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城市的良心 古今中外城市排水系统大观

发布时间:2012/7/31 关注度:   来源:崇州在线
100 多年前,法国作家维克多·雨果在《悲惨世界》中写道:下水道是“城市的良心”。 

  有人曾经问华人作家龙应台,如果被带到一个陌生的国度,如何分辨它是否发达?龙应台说:“一场雨足矣。最好来一场倾盆大雨,足足下它3 个小时。如果你撑着伞溜达一阵,发觉裤脚虽湿却不肮脏,交通虽慢却不堵塞,街道虽滑却不积水,这大概就是个先进国家;如果发现积水盈足,店家的茶壶飘到街心来,小孩在十字路口用锅子捞鱼,这大概是个发展中国家。” 

  从中国的北京故宫、江西赣州、山东青岛,到日本东京、法国巴黎、德国慕尼黑等等,对于日益扩张的城市而言,优良的排、蓄水系统如同健康的心脏和血管,保证城市正常的循环、代谢和安全。 

  故宫:“千龙吐水”不怕大暴雨 

  《中国经济周刊》记者 孙冰︱北京报道 

  7月21日,北京遭遇了“61年不遇”的大暴雨,全城多处汪洋,多个路段、区域积水达数米,造成数十人丧生。 

  但是,让这个“彼时高楼林立、车水马龙,此刻汪洋一片、积水成河”的现代化大都市汗颜的是,面对大暴雨,  已经修建了600年的北京故宫,排水系统工作良好,并未出现大面积积水。与故宫同样始建于明朝的北海“团城”也安然无恙。 

  据史料记载,故宫历史上曾经历了千余次特大暴雨,但从未有过因雨水过多而积水栓塞的情况,这次也不例外。故宫的排水系统究竟有何神奇之处,可以数百年面对暴雨都始终如此淡定。 

  筑城先地下后地上 

  今天的紫禁城始建于明永乐四年(1406年),明永乐十八年(1420年)落成。和中国古代的众多古城一样,紫禁城的建筑理念也充分利用了原有条件和地理特点,先设计一套涵盖地上、地下的完整布局和总体规划,然后先地下后地上地逐步施工。 

  排水系统是紫禁城地下规划最重要的组成部分,实践证明,在紫禁城初建时,就已经对排水系统考虑得十分周密。因为紫禁城自建成后,除了明代中期又加建了一个外城城墙之外,全城的总体布局直至1949年北京解放为止都没有重大改变。 

  整个紫禁城的排水系统经过了精心测量、规划设计和施工,用于排水的干道、支道,明沟、暗沟,涵洞、沟眼,纵横交错,主次分明,共同形成了四通八达的排水网络。总的走向是将东西方向流的水,汇流到南北走向的干沟,然后全部排入内金水河。 

  内金水河是紫禁城的内河,也是紫禁城排水的最终汇集之地。因为是从西郊玉泉山引水,西在五行中属金,“金生丽水”,故名金水河。内金水河全长2100多米,由紫禁城的西北流入,从东南流出。这条穿流整个紫禁城的内河蜿蜒曲折、若隐若现,除了可以美化环境和供欣赏鱼藻之用,更大的作用则是防火和排水。因为故宫基本都是木制建筑,消防防火也是非常重要的工程。 

  千龙吐水 落地即消 

  600年前,并没有先进的机械设备和精密的科学仪器,所以排水设计使用的是最简单的原理和方法,那就是利用地面的坡度差。 

  从整体来讲,紫禁城呈北高南低的特征:北门神武门地平标高为46.05米,而南门午门地平标高44.28米,南北纵向地平标高相差近2米。 

  紫禁城最主要的建筑是前三殿(太和殿、中和殿和保和殿)和后三宫(乾清宫、交泰殿和坤宁宫),各殿各宫都有一条南北向的御路,而东西六宫等院落则各有南北向的甬道。御路和甬道位于各院内东西正中,并要建造成中间略高、两边偏低的形式,这种中间凸起所形成的弧度被称为“熊背”。 

  这样,御路和甬道就将每个院落分为东西两个排水区域,中间向两边排水,后院向前院排水,水流直接或通过沟槽流到前院东西两侧,然后自地面的地漏(俗称“钱眼”)流入下水沟道,最后全部排入内金水河,内金水河再与故宫周围的护城河相通。 

  以三大殿为例,台基中心高8.13米,台边高7.12米,排水效果极为明显。台基周围石栏杆的每块栏板底边都有小洞,每根望柱下面都有雕琢精美的石龙头,名为“螭首”。“螭首”口内都有贯通的圆孔,可以辅助排水。大雨滂沱时,三层台基上的1142个龙头就是1142个排水孔,不仅“千龙吐水”的景观颇为壮丽,同时也能将台面雨水迅速排尽。后三宫和其他宫院的排水情况,都与此大同小异。 

  而排水难度最大的当属御花园,因为其间殿宇、楼阁、假山、花木、鱼池众多,这些都给排水设计增加了很大难度。但古代的建筑大师们还是非常有智慧,他们先以御路、甬道中心将御花园分为东西两个排水区,然后再划分出若干小排水区,每个小排水区的最低点设置一个暗沟的入水口,俗称“沟漏”。各个暗沟相互连通,再与园外干沟贯通,巧妙地将雨水排出。这样,即使在下雨天,御花园也不会泥泞不堪、积水遍地。 

  除了这些我们能直接看得到的地面排水设施,故宫还有很多纵横交错的地下水道,干沟高度甚至超过一人高。 

  数百年从无积水之弊 

  自建成以来,故宫的排水系统一直备受历朝历代的重视,在数百年间,不断掏挖、疏通,几乎每年春季都会疏浚,必要时还会进行大修。当然,排水系统的维护和整修是要耗费大量的人力、物力和财力的。 

  据记载,清代紫禁城内最后一次大规模河道沟渠疏浚维修工程,开始于光绪十一年(1885年)四月,直至光绪十三年七月才完成。这项工程耗费白银超过22万两,不仅掏挖了内金水河2100米长的河道的淤泥,修砌了两岸河墙,修整河帮、沟盖,修缮了15座桥梁,还将紫禁城内总长度约8000米的所有大小沟渠全部挑挖了一遍。 

  正是因为有了这样科学的设计建造和完善的后续维护,才使得整个紫禁城90多个院落、共计72万平方米面积可以经受得住数千次大雨的考验,从未发生过“雨患”。据史料记载,明朝万历年间京城曾出现过连续20天的大雨,长安街都出现了多处积水,但故宫却依然安然无恙。 

  由此看来,7月21日这场让北京损失惨重的大暴雨,对于故宫来说还真是算不得什么。只不过,一场暴雨之中,修建于600年前的排水系统竟然凸现出其高效,怎能不让今人汗颜。 

  赣州:宋代排水系统仍在造福今人 

  汤代佳 

  世界城市的标志不仅仅是要拥有多少高楼大厦,更需要拥有的是坚固的城市排水系统。 

  说到先进的城市排水系统,很多人会想到法国巴黎针对下水道排水能力建立了完善的实时监控体系,会想到日本早就制定的《下水道法》,会想到德国人100年前在中国青岛修建的、至今仍运转良好的现代排水系统。但实际上,中国人早就创造了成功的古例。 

  中国城市中,江西省赣州市的城市排水系统建设名列前茅。但说来惭愧,这应该归功于900多年前的一位宋朝官员刘彝。 

  赣州是一座依水而建的城市,自唐代建城以来,洪涝连年不断。北宋熙宁年间(公元1068年—1077年),以治水闻名于世的官员刘彝任虔州(即赣州)郡守。 

  刘彝上任后,经过反复思考和实地踏勘,比较科学地提出了根据城市地势西南高、东北低的地形特点建设“福寿沟”,以州前大街(今文清路)为排水分界线,东南部以“福沟”、西北部以“寿沟”命名。 

  福、寿两沟总长12.6公里,福沟排城东南之水,寿沟排城西北之水。福、寿两沟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、寿两沟的水均通过城墙下面的水窗,分别排入章江和贡江。 

  刘彝最大的贡献是发明了“水窗”。水窗即是排水口的阀门,能在汛期防止江水倒灌。刘彝让排水口附近的管道呈现多层断面,将坡度增加到普通管道的4倍,这样就形成了足够的水压可以冲开水窗。当贡江水位高于水窗水位时,借江水之力将闸门关闭;当江水低于水窗时,借水窗内沟水之力将闸门冲开。 

  福、寿两沟工程费时将近十年时间才完工,直到今日,还有900多米下水道仍然在使用。至今,赣州市民还在享受着这位宋代父母官的余荫。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。有专家表示:赣州旧城,即使再增加三四倍雨水、污水流量,也不会发生内涝,“古人的前瞻性真令人赞叹”。 

  刘彝的铜像坐落在赣州的宋城公园,当地百姓敬佩地说,刘彝“不是光练嘴或纸上谈兵,而是实干派官员”。 

  面对古代的同仁,不知道今天的城市管理者是否会汗颜?是我们的财力不如古人雄厚?还是我们的科技不如古人先进?如果都不是,那为什么我们现代城市的排水系统却不如古人先进? 

  日本东京的“地下神殿” 

  对日本人来说,除了地震和海啸,最让他们头疼的无疑就是伴随台风光临的大雨。“我们不能左右自然,自然灾害会如期而至,我们能做到的就是尽可能地减少灾害给市民生活带来的损失。”日本山口县萩市议会议长坪井丰这样告诉《中国经济周刊》。20年来,在海啸、大雨“侵袭”下,这座三面环海的小城从未发生严重城市内涝。 

  数字化“地下神殿” 

  7月,笔者走访了日本茨城县日立成套设备技术公司,这里是日本巨型水泵制造中心。笔者在现场看到,这里所生产的水泵达到数层楼高。 

  日立成套设备技术公司厂长幸田晓向《中国经济周刊》介绍了日本大城市中的排水设施:在可能产生积水的地方,政府会在高速公路等国有土地的地下建造巨型存水、排水设施。每逢暴雨侵袭,这些直径10米左右的巨大排水通道,会将城市中大量积水迅速排到主要河流中。“我们生产的水泵也主要用在了这些地方。” 

  上世纪50年代末,日本下水道系统落后。暴雨袭来,道路变河道,地铁站变蓄水池。而在东京,此类情况最为严重。1992—2007年,日本投资2400亿日元(约合200亿元人民币),在东京北郊琦玉县境内建设名为“首都圈外郭放水路”的巨型分洪工程。 

  该工程位于地下50米处,是一条全长6.3公里、直径10.6米的巨型隧道。隧道连接着东京市内长达15700公里的城市下水道。隧道通过5个高65米、直径32米的竖井,连通附近的江户川、仓松川、中川、古利川等河流,作为分洪入口。在隧道末端,是一个高25.4米、长177米、宽78米的大型蓄水池。在这里,4台燃气轮机驱动的大型水泵,将水以200立方米/秒的速度排入江户川,再排入大海。 

  工程建成当年,该流域遭水浸的房屋由最严重年份的41544家减至245家,浸水面积由27840公顷减至65公顷。 

  这项工程被誉为世界最先进的排水系统,它全程使用计算机遥控,并在中央控制室进行全程监控。该工程同时还是一个旅游景点,可以免费参观。 

  因为该工程空间之巨大,其留给游客的印象显得庄严、神圣,因此,日本人常常把它叫做“地下神殿”。 

  19世纪便实施了《下水道法》 

  1900年,日本正式颁布《下水道法》,首次允许厕所污水从下水道排放。1923年,东京三河岛(即现在的三河岛水再生中心)成立了日本最早的下水道污水处理厂。1958年,日本颁布了战后新《下水道法》。 

  1964年便成立的下水道协会,主要工作就是拟定下水道建设及污水排放的标准。这些标准包括统一管道粗细,甚至规定排入河道的水也必须事先净化到可饮用水平。为了进一步保证下水道的畅通,东京下水道局对生活垃圾做了明确规定:不溶于水的厕所垃圾和厨房烹饪产生的油污都不许直接排入下水道,以免腐蚀排水管道。 

  前期,日本下水道多将生活污水和雨水共同处理。1934年,日本第一个分流式下水道在岐阜市诞生。2003年,修改后的相关法令开始鼓励“分流式”下水道建设。 

  如今,日本多数地区已经采用这种“分流式”下水道建设模式,雨水可直接被排入大海,而污水则被送入全国1000多家污水处理厂,利用微生物处理,经沉淀、反应、消毒等净化工序后,得以再利用或排入大海。99%,这是大阪目前的污水处理率。 

  污水处理后的污泥还会得到再利用:污泥燃烧剩下的灰可做建筑材料甚至工艺品原料,污泥消化工艺产生的气体产生的可燃甲烷可以发电。 

  排水,也要蓄水 

  事实上,城市过分依赖人工排水系统,忽视地上河道,“只排不蓄”的思路并非上策。 

  1963年开始,日本兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池。但随着城市化的进展,这些从前用来排洪泄洪的地方,现在已经成为居民居住点。 

  1977年,日本推出“综合治水对策特定河川计划”,该计划推出“雨水蓄流”技术,让小区自行消化雨水。日本政府规定,每平方公里的新开发区要修500立方米的地下雨水调节池,在汛期来临时起到缓冲作用,减轻外排压力。 

  上世纪80年代,日本研发“雨水渗透”技术,使得密封的蓄水池变成可渗透式的。这样的蓄水池可以一边蓄水,一边回补地下水。 

  日本各大城市都建设在海边,市内有大量的直通大海的旧河道,如今已经基本上都成了城市的排水道。河道沿岸,日本开辟了一些有蓄洪设施的“游水池”,使得大量的水在向下游流动的过程中被有效消减。 

  城市地下水得到回补,有利于生态平衡,能有效“消化”粉尘,滋养舒适的空气,减少噪音。 

  而在城市低洼处,政府建立排水站,排水站使用大型水泵,及时排水,保证公路等设施的安全。 

  市长亲自发布及时信息 

  一遇到特大灾害,日本政府的第一件事就是成立“灾害对策本部”。对策本部第一项工作就是发布灾害信息。 

  市长尽量在政府大楼里指挥,媒体会在现场报道。因为如果市长去了一个看似重要、而实际上并不重要的地方,反而会误导救灾重点。 

  “萩市比较常见的灾害是暴雨,如果我在市内,我会立即赶到市政府;但如果我在市外开会,从市里传来了有可能发生较大灾害的信息后,我会通过电话,直接向市民传达消息,提醒大家避险、救灾。”萩市市长野村兴儿告诉《中国经济周刊》。 

  市长可以通过一部特殊的手机,直接在市广播中插入特定的紧急通知,及时号召市民进入到抗灾等行动中去。 

  在日本,只要是遇到地震、台风、大雨,人们想到的第一件事便是打开电视,或者收听广播。如果发生地震,电视上会马上出现字幕提示,接着,屏幕上会出现标出各个地方地震强度的地图。遇到大雨时,塌方、房屋浸水情况也会及时提示。“如果在采访中遇上整个汽车被淹没的事,我们肯定会发头条。”日本一家电视台的记者告诉《中国经济周刊》。 

  能及时发布灾害信息,是日本减灾的最有效手段。再加上住房的减震措施、城市的排水市政做得非常到位,使得日本这个地震、台风不断的国家,将自然灾害给经济、民众生命财产造成的损失减至相当低的程度。 

  灾害前有各种预防措施,灾害到达时有应对方法,灾后对社会设施有及时改善,让日本整个社会在遭遇自然灾害的时候,都能够冷静应对。 

  国外6大城市的排蓄水高招 

  伦敦:七大工业奇迹之一 

  19世纪,流经英国伦敦的泰晤士河是最大的下水道,而通过水源传染的霍乱等流行病困扰伦敦。1859年,测量工程师约瑟夫·巴瑟杰设计的伦敦地下排水系统改造工程正式动工。下水道在伦敦地下纵横交错,基本上把地下挖成蜂窝状。工程全长达到2000公里,将全部污水都排往大海,伦敦上空的臭味终于消失了。2003年,英国BBC拍摄介绍自工业革命以来世界各地的七大工业奇迹的纪录片,伦敦下水道名列其中。 

  巴黎:有门牌号有博物馆 

  19世纪霍乱暴发时期,设计师奥斯曼为法国巴黎设计地下排水系统,将脏水排出巴黎。如今,修建在巴黎城市50米以下的下水道已长达2347公里。总数达2.6万个下水道盖、6000多个地下蓄水池均统一编号,由1300多名专业人员负责维护。如果你不小心把戒指掉进了下水道,完全可以把东西找回来,而且这项服务是免费的。位于塞纳河畔的巴黎下水道博物馆,每年客流量超过10万人。巴黎还专门制定《城市防洪法》,内容涉及城市内涝预防、规划以及政府责任等与城市防洪相关的各个方面。 

  慕尼黑:把雨水存起来 

  在德国慕尼黑2434公里的排水管网中,布置着13个地下储存水库。这些水库就好像是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706000立方米的容量,暂时存贮暴雨的雨水,然后将雨水慢慢地释放入地下排水管道。在地上,慕尼黑不断扩大滩涂、河两岸的湿地和绿地,以减少河水对两岸的压力。德国城市里,受压不大的道路,普遍采用透水性地砖,不仅解决了积水,还可补充地下水,减少扬尘。新建建筑均要求设计雨水利用装置,否则政府将征收占建筑物造价2%的雨水排放费。 

  吉隆坡:“聪明隧道”三级变 

  马来西亚的吉隆坡修造了一个叫做“聪明隧道”的暴雨管理和道路隧道系统,该系统呈现三层结构:底下有一层是永久性地排水;第二层平常用于通车,到了5年为周期的大洪水的时候,第二层通道就变成排水通道;到了特大的极端性暴雨的时候,车道全部封闭,把直径12米的整个隧道全部变成排洪道,基本上解决了城市中心区的排涝问题。 

  芝加哥:就地滞洪蓄水 

  以芝加哥为代表,美国鼓励兴建地下隧道蓄水系统,以解决城市防洪和雨水利用问题。其他很多城市还建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国早已有强制性防城市内涝的法律,城市新开发区域必须实行强制的“就地滞洪蓄水”,并制定了详尽的城市内涝防范、治理措施以及问责手段。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。 

  鹿特丹:地上“水广场” 

  荷兰鹿特丹开创了其独有的“水广场”防涝及雨水利用系统。水广场顺地势而建,由形状、大小和高度各不相同的水池组成,水池间有渠相连。平时是市民娱乐体闲的广场。暴雨来临,就变成一个防涝系统。由于雨水流向地势更低洼的水广场,街道上就不会有积水。雨水不仅可在水池间循环流动,还能被抽取储存为淡水资源。 

  京港澳高速上的3天3夜 

  7月21日,北京遭遇61年来最强暴雨,房山区河北镇降雨量接近500年一遇。7月25日,“7·21”特大自然灾害情况通报会通报,全市受灾人口达160.2万人,成灾面积47.9万亩,停产企业761家,56处道路塌陷桥梁受损,因灾造成直接经济损失116.4亿元,因灾死亡和失踪人员消息将适时公布。此次灾害再次给“逢雨必涝”的北京敲响了警钟。 

  如果北京有优良的排水、蓄水系统,这场61年以来最大的暴雨给北京带来的,将是大量的淡水储备和未来几天的好空气。果真如此,这场暴雨还称得上是“自然灾害”吗? 

  《中国经济周刊》记者 曹海鹏 姚冬琴︱北京摄影报道 

  7月21日,暴雨侵袭北京,京港澳高速南岗洼路段积水路段长度达到900米,平均水深4米,最深处达到6米。截至7月24日上午8时,全部积水被排干,打捞出浸水车辆127辆,打捞出遇难者3名。受灾原因主要是因为该路段处于两条河流汇合前的三角区,南岗洼处于最低洼处;桥下的水泵站因为大雨被水淹没而停止工作;高速路护坡的防水系统被外来水流冲开。 

  7月25日晚,北京市交通委通报:京港澳高速积水路段共救捞了127辆机动车,修复了6处、1000立方米道路边坡塌方。 

  在北京市区,莲花桥、广渠门桥等63处主要道路积水,路面塌方31处,数百辆车被水浸泡。这些地段受灾的原因主要在于地下管网排水能力差;抽水泵站作用有限;绿地大量减少,90%的雨水要靠地下排水管道排除。 

  房山区河北镇是此次暴雨灾害降雨量最大处,暴雨引发山洪,拒马河上游洪峰下泄。受灾原因主要是因为房山区地形复杂,排水系统薄弱。

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