这个夏天城中能否不再看海

  2012年7月21日北京遭遇的“61年不遇”的那场暴雨，全城多处汪洋，造成数十人丧生，脆弱的排水系统遭到了广泛诟病。

  近日，中国灾害防御协会副秘书长、住建部防灾委员会委员、中国城市规划学会防灾委员会副主任、北京减灾协会副会长金磊在接受《中国科学报》记者正常采访时，不无忧虑地表示，今年入汛以来，我国南方已遭多次区域性暴雨过程，仅5月5日～24日华南地区平均降水量就为276.5毫米，较常年同期偏多88.7%，为近40年来同期最高值，也是有完整气象观测资料以来排名第三大降雨年。

  今年上半年以来，暴雨的叠加效应导致南方14个省（市）灾情严重，如5月18日～21日，暴雨累积降水量50毫米以上面积达74万平方公里，其中100毫米以上面积有23.4万平方公里。

  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，护佑着城市正常的循环、代谢和安全。中国社会科学院城市发展与环境研究所副研究员黄顺江在接受《中国科学报》记者正常采访时说，城市排水系统的基本功能是将城市内部无用甚至有害的水体，如内涝、洪水、污水及时排掉，以免影响城市的正常运行，为居民创造一个安全、健康、舒适良好的生活环境。

  城市排水作为一个复杂的系统工程，从源头到最终出口是一体的，一定要符合水流的运行规律。

  水流是一个积少成多的过程，需要汇集起来，把一个片区内各处多少不等的水（主要是雨水和居民家庭日常生活垃圾污水）共同汇往一处，然后集中排放。

  因而“城市排水系统通常像一棵大树”，由树叶、树枝、树干和树根组成。黄顺江表示，树叶就是密布在居民楼房内的下水管线及其最前端的入水口（家庭内的水池、马桶、地上的下水口等），以及居住小区内和街道两旁下水道的入水口，是汇水的源头，重在把各处点点滴滴的水汇集到一起，形成水流。

  树枝包括居民小区内部下水沟、下水管线，街道下水沟或排水管线，片区排水管道（枝干线）等。树干就是大区排水干管，以及城市排水总干管。

  树根就是排水系统的末端，将干管内的水流顺畅地排入城市周边河道，然后通过河道继续下泄，最后归入大海。

  致力于城市水务、防汛、排水研究的上海网波软件信息技术股份有限公司董事、总经理王则对城市排水系统有他的理解，他认为：城市排水系统像人体的血液系统，心脏是排水泵站，赋予水的动力；血管像排水管道，让水在管道中流动

  水流运行主要是靠重力维持，因而水从高处往低处流。黄顺江和记者说，所以，虽然排水管网是平面布局的，但必须是从高到低，也就是汇水处在上，而下水道或枝干管道在下，最低处是总干管。

  当然，城市内部每一块地方，人的用水活动的位置，以及雨水落地之处，都必须高于下水管线；整个城市内的任何一处，都必须高于周边河道，否则，就会出现城市内涝、排水不畅，甚至暴雨时城外河水倒灌城内的现象。

  同时，由于水流是一个汇集的过程，也就是越往下水流越大、越急，因此排水管网必须上细下粗，越往下越粗、越直。

  黄顺江坦言，“城市排水管网的设计与布局，一定要符合水流运行规律，适应城市内外的地形地势和自然环境特点。”

  “国外发达国家的大城市，在城市排水设施建设上都非常下功夫。”黄顺江向记者表示。

  法国首都巴黎市区的最低处在沿塞纳河一线毫米。然而，在巴黎生活的人，雨天行走湿鞋的情况很少见，也从未发现下雨积水导致的交通堵塞。

  西方有一句谚语：“罗马不是一天建成的。”这句话用在巴黎的城市建设上，特别是它的城市排水建设上，可谓实至名归。

  公元1200年前后，从国王腓力二世下令在巴黎铺设石块路面，并在路中央安置排水用阴沟开始，直到现在，经过800多年的大规模建设，巴黎的下水道均处在巴黎市地面以下50米，水道纵横交错，密如蛛网。

  目前大巴黎地区共有1000万人口，地下水处理系统管道总长达2400公里，其中污水处理管道总长1425公里。这个网络另外还包括：污水干管、管道间接管、溢洪道、排水沟渠和疏通管道等，规模远超巴黎地铁这样的整体系统可完全诠释雨水到达地面便迅速了无踪影的原因了。

  除了享有盛誉的巴黎市政排水设施外，北京故宫也具备强大的排水系统，经受住了暴雨的一次次洗礼。

  据史料记载，故宫历史上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。故宫排水系统的“神奇”之处，在于可以数百年面对暴雨却始终淡定。

  今天的紫禁城和中国古代的众多古城一样，它的建筑理念充分的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设计，然后先地下后地上地逐步施工。

  其排水系统是紫禁城地下规划最重要的组成部分。整个紫禁城的排水经过精心测量、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的流水，汇流到南北走向的干沟，然后全部排入内金水河。

  紫禁城内金水河全长2100多米，蜿蜒曲折，除了美化这座皇家园林的环境，它更大的作用则是防火和排水。

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

  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。

  由此，黄顺江表示，排水设施是基础性工程，需要有长远眼光，下硬功夫。这是当下的城市建设需要认真学习的，“如果只顾现实利益和眼前利益，只重视城市外观上的现代化，而对下水道这样看不见的要素就不闻不问，自然会埋下隐患”。

  在谈到城市逢雨必涝的原因时，金磊指出，根本原因是，防洪排涝系统规划设计不完善、城市排水系统模块设计标准不合理、城市规划建设长期忽视洪水削减与雨水利用、城市防内涝机制不完善。

  针对我国逢雨必涝的现状，黄顺江向记者表示，我国城市排水设施与其他发展中国家相比，总体上算是先进的，但与发达国家相比则有很大差距。在谈到我国城市排水设施目前存在的主体问题时，黄顺江与金磊的观点不谋而合，认为是不完善、不平衡、系统性差。

  随着房地产的加快速度进行发展，我国城市在最近十多年进行大规模改造和新建，一方面速度过快，另一方面常常是一块、一块地规划建设下水和排水设施，缺乏协调布局，造成老城区与新城区之间排水管线不平衡，新建小区与片区总体之间衔接差的问题。

  黄顺江认为，通常是，老片区设计下水道的规格和标准低；而新建居住区的下水设施先进，标准高，但是出小区汇入片区的排水管网，与标准低的旧管线、管网不衔接。

  要解决这一问题，就要对片区老旧管线做改造和提标。但是，老片区楼房密集，改造和建设新管线就涉及到拆迁、影响道路通行，只能等街道或片区统一改造时统筹推进。因而，这些欠衔接和欠改造地区就很有可能会出现城市积水或排水不畅问题。

  城市容易出现洪涝灾害，还有一个原因，就是气候。我国是季风气候，降水集中在夏季，通常以暴雨的形式出现。而且，年际变化大，很不稳定。这样，城市排水设施主要在雨季发挥作用，其他时间没什么用，这就容易使人们忽视排水管网的重要性。而且，地下排水管网在正常年份一般不出现洪涝现象，人们感觉平安无事，对排水管线的疏通也就不够重视。但突然袭来百年不遇的大暴雨，就会使城市顿时陷入瘫痪，或造成重大损失。

  针对今年6月中旬上海连续两天暴雨后，城市发生严重内涝，王在接受《中国科学报》记者正常采访时表示，造成城市积水有多方面原因：管道口径小，排水能力差；离河道远，水流不出去；离泵站远，处在系统末端，泵站抽水不到位；垃圾太多，堵塞管道、雨水口；另外，上海属于沿海城市，受潮汐影响，在发生天文大潮时，河道水位高，甚至高过管道水位，造成城市积水。

  “而从根本上说，是城市排水设施跟不上城市发展、缺乏协调规划所致。”黄顺江坦言。

  解决城市内涝，可从两方面着手，黄顺江向记者表示，一是慢慢地提高地下排水设施规划的系统性，以完善设施体系，并逐步的提升标准；二是在全面、系统规划建设之前，要对城市重点地区和要害部位的排水设施，进行战略性改造，以确保城市总体上运行正常，在大暴雨面前不出现瘫痪，或大的人员、财产损失。

  在施工设计方面，黄顺江认为，未来地下管网建设应当重点突出以下三个方面：首先，排水管线是系统工程，要统一、整体地去谋划，重在上下游协调、匹配，整体优化。

  再次，排水设施规划要考虑到水资源利用。日常生活垃圾污水及雨季洪水，都是重要的资源。在确保城市排水畅顺的前提下，尽可能与污水处理设备和雨水蓄积设施相结合，做好总体谋划，最大限度地节约、集约地利用水资源。

  据王分析，目前，上海市排水管道设计标准大部分是一年一遇（每小时降雨36mm），而有地区尚未达到该标准，需加强完善。今后，上海中心城区的排水标准要慢慢地提高到五年一遇（每小时58mm）。

  但是，王认为，不是说排水标准越高越好，而是建设规划与经济效益、排水需求要匹配，并取得一段时间内的平衡才是好的排水标准。例如，大家都知道，一到公共假日，高速公路会拥堵，最好的解决方式是能加宽道路，但是在建设高速路时，它的标准要按照平常的交通流量进行规划，而不能按照公共假日对高速路的要求来进行，这其中就是要考虑经济效益，使各方面达到一个平衡点。排水管网建设也是如此。

  适时引入智能化监测系统也是今后城市减灾的一个发展趋势，王和记者说，建立地下立交积水监测系统即在下立交最低点安装积水深度监测设备，实时监测积水深度，监测到的积水深度数据通过无线网络传输到排水监测中心，达到报警值可实时通过系统显示、报警、短信、App等报给管理人员，进行调度。

  近年来，国务院已在城市防洪及雨水利用上有一系列新要求，针对城市中出现的地下水位下降、逢雨必涝、山水林田消失、城市养护成本增加等问题，都能够最终靠“水弹性城市”建设得到一定效果缓解。

  具体讲，“水弹性城市”就是要充分的发挥城市绿地、河湖水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，综合采用渗、滞、蓄、净、用、排等技术措施，在追求低影响城市开发建设的方针下，有效保护和修复城市水生态，创造水安全性能条件，缓解城市内涝的状况。

  在王看来，海绵城市是资源环境角度的一种管理理念，将城市比作海绵，下雨时将雨水作为资源存起来，干旱缺水时将海绵里的水释放开来供城市利用。

  金磊表示，全国当下已有16个城市作为住建部首批“水弹性城市”试点，但我国城市的雨水调蓄设备及地下调蓄库等尚未建设，特别是我国洪水灾害风险图防城市内涝于未然仅仅停滞在研究阶段。

  金磊坦言，必须看到，传统粗放式的高速城市化建设，导致城市地面硬化面积大为增加，破坏了城市原有的自然生态及水文特征，我国多个北方城市，高达七八成的雨水在极短的时间内形成径流，造成排水系统不堪重负，不但让雨水白白流失，还导致城市内涝。

  当下的“水弹性城市”建设目标，是当代排涝防洪工程的新准则。金磊认为，以“快”为标准的防洪水利工程，往往加强洪水的破坏力，不由自主地将上游的灾害转嫁给下游。而“海绵”防灾理念，是将水流慢下来，让它平和。

  然而对防洪而言，“水弹性城市”并非万能，它多在暴雨初期发挥作用。所以，城市建设要坚持可持续的“水弹性城市”建设。

  金磊表示，具有防洪减灾功效的“水弹性城市”建设，离不开“数据信息共享”“公众主动参与”“完善管理升级”的三步骤：面对大数据时代的到来，建立起集灾害感知、监测预警、应急管理为一身的海量空间数据库至关重要，它是真正实施“智慧防灾减灾”的关键；面对城市灾害风险，尤其是防洪减灾的隐患及薄弱环节，公众的主动参与不仅是安全减灾建设的需要，更是调动社会最广大资源自主防灾减灾避灾的需要，这其中社区安全是重要基础；面对常态灾害与非常态灾变的城市安全新情况，提前预警及源头应急治理十分必要，重要的是要寻求管理升级，在“互联网+”的思维下，实现突发事件的高效率应对。

  强降雨是考验一座城市排水系统是否过硬的标准。2015年的汛期已经来了，我们还需要在城里看海吗？！

  北京古城最早的历史可以追溯到3000年前的西周，遗址在房山琉璃河，在东城墙北部考古人员发现了一处卵石砌成的排水沟，沟底西高东低，是城内向城外排水的通道。在城址内部的宫殿区，还发现了陶质绳纹水管。水管一头粗一头细，以便相互连接。

  汉代的古城遗址，北京发现的有20多座，但是尚没有明确的排水系统发现，而在同时代另外的地方的遗址有排水系统发现，可以推测北京亦有。辽代的古城已经湮没在历史中，但在门头沟区龙泉务的窑址中，出现了宽近40厘米、用来排水的陶水管。这种陶水管的一端有挡头，目的是为增加水管的耐用性。

  金代，北京第一次成为都城，公元1153年，金朝皇帝海陵王完颜亮正式迁都于北京，并动用了120万人建设这座城市。根据现代的发掘，在右安门发现了大型的水涵洞，也被称为水关，就是城墙下供河水进出的水道。水关遗址主要由城墙下过水涵洞底部的地面石、洞内两厢残石壁、进出水口两侧的四摆手及水关之上的城墙夯土组成。全长43.4米，过水涵洞长21.35米，底部过水面距现地表5.6米。

  水关是木石结构的建筑，建造这一工程用了约1800根1至2米的木桩、530立方米的成材石料、2500个铁银锭榫。它的底部建筑结构是现存中国古代都城水关遗址中体量最大的。北宋的《营造法式》专有一章述及水关的做法。金中都水关同其“卷辇水窗”的规定一致，是研究古代排水设施的重要实例。

  元大都并不是继承前代城市，而是建立新城，因此也有全新的排水系统。1970年，考古工作者在今西四十字路口北侧地下，发现了元代南北主干大街的排水渠。它是用青石条砌筑的明渠，宽1米、深1.65米。在通过平则门大街路口（今阜内大街）顶部覆盖石条，渠内石壁上发现有“致和元年（1328年）五月，石匠刘三凿刻”的字迹。这一题记可能是元代的工匠刘三在修复石渠中留下的。这条水渠在元大都城建成之后经过修建完善。在元大都的东、西城垣北段和北垣西段发掘了三处水涵洞，是向城外排泄污水的设施。

  在元大都的基础上改扩建而成的明清北京城，放弃城北部分城区，后又拓展南城，加建外郭，最终形成“凸”字形格局。在排水系统上，它保留和疏浚了元大都的排水沟渠，增设了一些新的排水渠道。最主要的是内城沿东西城墙内侧各开明沟一条、外城三里河以东从大石桥至广渠门内的明沟以及崇文门东南横贯东西的花市街明沟。

  作为明清王朝的政治中心，北京城的排水设施当然也不例外地具有区域和等级之别。内城尤其是东部城区，多是官仓和达官贵人的宅邸，这里修建有完善的下水道，通往排水主干渠。一般居民区的排水设施则相对较差。