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世界上應對城市內澇的七大排水系統
[ 編輯:admin | 時間:2021-09-18 14:43:28 | 瀏覽:1042次 | 來源:中國市政建設網 | 作者: ]

    2021年夏天已到,汛期也來了,自6月1日起,我國南方進入主汛期。近一段時間以來,多地遭遇強降雨,湖南已發生十幾輪較強降雨過程;5月以來江西先后遭遇多輪持續暴雨過程,降雨量遠高于常年;廣東多地出現暴雨,一些城區出現嚴重內澇。又到了考驗各地排水系統的時間了,那么世界上那些先進的排水系統是怎么設計的呢?

第一個:故宮

在北京城的其他地方進入看海模式的時候,故宮依舊積水甚少,這是為什么呢?

有人說是因為它地勢高。當然,不可否認,地勢高在暴雨中確實是有優勢的。但是如果缺乏精密的排水系統,故宮排水也不會如此有秩序。

故宮排水系統有三寶。

首先是排水系統設計因地制宜。這個說起來老生常談,但就是很管用。在建造紫禁城的時候,古人就依據地形地勢對排水系統進行了精密的設計。京城的地勢北高南低,所以在建造紫禁城時,整個走勢依舊是北高南低,中間高兩邊低,地面具有一定坡度,利于雨水排出。

其次,管網系統主干分明,四通八達。

紫禁城排水系統總體規劃是東西方向的雨水匯入南北干溝,然后流入內金水河。各個宮殿院落均設有干溝、支溝、明溝、暗溝、涵洞、流水溝眼等眾多排水設施。

當紫禁城遭遇暴雨時,雨水首先通過地表徑流,匯入排水管渠。

在排水溝渠遇到障礙的地方,設有排水溝眼,使得每個地方的積水都可順利排出。

還在排水溝口設置了柵欄攔截污染物。

最后所有雨水匯入內金水河。

內金水河是紫禁城的內河,全長2000多米,河幫、河底通用白石鋪砌。在流入紫禁城的入口處,設有控水閘,可以控制水位高低,遇汛則可以關閉。

最后,城外還有三道防線。

這三道防線與內金水河相通。一是明內城護城河及大明濠、太平湖;二是西苑太液池和后海;三是外金水河和紫禁城的筒子河(護城河)。不僅可以作為城內的用水來源,而且具有排水功能。

第二個:青島的排水系統

曾有媒體報道,青島遭遇21小時強暴雨,路段突發積水,排水工人打開應急排水閥,傾盆大雨中兩分鐘輕松排完。

可能至今為止,還有很多朋友誤以為青島強大的排水系統是德國人造的。當年德國占領了青島的黃金地段,為了提升自己的生活品質,動工修建了一套排水系統。

這套排水系統采用雨污分流的先進理念,運用嚴謹的德國技術,建造的暗渠都能容一人站立。當年造訪青島的亨利親王都稱贊這套排水系統是亞洲第一!

但是德國居住區舒適風光的時候,周邊的華人區卻臭氣熏天,病疫肆虐。因為德國人將污水都排到了華人區,令當時的青島百姓飽受折磨。

而現如今,德國當年建造的的排水管線已經被大量改造,僅占青島排水管線的3%。所以青島沒有遭受什么洪澇之災,完全是因為國人的功勞,加上丘陵地形使得積水來的快,去的也快。

如果說德國人對青島的排水系統有貢獻,那唯一的貢獻就是留下了先進的排水理念,讓青島在后期擴張的時候,總是先把排水系統設計好了,再跟進其他項目。

第三個:著名的江西贛州福壽溝

贛州古城的形狀像是一個烏龜殼,所以也被稱之為“龜城”。有人說,贛州是一個烏龜,從來不會被淹,一下雨就浮了起來。

其實900多年來,贛州不被淹的秘密就是“福壽溝”。“福壽溝”是贛州的排水系統,因有兩條主干溝像是篆體的“福”字和“壽”字而得名。

北宋時期,水利專家劉彝主持修建了贛州的排水系統。同修建故宮排水系統一樣,在修建福壽溝時,劉彝很注重因地制宜。他根據這里的地勢落差采取分區排水的方式,建成了“福”、“壽”兩個排水干道系統。

贛州古城防洪排澇系統分為4個部分:福壽溝、水塘、水窗、城墻

福壽溝 主溝支渠遍布贛州古城,和地面的雨漏、明溝等相連,匯集全城的雨水和生活污水。

主要特點是溝渠尺寸夠大,主干寬可達1m,最高處有1.6米,可供一人行走。如此大的管道尺寸保證了其排水的暢通性。

水窗 也就是把城內的下水排放到章江和貢江中的排水口。在江水淹沒排水口時“拍門”自動閉合,防止江水倒灌入福壽溝,而在平時,水流可將其沖開正常排水。整個古城當時建有12個這樣的水窗。

水塘 福壽溝連接著城內數百座水塘。

這些水塘,平時有福壽溝中的活水流過,既能沉淀溝中的淤泥,也有利于保持自身水體的活性。暴雨時江面上漲,水窗關閉,池塘起到儲水,消除內澇的作用。等暴雨過后,江面下降,池塘的水再排入到江中。

城墻 贛州古城的城墻高大堅固,除青磚筑墻外,還用鐵水澆筑磚縫。這道城墻,戰時是整個城市的屏障和防御工事。

到了洪水季節,則是重要的防洪堤。

基于這4個部分的完美配合,才能使贛州古城“千年不澇”。

第四個:巴黎地下博物館

巴黎下水道修建于19世紀中期,從地面看并不特別,但是聰明的巴黎人將下水道建成了一所地下博物館 ,每年都有近10萬游客來此參觀。

1999年的時候,巴黎便完成了對城市廢水和雨水的100%完全處理,還塞納河一個免受污染的水質。這個城市的下水道和她的地鐵一樣,經歷了上百年的發展歷程才有了今天的模樣。除了正常的下水設施,這里還鋪設了天然氣管道和電纜。直至2004年,其古老的真空式郵政速遞管道才真正退出歷史舞臺。

在19世紀就能夠設計出這樣復雜的地下下水道系統,確實是一個超前于時代的創舉。

1820年的巴黎下水道

1854年的巴黎下水道

1890年的巴黎下水道

1896年的游客坐船游覽巴黎下水道

1930年的巴黎下水道

19世紀末的巴黎下水道

巴黎下水道舊影

現代巴黎下水道(對比上圖)

現代巴黎下水道系統

此外,多數人大概不知道,在巴黎,如果你不小心把鑰匙或是貴重的戒指掉進了下水道,是完全可以根據地漏位置,把東西找回來的。下水道里也會標注街道和門牌號碼。你所需要的,只是撥個電話,這項服務是免費的!完備的設施和人性化的設計背后,凝聚了幾代人的心血和智慧。

第五個:倫敦下水道

2003年,英國BBC拍攝完成了一套紀錄片,英文名字叫做“Seven Wonders of the Industrial World”。內容是介紹自工業革命以來世界各地的七大工業奇跡。倫敦下水道就是這七大工業奇跡之一。

工業革命之后,倫敦不斷爆發各種流行病,當時倫敦死于霍亂的人數超過14000。

當時的倫敦人認為是臭氣導致的霍亂,只要把污染物沖入下水道就可以解決了。1856年,巴瑟杰承擔了設計倫敦新的下水系統的任務。

巴瑟杰最初的設計方案,地下排水系統全長160公里,位于地下3米的深處,需挖掘土方350萬噸。但是他的方案遭到倫敦市政當局的否決,理由是該系統不夠可靠。巴瑟杰修改后的計劃也連續5次被否決。后來迫于輿論壓力,倫敦官員不得不同意將方案通過。從巴瑟杰第一次提出方案到獲得通過,前后經歷了7年時間。

1859年,倫敦地下排水系統改造工程正式動工。但是,工程規模已經擴大到全長1700公里以上,下水道在倫敦地下縱橫交錯,基本上是把倫敦地下挖成蜂窩狀。

因此,有人擔心,地下被挖空的倫敦會不會坍塌。為了解決這個問題,工程部門特地研制了新型高強度水泥。為了保證水泥的質量,巴瑟杰發明了一套檢驗方法,成為現代各種商品質量檢驗的先驅。用這種新型高強度水泥,一共制造了3億8千萬塊混凝土磚,構成了堅固的下水道。

施工過程中多次發生事故,例如挖壞煤氣管道、與地鐵工程打通,塌方等等。但是,由于巴瑟杰嚴格的管理措施,整個施工過程中,因事故而造成的死亡人數不超過10人。

1865年,工程終于完工。工程實際長度超過設計方案,全長達到2000公里。工程完成的當年,倫敦的全部污水都被排往大海。從此倫敦再無霍亂。

如今,人們行走在倫敦的大街上,絲毫不會覺察倫敦地下龐大的污水渠的存在,但是卻享受著它的恩惠。巴瑟杰對于現代倫敦以及現代大都市的建設功不可沒。倫敦市民為他塑立了一座雕像。

約瑟夫·巴瑟杰 雕像

第六個:日本東京下水道

除了地震以外,對日本影響最大的恐怕就是臺風和夾裹而來的大雨。上世紀50年代末,日本工業經濟進入高速發展通道,卻因為下水道系統的落后飽受城市內澇之苦,一到暴雨季節,道路上水漫金山,地鐵站變成水簾洞;再加上大量生活污水、含重金屬的工業廢水未經處理就排入河道,人在食用受污染魚類后引發了水俁病、骨痛病等,公共水體污染成為社會關注重點。

為了解決惡化的環境污染問題,1964年4月,日本成立了“下水道協會”,主旨是對下水道系統作全面評估,統一下水道建設以及排污標準,將老化的管道更新換代。1970年,日本召開“公害國會”,會上政府大幅修改了《下水道法》,明確規定了下水道建設目的,并決定每年投入大量國家預算用作污水收集和處理的建設及運營。

日本首都東京的地下排水標準是“五至十年一遇”(一年一遇是每小時可排36毫米雨量,北京市排水系統設計的是一到三年一遇),最大的下水道直徑在12米左右。

東京的雨水有兩種渠道可以疏通:靠近河渠地域的雨水一般會通過各種建筑的排水管,以及路邊的排水口直接流入雨水蓄積排放管道,最終通過大支流排入大海;其余地域的雨水,會隨著每棟建筑的排水系統進入公共排雨管,再隨下水道系統的凈水排放管道流入公共水域。東京下水道的每一個檢查井都有一個8位數編號,知道編號就能便于維修人員迅速定位。

為了保證排水道的暢通,東京下水道局規定,一些不溶于水的洗手間垃圾不允許直接排到下水道,而要先通過垃圾分類系統進行處理。此外,烹飪產生的油污也不允許直接導入下水道中,因為油污除了會造成鄰近的下水道口惡臭外,還會腐蝕排水管道。下水道局甚至配備了專門介紹健康料理的網頁和教室,向市民介紹少油、健康的食譜。

最七個:慕尼黑排水系統

像照片中的那樣,每逢夏天,河邊是市民最愛的去除之一。曬太陽,燒烤,游泳。等等。但你能夠想象么,如此清澈的河水,有相當一部分也是來自于慕尼黑城每天所排進去的生活污水,工業廢水和包括落在地面的雨水。有容乃大的Isar河海涵了這些“污水”而依然美麗的功勞歸功于慕尼黑出色的市政排水系統和它背后的那個管理機構——Münchner Stadtentw?sserung。

慕尼黑的市政排水系統的歷史可以追溯到1811年,當時的執政官Karl Probst修了一條20公里的陰溝渠,將污水引向了Isar河。后來經過幾代人的發展,到了二戰前,慕尼黑市政排水有了里程碑式的發展,第一個污水處理廠Gut Groβlappen在慕尼黑建成。而到了1989年,慕尼黑市的第二個污水處理廠Gut Marienhof落成,F在是慕尼黑現在最大最重要的污水處理設施。

1930年繪制的地下排水的示意圖

現在老城街道下保留的地下排水系統

慕尼黑全城的排水管網示意圖,黃色是地下儲水庫,橙色是水泵站 ——如果慕尼黑遇到了突降暴雨怎么辦?

從上圖可以看到,在慕尼黑2434公里的排水管網中,布置著13個黃點表示的地下儲存水庫。這些地下儲存水庫,就好像是13個緩沖用的閥門,充當暴雨進入地下管道的中轉站。當暴雨不期而至,地下的儲水庫用他們706000立方米的容量, 暫時存貯暴雨的雨水,然后將雨水慢慢的釋放入地下排水管道,以確保進入地下設施的水量不會超過最大負荷量。

慕尼黑Hirschgarten Park地下儲水設施,為德國最大

慕尼黑oberwiesenfeld地下儲水設施,三個足球場大小

不管怎么樣,如果暴雨不期而至,就算城市由于市政設施的保護可以幸免,畢竟雨水還是要流往Isar河的,Isar河會因此而泛濫成災么?

和呂秀才那種把西涼河堤加高50米的方式不同,慕尼黑對Isar的水患有著自己的處理方式——水可以疏,不可以堵。

方法很簡單——和國內侵占河道和濕地的情況相反,慕尼黑一直在不斷的擴大灘涂,河兩邊的濕地和綠地。這樣在河水高漲的時候,利用大面積濕地和植被對水的涵養能力,減少河水對兩岸的壓力。而在平時,大面積臨水的綠地也為市民提供了很好的休閑的去除,一舉兩得。

 

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