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盘点古今中外值得借鉴的城市排水系统
2012年07月24日 16:04
一场大雨暴露了北京地下排水设施的短板。如何疏通这座城市的下水道是摆在人们面前的一道难题。本文盘点了古今中外可以极具特色的城市排水案例,或许值得借鉴。
·国外篇
巴黎:下水道成旅游景点
近代下水道的雏形脱胎于法国巴黎。今天的巴黎下水道总长2300多公里,规模远超巴黎地铁,是世界上最负盛名的下水道,也是世界上唯一可供参观的地下排水系统。从1867年世博会开始,陆续有外国元首前来参观,位于塞纳河阿尔玛桥畔的巴黎下水道博物馆,现在每年有十多万人来参观学习。
巴黎的下水道处于地面以下50米,水道纵横交错,密如蛛网。下水道四壁整洁,管道通畅,地上没有一点脏物,干净程度可与巴黎街道相媲美,不会闻到一丁点儿腥臭味。而且,下水道宽敞得出人意料:中间是宽约3米的排水道,两旁是宽约1米的供检修人员通行的便道。
经过不断完善,今天的巴黎下水道总长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”以及安全阀,以及用于下大雨时保证排水效果的路边下水道等等。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。
随着城市人口的增长,巴黎的工程师们还修建了4条直径为4米、总长为34公里的排水渠,以便通过净化站对雨水和废水进行处理,处理过的水一部分排到郊外或者流入塞纳河,另一部分则通过非饮用水管道循环使用。
巴黎有1300多名专业工人来维护下水道,包括清扫坑道、修理管道,寻找、抢救掉进或迷失在下水道中的人,用水淹的方式灭鼠,监管净化站等,还有一项重要的工作就是寻找各类遗失物品,包括犯罪凶器和人们不小心掉落在排水道里的贵重物品。据说,每年工作人员都会接到大约3000个这类求助电话,而寻找到失物的几率高达80%。
伦敦:改造排水系统始于防霍乱
早在1700年,伦敦城市的排水系统极其糟糕。一英尺多深的明渠中塞满了灰烬、动物尸体,甚至粪便。糟糕的排污系统将街道变得肮脏不堪、臭气熏天。
1842年,为了改善地下水道,英国政府成立了一个皇家委员会。
1856年,一位叫做巴瑟杰的人承担设计伦敦新的排水系统的任务。他计划将所有的污水直接引到泰晤士河口,全部排入大海。巴瑟杰最初的设计方案是:地下排水系统全长160公里,位于地下3米的深处,需挖掘350万吨土,但这个计划连续5次被否决。1858年夏天,伦敦市内的臭味达到有史以来最严重的程度,伦敦市政当局在巨大的舆论压力下,不得不同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。
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1700公里以上,当年伦敦的全部污水都被排往大海。
不少人担心地下被挖空的伦敦会不会坍塌,为了解决这个问题,工程部门特地研制了新型高强度水泥,用这种水泥制造了3.8亿块混凝土砖,构成了坚固的下水道。
由于将污水与地下水隔开,伦敦下水道改造意外地解决了导致霍乱的水源问题。从此以后,伦敦再也没有发生过霍乱。
东京:制定《下水道法》
东京地区的地下排水系统主要是为避免受到台风雨水灾害的侵袭而建的。这一系统于1992年开工,2006年竣工,堪称世界上最先进的下水道排水系统,其排水标准是“五至十年一遇”(一年一遇是每小时可排36毫米雨量,北京市排水系统设计的是一到三年一遇),由一连串混凝土立坑构成,地下河深达60米。
除了地震以外,对日本影响最大的恐怕就是台风和夹裹而来的大雨。上世纪50年代末,日本的工业经济进入高速发展通道,却因为下水道系统的落后而饱受城市内涝之苦,一到暴雨季节,道路上水漫金山,地铁站变成水帘洞;再加上大量生活污水、含重金属的工业废水未经处理就排入河道,人在食用受污染鱼类后引发了水俣病、骨痛病等,公共水体污染成为社会关注重点。
为了解决恶化的环境污染问题,1964年4月,日本成立了“下水道协会”,主旨是对下水道系统作全面评估,统一下水道建设以及排污标准,将老化的管道更新换代。1970年,日本召开“公害国会”,会上政府大幅修改了《下水道法》,明确规定了下水道建设目的,并决定每年投入大量国家预算用作污水收集和处理的建设及运营。
东京的雨水有两种渠道可以疏通:靠近河渠地域的雨水一般会通过各种建筑的排水管,以及路边的排水口直接流入雨水蓄积排放管道,最终通过大支流排入大海;其余地域的雨水,会随着每栋建筑的排水系统进入公共排雨管,再随下水道系统的净水排放管道流入公共水域。东京下水道的每一个检查井都有一个8位数编号,知道编号就能便于维修人员迅速定位。
为了保证排水道的畅通,东京下水道局规定,一些不溶于水的洗手间垃圾不允许直接排到下水道,而要先通过垃圾分类系统进行处理。此外,烹饪产生的油污也不允许直接导入下水道中,因为油污除了会造成邻近的下水道口恶臭外,还会腐蚀排水管道。下水道局甚至配备了专门介绍健康料理的网页和教室,向市民介绍少油、健康的食谱。
罗马:2500年后仍在使用
公元前6世纪左右,伊达拉里亚人使用岩石所砌的渠道系统,将暴雨造成的洪流从罗马城排出。渠道系统中最大的一条截面为3.3米×4米,从古罗马城广场通往台伯河。
公元33年,罗马的营造官清洁下水道时,曾乘坐一叶扁舟在地下水道中游历了一遍,足见下水道是多么宽敞。
新加坡:人行道上有很多沟沟盖盖用来排水
新加坡地处赤道,年平均降雨量在2400毫米左右,一年里11月到次年1月间是雨季,几乎天天下雨。非雨季的时候,雨水也是不缺的。总的来说,新加坡很少出现被水淹的情况,这主要归功于它先进的排水系统。在城市建设之初,每起一座楼,每建一个街区,最大容量的排水系统一定是计划在前的,这是它未雨绸缪,提前做好规划的结果。
刚到新加坡的游客,行走在这个城市国家的人行道上,会发现有很多沟沟盖盖,这些都是用来排水的。这样的排水渠遍布新加坡,足以应付正常雨量下新加坡城市的排水情况。
但是,最近两年,新加坡本地降水量已经成逐年上升的趋势,每年都有一次特大暴雨袭击造成城市局部淹水的情况。新加坡公用事业发展局在这场水患出现后,及时在全国多个地方进行了水道和水沟检查,咨询专家寻找解决方案,提出了新的治水工程,比如排除水道堵塞,扩充现有路边水沟的容水量,或把马路垫高,以更好地疏导流水。
日内瓦:分管道处理 污水不会阻塞雨水管道
早在公元17世纪,瑞士日内瓦就已经出现了结构简单、暴露在道路表面的排水管道,今天在日内瓦老城仍然能看到这些古老的排水道。从1860年开始,下水道已经被看作是公共系统重要的组成部分,城市建造者开始按照当时的需要建造地下排水系统。在二战之后,日内瓦地区出现了大规模的城市化发展,诞生了很多卫星城市。在这一时期,日内瓦制定了用水和水处理法律,并开始落实有规划的下水管道系统。今天的日内瓦地下排水系统主要就修建于这一时期。
在日内瓦,日常生活污水和雨水是通过不同的管道进行处理的。生活污水通过单独的管道流到污水处理站,进行净化处理,而雨水经过简单的过滤处理后就流入湖水或其他自然水体。污水和雨水流入不同的管道,含有大量油污的厨房污水不会流入雨水管道并堵塞管道,应该说在一定程度上有利于避免大规模降水时造成的城市洪涝现象。
日内瓦的地势比较高,被汝拉山、阿尔卑斯山环抱,城市又被莱蒙湖一分为二。山水之间的地形让这座城市有着十分丰富的降水,不过降水持续的时间通常不长,强度也不算太大。城市里井盖和下水口密布,再加上老城古老的下水道至今仍能发挥作用,因此日内瓦的地下排水系统基本可以应对排水的需要,几乎很少发生城市里的洪涝现象。
·国内篇
青岛:排水系统系百年前德国人建造
在中国,最不惧暴雨的城市,不是首都北京,也不是国际大都市上海,而是青岛。早在100多年前德国人占领青岛时,他们就设计了足够使用百年的现代排水系统,共铺设雨水管道29.97公里,污水管道41.07公里,雨污合流管道9.28公里,总长度约为80公里。其中雨污分流模式,即使到今天,还有很多中国城市未能做到。
青岛的德建排水管道从横断面来看,高约80厘米,上半部分呈半圆形,直径较大,简单地以水泥抹面,能在水量比较大的时候确保过水面积。下半部分呈“V”字形,约1/2高度的部分贴了白色瓷瓦,确保了污水在流量比较小的情况下依然能够保持比较高的流速,光滑的瓷瓦能确保污物垃圾不会被毛刺挂住,减少了堵塞冒溢的可能。上大下小的蛋形结构,还可以让管道拥有尽可能大的承压能力。
德国人从1899年开始在青岛铺设的地下管网,至1905年,青岛市欧人居住区排水管道铺设已具规模,并最早实现雨污分流。排水管道中的雨水斗带有反水阀,这样一来雨水冲刷的脏物只能进入雨水斗,而不会进入管道,因此不会造成管道堵塞--管道堵塞越少,排水井冒溢就越少--脏物也便于清理。
德式管网不仅设计细致,管材质量也好。青岛人把管道井盖称作“古力盖儿”,就是德语“Gully”的音译。雨、污水井盖不仅有符号表明,还有大小之分。直到今天,黑色的古力盖儿依然铮亮,没一点锈迹。
青岛被公认是中国最干净的城市之一,很多青岛人也认为,这是德国人便捷的排水系统遗留的财富。除了海洋气候,青岛石头路上基本没有裸露的尘土,完善的污水和雨水管道设施,对市容市貌的改善功不可没。
赣州:宋代排水系统仍发挥作用
每逢南方洪灾,都让许多城市成为泽国。可是,当洪峰到达江西省第二大城市赣州时,遭遇的却是这样一幕情景:儿童在城门口水滩里嬉戏钓鱼,买卖人在滔滔洪水边安然地做着生意。看起来,他们丝毫没有把“洪涝”当做“灾害”。 这一切得益于赣州市至今发挥作用的,以宋代福寿沟为代表的城市排水系统。
北宋熙宁年间(公元1068年-1077年),一个叫刘彝的官员在此任知州,规划并修建了赣州城区的街道。同时根据街道布局和地形特点,采取分区排水的原则,建成了两个排水干道系统。因为两条沟的走向形似篆体的“福”、“寿”二字,故名福寿沟。
古人留下的福寿沟呈砖拱结构,沟顶分布着铜钱状的排水孔。据测量,现存排水孔最大处宽1米、高1.6米;最小处宽、深各0.6米,与志书上记载基本一致。
经过3小时通风换气,再穿上有点儿像孕妇装的连体雨衣,顺着2米多高的竹梯往下,终于见到了900多年前的下水道--福寿沟。借着安全帽的灯光,前方是一条不见尽头的砖砌通道。空气很难闻,就像那种多年未经疏浚的死水塘搅拌着垃圾的混合气息。
至今,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。有专家评价,以现在集水区域人口的雨水和污水处理量,即使再增加三四倍流量都可以应付,也不会发生内涝,“古人的前瞻性真令人赞叹”。
香港:投资10亿闹市地下修蓄洪池 建雨水排放体系
闻名海外的香港跑马地赛马场地面以下将被挖空。港府计划投资10.6亿元(港元,下同),在马场地下建造6万立方米,约等于24个标准游泳池面积的蓄洪池,以暂存特大暴雨期间的雨水,缓解港岛湾仔地区的水浸问题。工程计划在2018年完工。
渠务署表示,跑马地蓄洪池建成后,在特大暴雨期间将暂存从该游乐场和上游集水区收集的部分雨水,以减低流经下游雨水排放系统的高峰流量。暴雨过后,蓄洪池贮存的雨水便会排放到位于坚拿道的一条现有暗渠。工程完成后,跑马地附近排水系统足以抵御50年一遇的暴雨。在跑马地游乐场建造一个容量为6万立方米的地下蓄洪池和一所泵房,估计所需费用为10.6亿港元。预计在2018年投入使用。
今年7月4月,“跑马地地下蓄洪计划”更荣获“2012年国际水协会项目创新大奖”。1996年起,港府就已制定雨水立体排放整体计划,并不断更新检讨计划内容。香港的雨水排放计划包括改善现有排水系统、建设蓄洪池、雨水隧道、水泵站的立体体系。而跑马地蓄洪池正是体系之一。
事实上,港府在旺角大坑东、港岛上环的雨水蓄洪池已先后落成启用,以往旺角、上环等地的水浸黑点,近年已难见水浸街的景象。通过改善现有排水系统、建设蓄洪池、雨水隧道、水泵站,十年间港府投资逾200亿元建设立体雨水排放系统。
香港降水量大台风多。2010年内,香港曾经分别发出17次黄色、7次红色及2次黑色暴雨警告信号。全年总雨量是2371.7毫米。但十年间建设的立体排水工程,让香港水浸黑点数量从1995年的90个下降至2011年的16个。
·中国古代篇
元大都:城址的选择充分考虑了供水
大都城是刘秉忠主持设计的, 他的学生郭守敬负责水利系统的设计建造。在大都城的建设中, 不仅充分利用了地上水源开渠引水, 而且修建了完善的明渠暗沟排水系统。 虽然这些沟渠已深埋地下, 难以复原其全貌, 可是从局部地区的考古发现中, 我们不难想见当年的风采。例如现在旧鼓楼大街北段, 大石桥胡同东口, 解放前尚有长约 6 尺的石材数块, 为元代遗物, 旧有栏杆, 下为沟渠。在今西四 ( 牌楼) 附近的地下, 发现有石条砌筑的明渠, 渠宽1米, 深1165 米,在通平则门大街 ( 今阜内大街) 时, 顶部覆盖了石条。由此推测, 大都城内沿着主要的南北大街, 都应有排水干渠。 沟渠两旁, 还应有与之垂直的暗沟。 沟渠 的排水方向,与大都城内自北而南的地形坡度完全一致。
大都城东墙中段和西墙北段的夯土墙基下, 发现了两处残存的石砌排水涵洞。涵洞的底和两壁都用石板铺砌, 顶部用砖起券。洞身宽 215 米, 长约 20 米左右, 石壁高 1122 米。 涵洞内外侧各用石铺砌出 615 米长的出入水口。整个涵洞的石底略向外作倾斜。涵洞的中心部位装有一排断面呈菱形的铁栅棍, 栅棍间的距离为 10 15 厘米。石板接缝处勾抹白灰, 并平打了很多“铁锭”。涵洞的地基满打“地钉” (木橛) , 在“地钉”的攥卯上横铺数条“衬石枋”( 横木) , 然后即将地钉攥卯间掺用碎砖石块夯实, 并灌以泥浆。在此基础上, 铺砌涵洞底石及两壁。整个涵洞的做法, 与《营造法式》所记 “卷辇水 窗”的做法完全一致。
大都城排水系统的规划设计与城市总体布局的规划设计是同时进行的。排水设施的建造先于或与城市道路、 宫殿、城墙的建设同步。地下排水管道的铺设根据地形, 因势利导, 体现了先进的测量、设计和施工水平。
明朝:团城雨水渗排暗藏玄机
21日,北京遭遇了61年来最大的暴雨,造成局地积水成了“汪洋”。但身处暴雨中心的北海团城却无一例积水报告。无论下多么大的雨,在这个城池上,都会雨过地皮湿,很快就渗流得一干二净,地面只略显潮湿,而秘密就在地面铺设的青砖和地下的涵洞中。距今已近600年的一套明朝建成的古代集雨排水工程,目前仍在团城“服役”。
2001年,专家偶然发现这套古代先进的排水系统。实验表明,在团城上即使遇到一次降水量达到18毫米的大雨,地面上也不会形成径流。
据悉,团城上的青砖造型很特别,上大下小呈倒梯形,同时具有很强的吸水性,每块砖就像一个微型水库一样。下雨天,雨水会通过青砖和缝隙流入到地下。若遇到大雨或连续降雨时,多余的雨水便会借北高南低的走势流入到石质的水眼中。
团城上有十一个这样的水眼分布在古树周围,并且每个水眼的下部都有一个竖井,竖井与竖井之间有涵洞相连。涵洞高度在80厘米-150厘米之间,同样是用青砖建成的。多余的雨水到了涵洞以后储存起来,形成一条地下“暗河”。
水眼除了有渗水及排水功能外,还可降低树根附近的水位,使土壤中的水分适宜树木生长。同时涵洞与水眼组成了一个巨大的地下通风系统,为城内的植物提供了良好透气条件。
这套地下集雨排水系统建于明永乐年间,距今已近600年了。
注:团城的渗排系统在很大程度上储存了天然降水,并在旱季和雨季之间调节余缺。
故宫:600年排水系统经受住考验
据《法制晚报》报道,7月21日的北京大雨,故宫没有出现积水。这座600年的系统建筑为何能够在61年不遇的大暴雨中不现积水?它的排水系统中又有哪些特点?
故宫三大殿三重台基上有1142个龙头排水孔,瞬间将台面上的雨水排尽,并形成千龙吐水的壮丽景观。这些被排出的水,通过北高南低的地势泻入内金水河流出。故宫的排水,正是综合了各种排水法,既有地下水道,又有地面明沟,这些或大或小、或明或暗、纵横一气的排水设施,能够使宫内90多个院落、72万平方米面积的雨水通畅排出。
据沈阳一位古城建筑专家介绍,紫禁城的排水有明暗两套系统。明排水是通过铺地做出泛水,通过各种排水口、吐水嘴排到周边河中,暗排是通过地下排水道将水排到河里,而这条河就是内外金水河。归纳起来,一句话,整个系统,通过明暗等手段,到达一个目的:汇总往外排。
责任编辑:单梦竹
文章来源:http://www.71.cn/2012/0724/683728.shtml