2012年7月21日北京遭遇的“61年不遇”的那場暴雨，全城多處汪洋，造成數十人喪生，脆弱的排水系統遭到了廣泛詬病。
近日，中國災害防御協會副秘書長、住建部防災委員會委員、中國城市規劃學會防災委員會副主任、北京減災協會副會長金磊在接受《中國科學報》記者采訪時，不無憂慮地表示，今年入汛以來，我國南方已遭多次區域性暴雨過程，僅5月5日～24日華南地區平均降水量就為276.5毫米，較常年同期偏多88.7%，為近40年來同期最高值，也是有完整氣象觀測資料以來排名第三大降雨年。
今年上半年以來，暴雨的疊加效應導致南方14個省（市）災情嚴重，如5月18日～21日，暴雨累積降水量50毫米以上面積達74萬平方公里，其中100毫米以上面積有23.4萬平方公里。
2015年汛期，當暴雨如期而至時，我們城市的排水系統是否能經受考驗？
樹狀結構的城市排水系統
對于日益擴張的城市而言，優良的排、蓄水系統如同健康的心臟和血管，護佑著城市正常的循環、代謝和安全。中國社會科學院城市發展與環境研究所副研究員黃順江在接受《中國科學報》記者采訪時說，城市排水系統的主要功能是將城市內部無用甚至有害的水體，如內澇、洪水、污水及時排掉，以免影響城市的正常運行，為居民創造一個安全、健康、舒適良好的生活環境。
城市排水作為一個復雜的系統工程，從源頭到最終出口是一體的，必須符合水流的運行規律。
水流是一個積少成多的過程，需要匯集起來，把一個片區內各處多少不等的水（主要是雨水和居民家庭日常生活污水）共同匯往一處，然后集中排放。
因而“城市排水系統通常像一棵大樹”，由樹葉、樹枝、樹干和樹根組成。黃順江表示，樹葉就是密布在居民樓房內的下水管線及其最前端的入水口（家庭內的水池、馬桶、地上的下水口等），以及居住小區內和街道兩旁下水道的入水口，是匯水的源頭，重在把各處點點滴滴的水匯集到一起，形成水流。
樹枝包括居民小區內部下水溝、下水管線，街道下水溝或排水管線，片區排水管道（枝干線）等。樹干就是大區排水干管，以及城市排水總干管。
樹根就是排水系統的末端，將干管內的水流順暢地排入城市周邊河道，然后通過河道繼續下泄，最后歸入大海。
致力于城市水務、防汛、排水研究的上海網波軟件信息技術股份有限公司董事、總經理王文強則對城市排水系統有他的理解，他認為：城市排水系統像人體的血液系統，心臟是排水泵站，賦予水的動力；血管像排水管道，讓水在管道中流動……
水流運行主要是靠重力維持，因而水從高處往低處流。黃順江告訴記者，所以，雖然排水管網是平面布局的，但必須是從高到低，也就是匯水處在上，而下水道或枝干管道在下，最低處是總干管。
當然，城市內部每一塊地方，人的用水活動的位置，以及雨水落地之處，都必須高于下水管線；整個城市內的任何一處，都必須高于周邊河道，否則，就會出現城市內澇、排水不暢，甚至暴雨時城外河水倒灌城內的現象。
同時，由于水流是一個匯集的過程，也就是越往下水流越大、越急，因此排水管網必須上細下粗，越往下越粗、越直。
黃順江坦言，“城市排水管網的設計與布局，必須符合水流運行規律，適應城市內外的地形地勢和自然環境特點。”
“羅馬不是一天建成的”
“國外發達國家的大城市，在城市排水設施建設上都很下功夫。”黃順江向記者表示。
法國首都巴黎市區的最低處在沿塞納河一線，平均海拔31米，年均降雨量在641.6毫米。然而，在巴黎生活的人，雨天行走濕鞋的情況很少見，也從未發現下雨積水導致的交通堵塞。
西方有一句諺語：“羅馬不是一天建成的。”這句話用在巴黎的城市建設上，特別是它的城市排水建設上，可謂實至名歸。
公元1200年前后，從國王腓力二世下令在巴黎鋪設石塊路面，并在路中央安置排水用陰溝開始，直到現在，經過800多年的大規模建設，巴黎的下水道均處在巴黎市地面以下50米，水道縱橫交錯，密如蛛網。
目前大巴黎地區共有1000萬人口，地下水處理系統管道總長達2400公里，其中污水處理管道總長1425公里。這個網絡另外還包括：污水干管、管道間接管、溢洪道、排水溝渠和疏通管道等，規模遠超巴黎地鐵……這樣的整體系統完全可以詮釋雨水到達地面便迅速了無蹤影的原因了。
除了享有盛譽的巴黎市政排水設施外，北京故宮也具備強大的排水系統，經受住了暴雨的一次次洗禮。
據史料記載，故宮歷史上經歷了千余次特大暴雨，但從未有過因雨水過多而積水“栓塞”的情況。故宮排水系統的“神奇”之處，在于可以數百年面對暴雨卻始終淡定。
今天的紫禁城和中國古代的眾多古城一樣，它的建筑理念充分利用了原有條件和地理特點，先設計一套涵蓋地上、地下的完整布局和總體規劃，然后先地下后地上地逐步施工。
其排水系統是紫禁城地下規劃最重要的組成部分。整個紫禁城的排水經過精心測量、規劃設計和施工，用于排水的干道、支道，明溝、暗溝，涵洞、溝眼，縱橫交錯，主次分明，共同形成了四通八達的排水網絡。總的走向是將東西方向的流水，匯流到南北走向的干溝，然后全部排入內金水河。
紫禁城內金水河全長2100多米，蜿蜒曲折，除了美化這座皇家園林的環境，它更大的作用則是防火和排水。
600年前，并沒有先進的機械設備和精密的科學儀器，排水設計使用的是最簡單的原理和方法——利用地面的坡度差。另外，故宮還有很多縱橫交錯的地下水道，干溝高度甚至超過一人高。
自建成以來，故宮的排水系統一直備受歷朝歷代的重視，在數百年間，不斷掏挖、疏通，幾乎每年春季都會疏浚，必要時還會進行大修。
由此，黃順江表示，排水設施是基礎性工程，需要有長遠眼光，下硬功夫。這是當下的城市建設需要認真學習的，“如果只顧現實利益和眼前利益，只重視城市外觀上的現代化，而對下水道這樣看不見的要素就不聞不問，自然會埋下隱患”。
導致逢雨必澇的諸多因素
在談到城市逢雨必澇的原因時，金磊指出，主要原因是，防洪排澇系統規劃設計不完善、城市排水系統設計標準不合理、城市規劃建設長期忽視洪水削減與雨水利用、城市防內澇機制不完善。
針對我國逢雨必澇的現狀，黃順江向記者表示，我國城市排水設施與其他發展中國家相比，總體上算是先進的，但與發達國家相比則有很大差距。在談到我國城市排水設施目前存在的主要問題時，黃順江與金磊的觀點不謀而合，認為是不完善、不平衡、系統性差。
隨著房地產的快速發展，我國城市在最近十多年進行大規模改造和新建，一方面速度過快，另一方面常常是一塊、一塊地規劃建設下水和排水設施，缺乏協調布局，造成老城區與新城區之間排水管線不平衡，新建小區與片區總體之間銜接差的問題。
黃順江認為，通常是，老片區設計下水道的規格和標準低；而新建居住區的下水設施先進，標準高，但是出小區匯入片區的排水管網，與標準低的舊管線、管網不銜接。
要解決這一問題，就要對片區老舊管線進行改造和提標。但是，老片區樓房密集，改造和建設新管線就涉及到拆遷、影響道路通行，只能等街道或片區統一改造時統籌推進。因而，這些欠銜接和欠改造地區就很容易出現城市積水或排水不暢問題。
城市容易出現洪澇災害，還有一個原因，就是氣候。我國是季風氣候，降水集中在夏季，通常以暴雨的形式出現。而且，年際變化大，很不穩定。這樣，城市排水設施主要在雨季發揮作用，其他時間沒什么用，這就容易使人們忽視排水管網的重要性。而且，地下排水管網在正常年份一般不出現洪澇現象，人們感覺平安無事，對排水管線的疏通也就不夠重視。但突然襲來百年不遇的大暴雨，就會使城市頓時陷入癱瘓，或造成重大損失。
針對今年6月中旬上海連續兩天暴雨后，城市發生嚴重內澇，王文強在接受《中國科學報》記者采訪時表示，造成城市積水有多方面原因：管道口徑小，排水能力差；離河道遠，水流不出去；離泵站遠，處在系統末端，泵站抽水不到位；垃圾太多，堵塞管道、雨水口；另外，上海屬于沿海城市，受潮汐影響，在發生天文大潮時，河道水位高，甚至高過管道水位，造成城市積水。
“而從根本上說，是城市排水設施跟不上城市發展、缺乏協調規劃所致。”黃順江坦言。
排水標準并非越高越好
解決城市內澇，可從兩方面著手，黃順江向記者表示，一是逐步提高地下排水設施規劃的系統性，以完善設施體系，并不斷提高標準；二是在全面、系統規劃建設之前，要對城市重點地區和要害部位的排水設施，進行戰略性改造，以確保城市總體上運行正常，在大暴雨面前不出現癱瘓，或大的人員、財產損失。
在施工設計方面，黃順江認為，未來地下管網建設應當重點突出以下三個方面：首先，排水管線是系統工程，要統一、整體地去謀劃，重在上下游協調、匹配，整體優化。
其次，排水管網是基礎性工程，要先行，而且盡可能地按高標準執行。
再次，排水設施規劃要考慮到水資源利用。日常生活污水及雨季洪水，都是重要的資源。在確保城市排水暢順的前提下，盡可能與污水處理設施和雨水蓄積設施相結合，做好總體謀劃，最大限度地節約、集約地利用水資源。
據王文強分析，目前，上海市排水管道設計標準大部分是一年一遇（每小時降雨36mm），而有地區尚未達到該標準，需進一步完善。今后，上海中心城區的排水標準要逐步提高到五年一遇（每小時58mm）。
但是，王文強認為，不是說排水標準越高越好，而是建設計劃與經濟效益、排水需求要匹配，并取得一定時間內的平衡才是好的排水標準。例如，大家都知道，一到公共假日，高速公路會擁堵，最好的解決方式是能加寬道路，但是在建設高速路時，它的標準要按照平常的交通流量進行規劃，而不能按照公共假日對高速路的要求來進行，這其中就是要考慮經濟效益，使各方面達到一個平衡點。排水管網建設也是如此。
適時引入智能化監測系統也是今后城市減災的一個發展方向，王文強告訴記者，建立地下立交積水監測系統即在下立交最低點安裝積水深度監測設備，實時監測積水深度，監測到的積水深度數據通過無線網絡傳輸到排水監測中心，達到報警值可實時通過系統顯示、報警、短信、App等報給管理人員，進行調度。
建設“海綿城市”應對洪澇
近年來，國務院已在城市防洪及雨水利用上有一系列新要求，針對城市中出現的地下水位下降、逢雨必澇、山水林田消失、城市養護成本增加等問題，都可以通過“海綿城市”建設得到有效緩解。
具體講，“海綿城市”就是要充分發揮城市綠地、河湖水系等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，綜合采用滲、滯、蓄、凈、用、排等技術措施，在追求低影響城市開發建設的方針下，有效保護和修復城市水生態，創造水安全條件，緩解城市內澇的狀況。
在王文強看來，海綿城市是資源環境角度的一種管理理念，將城市比作海綿，下雨時將雨水作為資源存起來，干旱缺水時將海綿里的水釋放出來供城市利用。
金磊表示，全國當下已有16個城市作為住建部首批“海綿城市”試點，但我國城市的雨水調蓄設備及地下調蓄庫等尚未建設，特別是我國洪水災害風險圖防城市內澇于未然僅僅停滯在研究階段。
金磊坦言，必須看到，傳統粗放式的高速城市化建設，導致城市地面硬化面積大為增加，破壞了城市原有的自然生態及水文特征，我國多個北方城市，高達七八成的雨水在極短的時間內形成徑流，造成排水系統不堪重負，不但讓雨水白白流失，還導致城市內澇。
當下的“海綿城市”建設目標，是當代排澇防洪工程的新準則。金磊認為，以“快”為標準的防洪水利工程，往往加強洪水的破壞力，不由自主地將上游的災害轉嫁給下游。而“海綿”防災理念，是將水流慢下來，讓它平和。
然而對防洪而言，“海綿城市”并非萬能，它多在暴雨初期發揮作用。所以，城市建設要堅持可持續的“海綿城市”建設。
金磊表示，具有防洪減災功效的“海綿城市”建設，離不開“數據信息共享”“公眾主動參與”“完善管理升級”的三步驟：面對大數據時代的到來，建立起集災害感知、監測預警、應急管理為一身的海量空間數據庫至關重要，它是真正實施“智慧防災減災”的關鍵；面對城市災害風險，尤其是防洪減災的隱患及薄弱環節，公眾的主動參與不僅是安全減災建設的需要，更是調動社會最廣大資源自主防災減災避災的需要，這其中社區安全是重要基礎；面對常態災害與非常態災變的城市安全新情況，提前預警及源頭應急治理十分必要，重要的是要尋求管理升級，在“互聯網+”的思維下，實現突發事件的高效率應對。
強降雨是考驗一座城市排水系統是否過硬的標準。2015年的汛期已經來了，我們還要在城里看海嗎？！
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北京古城的地下水道也分級
北京古城最早的歷史可以追溯到3000年前的西周，遺址在房山琉璃河，在東城墻北部考古人員發現了一處卵石砌成的排水溝，溝底西高東低，是城內向城外排水的通道。在城址內部的宮殿區，還發現了陶質繩紋水管。水管一頭粗一頭細，以便相互連接。
漢代的古城遺址，北京發現的有20多座，但是尚沒有明確的排水系統發現，而在同時代其他地方的遺址有排水系統發現，可以推測北京亦有。遼代的古城已經湮沒在歷史中，但在門頭溝區龍泉務的窯址中，出現了寬近40厘米、用來排水的陶水管。這種陶水管的一端有擋頭，目的是為了增加水管的耐用性。
金代，北京第一次成為都城，公元1153年，金朝皇帝海陵王完顏亮正式遷都于北京，并動用了120萬人建設這座城市。根據現代的發掘，在右安門發現了大型的水涵洞，也被稱為水關，就是城墻下供河水進出的水道。水關遺址主要由城墻下過水涵洞底部的地面石、洞內兩廂殘石壁、進出水口兩側的四擺手及水關之上的城墻夯土組成。全長43.4米，過水涵洞長21.35米，底部過水面距現地表5.6米。
水關是木石結構的建筑，建造這一工程用了約1800根1至2米的木樁、530立方米的成材石料、2500個鐵銀錠榫。它的底部建筑結構是現存中國古代都城水關遺址中體量最大的。北宋的《營造法式》專有一章述及水關的做法。金中都水關同其“卷輦水窗”的規定一致，是研究古代排水設施的重要實例。
元大都并不是繼承前代城市，而是建立新城，因此也有全新的排水系統。1970年，考古工作者在今西四十字路口北側地下，發現了元代南北主干大街的排水渠。它是用青石條砌筑的明渠，寬1米、深1.65米。在通過平則門大街路口（今阜內大街）頂部覆蓋石條，渠內石壁上發現有“致和元年（1328年）五月，石匠劉三鑿刻”的字跡。這一題記可能是元代的工匠——劉三在修復石渠中留下的。這條水渠在元大都城建成之后經過修建完善。在元大都的東、西城垣北段和北垣西段發掘了三處水涵洞，是向城外排泄污水的設施。
在元大都的基礎上改擴建而成的明清北京城，放棄城北部分城區，后又拓展南城，加建外郭，最終形成“凸”字形格局。在排水系統上，它保留和疏浚了元大都的排水溝渠，增設了一些新的排水渠道。最主要的是內城沿東西城墻內側各開明溝一條、外城三里河以東從大石橋至廣渠門內的明溝以及崇文門東南橫貫東西的花市街明溝。
作為明清王朝的政治中心，北京城的排水設施當然也不例外地具有區域和等級之別。內城尤其是東部城區，多是官倉和達官貴人的宅邸，這里修建有完善的下水道，通往排水主干渠。一般居民區的排水設施則相對較差。
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