
2012年7月21日北京遭遇的“61年不遇”的那場(chǎng)暴雨,全城多處汪洋,造成數(shù)十人喪生,脆弱的排水系統(tǒng)遭到了廣泛詬病。
近日,中國(guó)災(zāi)害防御協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)、住建部防災(zāi)委員會(huì)委員、中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)防災(zāi)委員會(huì)副主任、北京減災(zāi)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)金磊在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí),不無憂慮地表示,今年入汛以來,我國(guó)南方已遭多次區(qū)域性暴雨過程,僅5月5日~24日華南地區(qū)平均降水量就為276.5毫米,較常年同期偏多88.7%,為近40年來同期最高值,也是有完整氣象觀測(cè)資料以來排名第三大降雨年。
今年上半年以來,暴雨的疊加效應(yīng)導(dǎo)致南方14個(gè)省(市)災(zāi)情嚴(yán)重,如5月18日~21日,暴雨累積降水量50毫米以上面積達(dá)74萬平方公里,其中100毫米以上面積有23.4萬平方公里。
2015年汛期,當(dāng)暴雨如期而至?xí)r,我們城市的排水系統(tǒng)是否能經(jīng)受考驗(yàn)?
樹狀結(jié)構(gòu)的城市排水系統(tǒng)
對(duì)于日益擴(kuò)張的城市而言,優(yōu)良的排、蓄水系統(tǒng)如同健康的心臟和血管,護(hù)佑著城市正常的循環(huán)、代謝和安全。中國(guó)社會(huì)科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究所副研究員黃順江在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說,城市排水系統(tǒng)的主要功能是將城市內(nèi)部無用甚至有害的水體,如內(nèi)澇、洪水、污水及時(shí)排掉,以免影響城市的正常運(yùn)行,為居民創(chuàng)造一個(gè)安全、健康、舒適良好的生活環(huán)境。
城市排水作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從源頭到最終出口是一體的,必須符合水流的運(yùn)行規(guī)律。
水流是一個(gè)積少成多的過程,需要匯集起來,把一個(gè)片區(qū)內(nèi)各處多少不等的水(主要是雨水和居民家庭日常生活污水)共同匯往一處,然后集中排放。
因而“城市排水系統(tǒng)通常像一棵大樹”,由樹葉、樹枝、樹干和樹根組成。黃順江表示,樹葉就是密布在居民樓房?jī)?nèi)的下水管線及其最前端的入水口(家庭內(nèi)的水池、馬桶、地上的下水口等),以及居住小區(qū)內(nèi)和街道兩旁下水道的入水口,是匯水的源頭,重在把各處點(diǎn)點(diǎn)滴滴的水匯集到一起,形成水流。
樹枝包括居民小區(qū)內(nèi)部下水溝、下水管線,街道下水溝或排水管線,片區(qū)排水管道(枝干線)等。樹干就是大區(qū)排水干管,以及城市排水總干管。
樹根就是排水系統(tǒng)的末端,將干管內(nèi)的水流順暢地排入城市周邊河道,然后通過河道繼續(xù)下泄,最后歸入大海。
致力于城市水務(wù)、防汛、排水研究的上海網(wǎng)波軟件信息技術(shù)股份有限公司董事、總經(jīng)理王文強(qiáng)則對(duì)城市排水系統(tǒng)有他的理解,他認(rèn)為:城市排水系統(tǒng)像人體的血液系統(tǒng),心臟是排水泵站,賦予水的動(dòng)力;血管像排水管道,讓水在管道中流動(dòng)……
水流運(yùn)行主要是靠重力維持,因而水從高處往低處流。黃順江告訴記者,所以,雖然排水管網(wǎng)是平面布局的,但必須是從高到低,也就是匯水處在上,而下水道或枝干管道在下,最低處是總干管。
當(dāng)然,城市內(nèi)部每一塊地方,人的用水活動(dòng)的位置,以及雨水落地之處,都必須高于下水管線;整個(gè)城市內(nèi)的任何一處,都必須高于周邊河道,否則,就會(huì)出現(xiàn)城市內(nèi)澇、排水不暢,甚至暴雨時(shí)城外河水倒灌城內(nèi)的現(xiàn)象。
同時(shí),由于水流是一個(gè)匯集的過程,也就是越往下水流越大、越急,因此排水管網(wǎng)必須上細(xì)下粗,越往下越粗、越直。
黃順江坦言,“城市排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與布局,必須符合水流運(yùn)行規(guī)律,適應(yīng)城市內(nèi)外的地形地勢(shì)和自然環(huán)境特點(diǎn)。”
“羅馬不是一天建成的”
“國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的大城市,在城市排水設(shè)施建設(shè)上都很下功夫。”黃順江向記者表示。
法國(guó)首都巴黎市區(qū)的最低處在沿塞納河一線,平均海拔31米,年均降雨量在641.6毫米。然而,在巴黎生活的人,雨天行走濕鞋的情況很少見,也從未發(fā)現(xiàn)下雨積水導(dǎo)致的交通堵塞。
西方有一句諺語:“羅馬不是一天建成的。”這句話用在巴黎的城市建設(shè)上,特別是它的城市排水建設(shè)上,可謂實(shí)至名歸。
公元1200年前后,從國(guó)王腓力二世下令在巴黎鋪設(shè)石塊路面,并在路中央安置排水用陰溝開始,直到現(xiàn)在,經(jīng)過800多年的大規(guī)模建設(shè),巴黎的下水道均處在巴黎市地面以下50米,水道縱橫交錯(cuò),密如蛛網(wǎng)。
目前大巴黎地區(qū)共有1000萬人口,地下水處理系統(tǒng)管道總長(zhǎng)達(dá)2400公里,其中污水處理管道總長(zhǎng)1425公里。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)另外還包括:污水干管、管道間接管、溢洪道、排水溝渠和疏通管道等,規(guī)模遠(yuǎn)超巴黎地鐵……這樣的整體系統(tǒng)完全可以詮釋雨水到達(dá)地面便迅速了無蹤影的原因了。
除了享有盛譽(yù)的巴黎市政排水設(shè)施外,北京故宮也具備強(qiáng)大的排水系統(tǒng),經(jīng)受住了暴雨的一次次洗禮。
據(jù)史料記載,故宮歷史上經(jīng)歷了千余次特大暴雨,但從未有過因雨水過多而積水“栓塞”的情況。故宮排水系統(tǒng)的“神奇”之處,在于可以數(shù)百年面對(duì)暴雨卻始終淡定。
今天的紫禁城和中國(guó)古代的眾多古城一樣,它的建筑理念充分利用了原有條件和地理特點(diǎn),先設(shè)計(jì)一套涵蓋地上、地下的完整布局和總體規(guī)劃,然后先地下后地上地逐步施工。
其排水系統(tǒng)是紫禁城地下規(guī)劃最重要的組成部分。整個(gè)紫禁城的排水經(jīng)過精心測(cè)量、規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工,用于排水的干道、支道,明溝、暗溝,涵洞、溝眼,縱橫交錯(cuò),主次分明,共同形成了四通八達(dá)的排水網(wǎng)絡(luò)。總的走向是將東西方向的流水,匯流到南北走向的干溝,然后全部排入內(nèi)金水河。
紫禁城內(nèi)金水河全長(zhǎng)2100多米,蜿蜒曲折,除了美化這座皇家園林的環(huán)境,它更大的作用則是防火和排水。
600年前,并沒有先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和精密的科學(xué)儀器,排水設(shè)計(jì)使用的是最簡(jiǎn)單的原理和方法——利用地面的坡度差。另外,故宮還有很多縱橫交錯(cuò)的地下水道,干溝高度甚至超過一人高。
自建成以來,故宮的排水系統(tǒng)一直備受歷朝歷代的重視,在數(shù)百年間,不斷掏挖、疏通,幾乎每年春季都會(huì)疏浚,必要時(shí)還會(huì)進(jìn)行大修。
由此,黃順江表示,排水設(shè)施是基礎(chǔ)性工程,需要有長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光,下硬功夫。這是當(dāng)下的城市建設(shè)需要認(rèn)真學(xué)習(xí)的,“如果只顧現(xiàn)實(shí)利益和眼前利益,只重視城市外觀上的現(xiàn)代化,而對(duì)下水道這樣看不見的要素就不聞不問,自然會(huì)埋下隱患”。
導(dǎo)致逢雨必澇的諸多因素
在談到城市逢雨必澇的原因時(shí),金磊指出,主要原因是,防洪排澇系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不完善、城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不合理、城市規(guī)劃建設(shè)長(zhǎng)期忽視洪水削減與雨水利用、城市防內(nèi)澇機(jī)制不完善。
針對(duì)我國(guó)逢雨必澇的現(xiàn)狀,黃順江向記者表示,我國(guó)城市排水設(shè)施與其他發(fā)展中國(guó)家相比,總體上算是先進(jìn)的,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比則有很大差距。在談到我國(guó)城市排水設(shè)施目前存在的主要問題時(shí),黃順江與金磊的觀點(diǎn)不謀而合,認(rèn)為是不完善、不平衡、系統(tǒng)性差。
隨著房地產(chǎn)的快速發(fā)展,我國(guó)城市在最近十多年進(jìn)行大規(guī)模改造和新建,一方面速度過快,另一方面常常是一塊、一塊地規(guī)劃建設(shè)下水和排水設(shè)施,缺乏協(xié)調(diào)布局,造成老城區(qū)與新城區(qū)之間排水管線不平衡,新建小區(qū)與片區(qū)總體之間銜接差的問題。
黃順江認(rèn)為,通常是,老片區(qū)設(shè)計(jì)下水道的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)低;而新建居住區(qū)的下水設(shè)施先進(jìn),標(biāo)準(zhǔn)高,但是出小區(qū)匯入片區(qū)的排水管網(wǎng),與標(biāo)準(zhǔn)低的舊管線、管網(wǎng)不銜接。
要解決這一問題,就要對(duì)片區(qū)老舊管線進(jìn)行改造和提標(biāo)。但是,老片區(qū)樓房密集,改造和建設(shè)新管線就涉及到拆遷、影響道路通行,只能等街道或片區(qū)統(tǒng)一改造時(shí)統(tǒng)籌推進(jìn)。因而,這些欠銜接和欠改造地區(qū)就很容易出現(xiàn)城市積水或排水不暢問題。
城市容易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害,還有一個(gè)原因,就是氣候。我國(guó)是季風(fēng)氣候,降水集中在夏季,通常以暴雨的形式出現(xiàn)。而且,年際變化大,很不穩(wěn)定。這樣,城市排水設(shè)施主要在雨季發(fā)揮作用,其他時(shí)間沒什么用,這就容易使人們忽視排水管網(wǎng)的重要性。而且,地下排水管網(wǎng)在正常年份一般不出現(xiàn)洪澇現(xiàn)象,人們感覺平安無事,對(duì)排水管線的疏通也就不夠重視。但突然襲來百年不遇的大暴雨,就會(huì)使城市頓時(shí)陷入癱瘓,或造成重大損失。
針對(duì)今年6月中旬上海連續(xù)兩天暴雨后,城市發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇,王文強(qiáng)在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,造成城市積水有多方面原因:管道口徑小,排水能力差;離河道遠(yuǎn),水流不出去;離泵站遠(yuǎn),處在系統(tǒng)末端,泵站抽水不到位;垃圾太多,堵塞管道、雨水口;另外,上海屬于沿海城市,受潮汐影響,在發(fā)生天文大潮時(shí),河道水位高,甚至高過管道水位,造成城市積水。
“而從根本上說,是城市排水設(shè)施跟不上城市發(fā)展、缺乏協(xié)調(diào)規(guī)劃所致。”黃順江坦言。
排水標(biāo)準(zhǔn)并非越高越好
解決城市內(nèi)澇,可從兩方面著手,黃順江向記者表示,一是逐步提高地下排水設(shè)施規(guī)劃的系統(tǒng)性,以完善設(shè)施體系,并不斷提高標(biāo)準(zhǔn);二是在全面、系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)之前,要對(duì)城市重點(diǎn)地區(qū)和要害部位的排水設(shè)施,進(jìn)行戰(zhàn)略性改造,以確保城市總體上運(yùn)行正常,在大暴雨面前不出現(xiàn)癱瘓,或大的人員、財(cái)產(chǎn)損失。
在施工設(shè)計(jì)方面,黃順江認(rèn)為,未來地下管網(wǎng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)突出以下三個(gè)方面:首先,排水管線是系統(tǒng)工程,要統(tǒng)一、整體地去謀劃,重在上下游協(xié)調(diào)、匹配,整體優(yōu)化。
其次,排水管網(wǎng)是基礎(chǔ)性工程,要先行,而且盡可能地按高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
再次,排水設(shè)施規(guī)劃要考慮到水資源利用。日常生活污水及雨季洪水,都是重要的資源。在確保城市排水暢順的前提下,盡可能與污水處理設(shè)施和雨水蓄積設(shè)施相結(jié)合,做好總體謀劃,最大限度地節(jié)約、集約地利用水資源。
據(jù)王文強(qiáng)分析,目前,上海市排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大部分是一年一遇(每小時(shí)降雨36mm),而有地區(qū)尚未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn),需進(jìn)一步完善。今后,上海中心城區(qū)的排水標(biāo)準(zhǔn)要逐步提高到五年一遇(每小時(shí)58mm)。
但是,王文強(qiáng)認(rèn)為,不是說排水標(biāo)準(zhǔn)越高越好,而是建設(shè)計(jì)劃與經(jīng)濟(jì)效益、排水需求要匹配,并取得一定時(shí)間內(nèi)的平衡才是好的排水標(biāo)準(zhǔn)。例如,大家都知道,一到公共假日,高速公路會(huì)擁堵,最好的解決方式是能加寬道路,但是在建設(shè)高速路時(shí),它的標(biāo)準(zhǔn)要按照平常的交通流量進(jìn)行規(guī)劃,而不能按照公共假日對(duì)高速路的要求來進(jìn)行,這其中就是要考慮經(jīng)濟(jì)效益,使各方面達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。排水管網(wǎng)建設(shè)也是如此。
適時(shí)引入智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是今后城市減災(zāi)的一個(gè)發(fā)展方向,王文強(qiáng)告訴記者,建立地下立交積水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即在下立交最低點(diǎn)安裝積水深度監(jiān)測(cè)設(shè)備,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)積水深度,監(jiān)測(cè)到的積水深度數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脚潘O(jiān)測(cè)中心,達(dá)到報(bào)警值可實(shí)時(shí)通過系統(tǒng)顯示、報(bào)警、短信、App等報(bào)給管理人員,進(jìn)行調(diào)度。
建設(shè)“海綿城市”應(yīng)對(duì)洪澇
近年來,國(guó)務(wù)院已在城市防洪及雨水利用上有一系列新要求,針對(duì)城市中出現(xiàn)的地下水位下降、逢雨必澇、山水林田消失、城市養(yǎng)護(hù)成本增加等問題,都可以通過“海綿城市”建設(shè)得到有效緩解。
具體講,“海綿城市”就是要充分發(fā)揮城市綠地、河湖水系等對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用,綜合采用滲、滯、蓄、凈、用、排等技術(shù)措施,在追求低影響城市開發(fā)建設(shè)的方針下,有效保護(hù)和修復(fù)城市水生態(tài),創(chuàng)造水安全條件,緩解城市內(nèi)澇的狀況。
在王文強(qiáng)看來,海綿城市是資源環(huán)境角度的一種管理理念,將城市比作海綿,下雨時(shí)將雨水作為資源存起來,干旱缺水時(shí)將海綿里的水釋放出來供城市利用。
金磊表示,全國(guó)當(dāng)下已有16個(gè)城市作為住建部首批“海綿城市”試點(diǎn),但我國(guó)城市的雨水調(diào)蓄設(shè)備及地下調(diào)蓄庫等尚未建設(shè),特別是我國(guó)洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖防城市內(nèi)澇于未然僅僅停滯在研究階段。
金磊坦言,必須看到,傳統(tǒng)粗放式的高速城市化建設(shè),導(dǎo)致城市地面硬化面積大為增加,破壞了城市原有的自然生態(tài)及水文特征,我國(guó)多個(gè)北方城市,高達(dá)七八成的雨水在極短的時(shí)間內(nèi)形成徑流,造成排水系統(tǒng)不堪重負(fù),不但讓雨水白白流失,還導(dǎo)致城市內(nèi)澇。
當(dāng)下的“海綿城市”建設(shè)目標(biāo),是當(dāng)代排澇防洪工程的新準(zhǔn)則。金磊認(rèn)為,以“快”為標(biāo)準(zhǔn)的防洪水利工程,往往加強(qiáng)洪水的破壞力,不由自主地將上游的災(zāi)害轉(zhuǎn)嫁給下游。而“海綿”防災(zāi)理念,是將水流慢下來,讓它平和。
然而對(duì)防洪而言,“海綿城市”并非萬能,它多在暴雨初期發(fā)揮作用。所以,城市建設(shè)要堅(jiān)持可持續(xù)的“海綿城市”建設(shè)。
金磊表示,具有防洪減災(zāi)功效的“海綿城市”建設(shè),離不開“數(shù)據(jù)信息共享”“公眾主動(dòng)參與”“完善管理升級(jí)”的三步驟:面對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,建立起集災(zāi)害感知、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急管理為一身的海量空間數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要,它是真正實(shí)施“智慧防災(zāi)減災(zāi)”的關(guān)鍵;面對(duì)城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),尤其是防洪減災(zāi)的隱患及薄弱環(huán)節(jié),公眾的主動(dòng)參與不僅是安全減災(zāi)建設(shè)的需要,更是調(diào)動(dòng)社會(huì)最廣大資源自主防災(zāi)減災(zāi)避災(zāi)的需要,這其中社區(qū)安全是重要基礎(chǔ);面對(duì)常態(tài)災(zāi)害與非常態(tài)災(zāi)變的城市安全新情況,提前預(yù)警及源頭應(yīng)急治理十分必要,重要的是要尋求管理升級(jí),在“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維下,實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的高效率應(yīng)對(duì)。
強(qiáng)降雨是考驗(yàn)一座城市排水系統(tǒng)是否過硬的標(biāo)準(zhǔn)。2015年的汛期已經(jīng)來了,我們還要在城里看海嗎?!

鏈接
北京古城的地下水道也分級(jí)
北京古城最早的歷史可以追溯到3000年前的西周,遺址在房山琉璃河,在東城墻北部考古人員發(fā)現(xiàn)了一處卵石砌成的排水溝,溝底西高東低,是城內(nèi)向城外排水的通道。在城址內(nèi)部的宮殿區(qū),還發(fā)現(xiàn)了陶質(zhì)繩紋水管。水管一頭粗一頭細(xì),以便相互連接。
漢代的古城遺址,北京發(fā)現(xiàn)的有20多座,但是尚沒有明確的排水系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),而在同時(shí)代其他地方的遺址有排水系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),可以推測(cè)北京亦有。遼代的古城已經(jīng)湮沒在歷史中,但在門頭溝區(qū)龍泉?jiǎng)?wù)的窯址中,出現(xiàn)了寬近40厘米、用來排水的陶水管。這種陶水管的一端有擋頭,目的是為了增加水管的耐用性。
金代,北京第一次成為都城,公元1153年,金朝皇帝海陵王完顏亮正式遷都于北京,并動(dòng)用了120萬人建設(shè)這座城市。根據(jù)現(xiàn)代的發(fā)掘,在右安門發(fā)現(xiàn)了大型的水涵洞,也被稱為水關(guān),就是城墻下供河水進(jìn)出的水道。水關(guān)遺址主要由城墻下過水涵洞底部的地面石、洞內(nèi)兩廂殘石壁、進(jìn)出水口兩側(cè)的四擺手及水關(guān)之上的城墻夯土組成。全長(zhǎng)43.4米,過水涵洞長(zhǎng)21.35米,底部過水面距現(xiàn)地表5.6米。
水關(guān)是木石結(jié)構(gòu)的建筑,建造這一工程用了約1800根1至2米的木樁、530立方米的成材石料、2500個(gè)鐵銀錠榫。它的底部建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)存中國(guó)古代都城水關(guān)遺址中體量最大的。北宋的《營(yíng)造法式》專有一章述及水關(guān)的做法。金中都水關(guān)同其“卷輦水窗”的規(guī)定一致,是研究古代排水設(shè)施的重要實(shí)例。
元大都并不是繼承前代城市,而是建立新城,因此也有全新的排水系統(tǒng)。1970年,考古工作者在今西四十字路口北側(cè)地下,發(fā)現(xiàn)了元代南北主干大街的排水渠。它是用青石條砌筑的明渠,寬1米、深1.65米。在通過平則門大街路口(今阜內(nèi)大街)頂部覆蓋石條,渠內(nèi)石壁上發(fā)現(xiàn)有“致和元年(1328年)五月,石匠劉三鑿刻”的字跡。這一題記可能是元代的工匠——劉三在修復(fù)石渠中留下的。這條水渠在元大都城建成之后經(jīng)過修建完善。在元大都的東、西城垣北段和北垣西段發(fā)掘了三處水涵洞,是向城外排泄污水的設(shè)施。
在元大都的基礎(chǔ)上改擴(kuò)建而成的明清北京城,放棄城北部分城區(qū),后又拓展南城,加建外郭,最終形成“凸”字形格局。在排水系統(tǒng)上,它保留和疏浚了元大都的排水溝渠,增設(shè)了一些新的排水渠道。最主要的是內(nèi)城沿東西城墻內(nèi)側(cè)各開明溝一條、外城三里河以東從大石橋至廣渠門內(nèi)的明溝以及崇文門東南橫貫東西的花市街明溝。
作為明清王朝的政治中心,北京城的排水設(shè)施當(dāng)然也不例外地具有區(qū)域和等級(jí)之別。內(nèi)城尤其是東部城區(qū),多是官倉和達(dá)官貴人的宅邸,這里修建有完善的下水道,通往排水主干渠。一般居民區(qū)的排水設(shè)施則相對(duì)較差。