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中國古代真先進 與發達國家下水道治理最新理念不謀而合

—安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

本文整理自安邦諮詢·城市組於2011年的內部演講,以描述性的方式大致介紹了下中國及世界各國的下水道情況。值北京2012年7月21日暴雨造成37人死亡的慘劇時,拿來與大家分享。

轉載時請註明出處,來自於安邦諮詢

 

1、內澇似乎已成為我國諸多城市遭遇強降雨後的普遍狀態

人民日報披露,2008年—2010年間,全國62%的城市發生過城市內澇,內澇災害超過3次以上的城市有137個。今年因為大雨而發生內澇的城市將近有20座。國家住房和城鄉建設部副部長仇保興明確指出:城市內澇的本質不是水淹了城市,而是快速膨脹的城市因為排水系統建設滯後「擋了水的道」。

從2008年到2010年,全國有351個城市做了一個調查統計,大概60%多達到50厘米以上,發生過內澇,50厘米以上的內澇佔了70%多,積水超過半小時的佔到將近80%。

從幾年的狀況看,一個整體的感受就是發生暴雨的城市越來越多,暴雨的頻率越來越高,多個地區出現南北同澇、旱澇急轉。城市內澇,主要是指由於強降水或連續性降水超過城市排水能力致使城市內產生積水災害的現象。這一現象在過去數十年中並不鮮見,但近年來卻顯得尤為突出,且愈來愈嚴重:

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2、回顧人類下水道系統建設的歷史

下水道 ,是一種城市公共設施,用於收集和排放城市產生的生活廢水以及工業生產上所產生的公園廢水、雨水。

水是人類生活和社會經濟發展不可缺少的基本物質條件,城市給排水系統,是一個城市存在和發展的必要條件,也是衡量一個文明程度的重要標準之一。地下管線是城市的生命線,也是城市安全與繁榮的根基所在。生命線工程,維持城市正常運轉的關鍵。

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3、世界主要接觸下水道工程分佈示意圖

下水道被稱為城市的血脈,一個健康的城市,根據自身的特質和環境的不同,排水系統也各有特色,這張圖顯示的就是幾個比較著名的城市的地下管道系統

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4、古羅馬:2500後還在使用的下水道

近代下水道的雛形源於法國巴黎,至今巴黎仍擁有世界上最大的城市下水道系統。但早在古羅馬時期下水道就已經出現。

羅馬被譽為永恆之城,其中就有我們大家都很熟悉的廣場、大劇院、鬥獸場、公共澡堂,萬神廟等,但羅馬最偉大的之處還是她的城市供排水系統,包括以高架引水渠聞名的供水系統和以下水道聞名的排水系統,這二者構成了城市的消化系統,保持的城市的衛生、清潔和健康。

公元前6世紀左右,伊達拉里亞人使用岩石所砌的渠道系統,挖掘了排入台伯河的下水道,其主幹道寬度超過16英尺,渠道系統中最大的一條截面為3.3 米×4米,爾後又為羅馬人擴建。下水道的7個分支流經城市街道,最終匯入主道馬克西姆下水道。暴風雨來臨時,下水道被流水的巨大衝力清洗乾淨。羅馬學者普林尼將其譽為羅馬「最引人矚目的成就」。直至建成2500年後,該下水道在現代羅馬仍在投入使用。將暴雨造成的洪流從羅馬城排出。

馬克西姆排水道位於古羅馬城的中心弗盧姆區,卡庇托兒山下方。大下水道(Cloaca Maxima)是由公元前5~6世紀古羅馬皇帝羅馬(可能是塔克文·普里斯庫斯(Tarquinius Priscus))所建造的排水系統。儘管李維(Livy)把這項工程歸功於塔奎因(Tarquin) ,這個下水道把山丘間山谷沼澤地里的積水疏通流入台伯河(意大利中部,流經羅馬)。

古羅馬在塔奎因用樹籬作牆把埃斯奎林山、維米納爾山和奎里納勒山圍在牆裏以前,大下水道開始是作為小溪來輸送來自這些山丘的流水。這些渠道使淤泥在其中流動,其尺寸約為3米見方,在普勞圖斯(Plautus)的那個時代,它很可能是敞開的,因為普勞圖斯把它稱為溝渠。大下水道本身就是中央的一條大溝渠。正是由於有了這個排水系統(可能已填埋),才使丘陵之間的地區適宜人們居住,並為羅馬廣場提供了的空間。

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5、巴黎清道夫:芬芳「花都」的地下秘密

法國首都巴黎以浪漫和美麗享譽世界,而在這個城市地面以下50米的世界,還有一座同樣龐大壯觀的「地下城市」,這就是號稱世界上最大的下水道系統。他給巴黎帶來清新的空氣和潔淨的河流。事實上,在完備的下水道建設之前,巴黎也曾經飽受內澇、骯髒與惡臭的困擾。

19世紀中葉,巴黎已經是當時歐洲最大最先進的城市,但他的市政設施仍在沿用幾百年簡單的城市排污方式,污水直接潑如污水溝,流入塞納河,屢次發生瘟疫。

1856年拿破崙三世責成豪斯曼改善巴黎排污系統,他提出將污水排到塞納河下游,避免污染城市飲用水,隨後總工程師貝爾格蘭德設計並領導建設了下水道工程。從1850年開始修建,前後花了一個多世紀才完工。如今,巴黎下水道總長2347公 里,約2.6萬個下水道蓋、6000多個地下蓄水池。清淤系統配備了電腦控制,還有專門針對雨季塞納河水的「漲水站」以及安全閥,以及用於下大雨時保證排 水效果的路邊下水道等等。每天,超過1.5萬立方米的城市污水都通過這條古老的下水道排出市區。

巴黎下水道有三個顯著特點:1、借塞納河流經巴黎的自然落差把城市污水帶走;2、在排生活污水的同時兼顧雨水收集;3、開放步入式系統,高起點上一步到位,沿用150年至今不受限,避免了修修補補的麻煩。150多年前設計的下水道並非只是考慮污水排放,還有多至今沿用的清理養護技術。

在巴黎,如果你不小心把鑰匙或是貴重的戒指掉進了下水道,是完全可以根據地漏位置,把東西找回來的。下水道里也會標註街道和門牌號碼。你所需要的,只是撥個電話,這項服務是免費的!

從20世紀30年代其,巴黎下水道從傳統的單純排污轉向對污水和雨水的清污後排放。新建了巨大的儲水庫。

排水系統建立在城市可控性之上。巴黎百年前的設計是基於對城市百年後發展的一個合理預期,而對於中國大多城市而言,城市發展是難以控制的。

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早在1200年,巴黎就有了排放雨水與生活污水的露天排水道,地下排水系統則是1370年建造的。現在巴黎使用的地下排水系統,是1850年的一個名叫歐根·貝爾格蘭德的人 設計的,排水道總長達2100公里,每天能排放120萬立方米的污水。

巴黎下水道總長2347公里,規模遠超巴黎地鐵,是世界上最負盛名的下水道,也是世界上唯一可供參觀的地下排水系統。從1867年世博會開始,陸續有外國元首前來參觀,現在每年有十多萬人來參觀學習。巴黎的下水道處於地面以下50米,水道縱橫交錯,密如蛛網。下水道四壁整潔,管道通暢,地上沒有一點髒物,乾淨程度可與巴黎街道相媲美,不會聞到一丁點兒腥臭味。

據博物館提供的數字,巴黎密如蛛網的下水道總長近2300公里,每年從污水中收回的固體垃圾有1.5萬立方米,巴黎地區現有4座污水處理廠,日淨化水能力為300多萬立方米,淨化後的水排入塞納河,而每天沖洗巴黎街道和澆花澆草40萬立方米的非飲用水均來自塞納河。

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龐大的地下巴黎,最底層的是18世紀的採石場/教堂的墓葬/地鐵/下水道

這裏不僅承擔清潔巴黎的重任,同時也是影視劇最喜歡的場所,更是一些流浪藝人的天堂,巴黎有許多所謂的地行客, 成天穿梭於地下尋找刺激和浪漫。

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6、倫敦下水道:工業奇蹟的傳奇與困頓

150多年前的倫敦污染嚴重,垃圾遍地,城市裏到處是糞便的氣息。1858年夏天,倫敦市內的臭味達到有史以來最嚴重的程度,倫敦市政當局同意了巴瑟傑的城市排水系統改造方案。倫敦地下水道系統的修建也與流行病肆虐有關。由於水體污染,1848年-1849年間,一場霍亂導致1.4萬倫敦人死亡。疫情結束後,為了改善滋生傳染病的溫床——倫敦地下水道,英國着手改進城市排水系統。

1700年的時候,倫敦已經是一個擁有57萬人口的歐洲超級大都市,但城市的排水系統極其糟糕。

為將污水和雨水引入路兩邊的明渠或者馬路兩邊的街溝中,泥土路面或者卵石街道都鑿有迷宮般的溝溝渠渠。一英尺多深的明渠中塞滿了灰燼、動物屍體,甚至糞便。糟糕的排污系統將街道變得骯髒不堪、臭氣熏天。

1810年,英國人開始使用暗管排水,改變了城市的排水狀況。

有趣的是,英國排水管道系統的建立,與霍亂的肆虐大有關係。

1831年,歐洲爆發霍亂。這次霍亂奪去約32000名英國人的生命。人們認識到,擁擠、骯髒的街道是疾病的溫床。 1842年,大不列顛帝國派出考察隊去羅馬和巴黎參觀供排水系統,他們驚訝地發現,古羅馬的排水系統比起維多利亞時代的英國要先進得多、衛生得多。為了改善地下水道,英國政府成立了一個皇家委員會。

1856年,一位叫做巴瑟傑的人承擔設計倫敦新的排水系統的任務。他計劃將所有的污水直接引到泰晤士河口,全部排入大海。巴瑟傑最初的設計方案 是:地下排水系統全長160公里,位於地下3米的深處,需挖掘350萬噸土,但這個計劃連續5次被否決。

1858年夏天,倫敦市內的臭味達到有史以來最嚴重的程度,倫敦市政當局在巨大的輿論壓力下,不得不同意了巴瑟傑的城市排水系統改造方案。

1859年,倫敦地下排水系統改造工程正式動工。 1865年工程完工,實際長度超過設計方案,全長達到2000公里。下水道在倫敦地下縱橫交錯,當年倫敦的全部污水都被排往大海。

從整體規模上看,倫敦下水道比巴黎下水道工程要宏大,但在很多細節和清潔技術上考慮不周,有排污沒有去污處理,雨水承載標準低,工作環境不好。

歷史上,倫敦是較早進入世界大都市行列的城市,但是,由於下水道的困擾,使得暴雨時倫敦的城市公共衛生條件較差,暴雨時不僅出現內澇,而且造成倫敦市民疾病頻仍。後來,由於成功地解決了下水道問題,倫敦不僅促進了工業、經濟和文明的發展,也讓市民遠離疾病和死亡的威脅。

1848年的倫敦是當時世界上最大、人口最多的城市,人口達到200萬。當時,倫敦的城市下水道與河流直接相連,整個城市的工業和生活污水都排往泰晤 士河。充滿了垃圾、糞便和污物的水流入泰晤士河並讓河水發酵,也污染了整個城市。這一年,倫敦暴發霍亂,死亡14000多人。疫情結束後,有人認為是城市的污濁空氣引起了霍亂,而倫敦上空濃密的霧氣被認為就是導致疾病的瘴氣。當然,這些瘴氣也被認為與其他疾病,如猩紅熱、痢疾等有關。

但是,倫敦污水治理委員會任命的測量工程師約瑟夫·巴瑟傑在疫情結束後進行的調查發現,倫敦人使用抽水馬桶後的糞便直接排入倫敦原先的地下水排放系統,造成嚴重的堵塞,有的污物甚至再回灌進居民家中。巴瑟傑認為,倫敦的霍亂可能與城市地下排水系統有關。然而,當時沒有人相信這一點。

1853年,霍亂再次肆虐倫敦。傳染病醫生約翰·史勞把發病的人群與倫敦的地理位置聯繫起來,認為霍亂是由水源造成的,提出改造水源,但是倫敦當局還是沒有認可。直到1856年,巴瑟傑才承擔了設計倫敦新的下水道系統的任務,新計劃是建造全倫敦的下水道,要下挖到地下3米,地下排水系統全長160公 里,需挖掘土方350萬噸,將城市污水直接引到泰晤士河口,排入大海。

這個方案拖延到1859年才動工,工程規模也擴大到全長1700公里,讓下水道在倫敦地下縱橫交錯。為了防止下水道造成倫敦城的坍塌,工程使用了新型高強度的水泥磚。整個工程在1865年完工,但實際長度超過設計方案,下水道全長達到2000公里。不過,倫敦這個現代意義上的城市下水道的一個重要特點還在於,將污水與地下水隔離開來。儘管在城市下水道完工的1865年倫敦再次發生霍亂,但由於下水道把污水與地下水分隔開了,也就有效地避免了霍亂菌污染水源,從而阻止了霍亂的進一步傳播,因此這一年的霍亂感染人數是歷年最少的,而且之後倫敦再也沒有發生過霍亂。

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7、江戶川工程:守護東京的地下神殿

東京本來的名字叫做江戶,也就是河口的意思,都內有着隅田川、荒川、江戶川等幾條大河。甚至東京本身的很多地段都是由隅田川、荒川、江戶川等幾條大河在流向東京灣的過程中沖積出來的。再加上東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,還開鑿了許多人工河流。這些河流,就成了東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氣沖入這些河裏,東京就會回到1960年代遍地臭水溝的情況。何況,東京還有以龐 大著稱的地鐵系統,如果任雨水四流的話,就不僅僅是排水不暢的問題了,整個城市都會陷入巨大的危機中。所以,東京都建設了一套先進環保的下水道排水系統, 堪稱世界最先進,除了用來承擔各種污水的淨化處理外,還用來應對颱風時期的這種暴雨的排水。

東京都的雨水,分別有兩種渠道進行疏通:靠近河渠地域的雨水一般會通過各種建築的排水管,以及路邊的排水口而直接流入雨水蓄積排放管道。這些雨水接着會被引導逐步排入都內的幾條專用來泄洪的運河和河渠,最終通過隅田川之類的大支流排入大海。其餘地域(比如一些密集住宅區和辦公區)的雨水,會隨着每棟建築的排水系統進入公共排雨管,再隨下水道系統的淨水排放部分流入公共水域。當淨水排放系統無法承擔排雨量時,部分雨水則隨污水管進入下水道,通過污水蓄水池來 瓦解突然湧來的暴雨造成的壓力。

去過東京的朋友一定會發現東京都內遍佈很多"川"平時你會看到是乾枯的,偶爾有一些很少的水,其實這就是特大型城市的命脈,看似壕溝的"川"防汛作用確非常大,這是我在東京都涉谷區的中目川拍攝的,為緩解單調景色,日本政府在兩邊種植了櫻花樹,每年四月初,這裏就成了著名景觀了.其實很多人不喜歡住在壕溝兩邊,怕潮怕臭,但政府在方面治理的很好,加之國民的素質,很少人會往溝里扔垃圾,所以就是在夏天,你也幾乎看不到蒼蠅,除了櫻花樹的清香外,這裏還非常幽靜,所以壕溝兩邊建了很多豪宅,街邊出現很多咖啡館,西餐社等這些河道在排水中也起到了重要的作用。

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日本是個颱風多發國家,東京地區的地下排水系統主要是為避免受到颱風雨水災害的侵襲而建的。這一系統於1992年開工,2006年竣工,堪稱世界上最先進的下水道排水系統。最大的下水道直12米。東京的雨水渠道分靠河渠地域和其他地域兩類,以便更好的排水,下水道的每一個檢查井都有一個8位數編號,便於維修人員迅速定位。

江戶川工程面積差不多半個足球場大,十幾層樓高。

早期東京100萬人口,下暴雨也不怕,因為城市不大,雨水大都能滲入地下,也容易排出城外。後來日本人口大量湧入城市,到1950年,日本的人口城鎮化率 已達37.3%,相當於我國本世紀初的比例。那時,他們的政府跟我們今天差不多,城市建設也是「先地上後地下」,優先解決住房、交通等設施,顧不上排水系 統建設。到上世紀70年代,城市迅猛發展,東京人口已達1000萬的量級,這時城市地面大都被鋼筋混凝土覆蓋,雨後內澇危害很重,必須加大城市排水能力的建設。

但他們隨後發現,僅加大排水能力難以解決問題。因為城市在急速擴張,原來城外的排洪河道變成了城市的內河。於是他們發展起第二代技術,叫做「雨水蓄滯」。各小區都要求建不小於500立方米的雨水調節池,樓間空地、學校操場等高程要求比周邊地勢低半米,下雨時可起臨時蓄水作用。城市河道邊的公園,要求 人工開挖「游水池」,起分滯雨洪的作用。但雨水蓄滯的空間畢竟有限,於是他們又興起了第三代技術——「雨水滲透」。將不透水的路面改用透水材料建設,把原 來雨水調節池底部的水泥塊砸掉,以便讓雨水回補地下。透水性的蓄水池,底面還要專門鋪設過濾層,以避免造成地下水污染。

到了90年代他們發現蓄水、滲透手段都用上以後,東京、大阪這樣的超大城市還解決不了內澇問題,於是不得不補上地下骨幹排水管建設這一課。但這時地下排 水系統建設所付出的代價就要大得多了。因為城市地下空間已經高度開發利用,修排洪道必須避開高樓大廈的地下室以及地鐵系統。結果,東京的排水系統要修到地 下60米,通到城外的江戶川邊,還要再建一個大型的地下水庫,先把水存在裏面,等到河裏洪峰過去以後,才允許用泵將水從地下水庫抽到河裏去。照片裡的地下 宮殿,其實就是地下排洪道的最後一站——地下水庫。

事實表明,如果在城市開始建設的時候沒有把地下排水系統建好,後面再來補課,建設成本、維護成本、運行成本都會成百倍地增加。日本建地下宮殿,實際是走了彎路之後的無奈之舉。

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8、慕尼黑的排水系統:從城市廢水到Isar河水

慕尼黑的市政排水系統的歷史可以追溯到1811年,當時的執政官Karl Probst修了一條20公里的陰溝渠,將污水引向了Isar河。後來經過幾代人的發展,到了二戰前,慕尼黑市政排水有了里程碑式的發展,第一個污水處理廠Gut Großlappen在慕尼黑建成。而到了1989年,慕尼黑市的第二個污水處理廠Gut Marienhof落成。在慕尼黑的地下,有着一共2400公里的地下排水管網,他們每天將 56萬立方米的各種生活和工業污水 輸送到上述的兩個污水處理廠。污水經過處理,成為對環境無害的潔淨的水,再排進Isar河中。

下圖可以看到,在慕尼黑2434公里的排水管網中,佈置着13個黃點表示的地下儲存水庫。這些地下儲存水庫,就好像是13個緩衝用的閥門,充當暴雨進入地下管道的中轉站。當暴雨不期而至,地下的儲水庫用他們706000立方米的容量, 暫時存貯暴雨的雨水,然後將雨水慢慢的釋放入地下排水管道,以確保進入地下設施的水量不會超過最大負荷量。

最大的經驗:慕尼黑對Isar的水患有着自己的處理方式——水可以疏,不可以堵。 方法很簡單——和國內侵佔河道和濕地的情況相反,慕尼黑一直在不斷的擴大灘涂,河兩邊的濕地和綠地。這樣在河水高漲的時候,利用大面積濕地和植被對水的涵養能力,減少河水對兩岸的壓力。而在平時,大面積臨水的綠地也為市民提供了很好的休閒的去除,一舉兩得。

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9、吉隆坡SMART隧道

隧道貫串南北兩個水系,分上中下三層,兼具
排洪和交通兩大功能,全長9.7公里。在洪水多發和土質疏鬆的吉市,Smart隧道工程歷時三年,其建造難度不亞於世界上最長的水下隧道——英法海峽隧道。
SMART總容量300萬立方米。SMART 系統按照根據克朗河/安龐河匯合處和道路運營狀態的三原則方式工作。

項目設計根據百年一遇的洪水設計,預期每年要有二到三次以第三模式(關閉道路,以便存儲洪水)運營。按照計劃,6月份將交付使用防暴洪系統。按照正常條件,無暴風雨或低降水量的第一模式,沒有洪水分流到該系統。

當中等洪災時,洪水被分流到位於道路隧道下方渠道的旁越道,啟動第二模式。並且要注意的那時道路段還是對交通開放。大型暴雨時,第三模式運營啟動,道路段 關閉交通。受讓人要有充分時間來警示道路使用人之後,才可清理道路,然後關閉,並在自動水密性閘門開啟讓洪水流入之前,允許最後一輛車子駛出隧道。如果需 要隧道全斷面用於儲水和分流,就要求將所有交通清理出隧道。如要恢復交通,需要48小時。

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10、中國古代城市重視溝渠建設是一個偉大傳統

如今我們的城市出現內澇,大家都紛紛稱羨巴黎的下水道。其實,中國利用水資源、城市防洪的歷史要比歐美國家早很多,(大禹治水,治理洪澇一直都是歷朝歷代皇帝的一件大事、戰國的水攻)。公元前25-11世紀的夏商石器就有 了防洪的經驗。在唐代,中國的城市就部分出現了像巴黎那樣的排水設施。唐代揚州城的排水涵洞,寬1.8米,高2.2,可容人自由穿行。中國古代城市重視溝渠建設是一個偉大的傳統,這些 排水設施如能得到很好的保養,是應該能夠讓今人受惠的。可是,古人善治溝渠的經驗,今天幾乎被國人遺忘。這個排水系統雖不如巴黎在19世紀建設的那般浩大,但比後者早了一千年。 中國古代早已採用陶土燒制的地下排水管道,這比歐洲中世紀城市僅靠明溝明渠排水更衛生。

6月24日,北京市水務局有 關人士在解釋「6·23」大澇的原因時,所列事項包括「排水設施的建設滯後於城市發展,現在北京市中心城區的排水管網最早還有明代的設施,屬於老古董 了」,這容易產生誤導,因為北京此次出現大澇,集中在西三環、西四環地區,那一帶的地下管網多在上世紀90年代和本世紀初與環路工程一併完成,並不在明代 排水設施管轄的範圍。

中國城市地下排水系統並非天生落後。去年的中國新聞周刊曾報道,據考證,中國人對地下空間的開發可以追溯到華夏民族形成初期。在陝西、四川等地區,學者經考古均發掘出了歷代城市的隧洞和供排水管線。中國古代的生產曾致力於地下空間的開發,尤其是在施工技術方面, 當時處於世界領先的地位。而廣州曾是治水的世界樣本,從建國後至上個世紀90年代,廣州市的排水系統隨着城市的發展而不斷完善。

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11、紫禁城百年不淹的秘密

6月23日那天,太廟裏最深的積水只夠一根手指的寬度,而讓太廟等故宮建築順暢排水的是建設於600年前的明朝下水道。古人的排水設計讓人嘆服。

紫禁城(1403 年~1424 年)佔地 72 公頃,五百餘年來幾乎不見暴雨積水記載,可 見其排水效果之良好。這要歸功於設計巧妙而完善的地下排水系統。我們的祖先素來崇尚天人合一的至高境界,紫禁城的排水系統正是對這一理念的極好詮釋。紫禁城內總的排水走向是將東西方向的支線排水匯集到南北乾溝內,再流入內金水河, 最後匯入護城河。各排水分區既要適應總排水趨勢,又要根據具體情況酌情處理,以保障水 流暢通無阻。為此各院落地面多留有「泛水」,即預先確定的庭院水流落差坡度。院落正中 南北走向的御路或甬道,其斷面多呈「熊背」式樣,即庭院正中的南北向御路或甬道斷面通 常呈中間略高、兩邊稍低的形式,工匠以此構造作為院落的分水線。降水時節,雨水首先順 地面坡度流入房基四周的石槽明溝,明溝若遇有台階或建築物,則從「溝眼」穿過,或直接 通過「錢眼」狀的雨水石板匯入暗溝,而後依次通過支線、幹線排入內金水河。除了排水 乾渠以外,紫禁城內外還佈置有縱橫如蜘蛛網般的二級排水溝(大街兩旁的溝渠),三級排 水溝(偏街小巷內)

全部紫禁城的雨水最終都依次通過支線、幹線排入內金水河,內金水河河水再向外流入外金水河。

太廟大殿三重漢白玉須彌座式台基上,有數不清的龍頭,這種沒有角的龍,叫做螭。與螭首銜接的是石槽溝,太廟的石槽溝有深有淺。靠北側的大殿,周邊石槽溝較淺,而靠近南側院牆的則頗深,有的地方約半米深。

北京城興建排水系統的歷史,比故宮還悠久。在明朝之前,元朝建設元大都時,就根據地形鋪設了下水道,裝置了排 水設備。而到明朝建設北京城時,把下水道的建設與皇城、城垣、街道的營建並列為四大工程。到了清朝乾隆時,專門設置了隸屬於工部的「值年河道溝渠處」。乾 隆五十二年(1787年)曾做過一次丈量,內城溝渠總長128633丈,其中,大溝30533丈,小巷各溝98100丈。

北京北依燕山,東臨渤海,地形是西北高東南低,所以北京的水系流向是向東南流。從天人合一的思想出發,紫禁城的設計與北京的地形走向完全協調一致,也是北高南低。經測量,紫禁城北門神武門絕對高差46.05米,南門午門絕對高差44.28米,豎向高差約2米。設計者巧妙地利用了這近2米的高差,讓雨水自然而然地從高處向低處流,而無需任何其他手段來驅動,可謂非常環保。

紫禁城的排水充分滲透了我國的營國制度理論,即 在城市水利規劃思想中含有豐厚的自然主義內涵,崇尚與自然環境的和諧,以工程手段協調了都城與自然的關係。

屋頂排水

須彌座排水

螭首排水

利用地勢高低

排水溝

泄水溝

圖片15 1024x645 安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

 

12、世界城市北京的現狀

管道老化狹窄:北京排水管道狹窄,現有的很多排水管道直徑只有1米多,有些甚至不足20多厘。部分老城區存還有100多公里的明朝的排水管道。北京現有明清時期修建和解放以前修建的暗溝大大小小600多條,共長100多公里。 早在元代建城初期,北京就已經修建了排水設施——在主要街道和居民區的地下修有長長的暗溝,上邊與一座座的磚砌滲井相連通,雨水和污水進入滲水井以後,慢慢地滲入暗溝中,再從暗溝流向城外的河道里。 而目前在城市排水中發揮最重要作用的管道,絕大部分修建於上個世紀五六十年代——即使如此,他們還算是地下管道譜系中的青壯年。它們大概有 2500-3000公里,多數埋藏於地下4-6米深,管徑大致在400-800毫米,也有佔30%左右的幹線管道埋藏地下10米,直徑在1米以上。目前這部分管道承擔了城市的主要代謝功能,但因為滿負荷甚至超負荷運轉,管道老化問題越來越突出。

排水標準低:排水系統設計的是1-3年一遇,能夠適應每小時36-45毫米的降雨,但是6月23日的強度達到128毫米,遠遠超過這個標準。據我國城市排水系統排澇能力調查顯示:絕大多數城市排水管渠設計重現期為0.33到5年。具體到北京,城區管網現狀排水標準一般為:排水幹線1年一遇左 右(36mm/h);支戶線僅(0.33~0.5)年一遇(10~15mm/h);城市環路(1~2)年一遇(36mm/h);88座雨水泵站重現期小於 2年(含2年)的有65座,佔73.8%。這一現狀不僅達不到國家標準的要求,更難以應對近年頻繁造訪京城的暴雨標準(70mm/h),而且單就1~2年 的重現期來說,就意味着:大部分北京人1到2年內就會遇到一次降雨積水。

目前屬於老古董了,但是城市管網的更新,面臨諸多問題。有些地方雖然很老化,比如那些老舊城區胡同進不去, 而且管網上邊都有新的建築群,但無法拆遷,所以老舊管網只能是打補丁,發現一處補一處。同時,因為城市建設項目面臨審批等,項目的建設也跟不上,導致排水 系統建設滯後。立交橋的很多排水能力需要提高。比如立交橋下低凹處,一直是每次下雨內澇的嚴重地區,這些地方的排水能力應該更大。

經濟賬:根據北京市水務局2011年公佈的數據,按照現有的國家標準,下水管道建設每公里的成本是幾十萬元,如果向歐美看齊,把標準提升10倍,那建設成本也要提 升10倍。2009年北京市水務局公佈的資料顯示,北京市城八區共有地下排水管網5227公里,以此計算,北京光主城區排水系統建設就要 花費數百億元,這樣的投入顯然在短期內難以實現。

據北京建築工程學院教授李海燕2009年公佈的調查數據顯示:北京市很多的排水管道患有「腸梗阻」,近8成的雨水排水管道內有沉積物,約一半的雨水排水管 道內沉積物的厚度占管道直徑的10%至50%,個別管道內沉積物厚度甚至佔到管道直徑的65%以上,直接影響了城市排水系統功能的發揮。

老北京的排水智慧:北京城興建排水系統的歷史,比故宮還悠久。在明朝之前,元朝建設元大都時,就根據地形鋪設了下水道,裝置了排 水設備。而到明朝建設北京城時,把下水道的建設與皇城、城垣、街道的營建並列為四大工程。到了清朝乾隆時,專門設置了隸屬於工部的「值年河道溝渠處」。乾 隆五十二年(1787年)曾做過一次丈量,內城溝渠總長128633丈,其中,大溝30533丈,小巷各溝98100丈。 紫禁城有一套設計完整的排水方案,在城內挖掘了一條內金水河,河水由紫禁城的西北角城垣外護城河的引入口通過地下流通渠道,進來後曲曲折折流到東南角城垣下的地下出水口流出故宮。

過去50多年,北京城市規模不斷擴大,路網不斷延伸,地下空間日益複雜。正是這樣,即使有關部門也無法肯定地告訴公眾,他們作為北京的城市醫生,一切情況 盡在掌控。一個簡單的事實是,包括雨水、污水、自來水、通訊等八種提供城市基礎服務的管線中,僅僅是污水管網已經長達3807公里,而城市醫生手中,仍然 沒有一張完整的地下城圖譜。

全國大約有70%的城市地下管線沒有基礎性城建檔案資料。

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13、東三環京廣橋5年5漏

2006年1月3日凌晨,由於地下污水主管道漏水,這裏發生大面積路面塌陷,破損管道中的污水,直接灌入當時正在施工的十號線內,雖未造成人員傷亡,但導致東三環主輔路斷行數日,成為2006年初京城最大的新聞之一。2006年2月26日,京廣橋外環輔路突然跑水,三根直徑30毫米的管線斷裂,近百米路面被淹沒,其距坍塌事故路面僅隔百餘米。2007年4月23 日,京廣橋東南角朝陽路中間,發生水井跑水事件,水柱噴涌達十幾米。2007年9月29日,就在京廣橋東30米左右的朝陽路上,一處消防水井突然跑水,數 十米路面被淹。

2010年5月25日的事故,已經是京廣橋5年來第5次遭遇「水患」,平均每年一次。以至於有網友笑稱,京廣橋下埋有外星人的武器,才會如此頻繁地發生事故。

京廣橋附近鱗次櫛比的高樓,標誌着「北京速度」。到現在,我們地底下都有哪些管線,都具體埋在哪裏,都沒有人很清楚地掌握這些資料。」這就如同醫生要為病人做手術,卻不知道病人的肚皮下是何種器官,位置在何處。

一名不願透露姓名的專家表示,2006年坍塌事故發生後,便有市領導表示,首都經濟發展很快的同時,城市基礎建設底子太薄,管網體系尤為脆弱,許多管線 連設計圖紙都沒影了這是目前京城地下管線的實際情況,再過十年,將有很大一批管線進入老化期,那時面臨的地下管線安全問題,將更為嚴峻。不過幾 年過去了,管線數據缺失的問題仍沒有得到實質性解決。

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14、國內城市排水系統亂象

各地排水系統城市雨水系統,應該是一個完整的系統。現在都是一塊一塊,一段一段的,整體性很差,沒有人管整體,缺乏長遠規劃。」周玉文說,現在只能大概知道管道有多 長,在哪兒有管兒,其他情況並不十分清楚。排水管道應該是越往下游越大,但是目前甚至出現「上游是大管子,往下游卻是小管子」的怪事,比如瀋陽,「一根小 管子不夠用了,只好接上兩根小管子」。

比如水利部門有72小時排乾的標準,這是農田標準,農田72小時把水排乾,莊稼不會死。但你把城市72小時淹着,城市就不能動了,就死了。目前,我們的技術規範體系還沒覆蓋這一塊。大江大河決口有人管;下個小雨,把水及時排了,也有人管;但積水了內澇了,反倒沒有人管了。

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15、百年前德國修建的下水管網令青島受益至今

1898年,德國逼迫清政府簽訂《膠澳租界條約》,強租膠州灣。殖民軍登陸青島,立志要把這個只有2萬人口的漁村,打造成海外殖民地的樣板城市。當他們調集了當 時德國一流的城市規劃專家和建築設計師來到青島,按照19世紀末歐洲最先進的城市規劃理念,實地勘察設計,形成了青島的城建規劃。17年後,戰敗的德國人 給日本人,留下了一座號稱「東方瑞士」的現代化城市。其中,極具現代意識的城市下水管網,讓100年後的青島人依舊受益。德國人在主要街道下按照雨污分流的方式,鋪設地下排水管道、修暗渠,雨水則由雨水專用收集管道匯入暗渠後流入青島前海。德佔時期主要修建了12條暗渠,總長5464米。中山路暗渠出口,即是12條暗渠之一。

當時鋪設下水管道所用的水泥、鋼筋均來自德國,而鋪設的下水管道尺寸之大甚至被德國人稱為「怪物」。生於上世紀30年代的魯海的童年記憶中,德國排水系統主幹道甚至寬闊得「可以跑解放牌汽車」;當時青島是中國唯一一個雨污分流的城德國人修建的地下暗渠,寬闊到可以跑解放牌汽車。過去老城區下完雨,地面就乾乾淨淨的。

按照《膠澳發展備忘錄》記載,最初德國人在青島鋪設地下水網,是作為公共衛生問題考量。

在德佔青島之前,青島只是一個只有2萬人的自然漁村,沒有地上水管,更沒有下水道。為改善糟糕的衛生環境,登陸之初的德國人,雄心勃勃地提出了城市改良計劃,他們要把青島建設成為「接待南部歐洲病人的療養地」。

初來乍到,殖民軍水土不服。1898年10月,進入雨季後,德人中間經常發生腸炎,此病在歐人區和駐軍中多有發生。備忘錄顯示,德國人認為大腸 桿菌和痢疾流行,可能是以下兩個原因造成的:土壤和飲用水污染、居住環境的擁擠。「由於土壤污染,傷寒病菌得以通過低洼處和顆粒空隙塗層,侵入地下水和水 井中,而這些水井又是青島唯一的水源。特別是傾盆大雨時,污水流入水井中,被污染的水是造成大腸桿菌的主要原因。」

或許從這一年開始,德國人意識到了與供水系統同步建設排水系統的重要性。因此《膠澳發展備忘錄》明確提出,「通過中央輸水管道提供保證安全的優質飲水,擴建下水道網,以及清運中國人的垃圾等,都是面臨的緊迫任務。」

這是《膠澳發展備忘錄》第一次提到籌劃中的青島下水道建設,並且在今後每年度的報告中都作為重點項目陳述總結。此後10幾年間,關於飲用水和地下管網的建設,一直未有中斷。

魯海說,德國人採取的措施是帶有歧視性的:禁止中國人在歐人區落戶。青島被劃分歐人區,鮑島則劃為華人區。而地下管網的鋪設工程,首先在歐人區開始。

這是青島第一次大規模鋪設下水管道的開端。青島地勢南低北高,丘陵地貌,這條線順山勢集中在南部老城區沿海一線。主要是在地下埋設暗渠。從1899年開始鋪設,一次就鋪了3500米。

雨污分流的規劃是非常先進的,修建單獨的污水管道,進行分類處理和排放,保障雨水管道的暢通,尤其是100年前能意識到到這一點非常不易。「即便在今天,國內很多城市也做不到這一點。」

雨污分流的工程從論證到完工持續了5年之久,德國人顯示了特有的耐心。1901年的備忘錄記錄:糞便和污水依然直接排放到海中,而污水下水道已進行了招標,計劃施工。

而下一年的備忘錄顯示,這項工作終於有了眉目:把排放污水和建造下水道的工作,交給了一家德國公司。建築工程大約需要2年時間完成。與此同時,「雨水下水道與街道擴建同步」。

下水道最高處2.5米,寬度3米 左右

青島的排水重現期的設計均高於國家標準。雨水管道的設計是以最大雨水流量為根據的,所謂重現期,是一個水文概念,即所採用的最大暴雨量 為多少年一遇的暴雨。目前國家標準是0.5~3年,青島主幹道的排水重現期一般是3~5年,部分暗渠甚至達到10~20年的標準

從最初為解決公共衛生問題而籌建下水道,直至有意識地規劃雨污分流,德國人將這項工程進行了七八年之久。後來這套排水系統一直未經過大的改造。目前這套系統所佔全市管道長度的比例不足三十分之一,但據估計,至今老城區內仍有幾十萬人受益於這套系統,直至今日,雨後老城區的街道仍然十分乾淨,甚少積水

1905年青島最早實現雨污分流 青島是全國最早實現雨污分流的城市。在德國租借青島時期,按照最初的規劃,設為歐人區和華人區,老城區一段是德佔時期德人劃定的「歐人區」。歐人區的排水 採用先進的雨污分流方式。1905年,德國人在前海一線將地下排水管道鋪設完畢,奠定了青島的地下排水系統。

上世紀30年代,當時的政府在此基礎上進行建 設,青島的地下排水管道網絡形成。 老城區暗渠總長度5464米,至今沿用 青島的地下排水設施有好幾種形式,地下是管道和暗渠,地上有明渠。龍口路、江蘇路、安徽路、中山路,都有暗渠。西部老城區,100多年前修建的暗渠至今還管用,老城區12條道路下的暗渠總長度為5464米。 排水管道上寬下窄,淤泥不易沉積 德式排污管道設計巧妙,管道為倒置的鴨蛋型,上大下小,下半部分呈「V」型的部分,確保了在污水流量比較小的情況下依然能夠保持比較高的流速,使污水中所 夾雜的泥沙污物被衝擊得沒有沉澱的機會,減少了日後的養護。而管道的上半部分是水泥,下半部分則在水泥上貼了層瓷磚用來防腐蝕。 管道帶有雨水鬥及反水閘,極少堵塞 青島的民間流傳着一個說法,棧橋兩側的排雨口非常大,管道內可以開進一輛小汽車。

據報道,德式排水管道中的雨水鬥竟帶有反水閥(類似家裏衛生間裏下水管的 反水閥),這樣一來雨水沖刷的髒物只能進入雨水鬥,而不會進入管道,因此也不會造成管道堵塞,髒物也便於清理。管道堵塞越少,排水井冒溢越少,反水閥還能 避免管道里的臭氣散發到空中。 德式下水管道井蓋百年後沿用至今 德人的細緻還體現在雨、污水井蓋上,德式的雨、污水井蓋不僅有符號標明,還有大小之分。雨水井蓋大,污水井蓋小。德式管網不僅設計細緻,管材質量也特別 好。井蓋上面印有符號K,青島人稱之為「古力」。經過百年的侵蝕,黑色的井蓋依然錚亮錚亮的,沒一點鏽跡,來來往往的車輛從上面駛過,不曾把它壓裂。

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16、900年前的城市排水系統:江西贛州福壽溝

今年5月12日,贛州同樣發生特大暴雨,24小時內降水量100mm以上,但未給贛州市造成洪水災難。贛州城有一套修建於900多年前北宋年間的城市排水系統。這個排水系統現在還在為40多萬贛州人服務。作為古代贛州的城市排水系統,它是宋代水利專家劉彝主持修建的。整個系統分為福溝和壽溝兩大部分,福溝排城東南之水,壽溝排城西北之水。福壽溝根據贛州城的 地勢,採用明溝和暗渠相結合,並與城區的池塘相串通的方式。這樣既可避免溝水外溢,又可利用廢水養魚和種植水生植物。福、壽兩溝均通過城牆下面的水窗,將 廢水分別排入章江和貢江。整個福壽溝排水系統,是古代城市建設中富有創造性的綜合工程。福壽溝在清朝初年曾進行過大規模的維修,使暗渠「廣二三尺,深五六 ,人可以在溝中自由行走。在總長12.6公里的福壽溝中,壽溝約一公里,福溝11.6公里,共有6個出水口,3個排入章江,3個排入貢江。

在宋朝之前,贛州城也常年飽受水患。直到900多年前北宋熙寧年間一個名叫劉彝的官員在此任知州時,根據街道佈局和地形特點,採取分區排水的原則,建成了兩個排水幹道系統。因兩條溝的走向形似篆體的」「二字,故名福壽溝。 福壽溝利用城市地形的高差,採用自然流向的辦法,使城市的雨水、污水自然排入江中。不過,每逢雨季,江水上漲超過出水口,也會出現江水倒灌入城的情況。於 是,劉彝又根據水力學原理,在出水口處,「造水窗十二,視水消長而後閉之,水患頓息」。每當江水水位低於水窗時,即借下水道水力將水窗沖開排水;反之,當 江水水位高於水窗時,則借江水力將水窗自外緊閉,以防倒灌。即便到現在,舊城區的排水流量再增加三四倍都可以應付。正因如此,當後建的贛州新城屢受內澇之災的時候,贛州「宋城」區域卻在暴雨面前巋然不動。

我們怎麼能夠建立一種制度,比如福壽溝當時的地方官叫劉彝,他在那隻當了九年官,但他把這個城市當作他的城市,當成百年大計來做的。那麼,我們怎麼能夠在一任一任的官員輪換上,形成一個長期的城市文化、城市規劃,這就需要制度的保證。

全長12.6公里的福壽溝,仍承載着贛州近10萬舊城區居民的排污功能。有專家評價說,以現在積水區域人口的雨水和污水處理量,即使再增加3到4倍流量,這個福壽溝都可以應付。為什麼一座數百年的系統,至今能發揮巨大作用,而一座又一座現代化城市卻解決不了排水問題。

贛州當初的決策者高度重視排水系統,贛州地處贛江和貢江合圍的區域,降雨量又比較大,如果排水不解決好,這個城市就沒有安全可言了,他的排水系統是用一個磚砌的乾渠延展到城裏,更巧妙的是,在乾渠的每一個地段,都有一些小眼延伸到路面,雨水可以在流向排水口的過程中通過小孔滲透。古人在幾百年前都能想到的方式,在今天的規劃中很少被借鑑,這也是現代人愚蠢的地方,我們總認為那些東西土、落後,認為鋼筋混凝土代表的就是先進的,不管是混凝土還是大理石,都是密不透風,漂亮但很容易積水,古人一直是自然觀,人和自然的和諧是最高境界。

福壽溝』工程共包括三部分:一是將原來簡易的下水道改造『福、壽』二溝, 『福、壽』二溝成矩形斷面,磚石砌壘,斷面寬大約90 公分,一人高左右,溝頂用磚石壘蓋,縱橫遍佈城市的各個角落,分別將城市的污水收集排放到貢江和章江。二是將『福、壽』二溝與城內的三池(鳳凰池、金魚 池、嘶馬池)以及清水塘、荷包塘、花園塘等幾十口池塘連通起來。最後,則是在洪水來臨時充當防洪堤壩作用的宋代磚石城牆。」

萬幼楠說,把下水道和池塘連通,這也是前輩、「水利專家」劉彝的高明之處。「原理其實很簡單,劉彝把老贛州城內的近百口水塘與地下的福壽溝串聯 起來。一旦雨量大增,福壽溝里的水暴漲,溝里的水就會流入水塘進行調節。就像長江流域有鄱陽湖、太湖、巢湖這些湖在長江漲水時起到調蓄的作用一樣。一般情 況,在贛州這地方,洪水持續時間一般就是兩三天,能持續四五天是非常罕見的。贛州城的水塘增加了城市暴雨時的雨水調節容量,以此減少街道淹沒的面積和時 間。」

現代的涵管排水並不是進步,中國最傳統的建築材料石塊、磚和三合土才是環保、低碳的下水道建築材料。

能夠做到最好卻沒有做到,無關技術,關乎發展理念。

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17、地下管網式or 地下廊道式

世界上有兩種下水道。其一為俄羅斯道:地處高寒,降雨量少,城市下水道口徑小。其二為西歐道:倫敦、巴 黎年均降雨量在600-1000毫米之間。東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,總長2347公里,規模相當於 11個巴黎地鐵。寬敞得嚇人:中間是3米寬的排水道,邊是各1米寬的便道,整個下水道,並排10人不成問題。物理空間大,想像空間也就跟着大,寬敞的下水道甚至成了驚險動作片主角的最愛。

我國城市中普遍採用的是「地下管網式」排水設施,在較淺的地下埋藏着口徑多在一米左右的排水管。

二者各有所長,關注城市排水問題,不能光盯着排水管道,許多問題不是出在管道上,而是出在城市本身。

照搬「蘇聯模式」:高寒地區設計套熱帶城市 作為國民經濟計劃的具體化和延續,中國在1953年至1957年之間將「蘇聯模式」引入城市規劃,國內各城市在這一時期開始採用一整套以蘇聯為標準的定額指標。1955年,國家城建部門安排7位蘇聯城市規劃專家工作組到廣州市,「指導」城市總體規劃工作。 廣州中心城區沿用解放初的蘇聯標準,稱為「下水管網」,在5到10米深的地下建設排水管網,口徑很小,難以對付大流量的來水。由於前蘇聯位於高寒地區,大 部分地區降水較少,排水系統設計上較為保守。而廣州位於熱帶北部,年平均降水量在1600mm以上,將前蘇聯的排水系統照搬的廣州,已經為廣州內澇埋下了 伏筆。

共同溝

國內共同溝建設起步晚,最早的共同溝建設位於北京。1958年,建設者在天安門廣場的地下敷設了一條長 1076米的共同溝。1977年配合毛主席紀念堂施工,北京市又敷設了一條長500米的共同溝。1992年上海市規劃建設了第一條浦東新區張揚路共同溝,全長11公里。杭州2006年在錢江新城建了2公里的共同溝。但令人遺憾的是,成型於2001年的上海張楊路地段的共同溝,運行多年後,部分空間竟被閒置,甚至有單位故意避開張楊路,選擇在周邊道路開挖敷設管線。曾經規劃3 公里長的上海松江新城共同溝,在只掘進到300餘米處被迫夭折。上海世博園6.6公里的共同溝,是在世博會的大旗下,上海市領導的親自關懷下,幾經艱難才建設而成。深圳大梅沙、杭州、南京火車站等地的共同溝建設,基本是雷聲大雨點小。

共同溝之所以在我國推進的比較困難,一是成本高,共同溝建設一次性投資遠遠大於管線獨立鋪設的成本,日本/台本/上海共同溝平均造價50萬元/米,13萬/米,10萬/米。台灣信義線6.5公里,建比不建多投5億元,但75年產生的效益有2337億元台幣,我國每年因施工產生的地下管線事故造成的直接經濟損失50億元,間接經濟損失400億元.二是國內各部門之間的體制問題和利益格局。京城地下擁有給水、排水、燃氣、電力、電信等九大類管線,分屬自來水、排水、熱力等十餘個職能部門。三是像北京上海這樣的大城市,城市基本定型,地下空間非常複雜,大規模調整的難度很大,從現在的情況看,共同溝比較適合在一些新區、新城建設。

西歐國家在管道規劃、施工、共用管廊建設等方面都有着嚴格的法律規定。如德國、英國因管線維護更新而開挖道路,就有嚴格法律規定和審批手續,規定每次開挖 不得超過25米或30米,且不得擾民。日本也在1963年頒佈了《共同管溝實施法》,解決了共同管溝建設中的資金分攤與回收、建設技術等關鍵問題,並隨着 城市建設的發展多次修訂完善。

雖然中國的城市化進程一日千里,地下管線的相關法規卻嚴重滯後。除了《城鄉規劃法》中關於地下管線的指導性意見外,至今仍無全國性的地下管線管理辦法,各地方政府在2005年才開始陸續出台相關法規。所頒佈的管理辦法中,地下管線的規劃、測繪及檔案資料管理等事項仍然分屬於不同部門,一 旦涉及利益分配和具體責任的承擔,不是你爭我搶就是互踢皮球。

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18、國內城市排水管網標準普遍偏低

東京 5至10年一遇」(1年1遇是每小時可排36毫米雨量,老北京城1949年的排水設計標準往往只能應付一年一遇的強降水標準,在某些地段甚至只有0.3年一遇。

我國絕大多數城市排水管渠設計重現期為0.33到5年。 用我國的重現期標準,對比發達國家。歐盟規定的設計重現期為1到10年。美國規定的設計重現期為(一般地區)2到15年,(特殊地區)10到100年,而且,這些標準在美國是最低標準,各地可以根據實際情況適當提高。而我國的3到5年則是最高標準。

北京那一天是最集中的雨量是120多毫米/小時,武漢那天集中的是193毫米/小時,這個量是個什麼概念?地下的排水管網是按照1到3年的雨量來設計的,就是30多到40多毫米/每小時,所以這個下雨量就很大,這是一個客觀的原因。

長沙的老城區排水管網的歷史還要從清朝算起

地下排水管道是從元朝、明朝、清朝到民國逐步修建過來的,想找一個圖紙說明那些管子在哪裏都找不到。而新城區規劃又碰到一個很大問題,由於城市發展非常快,政府不需要做好地下設施,土地就可以賣出高價。

建國初期百廢待興,先生產後生活,基礎設施為經濟生產讓路,後來經濟發展起來後,城市進行排水系統建設又參照前蘇聯模式,標準低。現在所謂一到3年,三到五年的標準,很多專家都表示沒研究過這個標準,是參考農業排澇標準定的,適當提高。一開始是0.33年一遇,後來提高到1,其實這個標準也還是比較低的。

在路面坡度、管道材料等諸多因素完全一致的情況下,鋪設10年重現期的管道要比1年重現期的管道每平方米至少多花費2000元,如果一座城市鋪設上千公里的排水管道,這無疑是一筆相當巨大的開支。

我國城市的排水設計標準很低,城區主幹道基本是按「一年一遇」的雨量標準,有些地方還不到「一年」。這是由最初的設計理念決定的,新中國建設初期,經濟上一窮二白,多採用當時蘇聯的設計理念和技術理論,設計方法為極限強度法(推理公式法),「想盡辦法省錢,越省越好,只求能滿足當時的需求就行了」。而歐美 作為老牌資本主義的發達國家,更重視安全性和長遠性,採用了比較科學和比較高的設計標準。所以,我國當時建的是小排水管道,最早是按0.5年一遇的雨量標 准設計的(甚至還有0.25年、0.33年),設計規劃就允許產生積水,所以城市中一年淹幾次是很正常的。我國雨水管道設計的「重現期」(「重現期」為水 文概念,即雨水管道的設計是以多少年一遇的暴雨流量為根據——編者注)標準低於歐美國家,根據國家《室外排水設計規範》,重現期一般為0.5~3年,重要 幹道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重後果的地區,一般選擇3~5年。而歐美、日本等國的最低限,通常為5年或10年。一些發達國家允許各地方城市根據 需求定自己的一個標準,但不允許低於國家標準,而我國則只有一個國家標準。而且在實施過程中,大部分城市採取的是標準規範的下限。

我國排水系統設計方法相對落後,設計人員的知識亟須更新。在歐盟、美國、加拿大等地,設計方法在十多年前就已更新了。而我國對於雨水流量的計算方法,依然採用19世紀的推理公式法。流量推理公式法雖簡單但不準確,國外在二三十年前就已經改用模型測算流量了。這方面的技術我們比發達國家至少落後30 年。」

在很多城市的建設規劃中,我們經常聽到30年不落後50年不落後甚至100年不落後這樣的口號。顯然,這個N年不落後並沒有把城 市排水系統包含在內。把能夠體現面子的高樓大廈設計得幾十年不落後,而作為里子的下水道排水系統卻堅持一年一遇的低標準,這就是很多城市的現 實。

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19、內澇是複雜的系統性問題

全球變暖的大背景下,世界各地局地暴雨等極端天氣不斷增多

一個城市發生了暴雨之後的內澇,不是單純管網標準低的問題,而是跟一個城市建設、規劃都是有關,是一個複雜的系統性的問題。

美國很多城市對新開發區徑流量用立法的方式加以限制,控制徑流量實際上就是控制硬質路面的數量。先做好這個在批建房子。新建小區有容積率、綠化率等指標,是不是可以考慮增加路面硬化的控制指標?地面硬質化,90%的降水需靠管網排走 雨水落地後的自然過程不外乎是,下雨——土壤吸收雨水——蒸發或通過地下水進入河流。過去,土壤和水塘能夠儲存大量的水,而現在,隨着城市建設「大干快 上」,大量綠地、濕地、水塘消失了,城市「硬底化」情況越來越嚴重,以致一到下雨,雨水難以自排,90%要靠排水管網才能排走。

我國對此考慮較少,傳統認為後續開發增加徑流是天經地義的,原來的系統如果支撐不下午,可以再增加一條管網

地面硬化:硬化後的地表粗糙率降低,地面匯流時間縮短·七通一平,北京只有不足20%的路面鋪設了可以滲水的地磚,如果遇到暴雨,短時間內大量雨水無法滲漏,就會造成「城市型水災。數據:比較純的綠地的徑流係數是0.2左右,如果是水泥鋪裝或是瀝青道路的話,一般在0.9左右。0.9的徑流係數,就是說雨水落在硬質地面上,只有 10%可以滲透到地下,剩下90%要完全靠地下排水管道排除;而如果是綠地的話,將有80%滲透到地下,需要排水管道排除的只有20%。也就是說,面積相同的綠地和硬地,其自身的排水能力相差8倍。1958年北京總體規劃市區範圍是640平方公里,市區綠隔範圍是314平方公里,佔市區比例 49.1%;1982年北京總體規劃市區範圍是 750平方公里,市區綠隔範圍是260平方公里,佔市區比例34.7%;1992年北京總體規劃市區範圍是1040平方公里,市區綠隔範圍是240平方公 里,佔市區比例23.1%。

今年7月北京地區降水量和降水天數均創近5年來之最,特別是今年以來降水總量比最近10年的平均值多了三成。然而,北京下水道的排水量,是按每小時可排36毫米雨量的標準設計的,這充其量只能對付「一年一遇」的暴雨,一旦雨量超過這個標準,就會形成內澇。

水體消失:武漢水務局的資料顯示,上世紀50年代初,武漢市主城區尚有湖泊59個,水面面積273平方公里,到現在中心城區湖泊數量僅為38個,水面面積約122平方公里,縮減了一半還多。無錫城在新中國成立後填塞大小水塘近20個,面積47公頃,填塞舊城區河道32條,長31.4公里,使無錫從罕有洪澇災害,變為一到雨季就要警惕內澇威脅;

雨島效應:現在北京的降雨就發生了變化,以往暴雨中心分佈在西北部山區,而現在更多地降在城區,城區雨水較往年多,密雲水庫卻蓄不上水,城市供水更加緊張。這就是城區降水量比周邊大的「雨島效應」。

規劃不合理:中國城市中綠化帶大多高於道路,而綠化帶是緩解排水系統壓力的重要手段之一。「巴黎香榭里舍大街兩側的綠地低於路面,而我們卻本末倒置地把綠地抬高。」下雨時候,這樣下凹5至10厘米的綠地,能保證降150毫米特大暴雨時,雨水仍不會外溢;或者是消納2倍於自身面積的較大降雨——除了滲漏降在綠地上的雨水,還能吸納周邊道路上流過來的約一倍雨水。

光提高標準是遠遠不夠的!應該從城市整個系統出發來考慮!

規劃忽略:早在《管子》就提出就將城市規劃建設與防洪緊密結合,現在很多 規劃都不重視防災規劃

一個鮮明對比是,在不少城市提出建設區域性金融中心、地標性建築、摩天大樓等諸多被一些專家稱為「形象工程」 的同時,卻在城市規劃、下水道建設等事關民生 的建設中,投入了少之又少的支出。對此,專家指出,這些反差所顯現的,或仍是GDP崇拜思維在作祟,「畢竟,相較於後者,前者更能為相關部門帶來可觀的收 入、經濟增速的發展和『面子』」。

圖片23 1024x733 安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

 

20、內澇的責任難以追究

6月23日,北京城區平均降水57毫米,局部地區最大降雨量達182毫米。按照北京市防汛辦主任王毅的說法,北京市排水系統設計的是1到3年一遇,能夠適應每小時36到45毫米的降雨。

一年一遇的標準抵禦的只是每小時30-40毫米的降雨。而這些至今仍用的是上世紀90年代的城市排水設施規劃規範。究竟這水積留在城市裏到了多大程度,多長時間內排放不出,才算得上澇,都說不清楚。沒有標準,是積水,還是內澇,你沒法去定性,自然就沒法去界定責任。而許多老城區的管道標準甚至還是解放初期按照蘇聯的標準沿用下來的,當時考慮的更多是經濟合理的標準。

全球氣候變暖的大背景下,全國及廣東的極端天氣在增加。從觀測上看,由於溫室氣體導致空氣對流旺盛,中雨量級事件減少,而暴雨特大暴雨事件增多。

圖片24 1024x500 安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

 

21、變排為留:德國雨洪利用轉向

城市內澇不僅僅是排水管道的問題,更是由於地面硬化、綠地減少,城市徑流係數增加而加大了泄洪難度造成的。可以通過擴建下沉式綠地、鋪設透水地磚、充實地下水、利用屋頂集雨等方式,變「排水」為「留水」,用技術和科學規劃來部分彌補消失的河流的功能。

進行路面硬化並建造強大的排水管網,這種城市建設思維最早源於西方,但是上世紀中葉開始,西方國家開始進行反思,認為硬化的地面是死亡性地面,會影響地面的生態系統和樹木的生長。相反,透水路面卻平衡了城市生態系統。德國從上世紀60年代起就採用透水材料鋪裝路面,並致力於不透水路面的改造,其目標是到2010年,把全國城市90%的路面改造為透水路面。

圖片25 1024x613 安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

 

22、發達國家的雨洪治理最新理念與中國古人不謀而合

中國 戰國時期的城市中已有陶製的排水溝渠,稱「陶竇」。明清北京城有比較完整的排水溝渠系統。

古代城市:利用自然,1、城市與河相伴、建城乃至建屋,都講究「負陰抱陽」、「背山面水」,就是要把城市或者房屋建在後面有山、前面有水的坡地上,這特別有利於雨水的宣洩;2、注重自然院落80%以上是透水地面(青磚墁地),園林中綠地是下凹式(現代很多都是高台是)故宮的排水,正是綜合了前文所述的各種排水法,既有地下水道,又有地面明溝,這些精心設計建造的或大或小、或明或暗、縱橫一氣的排水設施,能夠使宮內90多個院落、72萬平方米麵積的雨水通暢排出,實為工程史上的偉大成就。

現代城市:注重技術手段和工,缺乏智慧的表現

圖片26 1024x525 安邦諮詢:下水道——埋藏在地下的城市實力

 

23、下水道是城市的良心

雨果在《悲慘世界》中說,下水道是「城市的良心」。中國近現代的城市進化史,大多一路表面光鮮地走來,而忽視真實的內在。所以驗證一個國家和城市是否發達和文明,一場雨足矣。

我們今天的科技水平不知比當年已經發達了多少倍,但連一個城市內澇都治不好,讓我們明白想要建出造福百姓澤被萬世的工程,其實並不在於技術水平和建設標準的高低。

我們已擁有更高的技術和文明,但從現在看起來,很多東西好像並不必然取決於技術因素,而在於一種建設和發展理念,一種發展過程中價值和原則性的追求。當急功近利的建設與以人為本的發展背道而馳,對一座城市的管理者而言,相比於地上能看得見的種種政績工程,修建排水系統不僅花費巨大,也不容易很快出政績,但不能因此就顧頭不顧腚。

《宋史》上說,劉彝在贛州做官的時候「治簿書,恤孤寡,作陂池,教種藝,平賦役,抑奸猾,凡所以惠民者無不至」。劉彝令專家讚嘆的「前瞻性」,只是源於他 「凡所以惠民者無不至」的為官態度。我敢說,那些創造城市規劃「50年不落後」甚至「100年不落後」奇蹟的官員,如果也能把同樣的勁頭用在城市排水系統 的建設上,城市內澇絕對不會像今天這樣嚴重。

責任編輯: 王篤若   轉載請註明作者、出處並保持完整。

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