流制,具體為洗澡水、水槽水和小便池污水被允許進入排污管道,其余的生活污水則采用“排泄物污泥管理”(fecal sludge management)方式處理,即不通過管道運輸而采用人工或機械清運。此后工部局逐步完成了新式排污系統(tǒng)的建設,專注收集、輸送、處理生活污水使其達到排放標準,從而實現(xiàn)“雨污分流”。

(二) 早期公共租界排污系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1862年初,英租界防衛(wèi)和改善特別委員會提出了綜合性排污系統(tǒng)建設方案,主體框架為沿蘇州路(后改浙江路,今浙江中路)、石路(后改福建路,今福建中路)、界路(后改河南路,今河南中路)和橋街(后改四川路,今四川中路)鋪設3英尺×5英尺的主管道,在錫克路(廣西路,今廣西北路)、墳山路(山東路,今山東中路)、教堂街(江西路,今江西中路)和所有東西向街道鋪設3英尺×1.5英尺的次級管道,主管道由洋涇浜向蘇州河傾斜,在洋涇浜配備潮閘用于沖洗管道內(nèi)沉積物。(7)《上海租界志》編纂委員會編: 《上海租界志》,上海社會科學院出版社2001年版,第445—446頁。1863年起,工部局相繼在蘇州路(今南蘇州路)、福建路、江西路、江蘇路、河南路(廣東路—蘇州河)、山東路(南京路—洋涇浜)等處試點施工。(8)《工務處報告(1863年)》,《工部局年報(1863—1864)》,上海市檔案館藏,檔號: U1-1-877。截至1869年,廣東路、河南路、蘇州路、湖北路、福建路、江西路、南京路(今南京東路)、山東路、山西路(今山西南路)等路段已鋪設了排污管道。(9)《上海租界志》編纂委員會編: 《上海租界志》,第447頁。

蘇州河(吳淞江)為中等感潮河流,從潮流界黃渡至河口比降僅0.85,這導致河流流速緩慢(10)《上海水利志》編纂委員會編: 《上海水利志》,上海社會科學院出版社1997年版,第104頁。,據(jù)1906年潮汐數(shù)據(jù),河口大潮最高潮位僅12.2英尺(吳淞高程3.7米),小潮最高潮位僅7.9英尺(吳淞高程2.4米)(11)Hydrological Data: Tides and Tidal Propagation,上海市檔案館藏,檔號: U1-2-580。,因此潮水沖洗管道的效果大打折扣。加之受制于孔徑和材質(zhì),早期的排污管道經(jīng)常嚴重堵塞。工部局只得在常規(guī)年份定期組織人力挖掘污泥并沖洗管道,耗資巨大且妨害公共衛(wèi)生。(12)上海市檔案館編: 《工部局董事會會議錄》第10冊,第825頁。

1865年,針對已完工排污管道存在的弊端,項目負責人克拉克(J. Clark)提議另建兩條東西向排水干道(寧波路、福州路),利用黃浦江水沖洗,但因計劃激進、預算過高而未能獲準。1868年,繼任者奧利弗(E. H. Oliver)折中建議充分利用已有管道,重新鋪設缺陷部分,并提議對1862年舊有方案進行調(diào)整,改以九江路一帶為中心,將污水分別排向洋涇浜和蘇州河。(13)《工務處報告和E. H. Oliver致董事會函件》,1870年5月19日,《工部局年報(1870—1871)》,上海市檔案館藏,檔號: U1-1-884。因可行性較強且成本相對低廉,該方案得到租界董事會青睞,付諸實施。至1870年,公共租界核心城區(qū)(英租界,即1900年后的中區(qū))“5主2輔”南北向排污主管道框架基本成形。此后20余年工部局鋪設新管道時亦不斷改修舊管道,1893年后又將部分重點路段的磚砌管道升級為混凝土管道。(14)《工部局對新中式建筑規(guī)則條例修改的解釋》,1901年,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-1020。1896年,早期排污管道系統(tǒng)最終定型(圖1)。

圖1 1896年公共租界中區(qū)早期排污管道分布

管道缺乏重力梯度、河流缺乏沖刷能力,這兩大制約使公共租界早期排污管道無法完全勝任處理生活污水的角色。1867年起,工部局通過招商承包用人工清運糞穢,以保障排污系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。(15)《上海環(huán)境衛(wèi)生志》編纂委員會編: 《上海環(huán)境衛(wèi)生志》,上海社會科學院出版社1996年版,第12頁。1899年租界大幅擴張后,工部局分蘇州河南、北兩區(qū)招標清運(16)Ordure Contracts (Translation), The Municipal Gazette, 1920, Vol. XIII, No.717, p.365.,承包商早晚清理居民、商戶和公共的廁所、污水池(17)《上海環(huán)境衛(wèi)生志》編纂委員會編: 《上海環(huán)境衛(wèi)生志》,第141—142頁。,用糞罐車運送,至蘇州河邊的空地堆放,最后裝上蒸汽拖船販賣至城郊農(nóng)村。(18)Disposal of Gully Sludge-Soochow Road Depot,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2581。

(三) 引入抽水馬桶對排污系統(tǒng)的全新挑戰(zhàn)

19世紀80年代,由詹寧斯(G. Jennings)、特懷福德(T. W. Twyford)改良的沖洗式抽水馬桶因其清潔、便利而風靡歐美。19、20世紀之交,抽水馬桶作為一種新鮮事物被引入上海。由于糞穢不準排入排污管道,抽水馬桶用戶只能自行修建污水池(cesspool)收集,并和旱廁一樣由工部局承包商負責清理和維護。

1904年4月27日,董事會重申了對抽水馬桶與現(xiàn)有城市排污系統(tǒng)相連的反對態(tài)度,同時試圖嚴控污水池的數(shù)量。即使面對巨大的輿論壓力,工部局仍于1906年7月強行通過《建筑章程》第76款修正案,在公共租界內(nèi)實施了最嚴格的抽水馬桶禁令。(19)上海市檔案館編: 《工部局董事會會議錄》第16冊,第648頁。

1913年,英商麥邊(G. McBain)向工部局申請安裝抽水馬桶,衛(wèi)生處依據(jù)工部局禁令駁回申請。(20)《上海環(huán)境衛(wèi)生志》編纂委員會編: 《上海環(huán)境衛(wèi)生志》,第64頁。1915年2月麥邊向領事法庭(Court of Consuls)起訴工部局,7月領事法庭判決被告建筑規(guī)則第76款修正案越權(quán)(ultra vires),原告在履行將糞穢定期運至租界外的義務前提下有權(quán)在新建大樓中安裝抽水馬桶。(21)Past Policy of Health Office regarding Water-closets,上海市檔案館藏,檔號: U1-2-789。此判例在公共租界產(chǎn)生了深遠影響,一時間是否所有人都能申請安裝,是否只有大型建筑才能安裝,能否申請興建私人化糞池或其他有關污水處理設備等問題甚囂塵上。(22)Sanitary Problem Raised by Decision, The China Press, July 20th, 1915, p.2.

1915年7月,修正建筑規(guī)則委員會(Commission for the Revision of the Building Rules)成立下屬委員會(Sub-Committee on Water-closets of the Building Rules Commission),負責與地產(chǎn)委員會協(xié)商起草專門針對抽水馬桶的建筑規(guī)則。(23)《1915年工部局年報》,上海市檔案館藏,檔號: U1-1-928。12月,《地產(chǎn)章程》第30款修正案公布,抽水馬桶成為公共租界內(nèi)的合法存在。

禁令解除后的1917—1919年間,抽水馬桶年均增長突破300臺(24)Diagram showing number of water-closet basins installed in the Settlement (1916-1919), The Municipal Gazette, 1919, Vol.XII, No.648, p.295.,絕大多數(shù)分布于公共租界中區(qū)(圖2)。1919年,工務處以信函問卷方式向中區(qū)河南路以東的地產(chǎn)主了解安裝抽水馬桶的意愿。結(jié)果顯示3—5年內(nèi)預計有1 382個抽水馬桶將被安裝。(25)Sewage Disposal and Water Supply, The Municipal Gazette, 1919, Vol. XII, No.616, p.44.考慮到抽水馬桶激增將對舊有排污管道系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力,工部局開始謀求相應的現(xiàn)代化改造計劃。

圖2 1919年公共租界中區(qū)抽水馬桶安裝點分布

二、 新式排污管道網(wǎng)絡的空間形態(tài)

(一) 中區(qū)排污管道計劃的空間形態(tài)(1920)

《地產(chǎn)章程》第30款修正案通過后,如何改造舊有排污系統(tǒng)成為工部局的首要問題。為此,董事會在下屬委員會的基礎上又成立了多部門聯(lián)合委員會(Joint Board)。

1920年11月22日,經(jīng)聯(lián)合委員會多輪協(xié)商,在統(tǒng)籌路權(quán)和管道維護費用的基礎上工務處提出了2項草案。草案以存在較多抽水馬桶的河南路以東地區(qū)為起點,以北區(qū)污水處理廠為終端,計劃建設“中區(qū)東部—北區(qū)界外”走向的管道當作新式排污管道網(wǎng)絡試點。

草案1集中討論基礎設施。排污總管鋪設在道路下方中部,埋深4—10英尺不等,污水通過傾斜的管道由重力驅(qū)動流向3處噴射泵,依靠噴射泵壓力流向外灘公園(今黃浦公園)附近的收集箱(collecting tank),并在泵站12英尺揚程離心泵逐級抬升下輸送至污水處理廠(sewage treatment works)。收集箱為地下混凝土結(jié)構(gòu),設計容量75 000加侖,24小時不間斷處理總流量600 000加侖的污水。

草案2集中討論路線布局。污水總管穿過蘇州河給出了兩套方案,一是北四川路方案,即穿過四川路橋,走北四川路;二是狄思威路方案,即穿過外白渡橋,沿黃浦江岸線東行后走狄思威路(今溧陽路)。(26)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1919, Vol.II, No.667, pp.424-425.北四川路方案的優(yōu)點是管線總長度較短,缺點是要對四川路橋重新施工改造,此外北四川路下方本身已是密布地下管線,留給排污管道的空間并不充足。狄思威路方案的優(yōu)點是排污管道能固定在外白渡橋桁架上,缺點是線路太長,比前者多用約1 000碼(約914米)材料。

1920年12月,董事會最終批準草案1和草案2中的狄思威路方案,并正式公布中區(qū)排污管道計劃(Sewage Disposal Central District Sewerage Scheme)(27)Plan for Sewer System for Shanghai Approved by Council Committee, The China Press, December 25th, 1919, p.8.,具體為:

(1) 主管道(main sewers): 沿黃浦江交通干道鋪設,具體為外灘—外白渡橋—黃浦路—南潯路—狄思威路,最終到達北區(qū)污水處理廠。

(2) 次級管道(subsidiary sewers): 大致以九江路、漢口路一帶分界,南部地區(qū)污水匯入福州路外灘交叉口泵站;北部地區(qū)入北京路(今北京東路)外灘交叉口泵站(圖3)。

圖3 1920年中區(qū)排污管道計劃圖

(3) 泵站(pump stations): 共設有6處站點,每處泵站除一座工作泵外還備有一座備用泵,確保泵站不間斷工作。

(二) 主管道的空間形態(tài)(1921—1927)

1921年,經(jīng)過多處污水處理實驗(28)《董事會對工務處提議建立污水處理實驗室的批復》,1920年12月16日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2590。, 工部局在歐陽路建設了第一座污水處理廠。然而夏季開始的管道鋪設碰上臺風天氣(29)Report of Deputy Commissioner of Public Works for August, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.767, p.335.,暴雨和漲潮導致的滲水給施工帶來困難,工程嚴重拖延(30)Public Works for Department Report for October, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.776. p.383.。直到1922年A(福州路外灘)、B(北京路外灘)、G(外灘公園)、C(南潯路漢璧禮路)、D(狄思威路)、E(靶子路)、F(靶子路北)泵站和相應排污管道才實現(xiàn)與北區(qū)污水處理廠的對接,并于當年4月開機運行。進行中區(qū)排污管道計劃的同時,董事會完成了東、西區(qū)污水處理廠的選址、規(guī)劃和買地。(31)上海市檔案館編: 《工部局董事會會議錄》第21冊,第704—708頁。1922—1923年西區(qū)、東區(qū)污水處理廠相繼動工,直到1927年I(昆山路乍浦路)、J(鄧脫路余杭路)、K(倍開爾路)、L(平?jīng)雎窊P州路)、M(平?jīng)雎?泵站、相應的排污管道以及東區(qū)處理廠,N(西藏路)、P(馬霍路)、R(小沙渡路康腦脫路)、S(靜安寺路西摩路)、T(愚園路西童女學)、U(白利南路極司非爾公園)、V(白利南路華倫路)、W(林肯路羅別根路)泵站、相應的排污管道以及西區(qū)處理廠才相繼投入使用。(32)《排污管道泵站建設及運行成本一覽表》,1936年,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2585。

主管道最終分中、西、東三路(圖4)。(33)王滌原: 《工部局溝渠工程計劃》,《申報汽車增刊》1923年9月15日,第22版。中路自外灘經(jīng)黃浦路、南潯路、狄思威路、北四川路、靶子路至北區(qū)污水處理廠(今歐陽路681號),負責處理河南路以東各處污水。東路在南潯路漢璧禮路泵站處與中路分叉,經(jīng)漢璧禮路(今漢陽路)、新記浜路(今新建路)、余杭路、舟山路、昆明路、保定路、長陽路、大連灣路(今大連路)、平?jīng)雎分翓|區(qū)污水處理廠(今河間路1283號),協(xié)助北區(qū)污水處理廠處理福建路以東各處污水。西路主支西藏路(今西藏中路)—靜安寺路(今南京西路)—極司菲爾路(今萬航渡路)與分支斐倫路(今九龍路)—康腦脫路(今康定路)—膠州路—愛文義路(今北京西路)—極司菲爾路在愚園路西童女學泵站交匯,再經(jīng)愚園路、白利南路(今長寧路)、華倫路(今古北路)、林肯路(今天山路)至西區(qū)污水處理廠(今天山路30號),負責處理福建路以西各處污水。從年維護費(泵站15%、北區(qū)污水處理廠44%、東區(qū)污水處理廠22%、西區(qū)污水處理廠19%)(34)《1922—1936年排污管道泵站建設大事紀》,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2584。占比估算,北、東、西三大處理廠的負載約為2∶1∶1。

圖4 1921—1927年公共租界主管道分布

北、西區(qū)處理廠分別緊靠沙涇港和蘇州河,處理后的沉積物可通過拖船直接運出。東區(qū)處理廠距黃浦江仍有較遠距離,為此工部局專門從平?jīng)雎焚F陽路口沿周家嘴路南緣開挖周家嘴運河(Point Canal),直通黃浦江周家嘴島西段(今復興島運河),以便于拖船從黃浦江進入。(35)Plan of S.M.C Sewage Treatment Works (Eastern) and Point Canal,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-5650。

(三) 次級管道的空間形態(tài)(1921—1923)

次級管道是排污管道三級體系的核心。公共租界北、東、西三區(qū)僅在主管道周邊根據(jù)業(yè)主需要鋪設了少量次級管道,在靜安寺路(今南京西路)、百老匯路(今大名路)等路段。次級管道的主體仍是污水產(chǎn)生量最大的中區(qū),交錯縱橫的管道形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。為了滿足董事會對于排污系統(tǒng)的迫切需求,次級管道幾乎與北路主管道工程同時動工。但1921年10月—1923年1月實際施工中,工務處并未完全按照1920年中區(qū)排污管道計劃進行,這體現(xiàn)為以下兩個方面。

一方面,管道并未鋪設到河南路以東的每一條道路地下,只根據(jù)實際擇取了部分重點道路。工務處規(guī)避了南京路全段施工,使租界最繁忙的東西干道能夠暢通(36)Sewage Disposal, The Municipal Gazette, 1921, Vol. XIV, No.767, p.329.;北京路、福州路兩處泵站覆蓋范圍的分界從九江路、漢口路一帶調(diào)整至南京路。原計劃“四通八達式”排污管網(wǎng)僅為理想狀態(tài),未考慮實際需求,排污效果與管道數(shù)量也并非線性關系,非重點區(qū)域的次級管道缺省可以通過后續(xù)入戶管道鋪設補強。

另一方面,管道一直延伸至中區(qū)最西側(cè),未以計劃內(nèi)“河南路—山東路”為界。1922年4月后,隨著九江路(山西路—福建路段)、福州路(山東路—福建路段)工程突破預定的西界,工務處計劃將西路主管道的起點拓展至西藏路一帶,中區(qū)西部區(qū)域也因此建設了相應的次級管道。值得關注的是,與外灘區(qū)域不同,主管道并未覆蓋整條西藏路,只經(jīng)漢口路延伸至福建路,漢口路以南補充次級管道。相應地,福建路成為南京路以南區(qū)域東、西兩側(cè)次級管道的分界線,這可能是受建設成本制約。

中區(qū)次級管道的空間形態(tài)可概括為三部分(圖5),一是外灘—南京路—河南路—蘇州路圍合區(qū)域,在北京路、仁記路(今滇池路)匯入中、東路主管道;二是外灘—愛多亞路(今延安東路)—福建路—南京路圍合區(qū)域,在漢口路、廣東路匯入中、東路主管道;三是福建路—愛多亞路—西藏路—南京路圍合區(qū)域,在漢口路、云南路匯入西路主管道。此外,河南路—南京路—西藏路—蘇州路圍合區(qū)域沒有鋪設次級管道,可能由于該區(qū)域除南京路沿線地價較高外,其余部分為中區(qū)地價最低處(37)曾聲威: 《近代上海公共租界城市地價空間研究(1899—1930)》,復旦大學碩士學位論文,2013年,第52頁。,靠近南京路的業(yè)主可選擇接入九江路管道,其余地區(qū)業(yè)主安裝抽水馬桶意愿則較低。

圖5 1921—1923年公共租界中區(qū)次級管道分布

為避免與舊有排污管道(即排水管道)空間沖突,次級管道盡可能以東西向為主。除圓明園路、四川路、江西路、云南路存在較長南北向管道外,其余道路基本為東西向,由此形成了排水管道呈南北走向,排污管道呈東西走向的分布格局。

(四) 入戶管道的時空分布(1923—1941)

排污管道入戶段(house sewers)是整個排污系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”,也是三級管道中最晚開始施工的部分,直徑一般4—6英寸(主管道12英寸,次級管道9英寸)。入戶管道安裝一般由用戶地產(chǎn)所屬宗地的代理洋行向工部局提出申請,草簽合同確定管道數(shù)量、安裝時間、房屋地址和預估費用,還可以選擇周末和夜間施工(38)《圓明園路冊地11號6英寸入戶排污管道安裝收據(jù)》,1924年4月29日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-5305。,用戶使用無須支付年費或月費。一旦入戶管道接入次級管道開始正常工作,工部局將停止對該業(yè)主的糞罐車清運業(yè)務。由于用戶將草紙等雜物扔進抽水馬桶導致排污管道堵塞相當常見,工部局常向業(yè)主收取疏通費以實現(xiàn)盈利。(39)《工務處與浙江實業(yè)銀行關于入戶排污管道安裝的來往函件》,1923年8月25日—10月25日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2646。

工部局與代理洋行在安裝排污管道之前磋商的函件,以及上門完成安裝并交付使用后開出的收款票據(jù)均在工部局檔案中有留存。(40)《漢口路、河南路、香港路、仁記路入戶管道安裝函件》,上海市檔案館藏(下同),檔號: U1-14-2646;《平望街、盆湯弄、外灘入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-2647;《廈門路、愛多亞路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-2649;《南京路、勞合路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5221;《江西路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5247;《北京路、北海路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5260;《圓明園路、云南路、西藏路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5305;《福建路、福州路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5345;《四川路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5348;《廣東路、交通路、芝罘路、浙江路、直隸路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5395;《西藏路、天津路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5399;《南京路、牛莊路、寧波路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5413;《漢口路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5414;《勞合路、博物院路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5418;《山西路、山東路、蘇州路、博物院路、汕頭路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5430;《九江路、廣西路、貴州路入戶管道安裝函件》,檔號: U1-14-5438。筆者從中提取總計331處有效的管道安裝信息,并將其編制成“入戶排污管道安裝信息表”,以此為基礎復原1923—1941年間公共租界中區(qū)入戶管道的分布(圖6)。

a) 1923—1928

分時段對比可見1923—1928年間入戶管道主要在河南路以東區(qū)域,尤其密集分布于四川路以東區(qū)域;1929—1934年間主要在河南路以西、南京路以北區(qū)域,南京路和北京路之間尤為密集。經(jīng)過以上兩時段中區(qū)入戶管道的“7”字形分布格局已經(jīng)形成,即南北向四川路與外灘之間為最密集區(qū),東西向南京路與北京路之間為次密集區(qū)。截至1934年,入戶管道基本建設完畢,1935—1941年間安裝量已極少。

隨著排污管道網(wǎng)絡中主管道、次級管道、入戶管道三個層級建成,新式排污系統(tǒng)正式承擔起處理生活污水的職責,舊有排污管道則轉(zhuǎn)型為排水管道,專門負責雨水排出。

三、 排污系統(tǒng)升級對地下空間整合的影響

(一) 地下市政管線的空間分布格局變遷

19世紀,公共租界地下管線僅有煤氣管和供水管兩種,施工中一般將煤氣管鋪設于道路南側(cè)或東側(cè),供水管鋪設于道路北側(cè)或西側(cè)。董事會一度考慮將輸電線、電車電纜埋入道路北側(cè)或東側(cè),電話線埋入南側(cè)或西側(cè),這遭到了工務處會同電氣處(Electricity Department)、自來水公司(Shanghai Waterworks Co., Ld.)、自來火房(Shanghai Gas Co., Ld.)、電話公司(Shanghai Mutual Telephone Co., Ld.)、制造電氣有限公司(Shanghai Electrical Construction Co., Ld.)總工程師們的一致反對,他們認為供電線路、供水管道與電話線路、煤氣管道分居于道路兩側(cè)在空間布局和工程安全上是不理想的。1913年11月,工部局出臺了地下管線鋪設規(guī)范,確立供電線路和煤氣管道位于道路南側(cè)或東側(cè)、電話線路和供水管道位于道路北側(cè)或西側(cè)的分布格局。(41)Underground Mains, The Municipal Gazette, 1913, Vol. VI, No.317, p.263.

“強電線路+燃氣管道/弱電線路+供水管道”的分布不僅是規(guī)范要求,更是合理妥善的選擇?？臻g上看,供水、煤氣管道以及高壓輸電線占據(jù)空間較大,電車電纜需要空間較小,電話線幾乎忽略不計,因此“肥瘦搭配”是理性的決策。出于安全考慮,高壓輸電線和電車電纜屬于強電,無論與煤氣還是供水管道搭配都存在隱患。但考慮到供水管道入戶部分結(jié)構(gòu)更為復雜且需要連接消防栓,還是決定將供電線路與煤氣管道置于同側(cè)。

地下市政管線占據(jù)的空間除本身體積外,還需考慮安全距離。以供電線路和煤氣管道為例,高壓電纜往往在2—8條不等,需要較大的橫向空間。(42)《平?jīng)雎?、楊樹浦路、華盛路一帶22kV電纜空間占據(jù)示意圖》,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3062。為避免損傷煤氣管道,電纜表面進行鉛封處理后還要包兩層鋼帶,最外層還有“倒U”形鑄鐵或鍛鐵保護框架。(43)《電氣處致工務處函件》,1919年2月28日、1921年12月14日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3073。即便如此,還是有煤氣管道和高壓電纜互相干擾的事故。1914年1月,福州路漢口路轉(zhuǎn)角處高壓電纜燒穿附近煤氣管壁,造成大量用戶煤氣供應被切斷,并導致巨額煤氣泄漏損失;1931年9月,西藏路高壓煤氣管道放熱導致附近22 000 V高壓電纜老化引起嚴重的斷路事故。(44)《工務處致自來火房函件》,1914年1月12日、1931年9月23日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3032。據(jù)目前的檔案,一般市政管線間隔5—10英尺不等,參考公共租界普通道路30—60英尺的寬度,地下空間之擁擠可見一斑。

電話線路(45)《華洋德律風公司致工務處函件》,1929年3月14日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3062。和高壓供電線(46)《地下電纜之建筑》,《會報》1928年第36期。分布于道路兩側(cè)人行道下方,埋深較淺以方便開挖維修。供水管道(47)《自來水公司致工務處函件》,1907年10月12日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3072。和煤氣管道(48)《電力公司、自來火房等與工務處來往函件》,1933年9月,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3063。布于電話線和高壓電纜內(nèi)側(cè),因出現(xiàn)故障的概率較低,埋得較深。極少數(shù)道路存在電車電纜,由于鋪設時間較早,位置不規(guī)范,一般位于煤氣和供水管上方。(49)《自來火房總工程師與工務處長來往函件》,1906年9月,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2978。早期排污管道因孔徑大位于中部,新式排污管道會盡量與其保持間距,一般兩種管道分居道路正中混凝土加固層兩側(cè)位置,分別承擔排水和排污功能,埋深大于其他市政管線。新式排污管道的鋪設使公共租界相關道路地下空間呈現(xiàn)“供電線路—燃氣管道—排水管道、排污管道—供水管道—電話線路”的分布格局(圖7)。

圖7 公共租界地下管線空間分布示意

(二) 排污管道與供水管道、煤氣管道的空間爭奪

受時代局限,英租界及公共租界早期缺乏規(guī)劃,對未來城市發(fā)展預計不足,大量市政工程未能預留足夠空間。20世紀以降管線數(shù)量的增加(50)《北京路、山西路、九江路、勞合路一帶供水管道分布圖》,1931年,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2718。使地下空間日漸擁擠,排污管道與其他管線直接發(fā)生空間爭奪。

依城市工程管線規(guī)劃原則,壓力流管線須避讓重力流管線。(51)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部主編: 《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》(GB50289-2016),中國建筑工業(yè)出版社2016年版,第3頁。早期排污管道很好地遵循了規(guī)則,新式排污管道雖也是重力流管道,卻因是“后到者”要避讓業(yè)已建成的壓力流管道。大量案例證明,煤氣、供水管道兩種壓力流管道就深受排污管道鋪設影響。

自來火房權(quán)屬管理的煤氣管道,在1921年他們得到工務處的承諾: 為保證安全,排污管道淺于7英尺的溝槽至少離開煤氣管道5英尺以上,深于7英尺的溝槽至少離開6英尺。(52)《工務處與自來火房來往函件》,1921年6月15—6月18日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3029。然而,1923年1月工務處在江西路(廣東路—福州路段)施工過程中還是不慎挖斷了煤氣管道,造成大量煤氣泄漏和嚴重滲水。為應對自來火房的詰責,時任工務處長哈鉑在應允按每月4 500銀元支付修理和深埋費用的同時也表達了惋惜和無奈,他表示只能向自來火房提供中區(qū)排污管道計劃藍圖,并提議此后鋪設管道在自來火房的監(jiān)督下進行,但無法保證類似事故不再發(fā)生。他還指出,如果條件允許,工務處會將排污管道鋪設于道路另一側(cè),但這一措施仍受限于排污管道自身孔徑和地下管線的擁擠狀況。(53)《自來火房與工務處來往函件》,1923年1月8—1月23日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3029。

自來水公司在1923年6月與工務處就人孔井(manhole)中穿過的自來水管遷移問題展開協(xié)商。該處人孔井位于香港路江西路轉(zhuǎn)角處,由于香港路非常狹窄,相對應的地下空間也頗為局促,1922年鋪設的排污管道幾乎直接布在自來水管下方。排污管道和自來水管間隔極近,且排污管道穿過了人孔井的檢修空間。工務處認為,自來水管在上,排污管道在下,安裝過程中已經(jīng)預留了安全距離,污水不會對自來水造成任何影響。自來水公司則認為,如果排污管道出現(xiàn)破裂,噴濺的污水會侵蝕自來水鑄鐵管道,導致水源污染。之后工務處同意遷移自來水管,但要求自來水公司自行承擔費用;自來水公司則堅持鋪設排污管道才導致了這一局面產(chǎn)生,費用理應由工務處承擔;最終,工務處妥協(xié)并支付了施工費用。(54)《自來水公司與工務處來往函件》,1923年6月25日—7月6日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2716。

作為市政工程主管部門的工務處有監(jiān)管各公共事業(yè)機構(gòu)的權(quán)力。理論上,工務處以工部局名義開出官方命令,自來火房、自來水公司應照章執(zhí)行,但實際狀況是工務處處于弱勢地位。如按1905年工部局與自來水公司訂立的開掘路面、埋設管道的相關規(guī)定,“所有大小管子如何安裝須要符合本局工務員之意,施工費用歸自來水公司完繳”(55)《工部局訂立自來水公司道路施工章程》,1905年7月1日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2717。。然而,自來水公司作為私營企業(yè),雖然承擔公共事業(yè)的部分職能,但仍具極強獨立性。在與工務處的談判中,還曾引入第三方機構(gòu)等方式拖延進度。如對于連接各主要路段消防栓的自來水管,自來水公司會邀請火政處介入,以消防安全為名對抵制施工(56)《火政處關于消防檢查的文件》,1925年3月18日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2718。;如果施工不可避免,其往往又會為己方爭取盡可能多的賠償(57)《工務處與自來水公司關于521號消防栓遷移來往函件》,1925年2月3日—10月15日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2716。。

20世紀20年代,排污管道的引入加劇了原有地下市政管線的擁擠問題。工務處與眾公共事業(yè)機構(gòu)反復協(xié)商,對地下空間分配進行局部調(diào)整,以緩解排污管道與供水、煤氣管道的空間爭奪。

(三) 排污管道與供水管道、供電線路的功能聯(lián)動

排污系統(tǒng)正常運行除需保證不同層級排污管道的密封性和泵站的高效性,還需供水管道和供電線路的支持。為實現(xiàn)功能聯(lián)動,有關設施的建設和工程細節(jié)更使工務處遭遇前所未有的考驗。

供水管道的作用體現(xiàn)在入戶管道部分。抽水馬桶正常運轉(zhuǎn)需要完善的給排水裝置,即供水管道進水、排污管道出水,入戶管道需同時接入排污總管和供水總管?，F(xiàn)存檔案中很難找到公共租界建筑給排水系統(tǒng)的工程圖紙,只能依據(jù)草圖大致推測其主體構(gòu)件為進水管、出水管、水箱、貯水池(圖8),按常識還應附有閘閥、止逆閥、水泵等管道附件。對于建筑內(nèi)部縱向多樓層和橫向多房間的情況,應當存在立、橫干管及相應的支管。(58)《愚園路290號裝置抽水馬桶及管道草圖》,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-6163;《平望街、廣東路、浙江路一帶入戶管道安裝草圖》,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2647。

圖8 公共租界建筑物排污管道和供水管道空間結(jié)構(gòu)示意

供電線路的作用主要體現(xiàn)在排污主管道部分。排污主管道的分段設計使段內(nèi)能夠依靠重力梯度實現(xiàn)污水流動,段間則必須依靠節(jié)點泵站實現(xiàn)污水抬升。泵站需要饋線電纜(feeder)提供電力。為保證泵站全天候運行,高壓電纜被設計成雙保險線路,主線路一般從最近的次級變電站(sub-station)通過地下電纜接入,副線路一般從桿式變壓器(pole transformer)通過架空電纜接入(表1)。(59)《電氣處致工務處函件》,1922年3月29日,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-2584。因此,泵站附近的地下線路會異常復雜,電纜在排污管道溝渠中相互交錯。(60)《潼山路、東熙華德路、元芳路一帶地下電纜、排水和排污管道分布情況草圖》,1933年,上海市檔案館藏,檔號: U1-14-3071。

20世紀20年代前,各類地下市政管線不僅在空間上保持充足的安全距離,功能上也相互獨立,毫無聯(lián)系。排污管道的引入不只是市政管線數(shù)量的簡單增加,事實上形成了與供水管道、強電線路的功能聯(lián)動,開發(fā)了城市地下空間的綜合效益。

四、 結(jié) 論

上海公共租界早期的排污系統(tǒng)以南北向為主,以九江路一帶為界,分別通向蘇州河和洋涇浜。由于管道缺乏重力梯度、河流缺乏沖刷能力,工部局被迫對生活污水采取人工清運的處理方式,以保障“雨污合流”的排污系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。20世紀初,為了應對引入抽水馬桶帶來的挑戰(zhàn),工部局決定建設新式排污系統(tǒng)以實現(xiàn)“雨污分流”改造。

以1920年中區(qū)排污管道計劃為基礎,1921—1934年間排污管道網(wǎng)絡形成了主管道、次級管道和入戶管道三個層級的空間形態(tài)特征。主管道分為中、西、東三路,污水通過節(jié)點泵站逐級抬升輸送至城郊河流附近的處理廠。次級管道以東西向為主,以福建路為界分別匯入外灘和西藏路的主管道。入戶管道主要分布于河南路以東的區(qū)域,密集分布于四川路以東區(qū)域。

排污系統(tǒng)的升級,也通過影響其他地下市政管線帶來了城市地下空間的整合。排污管道與供水管道、燃氣管道之間的空間爭奪,催生了地下空間分配格局的局部調(diào)整,排污管道與供水管道、供電線路之間的功能聯(lián)動,實現(xiàn)了地下空間的綜合開發(fā)與利用。