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解决城市内涝 有好管理也不至于“看海”

浏览次数:1762      日期:2014-05-15

解决城市内涝 有好管理也不至于“看海”
 

    耗资巨大的江户川工程守护着地势低洼的东京免遭因台风和暴雨所带来的洪水侵袭。图为江户川工程的核心建筑之一——调压水槽

    记者 肖纯

    ◎采访嘉宾

    郑兴灿  国家城市给水排水工程技术研究中心总工程师

    戴卫  中建三局集团有限公司建筑设计院高级工程师

    薛英文  武汉大学土木建筑工程学院市政工程系副教授

    11日,深圳暴雨导致严重内涝。北京,济南,深圳,从北到南,从老到新,都无可避免地遭遇“看海”景象。问题到底出在哪里? 

    12日,从住建部传来消息,我国首次明确了城镇内涝防治设计标准。按照该标准,特大城市应抵御百年一遇的暴雨。除了等待,除此之外,城市还有哪些事情可做?

    简单复制苏联模式 排水管口径普遍偏小

    求知:每当我们生活的城市因暴雨导致内涝时,人们总会想起“下水道”这颗平日被大多人忽略的良心。有一种说法,认为我国城市没有严格意义上的下水道,只有污水管网。那么,我国城市下水道的现状到底如何?

    郑兴灿:“下水道”不是汉语固有名词,而是根据日语转译而来。“下水”明确表明了其功能,是收集和排放城市生产与生活污水、雨水和其他弃水。“道”则描述了它的形态,以巴黎为代表的“地下廊道式”城市排水设施。这样的排水廊道深埋在城市地下几十米,有庞大的物理空间。比如巴黎下水道平均宽5米,深50米,东京下水道更是深达60米。而国内城市普遍采用“地下管网式”排水设施,在较浅的地下埋藏口径多在1米左右的排水管,与国外城市的下水道存在一定差距。

    薛英文:城市现代化发展需要一个过程,以武汉为例,老城区由于历史原因,只有污水管而没有雨水管。后来随着城市的发展,只有一套污水管已无法满足城市发展的需要。后来随着武汉的扩展,紧挨着老城区的几个新区的地下都配置了污水管与雨水管两套系统。随着城市的更新,已经开始扭转“重污(水)轻雨(水)”的状况。

    求知:说到我国城市下水道的弊端,我们经常归咎于“苏联模式”,到底什么是“苏联模式”?

    郑兴灿:我国城市历史上沿用明渠与暗沟相结合的排水系统,但这远不能满足新中国成立后城市排水的需要。当时的城市建设经验一片空白,于是向“苏联老大哥”学习建设城市排水系统的经验。当时北京、武汉等重点城市,在苏联专家的指导下,全盘复制了“地下管网式”排水系统。设计的小口径排水管承载力有限,无法应对大流量来水。苏联大部分地区降水量少(莫斯科年均降水量582毫米),问题并不严重。但我国秦岭淮河以南的广大地区年降水量都超过了800毫米。

    薛英文:苏联模式的排水量是根据苏联对雨水的计算公式而确定的。苏联雨水公式算出平均降水值,根据这个平均值确定管道的最大排水量。而德国等国家的雨水公式则是根据雨水的峰值(最大降水量)来确定管道的排水量。这也就不难理解,德国人100多年前在青岛修的下水道为什么那么宽。

    地面硬化导致雨水难以下渗 草坪重观赏性轻滞洪功能

    求知:现在我国城市已经建成一定规模,否定苏联模式容易,改造苏联模式似乎很难。

    郑兴灿:从排水设置本身来看,管网式并不比廊道式落后,只要设计合理、调度得当,都可以很好地发挥作用。城市排水问题不能只盯着管道,许多问题并不是出在管道上,而是城市本身。随着城市的高速扩张,越来越多的硬化地面和不断被挤占的水域对城市内涝影响更大。城市硬化是关键问题,以前雨落到地上就可以渗入土里。现在水落在地上来不及排,下水管修得再粗也没用。自然界中雨水下渗的过程被城市人为地改变,城市大量使用隔水材料形成了大面积的封闭地表,剩下的裸露土壤也被压实。土壤结构破坏、孔隙度降低、渗透性丧失,不仅造成内涝,还影响了地下水的补给。

    求知:城市硬化似乎是城市化的必然结果,西方发达国家的城市也有很多硬化路面和广场,为什么没有出现内涝?我们的问题出在哪儿?

    戴卫:西方发达国家的城市看似硬化,实际上在城市的局部区域,还是安排了很多下渗面(比如绿地、公园)。而荷兰、德国、法国等城市,还在建筑或路面下方修筑了蓄水池,一旦降水无法迅速排出,可以先汇入地下蓄水池,待雨停再排出。  

    我们城市更多的是高台式花坛或草坪。只有绿地比地面低,才能发挥出滞洪的作用。而且即使有下渗面(比如小区绿地),也只是看上去可以,实际上不行。因为我们城市地下还有大量的停车场和地下空间。西方城市的地下空间一般下埋很深,不影响下渗,而且会配合排水系统,形成落差。

    学西方提高管网标准 学古人园林绿地下凹

    求知:很多欧洲城市海拔更低,荷兰有一半的国土甚至在海平面之下,它们又是如何解决内涝问题的?

    戴卫:首先,西方发达国家城市的下水道设计都遵循地势规律,在地下会设计出坡度,以便汇流。更重要的是,荷兰在排水口末端建有泵站,可以将水及时排出。泵站建设成本高,欧洲多属海洋性气候,降水平均,一年四季都可以用。但中国大部分地区都属于季风性气候,降水集中、且不稳定。花了很大的价钱,结果一年到头也用不了几次,又有点浪费。

    求知:那么“重现期”(我们通常说的“几年一遇”)是不是也是一个经济问题?

    薛英文:确实如此,标准提高一点,建设费用就会增加几倍,而这样的高标准,在绝大多数时候是用不上的,很难说这到底值不值。不过随着城市的发展,经济条件的改善,很多城市正在进行排水管网的改造。我国目前沿用的是2006年国标,按0.5到3年一遇(特大城市中心城区按3到5年一遇)的标准设计。这一标准距欧美发达国家5到10年一遇还存在差距。可喜的是,我国正在酝酿将标准提高到50年一遇,如果落实下来,城市内涝必然大为改观。这就需要城市建设的长远观念,今天投入百年受益。修修补补解决不了问题。

    求知:我国城市防洪的历史要比欧美悠久,江西赣州的福寿沟在900年前就成为典范。现在除了一味增加建设投资,古人的经验能否还可以借鉴?

    郑兴灿:我国古代城市的水源也是水景,更是排水与蓄洪区域。这对只注重技术手段和工程设施来防涝排水的城市,无疑是一个重要启示。我国古代庭院透水地面比例高达80%,还筑有池塘,下雨时可以蓄水,干旱时不至于缺水,这样的布局值得现代小区借鉴。而我国古代园林绿地全部下凹,在雨天可充分接纳地表径流、涵蓄降水。这与现代西方城市下面的蓄水池不谋而合。

    短期内管理也是排涝能力 日常管道维护可考虑外包

    求知:在旧的排水系统还来不及改造,新的城市水文生态系统没有形成的情况下,是不是就无法应对内涝了?

    郑兴灿:2011年6月23日和7月24日,北京遭遇两场暴雨。前者降水量48毫米,造成全城瘫痪;后者降水量60毫米,却影响不大。原因是气象局提前3天预警;交管局部署警力4900人在易滞水地区指导交通;排水集团启动了72台泵站排水16.7万方;住建委出动3200余人加盖漏水房屋;道路养护单位出动抢险4000余人等。总结为8个字就是,预警及时、行动得力。

    戴卫:比经济问题更重要的是管理问题。较之于大规模改建管网,管理好现有的地下管网在短期内更加切实可行。我们城市现存管网淤塞很厉害,缺乏定时检查。像伦敦、巴黎这样的世界城市的下水道不仅是建设问题,后续还辅以相当细致的维护。

    薛英文:在现有管道疏通方面,杭州为我们提供了借鉴,将疏通工作外包给专业疏通公司,采用专业疏通机进行管道维护。

    古今中外的城市排水

    紫禁城,百年不淹的秘密

    元朝建设元大都时,根据地形铺设了下水道,装置了排水设备。而到明朝建设北京城时,把下水道的建设与皇城、城垣、街道的营建并列为四大工程。到了清朝乾隆时,专门设置了隶属于工部的“值年河道沟渠处”。乾隆五十二年(1787年)曾做过一次丈量,内城沟渠总长128633丈。

    北京北依燕山,东临渤海,地形是西北高东南低,所以北京的水系流向是向东南流。从天人合一的思想出发,紫禁城的设计与北京的地形走向完全协调一致,也是北高南低。经测量,紫禁城北门神武门绝对高差46.05米,南门午门绝对高差44.28米,竖向高差约2米。设计者巧妙地利用了这近2米的高差,让雨水自然而然地从高处向低处流,而无需任何其他手段来驱动,可谓非常环保。

    紫禁城的排水充分渗透了我国的营造制度理论,即在城市水利规划思想中含有丰厚的自然主义内涵,崇尚与自然环境的和谐,以工程手段协调了都城与自然的关系。

    巴黎,上百年建成地下清道夫

    1856年,拿破仑三世责成豪斯曼改善巴黎排污系统,随后总工程师贝尔格兰德设计并领导建设了下水道工程。从1850年开始修建,前后花了一个多世纪才完工。如今,巴黎下水道总长2347公里,约2.6万个下水道盖、6000多个地下蓄水池。清淤系统配备了电脑控制,还有专门针对雨季塞纳河水的“涨水站”、安全阀,以及用于下大雨时保证排水效果的路边下水道等。每天,超过1.5万立方米的城市污水都通过这条古老的下水道排出市区。

    巴黎下水道有三个显著特点,一,借塞纳河流经巴黎的自然落差把城市污水带走;二,在排生活污水的同时兼顾雨水收集;三,开放步入式系统,高起点上一步到位,沿用150年至今不受限,避免了修修补补的麻烦。150多年前设计的下水道并非只是考虑污水排放,还有很多至今沿用的清理养护技术。

    伦敦,为下水道成立皇家委员会

    英国排水管道系统的建立,与霍乱的肆虐大有关系。1831年,欧洲爆发霍乱,夺去约32000名英国人的生命。1842年,大不列颠帝国派出考察队去罗马和巴黎参观供排水系统,他们惊讶地发现,古罗马的排水系统比起维多利亚时代的英国要先进得多、卫生得多。为了改善地下水道,英国政府成立了一个皇家委员会。1859年,伦敦地下排水系统改造工程正式动工。1865年工程完工,实际长度超过设计方案,全长达到2000公里。

    东京,守护城市的江户川工程

    上世纪70年代,东京城市迅猛发展,地面大都被钢筋混凝土覆盖,雨后内涝危害严重,必须加大城市排水能力的建设。但他们随后发现,仅加大排水能力难以解决问题。因为城市在急速扩张,原来城外的排洪河道变成了城市的内河。于是他们发展起第二代技术,叫做“雨水蓄滞”。但雨水蓄滞的空间毕竟有限,于是他们又兴起了第三代技术——“雨水渗透”。到了90年代他们发现蓄水、渗透手段都用上以后,东京这样的超大城市还解决不了内涝问题,于是不得不补上地下骨干排水管建设这一课。

    江户川工程于1992年开工,2006年竣工,堪称世界上最先进的下水道排水系统。最大的下水道直径12米。东京的雨水渠道分靠河渠地域和其他地域两类,以便更好的排水,下水道的每一个检查井都有一个8位数编号,便于维修人员迅速定位。江户川工程面积差不多半个足球场大,十几层楼高。