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长文转载:下水道——埋藏在地下的城市实力

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按:本文整理自安邦咨询·城市组于2011年的内部演讲,以描述性的方式大致介绍了下中国及世界各国的下水道情况。值北京2012年7月21日暴雨造成37人死亡的惨剧时,拿来与大家分享。转载时请注明出处,来自于安邦咨询。

1、内涝似乎已成为我国诸多城市遭遇强降雨后的普遍状态

人民日报披露,2008年—2010年间,全国62%的城市发生过城市内涝,内涝灾害超过3次以上的城市有137个。今年因为大雨而发生内涝的城市将近有20座。国家住房和城乡建设部副部长仇保兴明确指出:城市内涝的本质不是水淹了城市,而是快速膨胀的城市因为排水系统建设滞后“挡了水的道”。

从2008年到2010年,全国有351个城市做了一个调查统计,大概60%多达到50厘米以上,发生过内涝,50厘米以上的内涝占了70%多,积水超过半小时的占到将近80%。

从几年的状况看,一个整体的感受就是发生暴雨的城市越来越多,暴雨的频率越来越高,多个地区出现南北同涝、旱涝急转。城市内涝,主要是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。这一现象在过去数十年中并不鲜见,但近年来却显得尤为突出,且愈来愈严重:

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2、回顾人类下水道系统建设的历史

下水道 ,是一种城市公共设施,用于收集和排放城市产生的生活废水以及工业生产上所产生的公园废水、雨水。

水是人类生活和社会经济发展不可缺少的基本物质条件,城市给排水系统,是一个城市存在和发展的必要条件,也是衡量一个文明程度的重要标准之一。地下管线是城市的生命线,也是城市安全与繁荣的根基所在。生命线工程,维持城市正常运转的关键。

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3、世界主要接触下水道工程分布示意图

下水道被称为城市的血脉,一个健康的城市,根据自身的特质和环境的不同,排水系统也各有特色,这张图显示的就是几个比较著名的城市的地下管道系统

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4、古罗马:2500后还在使用的下水道

近代下水道的雏形源于法国巴黎,至今巴黎仍拥有世界上最大的城市下水道系统。但早在古罗马时期下水道就已经出现。

罗马被誉为永恒之城,其中就有我们大家都很熟悉的广场、大剧院、斗兽场、公共澡堂,万神庙等,但罗马最伟大的之处还是她的城市供排水系统,包括以高架引水渠闻名的供水系统和以下水道闻名的排水系统,这二者构成了城市的消化系统,保持的城市的卫生、清洁和健康。

公元前6世纪左右,伊达拉里亚人使用岩石所砌的渠道系统,挖掘了排入台伯河的下水道,其主干道宽度超过16英尺,渠道系统中最大的一条截面为3.3米×4米,尔后又为罗马人扩建。下水道的7个分支流经城市街道,最终汇入主道马克西姆下水道。暴风雨来临时,下水道被流水的巨大冲力清洗干净。罗马学者普林尼将其誉为罗马“最引人瞩目的成就”。直至建成2500年后,该下水道在现代罗马仍在投入使用。将暴雨造成的洪流从罗马城排出。

马克西姆排水道位于古罗马城的中心弗卢姆区,卡庇托儿山下方。大下水道(Cloaca Maxima)是由公元前5~6世纪古罗马皇帝罗马(可能是塔克文·普里斯库斯(Tarquinius Priscus))所建造的排水系统。尽管李维(Livy)把这项工程归功于塔奎因(Tarquin) ,这个下水道把山丘间山谷沼泽地里的积水疏通流入台伯河(意大利中部,流经罗马)。

古罗马在塔奎因用树篱作墙把埃斯奎林山、维米纳尔山和奎里纳勒山围在墙里以前,大下水道开始是作为小溪来输送来自这些山丘的流水。这些渠道使淤泥在其中流动,其尺寸约为3米见方,在普劳图斯(Plautus)的那个时代,它很可能是敞开的,因为普劳图斯把它称为沟渠。大下水道本身就是中央的一条大沟渠。正是由于有了这个排水系统(可能已填埋),才使丘陵之间的地区适宜人们居住,并为罗马广场提供了的空间。

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5、巴黎清道夫:芬芳“花都”的地下秘密

法国首都巴黎以浪漫和美丽享誉世界,而在这个城市地面以下50米的世界,还有一座同样庞大壮观的“地下城市”,这就是号称世界上最大的下水道系统。他给巴黎带来清新的空气和洁净的河流。事实上,在完备的下水道建设之前,巴黎也曾经饱受内涝、肮脏与恶臭的困扰。

19世纪中叶,巴黎已经是当时欧洲最大最先进的城市,但他的市政设施仍在沿用几百年简单的城市排污方式,污水直接泼如污水沟,流入塞纳河,屡次发生瘟疫。

1856年拿破仑三世责成豪斯曼改善巴黎排污系统,他提出将污水排到塞纳河下游,避免污染城市饮用水,随后总工程师贝尔格兰德设计并领导建设了下水道工程。从1850年开始修建,前后花了一个多世纪才完工。如今,巴黎下水道总长2347公 里,约2.6万个下水道盖、6000多个地下蓄水池。清淤系统配备了电脑控制,还有专门针对雨季塞纳河水的“涨水站”以及安全阀,以及用于下大雨时保证排 水效果的路边下水道等等。每天,超过1.5万立方米的城市污水都通过这条古老的下水道排出市区。

巴黎下水道有三个显著特点:1、借塞纳河流经巴黎的自然落差把城市污水带走;2、在排生活污水的同时兼顾雨水收集;3、开放步入式系统,高起点上一步到位,沿用150年至今不受限,避免了修修补补的麻烦。150多年前设计的下水道并非只是考虑污水排放,还有多至今沿用的清理养护技术。

在巴黎,如果你不小心把钥匙或是贵重的戒指掉进了下水道,是完全可以根据地漏位置,把东西找回来的。下水道里也会标注街道和门牌号码。你所需要的,只是拨个电话,这项服务是免费的!

从20世纪30年代其,巴黎下水道从传统的单纯排污转向对污水和雨水的清污后排放。新建了巨大的储水库。

排水系统建立在城市可控性之上。巴黎百年前的设计是基于对城市百年后发展的一个合理预期,而对于中国大多城市而言,城市发展是难以控制的。

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早在1200年,巴黎就有了排放雨水与生活污水的露天排水道,地下排水系统则是1370年建造的。现在巴黎使用的地下排水系统,是1850年的一个名叫欧根·贝尔格兰德的人 设计的,排水道总长达2100公里,每天能排放120万立方米的污水。

巴黎下水道总长2347公里,规模远超巴黎地铁,是世界上最负盛名的下水道,也是世界上唯一可供参观的地下排水系统。从1867年世博会开始,陆续有外国元首前来参观,现在每年有十多万人来参观学习。巴黎的下水道处于地面以下50米,水道纵横交错,密如蛛网。下水道四壁整洁,管道通畅,地上没有一点脏物,干净程度可与巴黎街道相媲美,不会闻到一丁点儿腥臭味。

据博物馆提供的数字,巴黎密如蛛网的下水道总长近2300公里,每年从污水中收回的固体垃圾有1.5万立方米,巴黎地区现有4座污水处理厂,日净化水能力为300多万立方米,净化后的水排入塞纳河,而每天冲洗巴黎街道和浇花浇草40万立方米的非饮用水均来自塞纳河。

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庞大的地下巴黎,最底层的是18世纪的采石场/教堂的墓葬/地铁/下水道

这里不仅承担清洁巴黎的重任,同时也是影视剧最喜欢的场所,更是一些流浪艺人的天堂,巴黎有许多所谓的地行客, 成天穿梭于地下寻找刺激和浪漫。

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6、伦敦下水道:工业奇迹的传奇与困顿

150多年前的伦敦污染严重,垃圾遍地,城市里到处是粪便的气息。1858年夏天,伦敦市内的臭味达到有史以来最严重的程度,伦敦市政当局同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。伦敦地下水道系统的修建也与流行病肆虐有关。由于水体污染,1848年-1849年间,一场霍乱导致1.4万伦敦人死亡。疫情结束后,为了改善滋生传染病的温床——伦敦地下水道,英国着手改进城市排水系统。

1700年的时候,伦敦已经是一个拥有57万人口的欧洲超级大都市,但城市的排水系统极其糟糕。

为将污水和雨水引入路两边的明渠或者马路两边的街沟中,泥土路面或者卵石街道都凿有迷宫般的沟沟渠渠。一英尺多深的明渠中塞满了灰烬、动物尸体,甚至粪便。糟糕的排污系统将街道变得肮脏不堪、臭气熏天。

1810年,英国人开始使用暗管排水,改变了城市的排水状况。

有趣的是,英国排水管道系统的建立,与霍乱的肆虐大有关系。

1831年,欧洲爆发霍乱。这次霍乱夺去约32000名英国人的生命。人们认识到,拥挤、肮脏的街道是疾病的温床。 1842年,大不列颠帝国派出考察队去罗马和巴黎参观供排水系统,他们惊讶地发现,古罗马的排水系统比起维多利亚时代的英国要先进得多、卫生得多。为了改善地下水道,英国政府成立了一个皇家委员会。

1856年,一位叫做巴瑟杰的人承担设计伦敦新的排水系统的任务。他计划将所有的污水直接引到泰晤士河口,全部排入大海。巴瑟杰最初的设计方案 是:地下排水系统全长160公里,位于地下3米的深处,需挖掘350万吨土,但这个计划连续5次被否决。

1858年夏天,伦敦市内的臭味达到有史以来最严重的程度,伦敦市政当局在巨大的舆论压力下,不得不同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。

1859年,伦敦地下排水系统改造工程正式动工。 1865年工程完工,实际长度超过设计方案,全长达到2000公里。下水道在伦敦地下纵横交错,当年伦敦的全部污水都被排往大海。

从整体规模上看,伦敦下水道比巴黎下水道工程要宏大,但在很多细节和清洁技术上考虑不周,有排污没有去污处理,雨水承载标准低,工作环境不好。

历史上,伦敦是较早进入世界大都市行列的城市,但是,由于下水道的困扰,使得暴雨时伦敦的城市公共卫生条件较差,暴雨时不仅出现内涝,而且造成伦敦市民疾病频仍。后来,由于成功地解决了下水道问题,伦敦不仅促进了工业、经济和文明的发展,也让市民远离疾病和死亡的威胁。

1848年的伦敦是当时世界上最大、人口最多的城市,人口达到200万。当时,伦敦的城市下水道与河流直接相连,整个城市的工业和生活污水都排往泰晤 士河。充满了垃圾、粪便和污物的水流入泰晤士河并让河水发酵,也污染了整个城市。这一年,伦敦暴发霍乱,死亡14000多人。疫情结束后,有人认为是城市的污浊空气引起了霍乱,而伦敦上空浓密的雾气被认为就是导致疾病的瘴气。当然,这些瘴气也被认为与其他疾病,如猩红热、痢疾等有关。

但是,伦敦污水治理委员会任命的测量工程师约瑟夫·巴瑟杰在疫情结束后进行的调查发现,伦敦人使用抽水马桶后的粪便直接排入伦敦原先的地下水排放系统,造成严重的堵塞,有的污物甚至再回灌进居民家中。巴瑟杰认为,伦敦的霍乱可能与城市地下排水系统有关。然而,当时没有人相信这一点。

1853年,霍乱再次肆虐伦敦。传染病医生约翰·史劳把发病的人群与伦敦的地理位置联系起来,认为霍乱是由水源造成的,提出改造水源,但是伦敦当局还是没有认可。直到1856年,巴瑟杰才承担了设计伦敦新的下水道系统的任务,新计划是建造全伦敦的下水道,要下挖到地下3米,地下排水系统全长160公 里,需挖掘土方350万吨,将城市污水直接引到泰晤士河口,排入大海。

这个方案拖延到1859年才动工,工程规模也扩大到全长1700公里,让下水道在伦敦地下纵横交错。为了防止下水道造成伦敦城的坍塌,工程使用了新型高强度的水泥砖。整个工程在1865年完工,但实际长度超过设计方案,下水道全长达到2000公里。不过,伦敦这个现代意义上的城市下水道的一个重要特点还在于,将污水与地下水隔离开来。尽管在城市下水道完工的1865年伦敦再次发生霍乱,但由于下水道把污水与地下水分隔开了,也就有效地避免了霍乱菌污染水源,从而阻止了霍乱的进一步传播,因此这一年的霍乱感染人数是历年最少的,而且之后伦敦再也没有发生过霍乱。

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7、江户川工程:守护东京的地下神殿

东京本来的名字叫做江户,也就是河口的意思,都内有着隅田川、荒川、江户川等几条大河。甚至东京本身的很多地段都是由隅田川、荒川、江户川等几条大河在流向东京湾的过程中冲积出来的。再加上东京以前的交通大都靠水路,所以除了自然形成的大大小小的河流以外,还开凿了许多人工河流。这些河流,就成了东京排水泄洪的天然渠道。

但是,如果任由雨水把污水和垃圾一气冲入这些河里,东京就会回到1960年代遍地臭水沟的情况。何况,东京还有以庞 大著称的地铁系统,如果任雨水四流的话,就不仅仅是排水不畅的问题了,整个城市都会陷入巨大的危机中。所以,东京都建设了一套先进环保的下水道排水系统, 堪称世界最先进,除了用来承担各种污水的净化处理外,还用来应对台风时期的这种暴雨的排水。

东京都的雨水,分别有两种渠道进行疏通:靠近河渠地域的雨水一般会通过各种建筑的排水管,以及路边的排水口而直接流入雨水蓄积排放管道。这些雨水接着会被引导逐步排入都内的几条专用来泄洪的运河和河渠,最终通过隅田川之类的大支流排入大海。其余地域(比如一些密集住宅区和办公区)的雨水,会随着每栋建筑的排水系统进入公共排雨管,再随下水道系统的净水排放部分流入公共水域。当净水排放系统无法承担排雨量时,部分雨水则随污水管进入下水道,通过污水蓄水池来 瓦解突然涌来的暴雨造成的压力。

去过东京的朋友一定会发现东京都内遍布很多"川"平时你会看到是干枯的,偶尔有一些很少的水,其实这就是特大型城市的命脉,看似壕沟的"川"防汛作用确非常大,这是我在东京都涉谷区的中目川拍摄的,为缓解单调景色,日本政府在两边种植了樱花树,每年四月初,这里就成了著名景观了.其实很多人不喜欢住在壕沟两边,怕潮怕臭,但政府在方面治理的很好,加之国民的素质,很少人会往沟里扔垃圾,所以就是在夏天,你也几乎看不到苍蝇,除了樱花树的清香外,这里还非常幽静,所以壕沟两边建了很多豪宅,街边出现很多咖啡馆,西餐社等这些河道在排水中也起到了重要的作用。

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日本是个台风多发国家,东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建的。这一系统于1992年开工,2006年竣工,堪称世界上最先进的下水道排水系统。最大的下水道直径12米。东京的雨水渠道分靠河渠地域和其他地域两类,以便更好的排水,下水道的每一个检查井都有一个8位数编号,便于维修人员迅速定位。

江户川工程面积差不多半个足球场大,十几层楼高。

早期东京100万人口,下暴雨也不怕,因为城市不大,雨水大都能渗入地下,也容易排出城外。后来日本人口大量涌入城市,到1950年,日本的人口城镇化率 已达37.3%,相当于我国本世纪初的比例。那时,他们的政府跟我们今天差不多,城市建设也是“先地上后地下”,优先解决住房、交通等设施,顾不上排水系 统建设。到上世纪70年代,城市迅猛发展,东京人口已达1000万的量级,这时城市地面大都被钢筋混凝土覆盖,雨后内涝危害很重,必须加大城市排水能力的建设。

但他们随后发现,仅加大排水能力难以解决问题。因为城市在急速扩张,原来城外的排洪河道变成了城市的内河。于是他们发展起第二代技术,叫做“雨水蓄滞”。各小区都要求建不小于500立方米的雨水调节池,楼间空地、学校操场等高程要求比周边地势低半米,下雨时可起临时蓄水作用。城市河道边的公园,要求 人工开挖“游水池”,起分滞雨洪的作用。但雨水蓄滞的空间毕竟有限,于是他们又兴起了第三代技术——“雨水渗透”。将不透水的路面改用透水材料建设,把原 来雨水调节池底部的水泥块砸掉,以便让雨水回补地下。透水性的蓄水池,底面还要专门铺设过滤层,以避免造成地下水污染。

到了90年代他们发现蓄水、渗透手段都用上以后,东京、大阪这样的超大城市还解决不了内涝问题,于是不得不补上地下骨干排水管建设这一课。但这时地下排 水系统建设所付出的代价就要大得多了。因为城市地下空间已经高度开发利用,修排洪道必须避开高楼大厦的地下室以及地铁系统。结果,东京的排水系统要修到地 下60米,通到城外的江户川边,还要再建一个大型的地下水库,先把水存在里面,等到河里洪峰过去以后,才允许用泵将水从地下水库抽到河里去。照片里的地下 宫殿,其实就是地下排洪道的最后一站——地下水库。

事实表明,如果在城市开始建设的时候没有把地下排水系统建好,后面再来补课,建设成本、维护成本、运行成本都会成百倍地增加。日本建地下宫殿,实际是走了弯路之后的无奈之举。

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8、慕尼黑的排水系统:从城市废水到Isar河水

慕尼黑的市政排水系统的历史可以追溯到1811年,当时的执政官Karl Probst修了一条20公里的阴沟渠,将污水引向了Isar河。后来经过几代人的发展,到了二战前,慕尼黑市政排水有了里程碑式的发展,第一个污水处理厂Gut Großlappen在慕尼黑建成。而到了1989年,慕尼黑市的第二个污水处理厂Gut Marienhof落成。在慕尼黑的地下,有着一共2400公里的地下排水管网,他们每天将 56万立方米的各种生活和工业污水 输送到上述的两个污水处理厂。污水经过处理,成为对环境无害的洁净的水,再排进Isar河中。

下图可以看到,在慕尼黑2434公里的排水管网中,布置着13个黄点表示的地下储存水库。这些地下储存水库,就好像是13个缓冲用的阀门,充当暴雨进入地下管道的中转站。当暴雨不期而至,地下的储水库用他们706000立方米的容量, 暂时存贮暴雨的雨水,然后将雨水慢慢的释放入地下排水管道,以确保进入地下设施的水量不会超过最大负荷量。

最大的经验:慕尼黑对Isar的水患有着自己的处理方式——水可以疏,不可以堵。 方法很简单——和国内侵占河道和湿地的情况相反,慕尼黑一直在不断的扩大滩涂,河两边的湿地和绿地。这样在河水高涨的时候,利用大面积湿地和植被对水的涵养能力,减少河水对两岸的压力。而在平时,大面积临水的绿地也为市民提供了很好的休闲的去除,一举两得。

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9、吉隆坡SMART隧道

隧道贯串南北两个水系,分上中下三层,兼具
排洪和交通两大功能,全长9.7公里。在洪水多发和土质疏松的吉市,Smart隧道工程历时三年,其建造难度不亚于世界上最长的水下隧道——英法海峡隧道。
SMART总容量300万立方米。SMART 系统按照根据克朗河/安庞河汇合处和道路运营状态的三原则方式工作。
项目设计根据百年一遇的洪水设计,预期每年要有二到三次以第三模式(关闭道路,以便存储洪水)运营。按照计划,6月份将交付使用防暴洪系统。按照正常条件,无暴风雨或低降水量的第一模式,没有洪水分流到该系统。

当中等洪灾时,洪水被分流到位于道路隧道下方渠道的旁越道,启动第二模式。并且要注意的那时道路段还是对交通开放。大型暴雨时,第三模式运营启动,道路段 关闭交通。受让人要有充分时间来警示道路使用人之后,才可清理道路,然后关闭,并在自动水密性闸门开启让洪水流入之前,允许最后一辆车子驶出隧道。如果需 要隧道全断面用于储水和分流,就要求将所有交通清理出隧道。如要恢复交通,需要48小时。
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10、中国古代城市重视沟渠建设是一个伟大传统

如今我们的城市出现内涝,大家都纷纷称羡巴黎的下水道。其实,中国利用水资源、城市防洪的历史要比欧美国家早很多,(大禹治水,治理洪涝一直都是历朝历代皇帝的一件大事、战国的水攻)。公元前25-11世纪的夏商石器就有 了防洪的经验。在唐代,中国的城市就部分出现了像巴黎那样的排水设施。唐代扬州城的排水涵洞,宽1.8米,高2.2米,可容人自由穿行。中国古代城市重视沟渠建设是一个伟大的传统,这些 排水设施如能得到很好的保养,是应该能够让今人受惠的。可是,古人善治沟渠的经验,今天几乎被国人遗忘。这个排水系统虽不如巴黎在19世纪建设的那般浩大,但比后者早了一千年。 中国古代早已采用陶土烧制的地下排水管道,这比欧洲中世纪城市仅靠明沟明渠排水更卫生。

6月24日,北京市水务局有 关人士在解释“6·23”大涝的原因时,所列事项包括“排水设施的建设滞后于城市发展,现在北京市中心城区的排水管网最早还有明代的设施,属于老古董 了”,这容易产生误导,因为北京此次出现大涝,集中在西三环、西四环地区,那一带的地下管网多在上世纪90年代和本世纪初与环路工程一并完成,并不在明代 排水设施管辖的范围。

中国城市地下排水系统并非天生落后。去年的中国新闻周刊曾报道,据考证,中国人对地下空间的开发可以追溯到华夏民族形成初期。在陕西、四川等地区,学者经考古均发掘出了历代城市的隧洞和供排水管线。中国古代的生产曾致力于地下空间的开发,尤其是在施工技术方面, 当时处于世界领先的地位。而广州曾是治水的世界样本,从建国后至上个世纪90年代,广州市的排水系统随着城市的发展而不断完善。

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11、紫禁城百年不淹的秘密

6月23日那天,太庙里最深的积水只够一根手指的宽度,而让太庙等故宫建筑顺畅排水的是建设于600年前的明朝下水道。古人的排水设计让人叹服。

紫禁城(1403 年~1424 年)占地 72 公顷,五百余年来几乎不见暴雨积水记载,可 见其排水效果之良好。这要归功于设计巧妙而完善的地下排水系统。我们的祖先素来崇尚天人合一的至高境界,紫禁城的排水系统正是对这一理念的极好诠释。紫禁城内总的排水走向是将东西方向的支线排水汇集到南北干沟内,再流入内金水河, 最后汇入护城河。各排水分区既要适应总排水趋势,又要根据具体情况酌情处理,以保障水 流畅通无阻。为此各院落地面多留有“泛水”,即预先确定的庭院水流落差坡度。院落正中 南北走向的御路或甬道,其断面多呈“熊背”式样,即庭院正中的南北向御路或甬道断面通 常呈中间略高、两边稍低的形式,工匠以此构造作为院落的分水线。降水时节,雨水首先顺 地面坡度流入房基四周的石槽明沟,明沟若遇有台阶或建筑物,则从“沟眼”穿过,或直接 通过“钱眼”状的雨水石板汇入暗沟,而后依次通过支线、干线排入内金水河。除了排水 干渠以外,紫禁城内外还布置有纵横如蜘蛛网般的二级排水沟(大街两旁的沟渠),三级排 水沟(偏街小巷内)

全部紫禁城的雨水最终都依次通过支线、干线排入内金水河,内金水河河水再向外流入外金水河。

太庙大殿三重汉白玉须弥座式台基上,有数不清的龙头,这种没有角的龙,叫做螭。与螭首衔接的是石槽沟,太庙的石槽沟有深有浅。靠北侧的大殿,周边石槽沟较浅,而靠近南侧院墙的则颇深,有的地方约半米深。

北京城兴建排水系统的历史,比故宫还悠久。在明朝之前,元朝建设元大都时,就根据地形铺设了下水道,装置了排 水设备。而到明朝建设北京城时,把下水道的建设与皇城、城垣、街道的营建并列为四大工程。到了清朝乾隆时,专门设置了隶属于工部的“值年河道沟渠处”。乾 隆五十二年(1787年)曾做过一次丈量,内城沟渠总长128633丈,其中,大沟30533丈,小巷各沟98100丈。

北京北依燕山,东临渤海,地形是西北高东南低,所以北京的水系流向是向东南流。从天人合一的思想出发,紫禁城的设计与北京的地形走向完全协调一致,也是北高南低。经测量,紫禁城北门神武门绝对高差46.05米,南门午门绝对高差44.28米,竖向高差约2米。设计者巧妙地利用了这近2米的高差,让雨水自然而然地从高处向低处流,而无需任何其他手段来驱动,可谓非常环保。

紫禁城的排水充分渗透了我国的营国制度理论,即 在城市水利规划思想中含有丰厚的自然主义内涵,崇尚与自然环境的和谐,以工程手段协调了都城与自然的关系。

屋顶排水

须弥座排水

螭首排水

利用地势高低

排水沟

泄水沟

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12、世界城市北京的现状

管道老化狭窄:北京排水管道狭窄,现有的很多排水管道直径只有1米多,有些甚至不足20多厘米。部分老城区存还有100多公里的明朝的排水管道。北京现有明清时期修建和解放以前修建的暗沟大大小小600多条,共长100多公里。 早在元代建城初期,北京就已经修建了排水设施——在主要街道和居民区的地下修有长长的暗沟,上边与一座座的砖砌渗井相连通,雨水和污水进入渗水井以后,慢慢地渗入暗沟中,再从暗沟流向城外的河道里。 而目前在城市排水中发挥最重要作用的管道,绝大部分修建于上个世纪五六十年代——即使如此,他们还算是地下管道谱系中的青壮年。它们大概有2500-3000公里,多数埋藏于地下4-6米深,管径大致在400-800毫米,也有占30%左右的干线管道埋藏地下10米,直径在1米以上。目前这部分管道承担了城市的主要代谢功能,但因为满负荷甚至超负荷运转,管道老化问题越来越突出。

排水标准低:排水系统设计的是1-3年一遇,能够适应每小时36-45毫米的降雨,但是6月23日的强度达到128毫米,远远超过这个标准。据我国城市排水系统排涝能力调查显示:绝大多数城市排水管渠设计重现期为0.33到5年。具体到北京,城区管网现状排水标准一般为:排水干线1年一遇左 右(36mm/h);支户线仅(0.33~0.5)年一遇(10~15mm/h);城市环路(1~2)年一遇(36mm/h);88座雨水泵站重现期小于 2年(含2年)的有65座,占73.8%。这一现状不仅达不到国家标准的要求,更难以应对近年频繁造访京城的暴雨标准(70mm/h),而且单就1~2年 的重现期来说,就意味着:大部分北京人1到2年内就会遇到一次降雨积水。

目前属于老古董了,但是城市管网的更新,面临诸多问题。有些地方虽然很老化,比如那些老旧城区胡同进不去, 而且管网上边都有新的建筑群,但无法拆迁,所以老旧管网只能是打补丁,发现一处补一处。同时,因为城市建设项目面临审批等,项目的建设也跟不上,导致排水 系统建设滞后。立交桥的很多排水能力需要提高。比如立交桥下低凹处,一直是每次下雨内涝的严重地区,这些地方的排水能力应该更大。

经济账:根据北京市水务局2011年公布的数据,按照现有的国家标准,下水管道建设每公里的成本是几十万元,如果向欧美看齐,把标准提升10倍,那建设成本也要提 升10倍。2009年北京市水务局公布的资料显示,北京市城八区共有地下排水管网5227公里,以此计算,北京光主城区排水系统建设就要 花费数百亿元,这样的投入显然在短期内难以实现。

据北京建筑工程学院教授李海燕2009年公布的调查数据显示:北京市很多的排水管道患有“肠梗阻”,近8成的雨水排水管道内有沉积物,约一半的雨水排水管 道内沉积物的厚度占管道直径的10%至50%,个别管道内沉积物厚度甚至占到管道直径的65%以上,直接影响了城市排水系统功能的发挥。

老北京的排水智慧:北京城兴建排水系统的历史,比故宫还悠久。在明朝之前,元朝建设元大都时,就根据地形铺设了下水道,装置了排 水设备。而到明朝建设北京城时,把下水道的建设与皇城、城垣、街道的营建并列为四大工程。到了清朝乾隆时,专门设置了隶属于工部的“值年河道沟渠处”。乾 隆五十二年(1787年)曾做过一次丈量,内城沟渠总长128633丈,其中,大沟30533丈,小巷各沟98100丈。 紫禁城有一套设计完整的排水方案,在城内挖掘了一条内金水河,河水由紫禁城的西北角城垣外护城河的引入口通过地下流通渠道,进来后曲曲折折流到东南角城垣下的地下出水口流出故宫。

过去50多年,北京城市规模不断扩大,路网不断延伸,地下空间日益复杂。正是这样,即使有关部门也无法肯定地告诉公众,他们作为北京的城市医生,一切情况 尽在掌控。一个简单的事实是,包括雨水、污水、自来水、通讯等八种提供城市基础服务的管线中,仅仅是污水管网已经长达3807公里,而城市医生手中,仍然 没有一张完整的地下城图谱。

而 全国大约有70%的城市地下管线没有基础性城建档案资料。

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13、东三环京广桥5年5漏

2006年1月3日凌晨,由于地下污水主管道漏水,这里发生大面积路面塌陷,破损管道中的污水,直接灌入当时正在施工的十号线内,虽未造成人员伤亡,但导致东三环主辅路断行数日,成为2006年初京城最大的新闻之一。2006年2月26日,京广桥外环辅路突然跑水,三根直径30毫米的管线断裂,近百米路面被淹没,其距坍塌事故路面仅隔百余米。2007年4月23 日,京广桥东南角朝阳路中间,发生水井跑水事件,水柱喷涌达十几米。2007年9月29日,就在京广桥东30米左右的朝阳路上,一处消防水井突然跑水,数 十米路面被淹。

2010年5月25日的事故,已经是京广桥5年来第5次遭遇“水患”,平均每年一次。以至于有网友笑称,京广桥下埋有外星人的武器,才会如此频繁地发生事故。

京广桥附近鳞次栉比的高楼,标志着“北京速度”。到现在,我们地底下都有哪些管线,都具体埋在哪里,都没有人很清楚地掌握这些资料。”这就如同医生要为病人做手术,却不知道病人的肚皮下是何种器官,位置在何处。

一名不愿透露姓名的专家表示,2006年坍塌事故发生后,便有市领导表示,首都经济发展很快的同时,城市基础建设底子太薄,管网体系尤为脆弱,许多管线 “连设计图纸都没影了”,“这是目前京城地下管线的实际情况,再过十年,将有很大一批管线进入老化期,那时面临的地下管线安全问题,将更为严峻。”不过几 年过去了,管线数据缺失的问题仍没有得到实质性解决。

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14、国内城市排水系统乱象

各地排水系统城市雨水系统,应该是一个完整的系统。现在都是一块一块,一段一段的,整体性很差,没有人管整体,缺乏长远规划。”周玉文说,现在只能大概知道管道有多 长,在哪儿有管儿,其他情况并不十分清楚。排水管道应该是越往下游越大,但是目前甚至出现“上游是大管子,往下游却是小管子”的怪事,比如沈阳,“一根小 管子不够用了,只好接上两根小管子”。

比如水利部门有72小时排干的标准,这是农田标准,农田72小时把水排干,庄稼不会死。但你把城市72小时淹着,城市就不能动了,就死了。目前,我们的技术规范体系还没覆盖这一块。大江大河决口有人管;下个小雨,把水及时排了,也有人管;但积水了内涝了,反倒没有人管了。”

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15、百年前德国修建的下水管网令青岛受益至今

1898年,德国逼迫清政府签订《胶澳租界条约》,强租胶州湾。殖民军登陆青岛,立志要把这个只有2万人口的渔村,打造成海外殖民地的样板城市。当他们调集了当 时德国一流的城市规划专家和建筑设计师来到青岛,按照19世纪末欧洲最先进的城市规划理念,实地勘察设计,形成了青岛的城建规划。17年后,战败的德国人 给日本人,留下了一座号称“东方瑞士”的现代化城市。其中,极具现代意识的城市下水管网,让100年后的青岛人依旧受益。德国人在主要街道下按照雨污分流的方式,铺设地下排水管道、修暗渠,雨水则由雨水专用收集管道汇入暗渠后流入青岛前海。德占时期主要修建了12条暗渠,总长5464米。中山路暗渠出口,即是12条暗渠之一。

当时铺设下水管道所用的水泥、钢筋均来自德国,而铺设的下水管道尺寸之大甚至被德国人称为“怪物”。生于上世纪30年代的鲁海的童年记忆中,德国排水系统主干道甚至宽阔得“可以跑解放牌汽车”;当时青岛是中国唯一一个雨污分流的城德国人修建的地下暗渠,宽阔到可以跑解放牌汽车。过去老城区下完雨,地面就干干净净的。

按照《胶澳发展备忘录》记载,最初德国人在青岛铺设地下水网,是作为公共卫生问题考量。

在德占青岛之前,青岛只是一个只有2万人的自然渔村,没有地上水管,更没有下水道。为改善糟糕的卫生环境,登陆之初的德国人,雄心勃勃地提出了城市改良计划,他们要把青岛建设成为“接待南部欧洲病人的疗养地”。

初来乍到,殖民军水土不服。1898年10月,进入雨季后,德人中间经常发生肠炎,此病在欧人区和驻军中多有发生。备忘录显示,德国人认为大肠 杆菌和痢疾流行,可能是以下两个原因造成的:土壤和饮用水污染、居住环境的拥挤。“由于土壤污染,伤寒病菌得以通过低洼处和颗粒空隙涂层,侵入地下水和水 井中,而这些水井又是青岛唯一的水源。特别是倾盆大雨时,污水流入水井中,被污染的水是造成大肠杆菌的主要原因。”

或许从这一年开始,德国人意识到了与供水系统同步建设排水系统的重要性。因此《胶澳发展备忘录》明确提出,“通过中央输水管道提供保证安全的优质饮水,扩建下水道网,以及清运中国人的垃圾等,都是面临的紧迫任务。”

这是《胶澳发展备忘录》第一次提到筹划中的青岛下水道建设,并且在今后每年度的报告中都作为重点项目陈述总结。此后10几年间,关于饮用水和地下管网的建设,一直未有中断。

鲁海说,德国人采取的措施是带有歧视性的:禁止中国人在欧人区落户。青岛被划分欧人区,鲍岛则划为华人区。而地下管网的铺设工程,首先在欧人区开始。

这是青岛第一次大规模铺设下水管道的开端。青岛地势南低北高,丘陵地貌,这条线顺山势集中在南部老城区沿海一线。主要是在地下埋设暗渠。从1899年开始铺设,一次就铺了3500米。

雨污分流的规划是非常先进的,修建单独的污水管道,进行分类处理和排放,保障雨水管道的畅通,尤其是100年前能意识到到这一点非常不易。“即便在今天,国内很多城市也做不到这一点。”

雨污分流的工程从论证到完工持续了5年之久,德国人显示了特有的耐心。1901年的备忘录记录:粪便和污水依然直接排放到海中,而污水下水道已进行了招标,计划施工。

而下一年的备忘录显示,这项工作终于有了眉目:把排放污水和建造下水道的工作,交给了一家德国公司。建筑工程大约需要2年时间完成。与此同时,“雨水下水道与街道扩建同步”。

下水道最高处2.5米,宽度3米 左右

青岛的排水重现期的设计均高于国家标准。雨水管道的设计是以最大雨水流量为根据的,所谓重现期,是一个水文概念,即所采用的最大暴雨量 为多少年一遇的暴雨。目前国家标准是0.5~3年,青岛主干道的排水重现期一般是3~5年,部分暗渠甚至达到10~20年的标准。

从最初为解决公共卫生问题而筹建下水道,直至有意识地规划雨污分流,德国人将这项工程进行了七八年之久。后来这套排水系统一直未经过大的改造。目前这套系统所占全市管道长度的比例不足三十分之一,但据估计,至今老城区内仍有几十万人受益于这套系统,直至今日,雨后老城区的街道仍然十分干净,甚少积水

1905年青岛最早实现雨污分流 青岛是全国最早实现雨污分流的城市。在德国租借青岛时期,按照最初的规划,设为欧人区和华人区,老城区一段是德占时期德人划定的“欧人区”。欧人区的排水 采用先进的雨污分流方式。1905年,德国人在前海一线将地下排水管道铺设完毕,奠定了青岛的地下排水系统。

上世纪30年代,当时的政府在此基础上进行建 设,青岛的地下排水管道网络形成。 老城区暗渠总长度5464米,至今沿用 青岛的地下排水设施有好几种形式,地下是管道和暗渠,地上有明渠。龙口路、江苏路、安徽路、中山路,都有暗渠。西部老城区,100多年前修建的暗渠至今还管用,老城区12条道路下的暗渠总长度为5464米。 排水管道上宽下窄,淤泥不易沉积 德式排污管道设计巧妙,管道为倒置的鸭蛋型,上大下小,下半部分呈“V”型的部分,确保了在污水流量比较小的情况下依然能够保持比较高的流速,使污水中所 夹杂的泥沙污物被冲击得没有沉淀的机会,减少了日后的养护。而管道的上半部分是水泥,下半部分则在水泥上贴了层瓷砖用来防腐蚀。 管道带有雨水斗及反水闸,极少堵塞 青岛的民间流传着一个说法,栈桥两侧的排雨口非常大,管道内可以开进一辆小汽车。

据报道,德式排水管道中的雨水斗竟带有反水阀(类似家里卫生间里下水管的 反水阀),这样一来雨水冲刷的脏物只能进入雨水斗,而不会进入管道,因此也不会造成管道堵塞,脏物也便于清理。管道堵塞越少,排水井冒溢越少,反水阀还能 避免管道里的臭气散发到空中。 德式下水管道井盖百年后沿用至今 德人的细致还体现在雨、污水井盖上,德式的雨、污水井盖不仅有符号标明,还有大小之分。雨水井盖大,污水井盖小。德式管网不仅设计细致,管材质量也特别 好。井盖上面印有符号K,青岛人称之为“古力”。经过百年的侵蚀,黑色的井盖依然铮亮铮亮的,没一点锈迹,来来往往的车辆从上面驶过,不曾把它压裂。

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16、900年前的城市排水系统:江西赣州福寿沟

今年5月12日,赣州同样发生特大暴雨,24小时内降水量100mm以上,但未给赣州市造成洪水灾难。赣州城有一套修建于900多年前北宋年间的城市排水系统。这个排水系统现在还在为40多万赣州人服务。作为古代赣州的城市排水系统,它是宋代水利专家刘彝主持修建的。整个系统分为福沟和寿沟两大部分,福沟排城东南之水,寿沟排城西北之水。福寿沟根据赣州城的 地势,采用明沟和暗渠相结合,并与城区的池塘相串通的方式。这样既可避免沟水外溢,又可利用废水养鱼和种植水生植物。福、寿两沟均通过城墙下面的水窗,将 废水分别排入章江和贡江。整个福寿沟排水系统,是古代城市建设中富有创造性的综合工程。福寿沟在清朝初年曾进行过大规模的维修,使暗渠“广二三尺,深五六 尺”,人可以在沟中自由行走。在总长12.6公里的福寿沟中,寿沟约一公里,福沟11.6公里,共有6个出水口,3个排入章江,3个排入贡江。

在宋朝之前,赣州城也常年饱受水患。直到900多年前北宋熙宁年间一个名叫刘彝的官员在此任知州时,根据街道布局和地形特点,采取分区排水的原则,建成了两个排水干道系统。因两条沟的走向形似篆体的“福”“寿”二字,故名福寿沟。 福寿沟利用城市地形的高差,采用自然流向的办法,使城市的雨水、污水自然排入江中。不过,每逢雨季,江水上涨超过出水口,也会出现江水倒灌入城的情况。于 是,刘彝又根据水力学原理,在出水口处,“造水窗十二,视水消长而后闭之,水患顿息”。每当江水水位低于水窗时,即借下水道水力将水窗冲开排水;反之,当 江水水位高于水窗时,则借江水力将水窗自外紧闭,以防倒灌。即便到现在,旧城区的排水流量再增加三四倍都可以应付。正因如此,当后建的赣州新城屡受内涝之灾的时候,赣州“宋城”区域却在暴雨面前岿然不动。

我们怎么能够建立一种制度,比如福寿沟当时的地方官叫刘彝,他在那只当了九年官,但他把这个城市当作他的城市,当成百年大计来做的。那么,我们怎么能够在一任一任的官员轮换上,形成一个长期的城市文化、城市规划,这就需要制度的保证。

全长12.6公里的福寿沟,仍承载着赣州近10万旧城区居民的排污功能。有专家评价说,以现在积水区域人口的雨水和污水处理量,即使再增加3到4倍流量,这个福寿沟都可以应付。为什么一座数百年的系统,至今能发挥巨大作用,而一座又一座现代化城市却解决不了排水问题。

赣州当初的决策者高度重视排水系统,赣州地处赣江和贡江合围的区域,降雨量又比较大,如果排水不解决好,这个城市就没有安全可言了,他的排水系统是用一个砖砌的干渠延展到城里,更巧妙的是,在干渠的每一个地段,都有一些小眼延伸到路面,雨水可以在流向排水口的过程中通过小孔渗透。古人在几百年前都能想到的方式,在今天的规划中很少被借鉴,这也是现代人愚蠢的地方,我们总认为那些东西土、落后,认为钢筋混凝土代表的就是先进的,不管是混凝土还是大理石,都是密不透风,漂亮但很容易积水,古人一直是自然观,人和自然的和谐是最高境界。

福寿沟’工程共包括三部分:一是将原来简易的下水道改造‘福、寿’二沟, ‘福、寿’二沟成矩形断面,砖石砌垒,断面宽大约90 公分,一人高左右,沟顶用砖石垒盖,纵横遍布城市的各个角落,分别将城市的污水收集排放到贡江和章江。二是将‘福、寿’二沟与城内的三池(凤凰池、金鱼 池、嘶马池)以及清水塘、荷包塘、花园塘等几十口池塘连通起来。最后,则是在洪水来临时充当防洪堤坝作用的宋代砖石城墙。”

万幼楠说,把下水道和池塘连通,这也是前辈、“水利专家”刘彝的高明之处。“原理其实很简单,刘彝把老赣州城内的近百口水塘与地下的福寿沟串联 起来。一旦雨量大增,福寿沟里的水暴涨,沟里的水就会流入水塘进行调节。就像长江流域有鄱阳湖、太湖、巢湖这些湖在长江涨水时起到调蓄的作用一样。一般情 况,在赣州这地方,洪水持续时间一般就是两三天,能持续四五天是非常罕见的。赣州城的水塘增加了城市暴雨时的雨水调节容量,以此减少街道淹没的面积和时 间。”

现代的涵管排水并不是进步,中国最传统的建筑材料石块、砖和三合土才是环保、低碳的下水道建筑材料。

能够做到最好却没有做到,无关技术,关乎发展理念。

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17、地下管网式or 地下廊道式

世界上有两种下水道。其一为俄罗斯道:地处高寒,降雨量少,城市下水道口径小。其二为西欧道:伦敦、巴 黎年均降雨量在600-1000毫米之间。东京的下水道是在地面60米以下。巴黎下水道均地面以下50米,总长2347公里,规模相当于 11个巴黎地铁。宽敞得吓人:中间是3米宽的排水道,两边是各1米宽的便道,整个下水道,并排10人不成问题。物理空间大,想象空间也就跟着大,宽敞的下水道甚至成了惊险动作片主角的最爱。

我国城市中普遍采用的是“地下管网式”排水设施,在较浅的地下埋藏着口径多在一米左右的排水管。

二者各有所长,关注城市排水问题,不能光盯着排水管道,许多问题不是出在管道上,而是出在城市本身。

照搬“苏联模式”:高寒地区设计套热带城市 作为国民经济计划的具体化和延续,中国在1953年至1957年之间将“苏联模式”引入城市规划,国内各城市在这一时期开始采用一整套以苏联为标准的定额指标。1955年,国家城建部门安排7位苏联城市规划专家工作组到广州市,“指导”城市总体规划工作。 广州中心城区沿用解放初的苏联标准,称为“下水管网”,在5到10米深的地下建设排水管网,口径很小,难以对付大流量的来水。由于前苏联位于高寒地区,大 部分地区降水较少,排水系统设计上较为保守。而广州位于热带北部,年平均降水量在1600mm以上,将前苏联的排水系统照搬的广州,已经为广州内涝埋下了 伏笔。

共同沟

国内共同沟建设起步晚,最早的共同沟建设位于北京。1958年,建设者在天安门广场的地下敷设了一条长1076米的共同沟。1977年配合毛主席纪念堂施工,北京市又敷设了一条长500米的共同沟。1992年上海市规划建设了第一条浦东新区张扬路共同沟,全长11公里。杭州2006年在钱江新城建了2公里的共同沟。但令人遗憾的是,成型于2001年的上海张杨路地段的共同沟,运行多年后,部分空间竟被闲置,甚至有单位故意避开张杨路,选择在周边道路开挖敷设管线。曾经规划3 公里长的上海松江新城共同沟,在只掘进到300余米处被迫夭折。上海世博园6.6公里的共同沟,是在世博会的大旗下,上海市领导的亲自关怀下,几经艰难才建设而成。深圳大梅沙、杭州、南京火车站等地的共同沟建设,基本是雷声大雨点小。

共同沟之所以在我国推进的比较困难,一是成本高,共同沟建设一次性投资远远大于管线独立铺设的成本,日本/台本/上海共同沟平均造价50万元/米,13万/米,10万/米。台湾信义线6.5公里,建比不建多投5亿元,但75年产生的效益有2337亿元台币,我国每年因施工产生的地下管线事故造成的直接经济损失50亿元,间接经济损失400亿元.二是国内各部门之间的体制问题和利益格局。京城地下拥有给水、排水、燃气、电力、电信等九大类管线,分属自来水、排水、热力等十余个职能部门。三是像北京上海这样的大城市,城市基本定型,地下空间非常复杂,大规模调整的难度很大,从现在的情况看,共同沟比较适合在一些新区、新城建设。

西欧国家在管道规划、施工、共用管廊建设等方面都有着严格的法律规定。如德国、英国因管线维护更新而开挖道路,就有严格法律规定和审批手续,规定每次开挖 不得超过25米或30米,且不得扰民。日本也在1963年颁布了《共同管沟实施法》,解决了共同管沟建设中的资金分摊与回收、建设技术等关键问题,并随着 城市建设的发展多次修订完善。

虽然中国的城市化进程一日千里,地下管线的相关法规却严重滞后。除了《城乡规划法》中关于地下管线的指导性意见外,至今仍无全国性的地下管线管理办法,各地方政府在2005年才开始陆续出台相关法规。所颁布的管理办法中,地下管线的规划、测绘及档案资料管理等事项仍然分属于不同部门,一 旦涉及利益分配和具体责任的承担,不是你争我抢就是互踢皮球。

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18、国内城市排水管网标准普遍偏低

东京 5至10年一遇”(1年1遇是每小时可排36毫米雨量,老北京城1949年的排水设计标准往往只能应付一年一遇的强降水标准,在某些地段甚至只有0.3年一遇。

我国绝大多数城市排水管渠设计重现期为0.33到5年。 用我国的重现期标准,对比发达国家。欧盟规定的设计重现期为1到10年。美国规定的设计重现期为(一般地区)2到15年,(特殊地区)10到100年,而且,这些标准在美国是最低标准,各地可以根据实际情况适当提高。而我国的3到5年则是最高标准。

北京那一天是最集中的雨量是120多毫米/小时,武汉那天集中的是193毫米/小时,这个量是个什么概念?地下的排水管网是按照1到3年的雨量来设计的,就是30多到40多毫米/每小时,所以这个下雨量就很大,这是一个客观的原因。

长沙的老城区排水管网的历史还要从清朝算起

地下排水管道是从元朝、明朝、清朝到民国逐步修建过来的,想找一个图纸说明那些管子在哪里都找不到。而新城区规划又碰到一个很大问题,由于城市发展非常快,政府不需要做好地下设施,土地就可以卖出高价。

建国初期百废待兴,先生产后生活,基础设施为经济生产让路,后来经济发展起来后,城市进行排水系统建设又参照前苏联模式,标准低。现在所谓一到3年,三到五年的标准,很多专家都表示没研究过这个标准,是参考农业排涝标准定的,适当提高。一开始是0.33年一遇,后来提高到1,其实这个标准也还是比较低的。

在路面坡度、管道材料等诸多因素完全一致的情况下,铺设10年重现期的管道要比1年重现期的管道每平方米至少多花费2000元,如果一座城市铺设上千公里的排水管道,这无疑是一笔相当巨大的开支。

我国城市的排水设计标准很低,城区主干道基本是按“一年一遇”的雨量标准,有些地方还不到“一年”。这是由最初的设计理念决定的,新中国建设初期,经济上一穷二白,多采用当时苏联的设计理念和技术理论,设计方法为极限强度法(推理公式法),“想尽办法省钱,越省越好,只求能满足当时的需求就行了”。而欧美 作为老牌资本主义的发达国家,更重视安全性和长远性,采用了比较科学和比较高的设计标准。所以,我国当时建的是小排水管道,最早是按0.5年一遇的雨量标 准设计的(甚至还有0.25年、0.33年),设计规划就允许产生积水,所以城市中一年淹几次是很正常的。我国雨水管道设计的“重现期”(“重现期”为水 文概念,即雨水管道的设计是以多少年一遇的暴雨流量为根据——编者注)标准低于欧美国家,根据国家《室外排水设计规范》,重现期一般为0.5~3年,重要 干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,一般选择3~5年。而欧美、日本等国的最低限,通常为5年或10年。一些发达国家允许各地方城市根据 需求定自己的一个标准,但不允许低于国家标准,而我国则只有一个国家标准。而且在实施过程中,大部分城市采取的是标准规范的下限。

我国排水系统设计方法相对落后,设计人员的知识亟须更新。在欧盟、美国、加拿大等地,设计方法在十多年前就已更新了。而我国对于雨水流量的计算方法,依然采用19世纪的推理公式法。流量推理公式法虽简单但不准确,国外在二三十年前就已经改用模型测算流量了。这方面的技术我们比发达国家至少落后30年。”

在很多城市的建设规划中,我们经常听到“30年不落后”、“50年不落后”甚至“100年不落后”这样的口号。显然,这个“N年不落后”并没有把城 市排水系统包含在内。把能够体现“面子”的高楼大厦设计得几十年不落后,而作为“里子”的下水道排水系统却坚持“一年一遇”的低标准,这就是很多城市的现 实。

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19、内涝是复杂的系统性问题

全球变暖的大背景下,世界各地局地暴雨等极端天气不断增多

一个城市发生了暴雨之后的内涝,不是单纯管网标准低的问题,而是跟一个城市建设、规划都是有关,是一个复杂的系统性的问题。

美国很多城市对新开发区径流量用立法的方式加以限制,控制径流量实际上就是控制硬质路面的数量。先做好这个在批建房子。新建小区有容积率、绿化率等指标,是不是可以考虑增加路面硬化的控制指标?地面硬质化,90%的降水需靠管网排走 雨水落地后的自然过程不外乎是,下雨——土壤吸收雨水——蒸发或通过地下水进入河流。过去,土壤和水塘能够储存大量的水,而现在,随着城市建设“大干快 上”,大量绿地、湿地、水塘消失了,城市“硬底化”情况越来越严重,以致一到下雨,雨水难以自排,90%要靠排水管网才能排走。

我国对此考虑较少,传统认为后续开发增加径流是天经地义的,原来的系统如果支撑不下午,可以再增加一条管网

地面硬化:硬化后的地表粗糙率降低,地面汇流时间缩短·七通一平,北京只有不足20%的路面铺设了可以渗水的地砖,如果遇到暴雨,短时间内大量雨水无法渗漏,就会造成“城市型水灾”。数据:比较纯的绿地的径流系数是0.2左右,如果是水泥铺装或是沥青道路的话,一般在0.9左右。0.9的径流系数,就是说雨水落在硬质地面上,只有10%可以渗透到地下,剩下90%要完全靠地下排水管道排除;而如果是绿地的话,将有80%渗透到地下,需要排水管道排除的只有20%。也就是说,面积相同的绿地和硬地,其自身的排水能力相差8倍。1958年北京总体规划市区范围是640平方公里,市区绿隔范围是314平方公里,占市区比例49.1%;1982年北京总体规划市区范围是 750平方公里,市区绿隔范围是260平方公里,占市区比例34.7%;1992年北京总体规划市区范围是1040平方公里,市区绿隔范围是240平方公 里,占市区比例23.1%。

今年7月北京地区降水量和降水天数均创近5年来之最,特别是今年以来降水总量比最近10年的平均值多了三成。然而,北京下水道的排水量,是按每小时可排36毫米雨量的标准设计的,这充其量只能对付“一年一遇”的暴雨,一旦雨量超过这个标准,就会形成内涝。

水体消失:武汉水务局的资料显示,上世纪50年代初,武汉市主城区尚有湖泊59个,水面面积273平方公里,到现在中心城区湖泊数量仅为38个,水面面积约122平方公里,缩减了一半还多。无锡城在新中国成立后填塞大小水塘近20个,面积47公顷,填塞旧城区河道32条,长31.4公里,使无锡从罕有洪涝灾害,变为一到雨季就要警惕内涝威胁;

雨岛效应:现在北京的降雨就发生了变化,以往暴雨中心分布在西北部山区,而现在更多地降在城区,城区雨水较往年多,密云水库却蓄不上水,城市供水更加紧张。这就是城区降水量比周边大的“雨岛效应”。

规划不合理:中国城市中绿化带大多高于道路,而绿化带是缓解排水系统压力的重要手段之一。“巴黎香榭里舍大街两侧的绿地低于路面,而我们却本末倒置地把绿地抬高。”下雨时候,这样下凹5至10厘米的绿地,能保证降150毫米特大暴雨时,雨水仍不会外溢;或者是消纳2倍于自身面积的较大降雨——除了渗漏降在绿地上的雨水,还能吸纳周边道路上流过来的约一倍雨水。

光提高标准是远远不够的!应该从城市整个系统出发来考虑!

规划忽略:早在《管子》就提出就将城市规划建设与防洪紧密结合,现在很多 规划都不重视防灾规划

一个鲜明对比是,在不少城市提出建设区域性金融中心、地标性建筑、摩天大楼等诸多被一些专家称为“形象工程”的同时,却在城市规划、下水道建设等事关民生 的建设中,投入了少之又少的支出。对此,专家指出,这些反差所显现的,或仍是GDP崇拜思维在作祟,“毕竟,相较于后者,前者更能为相关部门带来可观的收 入、经济增速的发展和‘面子’”。

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20、内涝的责任难以追究

6月23日,北京城区平均降水57毫米,局部地区最大降雨量达182毫米。按照北京市防汛办主任王毅的说法,北京市排水系统设计的是1到3年一遇,能够适应每小时36到45毫米的降雨。

一年一遇的标准抵御的只是每小时30-40毫米的降雨。而这些至今仍用的是上世纪90年代的城市排水设施规划规范。究竟这水积留在城市里到了多大程度,多长时间内排放不出,才算得上涝,都说不清楚。没有标准,是积水,还是内涝,你没法去定性,自然就没法去界定责任。而许多老城区的管道标准甚至还是解放初期按照苏联的标准沿用下来的,当时考虑的更多是经济合理的标准。

全球气候变暖的大背景下,全国及广东的极端天气在增加。从观测上看,由于温室气体导致空气对流旺盛,中雨量级事件减少,而暴雨特大暴雨事件增多。

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21、变排为留:德国雨洪利用转向

城市内涝不仅仅是排水管道的问题,更是由于地面硬化、绿地减少,城市径流系数增加而加大了泄洪难度造成的。可以通过扩建下沉式绿地、铺设透水地砖、充实地下水、利用屋顶集雨等方式,变“排水”为“留水”,用技术和科学规划来部分弥补消失的河流的功能。

进行路面硬化并建造强大的排水管网,这种城市建设思维最早源于西方,但是上世纪中叶开始,西方国家开始进行反思,认为硬化的地面是“死亡性地面”,会影响地面的生态系统和树木的生长。相反,透水路面却平衡了城市生态系统。德国从上世纪60年代起就采用透水材料铺装路面,并致力于不透水路面的改造,其目标是到2010年,把全国城市90%的路面改造为透水路面。

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22、发达国家的雨洪治理最新理念与中国古人不谋而合

中国 战国时期的城市中已有陶制的排水沟渠,称“陶窦”。明清北京城有比较完整的排水沟渠系统。

古代城市:利用自然,1、城市与河相伴、建城乃至建屋,都讲究“负阴抱阳”、“背山面水”,就是要把城市或者房屋建在后面有山、前面有水的坡地上,这特别有利于雨水的宣泄;2、注重自然院落80%以上是透水地面(青砖墁地),园林中绿地是下凹式(现代很多都是高台是)故宫的排水,正是综合了前文所述的各种排水法,既有地下水道,又有地面明沟,这些精心设计建造的或大或小、或明或暗、纵横一气的排水设施,能够使宫内90多个院落、72万平方米面积的雨水通畅排出,实为工程史上的伟大成就。

现代城市:注重技术手段和工,缺乏智慧的表现
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23、下水道是城市的良心

雨果在《悲惨世界》中说,下水道是“城市的良心”。中国近现代的城市进化史,大多一路表面光鲜地走来,而忽视真实的内在。所以验证一个国家和城市是否发达和文明,一场雨足矣。

我们今天的科技水平不知比当年已经发达了多少倍,但连一个城市内涝都治不好,让我们明白想要建出造福百姓泽被万世的工程,其实并不在于技术水平和建设标准的高低。

我们已拥有更高的技术和文明,但从现在看起来,很多东西好像并不必然取决于技术因素,而在于一种建设和发展理念,一种发展过程中价值和原则性的追求。当急功近利的建设与以人为本的发展背道而驰,对一座城市的管理者而言,相比于地上能看得见的种种政绩工程,修建排水系统不仅花费巨大,也不容易很快出政绩,但不能因此就顾头不顾腚。

《宋史》上说,刘彝在赣州做官的时候“治簿书,恤孤寡,作陂池,教种艺,平赋役,抑奸猾,凡所以惠民者无不至”。刘彝令专家赞叹的“前瞻性”,只是源于他 “凡所以惠民者无不至”的为官态度。我敢说,那些创造城市规划“50年不落后”甚至“100年不落后”奇迹的官员,如果也能把同样的劲头用在城市排水系统 的建设上,城市内涝绝对不会像今天这样严重。

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