721强降雨后谈城市排水系统和城市内涝.docx
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721强降雨后谈城市排水系统和城市内涝
721强降雨后谈城市排水系统和城市内涝
城市排水系统，是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的重要组成部分。
北京市排水系统设计的是“一到三年一遇”（注：
一年一遇是每小时可排36毫米雨量），而欧美的为100年甚至300年一遇。
这个标准解释起来就是能够适应每小时36到45毫米的降雨，但是前晚降雨强度远超过这个标准，所以会发生积水。
如果要提升排水能力，需要综合多方面条件，比如最初的管网建设、城市规划等。
城市排水系统规划的任务是使整个城市的污水和雨水通畅地排泄出去，处理好污水，达到环境保护的要求。
雨水利用是一种综合考虑雨水径流污染控制、城市防洪以及生态环境的改善等要求，建立包括屋面雨水集蓄系统、雨水截污与渗透系统、生态小区雨水利用系统等，将雨水用作喷洒路面、灌溉绿地、蓄水冲厕等城市杂用水的技术手段。
2011年6月23日，京城遭遇十年以来最大降雨，局部地区雨量达到百年一遇标准。
大雨导致多条环路及主干道积水拥堵，部分环路断路，地铁1号线、13号线、亦庄线等线路部分区段停运。
国内大部分城市的排水系统受当时经济实力限制建设标准偏低。
北京最常用的排水标准的设计是一年一遇。
有些设计标准甚至达不到一年一遇。
天安门的设计标准只有十年一遇。
路面一旦降雨超标，就会产生积水，需要一段时间方能退去。
城市排水系统概述：
城市排水系统，是现代城市为了保护环境，避免水灾危害发生而建设的用来收集、输送、处理和处置污水的一整套工程设施。
urbanseweragesystem处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的组成部分。
城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分。
城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。
在实行污水、雨水分流制的情况下，污水由排水管道收集，送至污水处理。
1．从环境保护方面讲，排水工程有保护和改善环境，消除污水危害的作用。
而消除污染，保护环境，是进行经济建设必不可少的条件，是保障人民健康和造福子孙后代的大事。
2．从卫生上讲，排水工程的兴建对保障人民的健康具有深远的意义。
3．从经济上讲，排水工程也具有重要意义。
首先，水是非常宝贵的自然资源，它在国民经济的各部门中都是不可缺少的。
其次，污水的妥善处理，以及雨雪水的及时排除，是保证工农业正常运行的必要条件之一。
同时，废水能否妥善处理，对工业生产新工艺的发展也有重要影响。
4．污水本身也有很大的经济价值，如工业废水中有价值原料的回收，不仅消除了污染，而且为国家创造了财富，降低产品成本。
城市排水系统布置形式：
1．正交式布置，是各排水流域的干管以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置的形式，适用于地势向水体倾斜的地区。
2．截流式布置，是沿低边再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂的布置形式。
3．平行式布置，是为了避免因干管坡度过大而导致管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多，使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设的布置形式，适用在地势向河流方向有较大倾斜的地区。
4．分区布置形式，是分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统，高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。
5．辐射状分散布置，是当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多出排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状分散布置。
这种布置具有干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等优点。
6．环绕式布置，是沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理的布置形式。
城市排水系统布置原则：
排水系统的布置应全面规划，尽量做到：
①排水沟道要处于控制面积的最低处，以求尽量自流排水。
②根据地形应将排水地区划分为高、中、低等片，做到高水高排，低水低排,自排为主,抽排为辅。
③排水干沟的出口应选择在容泄区水位较低和河床比较稳定的地方。
④下级排水沟道的布置要为上级沟道排水创造良好的条件，干沟要尽可能布置成直线。
此外，排水沟布置要避开土质差的地带，以节省工程费用并使排水安全及时。
⑤在有外水入侵的排水区，应布置截流沟或撇洪沟，这样外面的水和里面的水直接引入排水干沟或容泄区。
工程举例：
排水工程一直以来都是世界城市在建设中遇到的难题。
7月21日，北京遭遇61年来最大暴雨，至少造成79人遇难，英国广播公司等外国媒体对此也进行了报道。
日本东京、英国伦敦、法国巴黎等一些国外大城市的下水道系统建设维护经验，或许能为总是暴雨积水成灾的中国大城市带来启示。
东京：
深达60米的“地下神殿”
受台风影响，日本夏天的降雨量充沛。
东京地区的地下排水系统主要就是为避免受到台风雨水灾害侵袭而建的。
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。
它由一连串混凝土立坑构成，地下河深达60米。
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。
据南开大学副教授、东京大学研究员吴真介绍，即使在持续大雨的五六月份梅雨季节，东京也极少出现积水。
原因就在于，下水道内配置多个1.4万马力的水泵，可每秒疏通200立方米的地下水，将它排泄到附近河流，然后入海。
所以，东京下水道也被称为“地下神殿”。
为了保证排水道畅通，东京下水道局从污水排放阶段就开始介入。
他们规定，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处理。
此外，烹饪产生的油污也不允许直接倒入下水道中，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。
东京下水道局对此倡导的解决办法是：
用报纸把油污擦干净，再把沾满油污的报纸当做可燃垃圾处理。
更干脆的办法是做菜少用油，下水道局甚至配备了专门介绍健康料理的网页和教室，介绍少油、健康的食谱。
东京设有降雨信息系统来预测和统计各种降雨数据，并进行各地的排水调度。
利用统计结果，可以在一些容易浸水的地区采取特殊处理措施。
比如，东京江东区南沙地区就建立了雨水调整池，其中最大的一个池一次可以最多存储2.5万立方米的雨水。
此外，“地下神殿”可以免费预约参观，一天三次。
伦敦：
150年前造的下水道
市内污水全部排入大海
伦敦如今使用的下水道系统建于150多年前。
有趣的是，当初建造这条下水道的原因竟然是为了防止疾病传播。
150多年前的伦敦是一个垃圾遍地、臭气冲天、霍乱横行的城市。
1848年-1849年间，伦敦死于霍乱的人数超过1.4万人。
1849年，霍乱疫情结束后，人们才意识到真正的根源是水源污染。
英国首都污水治理委员会任命约瑟夫·巴瑟杰为测量工程师，以确定城市排水系统未来如何改进。
1856年，巴瑟杰建议将所有的污水直接引到泰晤士河口，全部排入大海，但他的设计方案连续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，伦敦市政当局迫于压力才同意了巴瑟杰的改造方案。
伦敦地下排水系统改造工程1859年正式动工，1865年完工，实际长度达到2000公里。
工程完成当年，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。
巴黎：
下水道是座博物馆
每年10万人参观
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。
由于巴黎下水道系统享誉世界，下水道博物馆已成为巴黎除埃菲尔铁塔、卢浮宫、凯旋门外的又一著名旅游项目。
从1867年世博会开始，陆续有外国元首前来参观，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。
还有一连串数字可以说明这一排水体系的发达：
约2.6万个下水道盖、6000多个地下蓄水池、1300多名专业维护工……
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。
截至1999年，巴黎便完成了对城市废水和雨水的100%完全处理，还塞纳河一个免受污染的水质。
此外，在巴黎，如果你不小心把钥匙或是贵重的戒指掉进了下水道，是完全可以根据地漏位置，把东西找回来的。
因为下水道里也会标注街道和门牌号码。
你所需要的，只是打个电话，而且这项服务同样是免费的。
完备的设施和人性化的设计背后，凝聚了几代人的心血和智慧。
罗马：
2500年后排水系统仍在使用
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。
故宫：
“千龙吐水”不怕大暴雨
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。
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。
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。
纽约布鲁克林一个最古老城区的下水道。
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？
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。
城市内涝
城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。
造成内涝的客观原因是降雨强度大，范围集中。
降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。
地势比较高的地区不容易形成积水，例如苏州、无锡等老城虽然是水乡城市，但是因为老城都选择地势比较高的地区，所以不怎么容易形成积水。
而城市范围内地势比较低洼的地区，就容易形成内涝，城市建设用地选择什么样的地形地貌非常重要，如果选择在低洼地或是滞洪区，那降雨积水的可能性就非常大。
城市排水系统
现在国内一些城市排水管网欠账比较多，管道老化，排水标准比较低。
有的地方排水设施就不健全，不完善，排水系统建设滞后是造成内涝的一个重要原因。
另外，城市大量的硬质铺装，如柏油路、水泥路面，降雨时水渗透性不好，不容易入渗，也容易形成这段路面的积水。
城市内涝-特点
首先，城市内涝在中国比较普遍。
从发生的区域来看，以前主要发生在一些沿海地势比较低的地区，现在内陆城市也经常发生。
过去城市建设用地面积小，可选择的区域比较大，一般都选择地势比较高的地区建设，而现在，城市用地十分紧张，可选择的余地少。
其次，城市的某些特定地点的发生率较高，例如立交桥。
随着现代城市的建设排水内涝方面也出现许多新问题。
例如很多地方的立交桥下，降雨后会积水。
过街的地下通道、铁路桥、公路桥也存在类似的情况。
而立交桥等在农耕社会是不存在的。
城市内涝-分布
任何地区都有可能发生城市内涝，从城市设计研究的角度来说没有主要分布地区的说法。
从世界范围来看，城市内涝发生在发展中国家的几率还是比较多，相比较而言发达国家城市内涝的发生率要低一些。
发展中国家，例如亚洲的一些国家出现城市内涝，大家躲开避一下就可以了，但是在西方建设观念上，就认为这是很大的事故。
城市内涝-影响
中国现在正处在城市化的高峰期，人口和财富不断向城市集中，城市面积越来越大，就像在摊大饼。
原来的河流和湿地都没了，原来可以渗水的地面都变成不渗水的水泥地了。
生活水平提高后的市民对生活环境的要求在不断提高，习惯了快节奏的生活方式，就对突然发生的积水和交通瘫痪等不能容忍。
城市内涝
一旦城市遭遇强暴雨袭击，突然倍增的洪水无处可去，当然会在城市里肆意奔流，于是，道路瞬间成“河流”，广场立即变“湖泊”，建设在河道、湖畔等低洼地带的居民区、工厂等，随之成了泽国。
事实上，城市内涝本身，就是各种“城市病”集中发威的结果。
城市内涝-防治
包括把公园、停车场、运动场等地设计得比其他地方低一点，暴雨时把水暂时存在这里，就不会影响正常的交通，像挪威，市区修得不是很整齐，他们的做法是多在市区建设绿地，发挥绿地的渗水功能，进行雨水量平衡，实现防灾减灾的作用。
一些国家还建设一些暂时储水的调节池，等下完雨再进行二次排水。
我们在实践方面还是有一定的差距，总是出现问题，它才受到关注，存在的问题才能得到解决。
这是被动的应对措施，结果也是被动的。
需要建立多层监管体系。
一是设计行业需依照规范做事，规范必须严谨且有前瞻性，“有远虑则无近忧”；
二是加强市场监管，既要保障投资走向和可持续性，又要确定保险公司的责任；
三是制定配套法律和有约束力的城市规划，落实财政投入，设定建设和改善的时间表，如此可以依法依规划行政问责，取得实效
城市内涝-国际经验
日本·千叶县
千叶县的雨水调蓄设施主要由湿地、跑步道、草坪广场和游戏广场等雨水可渗入的设施组成。
周围堤岸上设计保留了原有的地形、地貌和植被、植物。
湿地周边水生植物茂盛，坡面上做了绿化，在保持良好净化作用的同时使景色清新自然，吸引了附近居民和儿童前来休闲、玩耍。
在枯水期，景观池维持整个调蓄设施中唯一的亲水区域，人们可以到这里来散步、娱乐和休闲；在丰水期，当暴雨来临时，警报提醒游人疏散，此时的游戏广场、草坪广场作为雨水调蓄渗透塘进行蓄水，暴雨过后储蓄的雨水下渗，在削减洪峰流量的同时补充地下水源。
德国·汉堡
在德国汉堡，城市有容量很大的地下调蓄库，在洪水期有很强的调度水量能力。
这种大规模的城市地下蓄水，既保证汛期排水通畅，又实现了雨水的合理利用。
德国推广的新型雨水处理系统——“洼地—渗渠系统”，是包括各个就地设置的洼地、渗渠等组成的设施。
这些设施与带有孔洞的排水管道连接，形成一个分散的雨水处理系统。
通过雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存，保证尽可能多的雨水得以下渗，不仅大大减少了雨洪暴雨径流，同时由于及时补充了地下水，可以防止地面沉降，从而使城市水文生态系统形成良性循环。
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