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暴雨围城中国现代城市排水防涝启示录

 GXF360 2017-06-28
暴雨围城中国现代城市排水防涝启示录

暴雨围城中国现代城市排水防涝启示录

张莫字 图 张小白 杨东 廖彩新 沈昭龙

2016年入夏以来,在超强的厄尔尼诺现象影响下,中国南北大地普降特大暴雨,内涝成灾,致使多座现代化大城市交通瘫痪、房屋倒塌……然而,就在这些大都市因洪涝灾害而损失惨重的同时,一些古城虽历经数百年甚至上千年,却在暴雨的侵袭中安然无恙。这不得不让人深思:在经济高速发展的今天,一些现代城市的排水防涝功能竟然不如古代……

2016年7月19日凌晨,一场暴雨开始袭击北京城,滂沱大雨铺天盖地而来,整个城市顿时陷入一片汪洋。当天早晨7 点30分,北京气象台发布了2016年首个暴雨蓝色预警,28小时后,暴雨预警连升两级,调为橙色预警,强降雨仍在持续……据专家粗略估算,这场暴雨给北京城带来了30多亿吨淡水资源,甚至超过了鄱阳湖的蓄水量。然而,北京城却没能承受住大自然如此丰厚的“馈赠”——受此次暴雨影响,北京的13条道路被淹,12个地铁站站口渗漏不断,不得不临时封闭……

不过,在这场暴雨中,位于北京市中中国古城往往都拥有一套“城水相依,排蓄并举”的防涝系统,这其中既包括了设计完美的排水网络,又包括了河渠、池塘、湖泊等组成的城市水系。心的故宫却安然无恙。“北京暴雨故宫无积水”、“故宫六百年无雨潦致灾记录”的新闻标题,迅速占据各大媒体的头版头条,与层出不穷的北京内涝报道形成鲜明对比。

随着经济的快速发展,中国城市现代化进程不断加快,城市面积迅速蔓延、扩大,但有些地方的排水系统不畅,往往一场暴雨,就会让这些现代化大都市街道成河,交通瘫痪,内涝成灾。然而,一些古城却在暴雨中安然度过,保持着几百年甚至上千年均无雨潦致灾的记录。事实证明,古人的智慧对现代城市防涝仍有重要的启示作用……

中国古代排水系统完胜现代城市排水工程

7月20日的那场大雨打乱了北京居民的生活、工作节奏,一些地方失去秩序,但故宫却一如既往秩序井然地开门迎客,当日接待的游客总数达3万多人次,不少游客还有幸目睹了三大殿周围“千龙吐水”的壮观景象。

故宫三大殿(太和殿、中和殿、保和殿)是明清时期最高皇权的象征,三大殿高耸在一座三层的汉白玉台基上,台基上饰有1142个螭首,螭首为传说中的蛟龙,是古代人们崇拜的神兽。每个螭首嘴里都暗含一个排水孔,每当暴雨侵袭,雨水将通过这些排水孔有条不紊地逐层下落,因而呈现出“千龙吐水”的景象,蔚为壮观。这样的排水系统设计,既保证了三大殿的地面不会出现积水,又充分彰显出皇家至高无上的尊严。

事实上,“千龙吐水”仅仅是故宫复杂的排水系统的“冰山一角”。初建故宫时,工匠们经过一系列的精心测量、规划设计和施工,修建了一套主次分明、明暗结合的排水网络:各个宫殿院落有明沟,雨水顺着明沟流到地下暗沟,明沟若遇台阶、墙等障碍物,则从其下开凿的“沟眼”穿过,进入暗沟。另外,故宫地面还广泛分布着“钱眼”——镂雕成明清铜币形状的方石板,地表雨水可由此直接流入暗沟。地下暗沟四通八达,雨水进入暗沟后,由支沟汇集到干沟,再经干沟排入内金水河,最后从东华门南隅的水闸排出故宫。《管子·乘马》中指出,建城应“因天材,就地利”,故宫在建造时就顺应了北京地势,整体走势呈北高南低,使得雨水可利用高差自然排泄,流入宫外护城河。

依靠这套独具匠心的排水系统,故宫保持着600年无一次雨潦致灾的记录,堪称中国乃至世界城市建设史上的奇迹。事实上,在古代,不仅是象征皇权的故宫,就连普通百姓居住的城池,其排水系统也都体现出古人令人慨叹的智慧,赣州古城就是其中的典型代表之一。

赣州古城位于赣江上游,该地区常发生暴雨、洪水等自然灾害,然而,赣州古城却号称“不会被淹没的城市”,当地人将此归功于古人留下来的排水系统——福寿沟。赣州市博物馆文博专家万幼楠说:“福寿沟修建于900多年前,至今仍在有效运行,就算现在看来,都非常先进和科学。”

北宋熙宁年间,知州刘彝在规划赣州城时,根据街道布局和地形特点,按照分区排水的原则,修建了福寿沟。福寿沟实际上是两条沟,全长12.6公里,走向蜿蜒曲折,因形似篆体的“福”、“寿”二字而得名。

福寿沟呈砖拱结构,沟顶分布着铜钱状的排水孔。据记载,排水孔最大处宽1米、高1.6米,最小处宽、高各0.6米,地面上的雨水沿排水孔流进福寿沟,最终排入江中。当年,福寿沟的施工质量极好,虽历经千年却不曾坍塌,而即便是坍塌,也因其采用了砌砖的修建方式,维修起来十分容易。

得益于这套高效运行的排水系统,赣州的居民世代享受着“城外水灾泛滥,城内安居乐业”的特殊待遇。据专家测算,即使是在现在的基础上,再增加三四倍雨水和生活污水的流量,这套排水系统都可以应付自如,足见先人的前瞻性。

建城需要因地制宜人与自然和谐相处

“尊重自然,人与自然和谐相处,并利用自然为人类服务,这一理念在中国排水防洪规划建设中影响深远。”中国建筑学专家吴庆洲在接受采访时,多次强调“因地制宜”在古城防涝建设中的重要作用。

故宫的建造,充分体现了“因地制宜”的原则。北京北部为燕山,东部为渤海,地势整体为西北高、东南低,故宫在建造时就顺应了北京的地理特点,整体走势呈北高南低:北门神武门地平高标46.05米,南门午门地平高标44.28米,高差1.77米。这一坡降为排水创造了有利条件,使积水能自然排泄。而院落中南北走向的御路或甬道,呈中间高两边低的样式,路面积水可借助地势流入遍布四周的排水明沟。

无独有偶,有着“千年不涝”美誉的赣州古城,在建造时也充分考虑了自然因素。唐朝末年,卢光稠趁乱起兵割据赣南,迎请当时的风水大师杨筠松修建城池,杨筠松考察之后特意建造了一座“上水龟城”,城形如龟,不仅风水寓意吉祥,而且可以减小洪水对城墙的冲击力。北宋时期,赣州知府孔宗翰用铁水浇固城墙石基,并将土城墙改建为砖石城墙,其防洪作用明显提高。

此外,赣州地势总体呈中间高、四周低,极像龟背,而刘彝修建的福寿沟犹如龟背上的纹路,充分利用了城市地形的高差,使城内各处积水可以自然流到出水口。福寿沟修好后,刘彝还利用江水的自然消涨,在出水口处“造水窗十二,视水消长而后闭之,水患顿息”——每当江水水位低于水窗时,借下水道的水力,将水窗冲开排水。反之,当江水水位高于水窗时,则借江水的水力,将水窗自外紧闭,防止江水倒灌入城。

因此,在赣州流传着这样一种说法:赣州是一座“浮城”——城下有只巨大的乌龟驮着赣州城,随江水涨落而浮沉,不可能被淹没。

值得一提的是,无论是赣州古城还是故宫,均采用“城壕环绕、河渠穿城、湖池散布”的布局方式:福寿沟与数百口池塘相连,章水和贡水形成了天然的护城河,增加了雨水调节容量;故宫水系发达,护城河宽52米,深6米,河长约3.8公里,蓄水量相当于一个小型水库,此外,故宫还与周边的外金水河、中南海等水系相通,实现了古城“排蓄一体化”,大大减少了内涝灾害的发生。

“借用自然之力来进行城市规划建设,是中国古代城市建设最具特色之处。”吴庆洲说,“依据这一指导思想设计出来的城市,是和地理环境完全吻合的,而且在建设中最省工、省料,不需要过多花费,实用、好用又安全。”

(左右页图)赣州古城墙,形态酷似乌龟,防洪效果明显,是赣州古城“千年不涝”的重要原因之一,然而,武汉现代化的排水网络却不堪重负,使其成为了“逢雨必涝”的代表城市。

脆弱的现代城市暴雨围城有何解

2016年,厄尔尼诺现象肆虐,中国大地南北接连出现大暴雨,全国各大城市开启了“看海”模式:5月10日,华南地区暴雨成灾,广州地铁站楼梯惊现“瀑布”;6月12日,黑龙江哈尔滨市突降大雨及冰雹,部分城区路边积存的冰雹厚达10多厘米;7 月6日,湖北省武汉市遭遇2016年最强暴雨,城区出现大面积内涝,交通瘫痪,万人连夜紧急转移……

当暴雨围“城”,经济高速发展的现代都市常常损失惨重,许多古城在狂风暴雨中反而平安无事,这恰好说明了古代防涝经验十分重要,对于现代城市仍然具有借鉴意义。

中国古城防止内涝最重要的经验,是建设一个完善的城市防洪系统,它既包括设计复杂的地下排水网络,又涵盖了由河、渠、湖、池组成的天然排蓄水系。而现代的城市排水系统则以排水管网为主,其建设标准通常为1~3年的暴雨重现期,即仅能应对1~3年一遇的暴雨。不仅如此,伴随着城市的快速扩张,人们向湖泊争夺空间、资源,疯狂填湖造地、填湖建城,大大降低了城市水系的调蓄能力,排水管网承受的排水压力陡增,致使内涝灾害日趋严重。

武汉便是一个活生生的例子。武汉曾被称为“百湖之城”,城市水域面积约占全市国土面积的25%,但在过去的数十年间,武汉湖泊总面积萎缩了将近70%,而萎缩的大部分湖泊被转化为城市建设用地。湖退城进,让如今的武汉每逢暴雨必成泽国。

更令人担忧的是,这种趋势已经蔓延到了古城。改革开放以来,赣州古城填壕建房,城外的护城壕塘被不断填塞,而赣州古城原本存在的上百个水塘,如今已所剩无几。这些填塘建房的行为,实际上已经大大削减了福寿沟作为城市排涝干道的功能。至于福寿沟到底还能坚持到什么时候,赣州城内的居民也很迷茫。

现代城市屡见不鲜的内涝灾害,已经证明“人与水争地为利,水必与人争地为殃。”虽然,现代城市不可能推倒重建,但在城市规划建设中,应当遵循生态优先的原则,最大限度地保护原有的河湖、湿地、沟渠等不受开发活动的影响,同时利用生态草沟、雨水花园、下凹式绿地等“绿色”措施来增强城市排蓄能力,并逐步修复受到破坏的生态,合理利用自然,保证人与自然的共同发展。

不合理的城市扩张,让许多城市只拥有“表面的光鲜”,往往一场大雨就让这些现代化大都市街道成河、交通堵塞、内涝成灾,造成的损失十分惨重。

正是因为采取了这样的整治措施,北京的这次暴雨,并没有让4年前的那场大悲剧再次发生。2012年7月21日,一场61年不遇的特大暴雨袭击北京城,造成北京全市道路、桥梁、水利工程多处受损,民房多处倒塌,经济损失116.4亿元,79人因灾死亡。暴雨之后,政府花费大量时间和精力整理内涝:提高重点区域雨水泵站排水能力,增加蓄水池,治理河道及违章侵占行为,铺设透水砖,建设下凹式绿地……

经过这一系列“还地于水”的整改措施,北京有惊无险地度过了4年后的这场暴雨。尽管2016年7月20日前后的降雨总量超过了2012年“7·21特大暴雨”,但北京城区基本没有重现当年的“看海”场景,也未造成重大财产损失和人员伤亡。

对于这样的改变,不少市民在表示赞赏的同时,又有些无奈。一位亲身经历了北京这两场暴雨的市政人员说:“这次情况好了很多,但现实的情况是,我们用破坏自然来发展经济,再用赚来的钱治涝……”

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