2012年7月21日北京遭遇的“61年不遇”的那場暴雨，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，中國災害防御協(xié)會副秘書長、住建部防災委員會委員、中國城市規(guī)劃學會防災委員會副主任、北京減災協(xié)會副會長金磊在接受《中國科學報》記者采訪時，不無憂慮地表示，今年入汛以來，我國南方已遭多次區(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，暴雨的疊加效應導致南方14個省（市）災情嚴重，如5月18日～21日，暴雨累積降水量50毫米以上面積達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，當暴雨如期而至時，我們城市的排水系統(tǒng)是否能經(jīng)受考驗？
樹狀結(jié)構(gòu)的城市排水系統(tǒng)
對于日益擴張的城市而言，優(yōu)良的排、蓄水系統(tǒng)如同健康的心臟和血管，護佑著城市正常的循環(huán)、代謝和安全。中國社會科學院城市發(fā)展與環(huán)境研究所副研究員黃順江在接受《中國科學報》記者采訪時說，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、污水及時排掉，以免影響城市的正常運行，為居民創(chuàng)造一個安全、健康、舒適良好的生活環(huán)境。
城市排水作為一個復雜的系統(tǒng)工程，從源頭到最終出口是一體的，必須符合水流的運行規(guī)律。
水流是一個積少成多的過程，需要匯集起來，把一個片區(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內(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，重在把各處點點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、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(tǒng)有他的理解，他認為：城市排水系統(tǒng)像人體的血液系統(tǒng)，心臟是排水泵站，賦予水的動力；血管像排水管道，讓水在管道中流動……
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(nèi)部每一塊地方，人的用水活動的位置，以及雨水落地之處，都必須高于下水管線；整個城市內(nèi)的任何一處，都必須高于周邊河道，否則，就會出現(xiàn)城市內(nèi)澇、排水不暢，甚至暴雨時城外河水倒灌城內(nèi)的現(xiàn)象。
同時，由于水流是一個匯集的過程，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(guī)律，適應城市內(nèi)外的地形地勢和自然環(huán)境特點。”
“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(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上，特別是它的城市排水建設上，可謂實至名歸。
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始，直到現(xiàn)在，經(jīng)過800多年的大規(guī)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(qū)共有1000萬人口，地下水處理系統(tǒng)管道總長達2400公里，其中污水處理管道總長1425公里。這個網(wǎng)絡另外還包括：污水干管、管道間接管、溢洪道、排水溝渠和疏通管道等，規(guī)模遠超巴黎地鐵……這樣的整體系統(tǒng)完全可以詮釋雨水到達地面便迅速了無蹤影的原因了。
除了享有盛譽的巴黎市政排水設施外，北京故宮也具備強大的排水系統(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，先設計一套涵蓋地上、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。整個紫禁城的排水經(jīng)過精心測量、規(guī)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。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，并沒有先進的機械設備和精密的科學儀器，排水設計使用的是最簡單的原理和方法——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，幾乎每年春季都會疏浚，必要時還會進行大修。
由此，黃順江表示，排水設施是基礎性工程，需要有長遠眼光，下硬功夫。這是當下的城市建設需要認真學習的，“如果只顧現(xiàn)實利益和眼前利益，只重視城市外觀上的現(xiàn)代化，而對下水道這樣看不見的要素就不聞不問，自然會埋下隱患”。
導致逢雨必澇的諸多因素
在談到城市逢雨必澇的原因時，金磊指出，主要原因是，防洪排澇系統(tǒng)規(guī)劃設計不完善、城市排水系統(tǒng)設計標準不合理、城市規(guī)劃建設長期忽視洪水削減與雨水利用、城市防內(nèi)澇機制不完善。
針對我國逢雨必澇的現(xiàn)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題時，黃順江與金磊的觀點不謀而合，認為是不完善、不平衡、系統(tǒng)性差。
隨著房地產(chǎn)的快速發(fā)展，我國城市在最近十多年進行大規(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)劃建設下水和排水設施，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。
黃順江認為，通常是，老片區(qū)設計下水道的規(guī)格和標準低；而新建居住區(qū)的下水設施先進，標準高，但是出小區(qū)匯入片區(qū)的排水管網(wǎng)，與標準低的舊管線、管網(wǎng)不銜接。
要解決這一問題，就要對片區(qū)老舊管線進行改造和提標。但是，老片區(qū)樓房密集，改造和建設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)一改造時統(tǒng)籌推進。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)洪澇災害，還有一個原因，就是氣候。我國是季風氣候，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，城市排水設施主要在雨季發(fā)揮作用，其他時間沒什么用，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，就會使城市頓時陷入癱瘓，或造成重大損失。
針對今年6月中旬上海連續(xù)兩天暴雨后，城市發(fā)生嚴重內(nèi)澇，王文強在接受《中國科學報》記者采訪時表示，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(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，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。
排水標準并非越高越好
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施規(guī)劃的系統(tǒng)性，以完善設施體系，并不斷提高標準；二是在全面、系統(tǒng)規(guī)劃建設之前，要對城市重點地區(qū)和要害部位的排水設施，進行戰(zhàn)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(xiàn)癱瘓，或大的人員、財產(chǎn)損失。
在施工設計方面，黃順江認為，未來地下管網(wǎng)建設應當重點突出以下三個方面：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)是基礎性工程，要先行，而且盡可能地按高標準執(zhí)行。
再次，排水設施規(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施和雨水蓄積設施相結(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（每小時降雨36mm），而有地區(qū)尚未達到該標準，需進一步完善。今后，上海中心城區(qū)的排水標準要逐步提高到五年一遇（每小時58mm）。
但是，王文強認為，不是說排水標準越高越好，而是建設計劃與經(jīng)濟效益、排水需求要匹配，并取得一定時間內(nèi)的平衡才是好的排水標準。例如，大家都知道，一到公共假日，高速公路會擁堵，最好的解決方式是能加寬道路，但是在建設高速路時，它的標準要按照平常的交通流量進行規(guī)劃，而不能按照公共假日對高速路的要求來進行，這其中就是要考慮經(jīng)濟效益，使各方面達到一個平衡點。排水管網(wǎng)建設也是如此。
適時引入智能化監(jiān)測系統(tǒng)也是今后城市減災的一個發(fā)展方向，王文強告訴記者，建立地下立交積水監(jiān)測系統(tǒng)即在下立交最低點安裝積水深度監(jiān)測設備，實時監(jiān)測積水深度，監(jiān)測到的積水深度數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)脚潘O(jiān)測中心，達到報警值可實時通過系統(tǒng)顯示、報警、短信、App等報給管理人員，進行調(diào)度。
建設“海綿城市”應對洪澇
近年來，國務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(xiàn)的地下水位下降、逢雨必澇、山水林田消失、城市養(yǎng)護成本增加等問題，都可以通過“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(nèi)澇的狀況。
在王文強看來，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，下雨時將雨水作為資源存起來，干旱缺水時將海綿里的水釋放出來供城市利用。
金磊表示，全國當下已有16個城市作為住建部首批“海綿城市”試點，但我國城市的雨水調(diào)蓄設備及地下調(diào)蓄庫等尚未建設，特別是我國洪水災害風險圖防城市內(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，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，我國多個北方城市，高達七八成的雨水在極短的時間內(nèi)形成徑流，造成排水系統(tǒng)不堪重負，不但讓雨水白白流失，還導致城市內(nèi)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(zhuǎn)嫁給下游。而“海綿”防災理念，是將水流慢下來，讓它平和。
然而對防洪而言，“海綿城市”并非萬能，它多在暴雨初期發(fā)揮作用。所以，城市建設要堅持可持續(xù)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“數(shù)據(jù)信息共享”“公眾主動參與”“完善管理升級”的三步驟：面對大數(shù)據(jù)時代的到來，建立起集災害感知、監(jiān)測預警、應急管理為一身的海量空間數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要，它是真正實施“智慧防災減災”的關(guān)鍵；面對城市災害風險，尤其是防洪減災的隱患及薄弱環(huán)節(jié)，公眾的主動參與不僅是安全減災建設的需要，更是調(diào)動社會最廣大資源自主防災減災避災的需要，這其中社區(qū)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，實現(xiàn)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(tǒng)是否過硬的標準。2015年的汛期已經(jīng)來了，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(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，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)，而在同時代其他地方的遺址有排水系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，可以推測北京亦有。遼代的古城已經(jīng)湮沒在歷史中，但在門頭溝區(qū)龍泉務的窯址中，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，并動用了120萬人建設這座城市。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43.4米，過水涵洞長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個鐵銀錠榫。它的底部建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)存中國古代都城水關(guān)遺址中體量最大的。北宋的《營造法式》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，是研究古代排水設施的重要實例。
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(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，北京城的排水設施當然也不例外地具有區(qū)域和等級之別。內(nèi)城尤其是東部城區(qū)，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(qū)的排水設施則相對較差。
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