城市排水那些事

季海

有一首老歌這么唱：“嘩啦啦啦啦下雨了，看到大家都在跑。吧吧吧吧吧計(jì)程車，他們的生意是特別好……”對(duì)于居住在南方的同學(xué)來說，今年夏天的記憶多半和雨水有關(guān)。確實(shí)，今年的降雨量比往年多了不少。一場(chǎng)突如其來的暴雨，往往能將一個(gè)城市瞬間切換成“看海”模式。

為了有效解決城市的降雨排水問題，人們花了不少心思，甚至絞盡腦汁。可以說，一個(gè)城市是否足夠現(xiàn)代化，排水系統(tǒng)成了重要的判定標(biāo)準(zhǔn)之一。

本期，我們就來聊一聊城市排水系統(tǒng)的前世今生。

科技全能量

說到排水系統(tǒng)的老祖宗，還得在國內(nèi)找，誰讓咱中國歷史悠久呢！

在河南新鄭西北方向的裴李崗文化遺址，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了9000年前的地下排水系統(tǒng)。那是什么時(shí)候？新石器時(shí)代早期！當(dāng)時(shí)的排水設(shè)施雖然簡陋，但效果還是棒棒噠?？磥恚覀兊南热司鸵庾R(shí)到防汛的重要性了。

另外，我國考古學(xué)家在河南淮陽平?jīng)雠_(tái)古城遺址里，發(fā)現(xiàn)了距今4000年的陶制排水管。這種管道，可以說是現(xiàn)代排水管道的雛形。

到了商朝，我國出現(xiàn)了較為成熟的排水系統(tǒng)。河南偃師的考古發(fā)掘證明，當(dāng)時(shí)的地下排水道，采用了雨水和污水分流的管道，把王宮和城里的水分別排到護(hù)城河外。對(duì)，就是雨污分流，現(xiàn)在全國不少城市的改造目標(biāo)。

秦漢時(shí)期，隨著技術(shù)的進(jìn)步，排水系統(tǒng)也更加復(fù)雜：除了能夠排水，還具備供水和蓄水的功能。隋唐時(shí)期的地下排水系統(tǒng)，設(shè)置有格柵，能夠有效阻攔垃圾和雜物進(jìn)入下水道。宋朝則更一進(jìn)步，在設(shè)計(jì)和建造方面日益成熟，江西贛州的福壽溝是當(dāng)時(shí)排水系統(tǒng)的巔峰之作。

到了明清時(shí)期，我國城市的排水系統(tǒng)越來越完善。就拿當(dāng)時(shí)的都城北京來說，它的河道密度很大，每平方公里達(dá)到了1.07公里，是唐朝都城長安的2.4倍，蓄水能力很強(qiáng)，城墻的東、西、北面都建有向外泄水的涵洞。這也是北京城很少有洪澇災(zāi)害的原因。特別值得一提的是紫禁城（也就是今天的故宮）的排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)得別具匠心。

下面，就讓我們來到贛州古城和紫禁城，了解一下古人是怎么設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的。

設(shè)計(jì)精巧的福壽溝

江西贛州古城的下水道系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上看，像是篆體的“?！弊趾汀皦邸弊?，所以得名福壽溝。

福壽溝修建于北宋時(shí)期，由水利專家劉彝主持建造，是一種成熟、精密的古代城市排水系統(tǒng)，在當(dāng)時(shí)的世界十分罕見。

福壽溝的地下排水溝渠遍布古城，和地面的雨漏、明溝相連，能夠匯集全城的雨水。當(dāng)時(shí)的排水口被稱為水窗，能把城內(nèi)的雨水通過溝渠排放到章江和貢江。整個(gè)古城建有12個(gè)這樣的水窗。

贛州古城還有許多水塘，相當(dāng)于今天的蓄水池。這些水塘，平時(shí)有福壽溝中的活水流過，既能沉淀溝中的淤泥，也利于保持水體自身的活性。一旦城外江面漲水，水窗關(guān)閉時(shí)，它們就起到蓄水的作用，消除內(nèi)澇。

此外，贛州古城的城墻高大堅(jiān)固，除用青磚筑墻外，還用鐵水澆筑磚縫。這道城墻，戰(zhàn)時(shí)是城市的屏障和防御工事，到了洪水季節(jié)，則是重要的防洪堤。

福祿溝經(jīng)歷了900多年的風(fēng)雨，至今仍完好暢通，發(fā)揮著排放污水的功能?？吹竭@里，我們應(yīng)該向華夏的能工巧匠致敬！

紫禁城排水“三大招”

每當(dāng)京城暴雨降臨，紫禁城的積水并不多，而且很快就排掉了，這是什么原因呢？

實(shí)際上，紫禁城的排水系統(tǒng)有“三招”，請(qǐng)看——

第一招：充分利用地形地勢(shì)。這個(gè)說起來有點(diǎn)老生常談，但就是很管用。明朝在建造紫禁城的時(shí)候，就依據(jù)地形地勢(shì)對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行了精密的設(shè)計(jì)。京城的地勢(shì)北高南低，所以紫禁城的走勢(shì)也是北高南低，地面留有一定坡度，有利于排水。

第二招：管網(wǎng)系統(tǒng)四通八達(dá)。紫禁城各個(gè)宮殿、院落，均設(shè)有眾多的排水設(shè)施，如干溝、支溝、明溝、暗溝、涵洞、流水溝眼等。當(dāng)暴雨來襲時(shí)，雨水首先通過地表徑流，匯入這些排水溝渠。排水口還設(shè)置了柵欄，能夠攔截垃圾和雜物。最后，所有的雨水通過溝渠匯入內(nèi)金水河。內(nèi)金水河是紫禁城的內(nèi)河，全長2000多米，河幫、河底全部用白石鋪砌;在流入紫禁城的入口處，設(shè)有水閘，可以控制水位高低，遇汛則可以關(guān)閉。

第三招：在城外建三道防線。為了將雨水排出紫禁城，工程人員還修建了三道防線：第一道防線是內(nèi)城護(hù)城河及大明濠、太平湖，第二道防線是西苑太液池和后海;第三道防線是外金水河和紫禁城護(hù)城河。這三道防線不僅是城內(nèi)用水源，而且具有快捷的排水功能，充分體現(xiàn)了古代勞動(dòng)人民的智慧。

未來的“海綿城市”

古人在排水系統(tǒng)方面創(chuàng)造的杰出成就，足以令我們感到自豪。到了近代，由于我國遭受帝國主義的侵略，城市建設(shè)方面居于落后地位，根本沒有先進(jìn)的防洪排澇系統(tǒng)。新中國成立后，特別是改革開放以來，我國城市建設(shè)日新月異，高樓大廈鱗次櫛比，交通路網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，城市排水系統(tǒng)也在不斷更新。

和地面基礎(chǔ)設(shè)施相比，我國許多城市的排水系統(tǒng)還存在欠缺，往往一下暴雨就造成了“看?！钡膱?chǎng)面。這既有規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的原因，也有投入不足的因素。好在我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這方面的不足，把建設(shè)海綿城市作為未來城市的發(fā)展方向。

什么是海綿城市？它指的是采用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”技術(shù)來排水，讓城市能夠像海綿一樣，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要水時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用，實(shí)現(xiàn)雨水在城市中的自由調(diào)節(jié)和遷移。

在2017年的政府工作報(bào)告中，我國提出建設(shè)海綿城市的計(jì)劃，使城市既有“面子”，更有“里子”。

將來，我國通過海綿城市的建設(shè)，可以把70%的降雨就地消納和利用。到2030年，我國80%以上的城區(qū)面積要達(dá)到海綿城市的要求。相信用不了多長時(shí)間，我國的城市排水系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

河南淮陽平?jīng)雠_(tái)古城遺址中的排水系統(tǒng)

福壽溝排水系統(tǒng)示意圖

福壽溝內(nèi)部實(shí)景

紫禁城的排水渠

龍頭不僅是藝術(shù)品，也是排水管

在了解了我國排水系統(tǒng)的歷史后，讓我們走出國門，看看其他國家的排水系統(tǒng)有哪些優(yōu)點(diǎn)值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。

羅馬——2500多年歷史的古老下水道

說起西方國家的城市排水歷史，必須從古羅馬說起。公元前6世紀(jì)，古羅馬人用巖石砌成地下排水道，把暴雨形成的洪流從羅馬城排出。在這些地下排水道中，最大的一條截面為3.3米×4米，從古羅馬城廣場(chǎng)通往臺(tái)伯河。史書記載，公元33年，羅馬的營造官檢查排水設(shè)施時(shí)，曾乘坐一葉扁舟在地下排水道中游歷了一番，足見其是多么寬敞。

如今，部分羅馬地下排水道在經(jīng)歷了2500多年的雨水和污水沖刷后，仍能正常使用。巖石不言，默默地展示著這段古老而又悠長的歷史。

巴黎——恢宏的地下博物館

如果能把城市的下水道當(dāng)作景點(diǎn)參觀的話，那這個(gè)城市當(dāng)屬法國巴黎。巴黎排水系統(tǒng)修建于19世紀(jì)中期，是迄今世界上最復(fù)雜的排水系統(tǒng)之一，前后經(jīng)歷126年才得以修建完成。

巴黎排水系統(tǒng)總長2347公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了巴黎地鐵系統(tǒng)的長度。除規(guī)模龐大外，設(shè)計(jì)和管理也極為合理。城區(qū)下水道均在地面以下50米，管道采用多功能設(shè)計(jì)理念，中間是寬約3米的排水道，兩旁是寬約1米、供檢修人員通行的便道。如此寬大的排水系統(tǒng)，不僅有利于快速排水，還有利于電力、通信設(shè)施線路的布局。

你可能不知道吧？在巴黎，如果不小心把鑰匙或是貴重首飾從地面掉進(jìn)下水道，完全可以找回來。因?yàn)橄滤廊缤孛嬉粯?，也?biāo)注了街道和門牌號(hào)碼，失主只需撥個(gè)電話明確掉落東西的地點(diǎn)，就有工作人員響應(yīng)，而且這項(xiàng)服務(wù)是免費(fèi)的。完備的設(shè)施和人性化的設(shè)計(jì)背后，凝聚了幾代人的心血和智慧。

近年來，巴黎還興建了3條地下蓄水隧道和8個(gè)蓄水池，蓄水能力達(dá)到80多萬立方米，從而緩解了暴雨來襲時(shí)城市的排水壓力。同時(shí)，工程師們還修建了四條直徑為4米、總長為34公里的排水渠，以便通過凈化站對(duì)雨水和廢水進(jìn)行處理。處理過的水一部分排到郊外或者流入塞納河，另一部分則通過非飲用水管道循環(huán)使用。

由于設(shè)計(jì)合理、整潔美觀且規(guī)模宏大，巴黎的排水系統(tǒng)享譽(yù)世界，已經(jīng)成為代表性的旅游景觀，每年吸引了10多萬人前來參觀游覽。

倫敦——工業(yè)時(shí)代的地下奇跡

英國BBC曾拍攝了一部紀(jì)錄片，叫作《工業(yè)時(shí)代的七大奇跡》，其中，倫敦下水道就是這七大工業(yè)奇跡之一。

倫敦的排水系統(tǒng)建于19世紀(jì)中期維多利亞時(shí)代，距今已有170多年的歷史。建造這條下水道的起因，竟然是為了防止霍亂傳播。

170多年前，倫敦是一個(gè)垃圾遍地、臭氣熏天、傳染病流行的城市，死于霍亂的市民就超過了1.4萬人。

后來，醫(yī)學(xué)專家經(jīng)過研究得出結(jié)論：霍亂是由水源污染造成的。由于倫敦沒有普及自來水，飲用水多是靠水泵抽取的地下水，而那時(shí)地下水已經(jīng)被嚴(yán)重污染。于是，改造倫敦地下排水系統(tǒng)的任務(wù)被提上了日程。

1856年，一個(gè)名叫巴瑟杰的人承擔(dān)了設(shè)計(jì)倫敦新排水系統(tǒng)的任務(wù)。他計(jì)劃興建大量的排水管道，把污水與雨水分開，將城市的污水全部排往大海。當(dāng)時(shí)不少人擔(dān)心倫敦的地下被挖空了，城市會(huì)不會(huì)坍塌。為了解決這個(gè)隱患，工程部門特地研制了一種新型高強(qiáng)度水泥，用這種水泥制造了3.8億塊混凝土磚，建成了堅(jiān)固的下水道。

到了1865年，倫敦地下排水系統(tǒng)改造工程基本完工，但實(shí)際長度超過了設(shè)計(jì)方案，達(dá)到2000公里。通過改造，污水與地下水被隔開，解決了地下水源被污染的問題。從那以后，倫敦再也沒有發(fā)生過霍亂，泰晤士河的內(nèi)澇問題也一并解決了。

如今，人們行走在倫敦的大街上，絲毫不會(huì)覺察到地下存在著龐大的排水系統(tǒng)，但是卻享受著它的恩惠。巴瑟杰對(duì)于現(xiàn)代倫敦的建設(shè)功不可沒，市民們?yōu)榱思o(jì)念他，特地為他塑立了一座雕像。

埼玉——存放雨水的地下宮殿

日本是海洋性氣候國家，經(jīng)常會(huì)遭遇暴風(fēng)雨天氣，卻很少出現(xiàn)內(nèi)澇，這主要得益于它發(fā)達(dá)的地下排水系統(tǒng)。在東京、大阪等特大城市，一般都建有地下河。地下河采用直徑10余米的管道，長度達(dá)數(shù)十公里，直通大海。一旦降雨，雨水會(huì)很快被排入海中，避免了內(nèi)澇的發(fā)生。

更讓人嘆為觀止的是，日本在埼玉縣修建了一座宛如地下宮殿的暴雨排水系統(tǒng)。這套系統(tǒng)由一連串混凝土立坑組成，每個(gè)混凝土立坑有65米高、32米寬，也就是說，它的高度相當(dāng)于22層樓房。這些立坑建在地下50米深處，由6.3公里長的隧道串接而成。

這套排水系統(tǒng)中還建有一座巨型調(diào)壓水槽，高25.4米、長177米、寬78米，內(nèi)有59根混凝土支柱，總貯水量為6.7萬立方米。任憑地面上狂風(fēng)驟雨，雨水都會(huì)被排放到這里儲(chǔ)存起來，不會(huì)造成內(nèi)澇。

新加坡——無處不在的溝溝渠渠

新加坡屬于熱帶海洋性氣候，從當(dāng)年11月到次年1月是雨季，幾乎天天下雨。

新加坡在城市建設(shè)之初，政府對(duì)每一座樓、每一個(gè)街區(qū)的排水系統(tǒng)進(jìn)行了提前規(guī)劃。如果你行走在新加坡，會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)道路的兩邊都有排水溝，人行道上也有很多溝溝蓋蓋，它們都是用來排水的。房前屋后的排水渠也修得很好，它們和城市的主要排水管道相連，保證雨水能及時(shí)排泄出去。

這些大大小小的明渠、溝壑星羅棋布，形成了新加坡高效便捷的排水、蓄水網(wǎng)絡(luò)。每當(dāng)雨季來臨，雨水被分別排入城市的17個(gè)大蓄水池，經(jīng)過處理凈化后，成為新加坡城市用水的水源。

德國——神奇的透水路面

去德國旅游的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，大雨天時(shí)，很少見到路面積水。奧秘在哪里呢？原來，這與德國城市的透水路面有關(guān)。

在德國，不同的區(qū)域會(huì)鋪設(shè)不同的透水路面。人行道、步行街、自行車道、郊區(qū)道路等受壓不大的路面，一般采用透水性地磚鋪設(shè)。這種磚本身遍布孔眼，磚與磚之間采用透水性填充材料拼接，有良好的滲透率。自行車存放地和停車場(chǎng)的地面，選擇有孔的混凝土磚鋪設(shè)，并用土填充磚孔，這樣有利于雜草生長，具有綠化功能。居民區(qū)、校園和公園的路面使用率高，則用細(xì)碎石或細(xì)鵝卵石鋪設(shè)，這樣更合理。此外，德國人還在道路邊修建了引流雨水的排溝壑，直接連通市政排水管道。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，德國全境共有51.5萬公里長的排水管道，可環(huán)繞地球13圈，每年可處理94億立方米的污水和雨水。

為增強(qiáng)城市排澇能力，德國近年來開始推廣新型雨水處理系統(tǒng)——“洼地-滲渠系統(tǒng)”。該系統(tǒng)把低洼草地、滲渠等與排水管道連接，形成一個(gè)分散和高效的排水網(wǎng)絡(luò)，可以在短時(shí)間內(nèi)把雨水分流到低洼草地和地下滲渠中，避免造成內(nèi)澇。