張永翔老師111年1月19日
「臺南山上花園水道博物館」,原為「臺南水道」是日治時期建構的自來水淨化處理設施,建築與空間形式極具特色,園區內兩棟紅磚建築物,「快濾筒室」保存14座英國進口的快濾筒,「送出唧筒室」保存南臺灣首座火力發電廠,2005年指定為國定古蹟。
111年1月19日(星期三),臺南水道結構技師施忠賢(臺南市結構工程技師公會理事長,國立成功大學建築學博士),於「臺南山上花園水道博物館」講述日治時期臺南水道的興建源起,以及園區內的建築物功能與建築型式。
臺南市街為臺灣最早開發的地區之一,在日治時期與臺北並列臺灣兩大城市,然而主要街區仍以井水作為主要飲用水,易造成疾病傳染。為提供潔淨民生用水,「1896年(明治29年),臺灣總督桂太郎,邀請英國技師威廉巴爾頓與其助手濱野彌四郎,進行衛生工程調查與設計」(呂哲奇,2004)。開始建設現代化水道設施,取替代臺灣過去汲取溪水、鑿井的傳統。
臺南水道位於臺南市山上區,基於飲水需求與衛生安全,預防傳染病而設置的自來水基礎建設,於1922年完工使用,提供臺南市街、安平與永康民生用水,是日治時期建造的臺灣第一代水道廠房,也是日治時期衛生工程現代化的重要里程碑。
「臺南山上花園水道博物館」,整體建築與空間形式極具特色,迄今已滿百年的「快濾筒室」、「送出唧筒室」兩棟紅磚建築,於2005年指定為國定古蹟,這兩棟建築物,具有歷史文化與藝術價值,因為「快濾筒室」完整保存14座英國進口快濾筒,「送出唧筒室」保留南臺灣首座火力發電廠的珍貴文物。
「臺南山上花園水道博物館」包括兩大區域:博物館區與淨水池區。博物館區包括「快濾池室」、「快濾筒室」、「送出唧筒室」,淨水池區則包含「淨水池」與「量水器室」。
施忠賢技師說,臺南水道的水源取自曾文溪,經唧筒揚水至「沉澱池」沉澱,再送至「快濾池室」與「快濾筒室」,進行水質過濾處理,再利用「送出唧筒室」將淨水輸送至南方約兩公里丘陵的「淨水池」內貯水,最後以重力給水方式,供應整個臺南市民生用水。臺南水道的沉澱、快濾、淨水流程。
第二次世界大戰後,臺南市因人口增加、用水量大增,日治時期水道設施不敷使用,臺灣自來水公司於1952年增建「快濾池室」。「快濾池室屋架為木造正同柱式桁架,地下層仍保留快濾池管線」(文化部文化資產局,2019),建築風格不同於「快濾筒室」與「送出唧筒室」,迄今已將近70年。
快濾池室是地下一層、地面一層之加強磚造建築,外牆為淺綠色經過拉毛處理的特殊質感,屋架為典型純木造正同柱式桁架。「快濾池室」是將原水(未經淨化處理之溪水),經過沉澱、加藥、過濾、消毒等程序,處理為適合飲用的淨水。
「快濾筒室建造於日治大正年間,具有承重牆結構系統的廣間型磚造建築,L字型建築,面積約1,310平方公尺」(張玉璜,2014)。建築體主要分為三個區域,包括:設置快濾筒設備的快濾筒室、側邊的加藥室及後方的辦公室。
從曾文溪抽取的原水,經過沉澱池初步沉澱後,導入快濾筒室,先經過化學加藥室加入藥物後,送到此處由快濾筒進行過濾。14座從英國進口的大型快濾筒,是臺灣首次引入的自來水快濾設施。桶內濾砂原由義大利西西里島進口,後來改用澎湖砂,因為澎湖砂很細、很乾淨,適合作為濾砂。
施忠賢技師指出,1918年明治維新,日本全盤西化,建築設計全盤學習英國,1922年完工的「快濾筒室」整棟建築,包括扶壁、基礎均是磚造,沒有使用鋼筋混凝土,使用的清水磚尺寸,比現在的紅磚尺寸大,「快濾筒室」有三個值得欣賞的建築結構。
第一是「雙層偶柱式桁架」(Queen post truss),施忠賢技師說,2004年第一次走進「快濾筒室」時,當他看到保持完整的屋架,著實嚇了一大跳,這是全臺灣最漂亮的一組屋架。屋頂上的木桁架跨度高達16.3公尺,雙柱排列以三角形支撐屋頂負重。水平橫梁中間以鋼索連結,增加抗震彈性,視覺看起來十分輕盈,完美展現建築工藝美學,屋架使用臺灣檜木,屋齡已有百年,至今屹立不搖。
第二是「太子樓」(Building included Covered Ridge with Sidewall Openings),快濾筒室屋架上面,另外搭設了一座的雙坡小屋頂,這就是「太子樓」,具有採光與通風功能,陰天即使不開電燈,還是十分明亮。施忠賢技師指出,當室內的快濾筒運作時,會產生大量熱氣,為避免機器運轉過熱,除了經由兩側窗戶排氣外,另外利用通風原理,將上升的熱空氣從屋頂排出。
第三是「扶壁柱」(Buttress-Shaped Piers),臺南水道完工初期外牆沒有扶壁柱,昭和5年(1930年)新營地震,臺南水道受損嚴重,於是在建築物兩側外牆,增設扶壁柱做為補強。施忠賢技師指出,2012年修復時,先打入微型椿,實施地質改良,增加地盤承載力。日治時期扶壁柱裡面的鋼版,因為已經鬆脫或變型,修復時更換為新的槽鋼。如今看起來,整排簡樸的幾何造型扶壁柱,增加快濾筒室的宏偉壯麗。
「送出唧筒室」於1922年啟用,是水道系統規模最龐大的建築,主體結構由內側磚牆與外側鋼筋混凝土柱樑框架構成,柱樑框架以三形連結,擴大斷面增加剛度,形成「送出唧筒室」建築外觀的最大特色。上方木桁架為正同柱式桁架(King Post Truss),抗拉之吊鞍構件以鋼棒取代常見之木料,並設有維修用天車軌道,內側牆體與立柱多處可見為提升結構強度與韌度,興建之補強鐵板。
「送出唧筒室」包括送水及送電系統,並設有鍋爐與備用發電系統。設置在一樓「1915年製造的4組唧筒機,由濾過器室快濾後的清水,藉由此處的唧筒機,將水輸送至地勢較高的淨水池區」(徐明福,2005)。另外還包括:設備維修室、凝氣室、火力發電室及變壓器室等,提供唧筒機的動力。
施忠賢技師指出,1930年發生新營大地震,「送出唧筒室」受損嚴重,產生許多垂直裂縫,建築物許多地方都裂開了,於是在建築物外面,增加垂直的扶壁柱、與橫向的水平梁,將整棟建築物圍束起來。2012年補強結構時,在室內與室外增加槽鋼,槽鋼裡面安置管線。屋頂採用四分水,。施忠賢技師指出,牛腿的懸壁梁與柱子上面,有許多細緻的泥塑裝飾,雖然只是一棟自來水廠,但是建築工藝卻十分漂亮,這些都是受到英國人的影響,十分值得細心觀賞。
由曾文溪抽取的原水,經過沉澱及「快濾筒室」處理後變成淨水,流放至「送出唧筒室」,再由唧筒(加壓馬達)加壓輸送至1.8公里外,地勢較高的淨水池。而驅動唧筒的動力,便是由火力發電而來,整個輸水過程因此興建了火力發電設施,提供唧筒的穩定電力,不致使供水系統因唧筒電力不足而中斷。
施忠賢技師指出,鍋爐室內為燃煤火力發電裝置,為了排放廢氣,設計了一座高度達36.3公尺的巨型煙囪,相當於12層樓高,煙囪採用鋼板拼接,從遠處看非常顯眼。「臺南水道在1982年停止運作後,為了避免煙囪倒下釀災,於是拆除煙囪,只保留煙囪基座」(臺南山上花園水道博物館,2021)。在「送出唧筒室」牆面,可以看到與基座出口同樣的圓拱形痕跡。
淨水池距離博物館區約1.8公里,步道前面為磚造的量水器室,形式素樸高雅。登上189階的階梯步道可抵達淨水池。淨水池為天然石材與仿石塊組合而成之西方古典樣式,「淨水池兩側各有一座水質檢驗室,頂部覆土與植披設有59座鑄鐵通氣管柱」(文化部文化資產局,2019)。淨化處理後之清水,經20吋的鑄鐵管,將水送至臺南市區。
施忠賢技師指出,此處高程為255公尺,利用重力將水輸送到臺南驛(臺南火車站),臺南驛高程為50公尺,初始時只有輸送到臺南市街某幾個定點,用水的人需自行去定點取水。當時自來水十分珍貴,只有醫生或有錢人的家裡才有自來水,一般市民還是使用井水,後來才慢慢的接戶到每個家庭裡。
淨水池目前仍與百年前一樣,因為淨水池上面需要加頂蓋,於是興建混凝土的平頂屋頂,並在上面植草,使淨水池內的水不會太熱,不僅有隔熱功能,而且與大自然完全融合起起來,這種綠建築觀念,沒想到在100年前日治時期就有了。