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逢雨必涝!城市问题究竟出在哪里?我们撬开井盖,放进机器人后有一个惊人发现…

来源:一席(yixiclub),原标题《我们的城市为什么经常出现洪涝?我们把一个小机器人放到管网里,让它去看看里面的情况》,小标题为编者加


南方又迎来一年一度的梅雨天气,雨水绵绵不绝而地面排水却吃力万分,每年春夏季节,无论南方北方城市,都被同一个问题困扰着——内涝我们的城市到底哪里出了问题?该如何改变现状?


本文讲述者赵杨,市政排水工程师,雨人润科公司总经理。他说,排水没有什么窍门,就是一段一段管道、一个一个小区去改造,只能这样踏踏实实去做。



01

就算不准大雨让这座城市颠倒


这是2015年8月7日北京的一次降雨。那天我跟太太去讨论我们的婚宴,结束之后回家的路上,开始下冰雹,下大雨。我们一直走了四公里,到家门口发现周边的整个区域全被淹了。



我们把时间往回调,2012年7月21日,北京也有一场暴雨。十几个小时下了170多毫米的雨,北京一年的总降雨量大概是600多毫米。


▲ 图片来源:图虫创意


它算是61年来北京最强的暴雨,整个交通都瘫痪了。那天之后,北京在二环和三环修了十八个调蓄池,还有两个泵站。


到了2018年7月18日,北京回龙观被淹了。


▲ 图片来源:图虫创意


这是2007年,济南的一场暴雨。151毫米的雨水,一到两个小时内,哗一下都下来了,在马路上形成一道道洪水。很多车被冲散了,也有人失去了生命。


▲ 图片来源:图虫创意


这就是我们的城市,一到夏季就担心会不会被淹,每年都遭遇这样的问题。



其实除了看海,雨水还有很多其他的问题。这是我们一个项目里的照片。



这个地方上面是一家农贸市场,市场里的脏东西都在管网里,下一次雨就全被冲出来了。为什么我们的河到现在都治不干净,跟雨水的污染也有一定关系。


这是贵阳的南明河,是我老师拍的。整个南明河本来是很清澈的,水质特别好,有人钓鱼,有人游泳。但是一场雨下来以后,所有的污水、雨水都集中在一个口里,漫出去了,这个河道就没法要了。


摄影:车伍


我是从事城市排水十年左右的一名工程师,我叫赵杨。今天想跟大家讨论的是,我们的城市排水到底出白金会了什么问题。



02

究竟什么是排水系统?


首先我想说一说,大家眼里的排水系统和我们工程师眼里的有什么不同,它们是什么。


提到排水的时候,往往大家看到的就是这些大型管道。这是我们一个项目的图。所有黄色的线、蓝色的线,都是一段一段的管道,一个一个的点,都是排水口。



再来看看我们最熟悉的地方,左边是下水道的雨水篦子,相当于嘴的位置,雨水会灌到这里,然后从井里排到管网里。



这是我们在日本拍的。中国的大型城市里,这种沟渠系统已经很少了。



还有河道,河道也是排水的一部分。水最后总要排到河里,河要排到江里,江要排到海里面去。



还有一些设施大家可能不太了解,或者不认为是城市排水的一部分。比如这个,这是在柏林的一个广场。



看着好像是普通的砖,但实际上砖和砖之间有凸起的窄条,这样一来两块砖无法完全贴合,下雨时水可以从中间渗下去,尽可能地渗透。这也是很重要的一类排雨水设施。


这是我们在荷兰的一个停车场拍的。我主要想讲的是这条路,你可以看到水流过的这个区域。其实这是设计的时候特意做的凹陷,让水集中在这个位置,再进入雨水口。



还有这个,看起来像一个花园。如果你们家门口的花园被淹了,可能你们要投诉物业,但事实上它设计出来就是为了被淹的。我们管它叫雨水花园,或者叫植草沟,把高出地面的绿地沉下来,让雨水进入绿地后再排走。




03

一个知识点:重现期


我们现在来看看怎么科学地界定这些雨水。我们把雨水用非常“专业”的术语给分类,叫小雨、中雨、大雨和暴雨。这样分实际上是有道理的,因为一个知识点:重现期


我们把降雨一场一场统计出来。



降雨量一年一遇的,我们说它的重现期是“1”;三年一遇的,我们说重现期为“3”;如果十年二十年重现一次,重现期就是“10”或者“20”。刚才我们看到的那些设施,就是为了应对这些不同的降雨情况。


▲P为重现期


经常出现的洪涝问题,其实集中在大雨、暴雨和特大暴雨。几乎没有人说我们家下小雨的时候就积水了,那样的话赶紧打投诉电话,就不要再想了。大部分的城市都是在大雨和暴雨的时候才会出现洪涝。


我们来讲一讲城市内涝,我们国家和其他国家的城市内涝是有一些区别的。1987年,我们有一版《室外排水标准》。在这一版规范里,重现期最小允许0.3年一遇,也就是说,我们家里的管子连一年一遇的水都可能排不出去。这也是因为当时国家资金不足,修管子要用钱。


我们现在把管子修到了两到五年一遇,也就是说两年一遇、五年一遇的大雨通过管道能全部排走,重点区域可能有十年或者二十年一遇,这个其实跟欧美的基本水平是差不多的。


既然如此,我们的城市到底为什么经常出现洪涝?其实跟维护管理和运营状态有特别大的关系。


这还是我跟我夫人浪漫地走回来的那场雨。我们到家门口的时候,看到污水冒溢,垃圾掉一地。那天刮了很大的风。



这是第二天我们家门口的情况。环卫工人清出来的这么多垃圾,就来自一个小小的雨水口。我管道设计得再大,一半都被垃圾给堵掉了,那管道能发挥多大作用?




04

用机器人探到的一切


我们把一个小机器人放到管网里,让它去看看里面的情况。是一根一米的管子,它没法拍得很平稳,因为里面垃圾什么的堵得太厉害了。整个黑漆漆的管子,大概一半都已经被淤死了。真正来一场雨的时候,要么这些脏东西全被冲出去,要么整个管子变成这样的情况。来看几张照片。



这几张就是在刚才那个冒出很多污水的农贸市场下面拍的。最左边这种叫沉积和堵塞,这么大的井口缩成了这么点。第二个是钢筋混凝土的腐蚀,就像我们的血管被腐蚀了。第三个是建筑垃圾,有时会损坏管道,形成穿刺。


我们现有的管网,如果是这样的维护和管理,做再大的重现期也只是建设时的重现期。我们必须把心思花在一点一点的维护上。


我们去国外看看。先说美国,其实美国大多数的管理,跟我们水平差不多。有些垃圾口也是能看到堵塞的。


摄影:杨正


但是美国的土地更广,人更稀少,维护管理精细度比我们高。他们的办法是盖上一个布,上面打上几个孔,垃圾就留在这了。


摄影:杨正


接下来看我们的邻国,日本。难波的这个项目在日本大阪,大家看到的是一个购物中心。我强烈建议大家,游览的时候从一楼走到七楼,这是一个屋顶绿化获奖的项目。



这里有大量的绿植,那每次扫完的叶子去哪儿了呢?下雨冲到哪儿呢?我们看它边上的这个沟,很小、很窄,水在这个位置漏到管里,篦子会把叶子挡在外面。



翻开这个大栏以后,有一个很小的格栅,叶子会被拦在这个位置,他们定期去清掏。如果把这个设备全都打开,就跟我们的卫生间是一样的,有一个小小圆圆的地漏,里面有几个孔,再次把树叶和其他垃圾拦在外边。



我们看了密集的城区以后,还去了冈山后乐园,是一个著名的古典园林。日本很多园林里都有碎石沙子铺成的小路,我们当时一直在想,下雨的话要怎么去清理这些石头?因为清理和洗涤石头是很麻烦的。



我们看到它的雨水口,里面有一个铁桶,桶底有很多漏孔,所有的石头会留在铁桶里。他们把这个雨水口打开,桶提出来,就可以把石头倒出去,清理干净了再放回去。



这是我们在京都拍到的一个沟。这种沟我们在日九乐棋牌本经常看到,国内已经慢慢看不到了。地面的水会流到这个雨水口,再流到沟渠里。最简单的方法就是放一个挡板,把垃圾存在这儿,再定期去清理它。



在这种道路截断沟渠的位置,他们安上栅栏,慢慢去清掏清理。这根像垃圾一样的棍子,其实是为了给水导流。



我们再看井盖。常看到有人说俄罗斯的井盖、日本的井盖特别漂亮,我们这次在东京,发现井盖上有很重要的信息。


这个井盖就像一个亲子井盖。上面有四个小孔,前三个孔是井的标号,分别是01井、1C井、3F。这个井每一次的维护和清理的记录都在电脑里。后面的73说明这个井是1973年设置的。每一次换井盖或维修之后他们都会复核一遍,记录在案。



看到这些我们就觉得我们应该学习。很可惜我们公司没人会日语,所以决定买一个写真集,专门讲管道怎么清淤的,我们在日本找到了很多这样的书。



这是下水道施工和维护的解说,它分别告诉我们,清理下水道的时候,400的管、800的管、2000的管怎么清,都是以毫米为单位。



还有要从哪个位置下去,清理之前需要把前一个井堵上,因为水可能会冒进来,让你清理的工作都白费。



大家都说下水道是城市的良心,所以就有很多人想花钱建下水道。其实现在最重要的是,评估目前的管网哪一段需要修,哪一段需要维护,而不是一下把钱全砸进去。


所以我们现白金会在做的最基本的工作,就是一段一段地去开井,把机器放进去,看它到底是什么情况,有什么问题。把这些全弄清楚了,再决定怎么处理,是要翻开了修,还是完全打破、把道路翻过来干脆再埋一根。




05

应对特大暴雨


刚才我们说的是开元棋牌一年到十年以内重现期的降雨,城市管网主要承担排水压力。盛京棋牌我们再来说说二十到一百年一遇的特大暴雨。


其实在管网那部分,中国还是做了很多工作,但是在大雨和特大型暴雨的时候,明显地能看到和国际上差距很大,我们有几个案例给大家说明。


这是一个叫SASAKI的景观公司,台风之后给波士顿做的新规划。他们认为一百年后潮水会顶上来,同时会有更极端的暴雨,城市在这样双重压力的挤压下,是负担不了现在的功能的。所以需要知道城市里哪个地方是安全的,哪个地方人是要迁走的。



这个项目分2050年和2100年两个时间节点,把暴雨和海潮叠加,得出整个的洪涝风险图。蓝色的部分是会被淹的地方,最重要的电站、交通设施,就不能布置在这些区域,人口也要慢慢往其他区域迁移。他们用这种洪涝风险图去管理城市,看到底哪里该建,哪里不该建。


其实我们太熟悉这个了,有一个最简单的道理是:高的地方很少积水


每年出现洪涝的时候,网上就会流传一些文章:故宫600年从未被淹;青岛的下水道,德国人的良心,诸如此类。其实要客观地认识这个事,故宫这么多年没被淹,最主要的原因是它在建设的时候,选了一块比较高的地方。



故宫的水会排到护城河,他们挖那个河也是为了有排水的道。甚至后边的什刹海公园,相关的河道连通,都是为了把水排走。我们看到故宫那个龙吐水的排水管道很惊异,但其实不积水的主要原因,是它有很多路面的漫流通道。


▲ 图片来源:图虫创意


那今天的北京是这样的,这么大的城市,我们能把水排到哪?建设的过程中,河道会越来越窄,我们没有那么多空间了,我们不做了吗?



我们从其他地方看到了一些做法,其实是基于洪涝风险图很普遍的做法。这个是美国丹佛。这个图里灰色区域是特大暴雨才会淹到的位置,粉色的是比如二十、五十年一遇会淹到的位置。蓝色的线条就是要大家保护住的地方,这里能够让水通过,一定会要保留它的通道。



我们可以注意到中间有一个体育馆,这个体育馆在暴雨的时候是会被淹没的。



我们能看到这个区域洪涝的流经线欧博平台路,和绿地的分布几乎是一致的,唯一不一致的是这一段。这一段已经是建成的开发区,这里要留出水能流过去的坡度。



这些容易被淹的灰色区域,是完全都不开发了吗?不是,而是把它用作工业用地,或者变成一些湿地、公园。


这就是刚才我们看到的体育场,停车场这片区域是可以被淹的。真正的地基高于地面很多,这是为了体育场的主体工程不被淹。


摄影:杨正


这张图片也是丹佛。我们刚才说在绿地和绿地之间,预留出径流的通道,方法很简单,让两边道路往中间倾斜,开几个小孔,就有了水可以走的路线。



我们再去看看日本。日本的开发太密集了,跟丹佛的情况不同,没有那么多地方建绿地公园。


日本的方法是仔细评估出,在多少年一遇的情况下,哪些区域会淹2米,哪些区域会淹0.5米,留出撤离和应急抢险的通道。



他们还会把建筑的一层留出来,做专门蓄水的空间。这是在妙正寺川,我们发现每隔那么五六百米,就会有一个大的调蓄池。当水流过来的时候,调蓄池可以保证没有太多水淹到下游,这里的下游就是东京。



这是妙正寺川整个小区的一层,这一层平时就是一个活动空间,有人去踢球,有人去玩,但是真正暴雨下来的时候就会马上全部被淹掉。



这种空间在日本特别多,我们回过头来看中国。这是十多年前我老师在亦庄做的一个调蓄设施。这是一个公园,周边原先是采石场,被挖开采石了以后就变成一个巨大的坑。别人没办法,后来找到我们,我们说那就做一个多功能调蓄的公园好了。



周边的水全都汇到这边来,最底下一层是平时的水位,水位越高淹没的面积越大,五十到一百年的雨可以全部汇集到这个坑塘里进行调蓄,不会影响到下游。


当时我们能力有限,已经尽全力去做了。如果我们能把它变成更有意义的场地,有小朋友玩的空间,让生态鸟类在这栖息,变成一个湿地公园,那也许就是另外一番景象了。


2012年7月21号的那场暴雨,把这个公园全淹了,但周边没有任何问题。这是我们应对暴雨的一个很重要的方式。因为五十年一遇的雨,它的应对设施是五十年才能用上一次,我们必须考虑它的日常功能,让它变成一个合理的投资。




06

第二个知识点:合流制


洪涝说完,我们再说径流污染。径流污染基本上由两部分构成,第一部分就是雨,雨降下来以后会流到雨水口里去。我们可能觉得雨还挺干净的,但是地不干净啊,所以雨流到管道里就是很脏的。有垃圾,也有碎石、树叶子,一股脑儿就冲进河里去了。


这个带来的污染总量,放到全年来讲是非常大的。北京的一条河道里,雨水带来的污染负荷可能比漏损的污水要高得多,包括还有一些油类。左边是我们在西雅图拍的照片,依然还有很多的脏水进去。



今天的第二个知识点,叫合流制。以前没有那么多费用的时候,我们会把雨水和污水放到同一条沟里排出去。


这条沟我们做得大一点,平时让小水进入污水处理厂,大雨可能就翻出去,直接到河道里了,所以很多的污染都是由这种合流制溢流造成开元棋牌的。


那怎么去管控它的径流污染呢?其实方法很简单,尽量不要让雨水直接进入管网,我们要设置一些绿地,类似这个。



这个绿地原先是一个锅盖子在上面的,我们把锅盖倒过来,让周边的水先进入绿地,净化干净了以后再排走。这是一个最基本、最简便的做法,当然还要取决于城市有没有空间。


有些城市没有空间,比如广州,我们现在在的这个区域,就没有那么多绿地可以让它下凹。我们就需要一些池子,把水蓄在池子里,慢慢地再进入污水处理厂。



以前我们总是觉得雨污分流要比雨污合流好,于是这些年做了很多工作,想把老城区里雨污合流的管线拆开。南京做了,深圳也做了,好多地方都做了。但我们几乎没有看到一个城市没有合流制片区,都有,所以我们要承认这个问题本身。


我们来看看世界上其他城市。纽约2008年的数据里,有65%的区域是合流制区域,东京有82%的区域是合流制区域。



如果承认了雨污合流,解决它要么用池子,要么用地面的绿色设施。我们必须承认雨污分流不是那么容易去改造的。



07

最容易忽视的中小降雨


最后说说中小降雨,实际上这是被我们忽视的最大一片空白。


我们总是以为大暴雨没问题就没问题了,但其实造成污染总量的大部分是中小降雨,有80%到90%都是中小雨,没有那么多大雨的。在2014年的时候,中国才决定要认真解决中小降雨的问题,让它进入排水工程师的视野里。


这个工作美国是从1972年开始做的。一开始他们控制水质的时候,觉得控制五英亩以上面积的地就行了,后来到了第二期,标准直接缩减到一英亩。现在新西兰两个停车位的开发量就要做这种水质控制,它虽然很小但是很重要。


美国以前也做了很多集中的、大的塘,就像我们刚才亦庄的那个项目一样。后来他们开始分散到城市的每一个街道、每一个街区,用小小的一块空地把水汇进去。



我们也在做这样的工作。这是一个回迁小区,我们第一年看到这个小区的时候,它是这样的。



我们觉得这个小区一定要改,就把它改成了这样。



中间这个凹下去的区域是雨水花园,让所有的水流到这里。地面的铺装也改了,种上了花花草草。


结果第二年,我们的雨水花园就被拿来晒东西了。种的这些树的距离,可能刚好适合拉根绳晒被子,可能我们的雨水口附近杀鱼也很方便。



我们原先觉得这个情况还挺糟糕的,但到了第三年的时候,发现位置做得不对的雨水花园消失了,位置对的留下来了,大家还挺愿意用。慢慢地这个小区变成了现在这样,它不是我们理想中的状态,但确实起到了很大作用,最终我们的设施和居民相互融合了。



刚刚说了这么多洪涝、污染,其实这两个问题从本质上来说是同一个:我们的城市建设破坏了原有的水文循环。城市里硬化的面积越来越多,没有绿地用来下渗,水就会被直接带走。地面条件发生变化,水文循环自然就改变了。


我今年三十多岁,但是做排水已经有十年了。排水没有什么窍门,就是一段一段管道、一个一个小区去改造,只能这样踏踏实实去做。


这么多年工作,我觉得我们要承认事实、差距,优势和劣势。承认我们有不少雨污合流,承认运营管理和维护的重要性,承认我们需要改进的地方还很多。


谢谢大家。


参考资料:

https://www.denvergov.org/Maps/map/floodplain

https://www.kingcounty.gov/services/environment/wastewater/cso/about.aspx

nyc_sustainable_stormwater_management_plan_final (2008)

东京都下水道局



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