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7月3日以来,华北南部、黄淮、江淮、四川盆地、江南西北部、贵州北部及西北地区东南部出现明显降雨过程,局地出现大暴雨,并伴有雷电、冰雹等强对流天气,引发洪涝、风雹、山体滑坡等灾害。据国家减灾办统计,截至8日9时,灾害共造成北京、河北、山西、内蒙古、吉林、黑龙江、江苏、安徽、山东、河南、湖北、湖南、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、宁夏、新疆等21个省区市284个县(区、市)674.9万人受灾,33人因灾死亡、14人失踪。
武汉高铁车站被淹图
城市扩张的规模和速度超出想象,但降雨量的数据还是有记录可查。如果能根据大自然提供的依据,来好好计算一下“排泄系统”的建构,从自然原理来考虑城市建设未来,城市内涝会大大减少。
造成内涝的原因
1.路面硬化指数过高 窖井过少
雨水未能及时渗入窨井中,这其中既包括城市路面的窨井盖数量不足,也可能是由于城市路面硬化指数过高。因为雨水落入自然的土壤中后会慢慢汇集到地下水中,而后进入城市河流,但是如果是硬化路面(沥青路,水泥路),雨水将无法通过地面渗入地下水中,只能进入排水管道,如果不及时排除,就会造成大量积水。
2.污水管与雨水管未完全分开
早在07年,新加坡《联合早报》中就有一则新闻指出,北京市地下的雨水管线和污水管线是合用一条的,这是一种非常原始的做法,只有在一些城镇的建设早期才会采用。而在北京,几百年前的下水管至今还发挥着作用,而且正在发挥着主要的排水作用。一般的城市,即使是中国的大中城市,在其总体规划中都会说明城市的污水和雨水管线是严格分开的,因为合在一起不仅排水效果非但不好,还有可能对城市河流和水源造成非常严重的污染。
3.城市排水管道管径过小
城市排水管道管径过小,造成雨水排除速度过慢,也会导致积水。
4.城市天然蓄水池过少
城市天然蓄水池(湖泊、沼泽、湿地)过少,使得下雨之后雨水没有暂时汇集的地方,造成积水。江西赣州的排水系统(曾经有论文专门研究过,下文也将会提到)能够成功避涝的两大法宝,一是福寿沟,二就是城内无数大大小小的湖泊。
5.其他原因
还有很多原因可能会带来积水和城市内涝。比如一些路面坡度过大,而低洼处排水不畅会造成积水;排水管线过少,多分布于主要道路的路面下,使得其它一些排水设施未触及的区域形成积水,道路红线大于50米却没有设双侧的排水管等等。
国内最强城市排水系统
1、青岛-德国建设的地下排水系统
青岛建置初期,没有排水设施,市区地势东高西低,地面水主要依靠天然河流和冲沟流入海中。德国侵占时期对整个城市进行了一定规模的市政建设,1898年开始设置污水管道。至1905年,青岛部分居民已采用雨污合流。据统计,德国侵占时期共在青岛铺设雨水管道29.97公里,铺设污水管道41.07公里,雨污合流管道9.28公里。青岛现在的排水设施就是在这样的基础上不断织网和扩张,排水网络日趋完善。
青岛排水系统示意图
除管道外,一百多年前的德国工程师还留下了多个明沟和暗渠,有些暗渠至今仍在发挥排洪的作用。
2、赣州-宋代沿用至今的城市排水
6月21日,赣州市部分地区降水近百毫米,市区却没有出现明显内涝,甚至“没有一辆汽车泡水”。 这一切的不同,都源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。
赣州城市排水系统图
据史料记载,在宋朝之前赣州城也常年饱受水患。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。福寿沟利用城市地形的高差,采用自然流向的办法,使城市的雨水、污水自然排入江中。当每逢雨季,江水上涨超过出水口,也会出现江水倒灌入城的情况。于是,刘彝又根据水力学原理,在出水口处,“造水窗十二,视水消长而后闭之,水患顿息”。
在现在学者看来,水窗是一项最具科技含量的设计。原理很简单,每当江水水位低于水窗时,即借下水道水力将水窗冲开排水。反之,当江水水位高于水窗时,则借江水力将水窗自外紧闭,以防倒灌。
2、西安-强大的蓄水泄洪能力
目前,西安主要使用管道链接进行排水。西安市的下水井下,都会修建一个小型的混凝土蓄水池,可以满足一般雨水的收容、存储。调蓄池既可以是人工构筑物,例如地上的蓄水池,底下的混凝土池,可以是地下下水道,也可以是天然场所:例如湿地,人工湖。蓄洪池的作用总的来说就是将雨水储存在一定规模的场地里,然后起到调蓄雨量,避免峰值过大,或者是储存雨水以备以后净化回用等作用,当雨水超过调蓄最大流量时会从溢流口排出。目前,西安大的蓄洪池包括护城河、兴庆湖、汉城湖、曲江两湖等,调蓄能力约300万立方米。
西安蓄洪池溢流口图
按照2011年我国新修订的城镇排水设施建设标准《室外排水设计规范》要求,城市一般地区排水设施的设计暴雨重现期为1至3年,重要地区3至5年,特别重要地区10年以上。而在实施过程中,大部分城市普遍低于上述标准或采取下限标准。武汉市排水管网设计标准大部分地段暴雨重现期为1年,局部低洼地段为2至5年。
尽管如此,城市排水系统终是我国一重大问题,经研究发现,恒家食物垃圾处理器具有强力电机旋转离心力,出众的研磨技术将餐厨垃圾粉碎成2-5mm的细微颗粒,随加倍下水力水流冲入排污管道,进入排污管内粉碎后的食物垃圾并不会影响城市排水系统的正常运行,一个功能完善的城市,埋在地下的工程投入,与地面建设投入应该是一样的。一场暴雨,拷问的是城市管理的理念和水平。有多家港媒针对城市内涝事件做出评论:从表面看,内地大中城市绿化、亮化、香化,既有大广场,也有不夜城,其实是虚有其表,弱不禁风,这体现了近年中国的城市现代化过程中,对现代化、城市化概念的理解不足,只顾眼前的建设,或者是只顾表面的风光,而忘记了一些潜在的隐忧,没有顾及长远的发展。当务之急,我们的城市规划者及管理者应当将脚步放缓一点,树立以人为本的政绩观,少一些“面子工程”,将城市规划、建设与管理回归到城市的本质。