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，造成數十人喪生，脆弱的排水系統遭到了廣泛詬病。
近日，中國災害防御協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)、住建部防災委員會(huì )委員、中國城市規劃學(xué)會(huì )防災委員會(huì )副主任、北京減災協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)金磊在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)，不無(wú)憂(yōu)慮地表示，今年入汛以來(lái)，我國南方已遭多次區域性暴雨過(guò)程，僅5月5日～24日華南地區平均降水量就為276.5毫米，較常年同期偏多88.7%，為近40年來(lái)同期最高值，也是有完整氣象觀(guān)測資料以來(lái)排名第三大降雨年。
今年上半年以來(lái)，暴雨的疊加效應導致南方14個(gè)?。ㄊ校那閲乐?，如5月18日～21日，暴雨累積降水量50毫米以上面積達74萬(wàn)平方公里，其中100毫米以上面積有23.4萬(wàn)平方公里。
2015年汛期，當暴雨如期而至時(shí)，我們城市的排水系統是否能經(jīng)受考驗？
樹(shù)狀結構的城市排水系統
對于日益擴張的城市而言，優(yōu)良的排、蓄水系統如同健康的心臟和血管，護佑著(zhù)城市正常的循環(huán)、代謝和安全。中國社會(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《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，城市排水系統的主要功能是將城市內部無(wú)用甚至有害的水體，如內澇、洪水、污水及時(shí)排掉，以免影響城市的正常運行，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)復雜的系統工程，從源頭到最終出口是一體的，必須符合水流的運行規律。
水流是一個(gè)積少成多的過(guò)程，需要匯集起來(lái)，把一個(gè)片區內各處多少不等的水（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“城市排水系統通常像一棵大樹(shù)”，由樹(shù)葉、樹(shù)枝、樹(shù)干和樹(shù)根組成。黃順江表示，樹(shù)葉就是密布在居民樓房?jì)鹊南滤芫€(xiàn)及其最前端的入水口（家庭內的水池、馬桶、地上的下水口等），以及居住小區內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(shù)枝包括居民小區內部下水溝、下水管線(xiàn)，街道下水溝或排水管線(xiàn)，片區排水管道（枝干線(xiàn)）等。樹(shù)干就是大區排水干管，以及城市排水總干管。
樹(shù)根就是排水系統的末端，將干管內的水流順暢地排入城市周邊河道，然后通過(guò)河道繼續下泄，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)理王文強則對城市排水系統有他的理解，他認為：城市排水系統像人體的血液系統，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。
當然，城市內部每一塊地方，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(xiàn)；整個(gè)城市內的任何一處，都必須高于周邊河道，否則，就會(huì )出現城市內澇、排水不暢，甚至暴雨時(shí)城外河水倒灌城內的現象。
同時(shí)，由于水流是一個(gè)匯集的過(guò)程，也就是越往下水流越大、越急，因此排水管網(wǎng)必須上細下粗，越往下越粗、越直。
黃順江坦言，“城市排水管網(wǎng)的設計與布局，必須符合水流運行規律，適應城市內外的地形地勢和自然環(huán)境特點(diǎn)。”
“羅馬不是一天建成的”
“國外發(fā)達國家的大城市，在城市排水設施建設上都很下功夫。”黃順江向記者表示。
法國首都巴黎市區的最低處在沿塞納河一線(xiàn)，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(jiàn)，也從未發(fā)現下雨積水導致的交通堵塞。
西方有一句諺語(yǔ)：“羅馬不是一天建成的。”這句話(huà)用在巴黎的城市建設上，特別是它的城市排水建設上，可謂實(shí)至名歸。
公元1200年前后，從國王腓力二世下令在巴黎鋪設石塊路面，并在路中央安置排水用陰溝開(kāi)始，直到現在，經(jīng)過(guò)800多年的大規模建設，巴黎的下水道均處在巴黎市地面以下50米，水道縱橫交錯，密如蛛網(wǎng)。
目前大巴黎地區共有1000萬(wàn)人口，地下水處理系統管道總長(cháng)達2400公里，其中污水處理管道總長(cháng)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，規模遠超巴黎地鐵……這樣的整體系統完全可以詮釋雨水到達地面便迅速了無(wú)蹤影的原因了。
除了享有盛譽(yù)的巴黎市政排水設施外，北京故宮也具備強大的排水系統，經(jīng)受住了暴雨的一次次洗禮。
據史料記載，故宮歷史上經(jīng)歷了千余次特大暴雨，但從未有過(guò)因雨水過(guò)多而積水“栓塞”的情況。故宮排水系統的“神奇”之處，在于可以數百年面對暴雨卻始終淡定。
今天的紫禁城和中國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)，先設計一套涵蓋地上、地下的完整布局和總體規劃，然后先地下后地上地逐步施工。
其排水系統是紫禁城地下規劃最重要的組成部分。整個(gè)紫禁城的排水經(jīng)過(guò)精心測量、規劃設計和施工，用于排水的干道、支道，明溝、暗溝，涵洞、溝眼，縱橫交錯，主次分明，共同形成了四通八達的排水網(wǎng)絡(luò )?？偟淖呦蚴菍|西方向的流水，匯流到南北走向的干溝，然后全部排入內金水河。
紫禁城內金水河全長(cháng)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(méi)有先進(jìn)的機械設備和精密的科學(xué)儀器，排水設計使用的是最簡(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的地下水道，干溝高度甚至超過(guò)一人高。
自建成以來(lái)，故宮的排水系統一直備受歷朝歷代的重視，在數百年間，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，排水設施是基礎性工程，需要有長(cháng)遠眼光，下硬功夫。這是當下的城市建設需要認真學(xué)習的，“如果只顧現實(shí)利益和眼前利益，只重視城市外觀(guān)上的現代化，而對下水道這樣看不見(jiàn)的要素就不聞不問(wèn)，自然會(huì )埋下隱患”。
導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，防洪排澇系統規劃設計不完善、城市排水系統設計標準不合理、城市規劃建設長(cháng)期忽視洪水削減與雨水利用、城市防內澇機制不完善。
針對我國逢雨必澇的現狀，黃順江向記者表示，我國城市排水設施與其他發(fā)展中國家相比，總體上算是先進(jìn)的，但與發(fā)達國家相比則有很大差距。在談到我國城市排水設施目前存在的主要問(wèn)題時(shí)，黃順江與金磊的觀(guān)點(diǎn)不謀而合，認為是不完善、不平衡、系統性差。
隨著(zhù)房地產(chǎn)的快速發(fā)展，我國城市在最近十多年進(jìn)行大規模改造和新建，一方面速度過(guò)快，另一方面常常是一塊、一塊地規劃建設下水和排水設施，缺乏協(xié)調布局，造成老城區與新城區之間排水管線(xiàn)不平衡，新建小區與片區總體之間銜接差的問(wèn)題。
黃順江認為，通常是，老片區設計下水道的規格和標準低；而新建居住區的下水設施先進(jìn)，標準高，但是出小區匯入片區的排水管網(wǎng)，與標準低的舊管線(xiàn)、管網(wǎng)不銜接。
要解決這一問(wèn)題，就要對片區老舊管線(xiàn)進(jìn)行改造和提標。但是，老片區樓房密集，改造和建設新管線(xiàn)就涉及到拆遷、影響道路通行，只能等街道或片區統一改造時(shí)統籌推進(jìn)。因而，這些欠銜接和欠改造地區就很容易出現城市積水或排水不暢問(wèn)題。
城市容易出現洪澇災害，還有一個(gè)原因，就是氣候。我國是季風(fēng)氣候，降水集中在夏季，通常以暴雨的形式出現。而且，年際變化大，很不穩定。這樣，城市排水設施主要在雨季發(fā)揮作用，其他時(shí)間沒(méi)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洪澇現象，人們感覺(jué)平安無(wú)事，對排水管線(xiàn)的疏通也就不夠重視。但突然襲來(lái)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。
針對今年6月中旬上海連續兩天暴雨后，城市發(fā)生嚴重內澇，王文強在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)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，水流不出去；離泵站遠，處在系統末端，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(guò)管道水位，造成城市積水。
“而從根本上說(shuō)，是城市排水設施跟不上城市發(fā)展、缺乏協(xié)調規劃所致。”黃順江坦言。
排水標準并非越高越好
解決城市內澇，可從兩方面著(zhù)手，黃順江向記者表示，一是逐步提高地下排水設施規劃的系統性，以完善設施體系，并不斷提高標準；二是在全面、系統規劃建設之前，要對城市重點(diǎn)地區和要害部位的排水設施，進(jìn)行戰略性改造，以確保城市總體上運行正常，在大暴雨面前不出現癱瘓，或大的人員、財產(chǎn)損失。
在施工設計方面，黃順江認為，未來(lái)地下管網(wǎng)建設應當重點(diǎn)突出以下三個(gè)方面：首先，排水管線(xiàn)是系統工程，要統一、整體地去謀劃，重在上下游協(xié)調、匹配，整體優(yōu)化。
其次，排水管網(wǎng)是基礎性工程，要先行，而且盡可能地按高標準執行。
再次，排水設施規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施和雨水蓄積設施相結合，做好總體謀劃，最大限度地節約、集約地利用水資源。
據王文強分析，目前，上海市排水管道設計標準大部分是一年一遇（每小時(shí)降雨36mm），而有地區尚未達到該標準，需進(jìn)一步完善。今后，上海中心城區的排水標準要逐步提高到五年一遇（每小時(shí)58mm）。
但是，王文強認為，不是說(shuō)排水標準越高越好，而是建設計劃與經(jīng)濟效益、排水需求要匹配，并取得一定時(shí)間內的平衡才是好的排水標準。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，但是在建設高速路時(shí)，它的標準要按照平常的交通流量進(jìn)行規劃，而不能按照公共假日對高速路的要求來(lái)進(jìn)行，這其中就是要考慮經(jīng)濟效益，使各方面達到一個(gè)平衡點(diǎn)。排水管網(wǎng)建設也是如此。
適時(shí)引入智能化監測系統也是今后城市減災的一個(gè)發(fā)展方向，王文強告訴記者，建立地下立交積水監測系統即在下立交最低點(diǎn)安裝積水深度監測設備，實(shí)時(shí)監測積水深度，監測到的積水深度數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸到排水監測中心，達到報警值可實(shí)時(shí)通過(guò)系統顯示、報警、短信、App等報給管理人員，進(jìn)行調度。
建設“海綿城市”應對洪澇
近年來(lái)，國務(wù)院已在城市防洪及雨水利用上有一系列新要求，針對城市中出現的地下水位下降、逢雨必澇、山水林田消失、城市養護成本增加等問(wèn)題，都可以通過(guò)“海綿城市”建設得到有效緩解。
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(kāi)發(fā)建設的方針下，有效保護和修復城市水生態(tài)，創(chuàng )造水安全條件，緩解城市內澇的狀況。
在王文強看來(lái)，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(lái)，干旱缺水時(shí)將海綿里的水釋放出來(lái)供城市利用。
金磊表示，全國當下已有16個(gè)城市作為住建部首批“海綿城市”試點(diǎn)，但我國城市的雨水調蓄設備及地下調蓄庫等尚未建設，特別是我國洪水災害風(fēng)險圖防城市內澇于未然僅僅停滯在研究階段。
金磊坦言，必須看到，傳統粗放式的高速城市化建設，導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，我國多個(gè)北方城市，高達七八成的雨水在極短的時(shí)間內形成徑流，造成排水系統不堪重負，不但讓雨水白白流失，還導致城市內澇。
當下的“海綿城市”建設目標，是當代排澇防洪工程的新準則。金磊認為，以“快”為標準的防洪水利工程，往往加強洪水的破壞力，不由自主地將上游的災害轉嫁給下游。而“海綿”防災理念，是將水流慢下來(lái)，讓它平和。
然而對防洪而言，“海綿城市”并非萬(wàn)能，它多在暴雨初期發(fā)揮作用。所以，城市建設要堅持可持續的“海綿城市”建設。
金磊表示，具有防洪減災功效的“海綿城市”建設，離不開(kāi)“數據信息共享”“公眾主動(dòng)參與”“完善管理升級”的三步驟：面對大數據時(shí)代的到來(lái)，建立起集災害感知、監測預警、應急管理為一身的海量空間數據庫至關(guān)重要，它是真正實(shí)施“智慧防災減災”的關(guān)鍵；面對城市災害風(fēng)險，尤其是防洪減災的隱患及薄弱環(huán)節，公眾的主動(dòng)參與不僅是安全減災建設的需要，更是調動(dòng)社會(huì )最廣大資源自主防災減災避災的需要，這其中社區安全是重要基礎；面對常態(tài)災害與非常態(tài)災變的城市安全新情況，提前預警及源頭應急治理十分必要，重要的是要尋求管理升級，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維下，實(shí)現突發(fā)事件的高效率應對。
強降雨是考驗一座城市排水系統是否過(guò)硬的標準。2015年的汛期已經(jīng)來(lái)了，我們還要在城里看海嗎？！
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北京古城的地下水道也分級
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)現了一處卵石砌成的排水溝，溝底西高東低，是城內向城外排水的通道。在城址內部的宮殿區，還發(fā)現了陶質(zhì)繩紋水管。水管一頭粗一頭細，以便相互連接。
漢代的古城遺址，北京發(fā)現的有20多座，但是尚沒(méi)有明確的排水系統發(fā)現，而在同時(shí)代其他地方的遺址有排水系統發(fā)現，可以推測北京亦有。遼代的古城已經(jīng)湮沒(méi)在歷史中，但在門(mén)頭溝區龍泉務(wù)的窯址中，出現了寬近40厘米、用來(lái)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(wàn)人建設這座城市。根據現代的發(fā)掘，在右安門(mén)發(fā)現了大型的水涵洞，也被稱(chēng)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(guò)水涵洞底部的地面石、洞內兩廂殘石壁、進(jìn)出水口兩側的四擺手及水關(guān)之上的城墻夯土組成。全長(cháng)43.4米，過(guò)水涵洞長(cháng)21.35米，底部過(guò)水面距現地表5.6米。
水關(guān)是木石結構的建筑，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。它的底部建筑結構是現存中國古代都城水關(guān)遺址中體量最大的。北宋的《營(yíng)造法式》專(zhuān)有一章述及水關(guān)的做法。金中都水關(guān)同其“卷輦水窗”的規定一致，是研究古代排水設施的重要實(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。1970年，考古工作者在今西四十字路口北側地下，發(fā)現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(guò)平則門(mén)大街路口（今阜內大街）頂部覆蓋石條，渠內石壁上發(fā)現有“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——劉三在修復石渠中留下的。這條水渠在元大都城建成之后經(jīng)過(guò)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施。
在元大都的基礎上改擴建而成的明清北京城，放棄城北部分城區，后又拓展南城，加建外郭，最終形成“凸”字形格局。在排水系統上，它保留和疏浚了元大都的排水溝渠，增設了一些新的排水渠道。最主要的是內城沿東西城墻內側各開(kāi)明溝一條、外城三里河以東從大石橋至廣渠門(mén)內的明溝以及崇文門(mén)東南橫貫東西的花市街明溝。
作為明清王朝的政治中心，北京城的排水設施當然也不例外地具有區域和等級之別。內城尤其是東部城區，多是官倉和達官貴人的宅邸，這里修建有完善的下水道，通往排水主干渠。一般居民區的排水設施則相對較差。
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