城市排水那些事

季海

有一首老歌这么唱：“哗啦啦啦啦下雨了，看到大家都在跑。吧吧吧吧吧计程车，他们的生意是特别好……”对于居住在南方的同学来说，今年夏天的记忆多半和雨水有关。确实，今年的降雨量比往年多了不少。一场突如其来的暴雨，往往能将一个城市瞬间切换成“看海”模式。

为了有效解决城市的降雨排水问题，人们花了不少心思，甚至绞尽脑汁。可以说，一个城市是否足够现代化，排水系统成了重要的判定标准之一。

本期，我们就来聊一聊城市排水系统的前世今生。

科技全能量

说到排水系统的老祖宗，还得在国内找，谁让咱中国历史悠久呢！

在河南新郑西北方向的裴李岗文化遗址，考古学家发现了9000年前的地下排水系统。那是什么时候？新石器时代早期！当時的排水设施虽然简陋，但效果还是棒棒哒。看来，我们的先人就意识到防汛的重要性了。

另外，我国考古学家在河南淮阳平凉台古城遗址里，发现了距今4000年的陶制排水管。这种管道，可以说是现代排水管道的雏形。

到了商朝，我国出现了较为成熟的排水系统。河南偃师的考古发掘证明，当时的地下排水道，采用了雨水和污水分流的管道，把王宫和城里的水分别排到护城河外。对，就是雨污分流，现在全国不少城市的改造目标。

秦汉时期，随着技术的进步，排水系统也更加复杂：除了能够排水，还具备供水和蓄水的功能。隋唐时期的地下排水系统，设置有格栅，能够有效阻拦垃圾和杂物进入下水道。宋朝则更一进步，在设计和建造方面日益成熟，江西赣州的福寿沟是当时排水系统的巅峰之作。

到了明清时期，我国城市的排水系统越来越完善。就拿当时的都城北京来说，它的河道密度很大，每平方公里达到了1.07公里，是唐朝都城长安的2.4倍，蓄水能力很强，城墙的东、西、北面都建有向外泄水的涵洞。这也是北京城很少有洪涝灾害的原因。特别值得一提的是紫禁城（也就是今天的故宫）的排水系统，设计得别具匠心。

下面，就让我们来到赣州古城和紫禁城，了解一下古人是怎么设计排水系统的。

设计精巧的福寿沟

江西赣州古城的下水道系统，从结构上看，像是篆体的“福”字和“寿”字，所以得名福寿沟。

福寿沟修建于北宋时期，由水利专家刘彝主持建造，是一种成熟、精密的古代城市排水系统，在当时的世界十分罕见。

福寿沟的地下排水沟渠遍布古城，和地面的雨漏、明沟相连，能够汇集全城的雨水。当时的排水口被称为水窗，能把城内的雨水通过沟渠排放到章江和贡江。整个古城建有12个这样的水窗。

赣州古城还有许多水塘，相当于今天的蓄水池。这些水塘，平时有福寿沟中的活水流过，既能沉淀沟中的淤泥，也利于保持水体自身的活性。一旦城外江面涨水，水窗关闭时，它们就起到蓄水的作用，消除内涝。

此外，赣州古城的城墙高大坚固，除用青砖筑墙外，还用铁水浇筑砖缝。这道城墙，战时是城市的屏障和防御工事，到了洪水季节，则是重要的防洪堤。

福禄沟经历了900多年的风雨，至今仍完好畅通，发挥着排放污水的功能。看到这里，我们应该向华夏的能工巧匠致敬！

紫禁城排水“三大招”

每当京城暴雨降临，紫禁城的积水并不多，而且很快就排掉了，这是什么原因呢？

实际上，紫禁城的排水系统有“三招”，请看——

第一招：充分利用地形地势。这个说起来有点老生常谈，但就是很管用。明朝在建造紫禁城的时候，就依据地形地势对排水系统进行了精密的设计。京城的地势北高南低，所以紫禁城的走势也是北高南低，地面留有一定坡度，有利于排水。

第二招：管网系统四通八达。紫禁城各个宫殿、院落，均设有众多的排水设施，如干沟、支沟、明沟、暗沟、涵洞、流水沟眼等。当暴雨来袭时，雨水首先通过地表径流，汇入这些排水沟渠。排水口还设置了栅栏，能够拦截垃圾和杂物。最后，所有的雨水通过沟渠汇入内金水河。内金水河是紫禁城的内河，全长2000多米，河帮、河底全部用白石铺砌;在流入紫禁城的入口处，设有水闸，可以控制水位高低，遇汛则可以关闭。

第三招：在城外建三道防线。为了将雨水排出紫禁城，工程人员还修建了三道防线：第一道防线是内城护城河及大明濠、太平湖，第二道防线是西苑太液池和后海;第三道防线是外金水河和紫禁城护城河。这三道防线不仅是城内用水源，而且具有快捷的排水功能，充分体现了古代劳动人民的智慧。

未来的“海绵城市”

古人在排水系统方面创造的杰出成就，足以令我们感到自豪。到了近代，由于我国遭受帝国主义的侵略，城市建设方面居于落后地位，根本没有先进的防洪排涝系统。新中国成立后，特别是改革开放以来，我国城市建设日新月异，高楼大厦鳞次栉比，交通路网纵横交错，城市排水系统也在不断更新。

和地面基础设施相比，我国许多城市的排水系统还存在欠缺，往往一下暴雨就造成了“看海”的场面。这既有规划设计方面的原因，也有投入不足的因素。好在我们已经认识到这方面的不足，把建设海绵城市作为未来城市的发展方向。

什么是海绵城市？它指的是采用植草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”技术来排水，让城市能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要水时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中的自由调节和迁移。

在2017年的政府工作报告中，我国提出建设海绵城市的计划，使城市既有“面子”，更有“里子”。

将来，我国通过海绵城市的建设，可以把70%的降雨就地消纳和利用。到2030年，我国80%以上的城区面积要达到海绵城市的要求。相信用不了多长时间，我国的城市排水系统就会进入世界先进行列。

河南淮阳平凉台古城遗址中的排水系统

福寿沟排水系统示意图

福寿沟内部实景

紫禁城的排水渠

龙头不仅是艺术品，也是排水管

在了解了我国排水系统的历史后，让我们走出国门，看看其他国家的排水系统有哪些优点值得我们借鉴和学习。

罗马——2500多年历史的古老下水道

说起西方国家的城市排水历史，必须从古罗马说起。公元前6世纪，古罗马人用岩石砌成地下排水道，把暴雨形成的洪流从罗马城排出。在这些地下排水道中，最大的一条截面为3.3米×4米，从古罗马城广场通往台伯河。史书记载，公元33年，罗马的营造官检查排水设施时，曾乘坐一叶扁舟在地下排水道中游历了一番，足见其是多么宽敞。

如今，部分罗马地下排水道在经历了2500多年的雨水和污水冲刷后，仍能正常使用。岩石不言，默默地展示着这段古老而又悠长的历史。

巴黎——恢宏的地下博物馆

如果能把城市的下水道當作景点参观的话，那这个城市当属法国巴黎。巴黎排水系统修建于19世纪中期，是迄今世界上最复杂的排水系统之一，前后经历126年才得以修建完成。

巴黎排水系统总长2347公里，远远超出了巴黎地铁系统的长度。除规模庞大外，设计和管理也极为合理。城区下水道均在地面以下50米，管道采用多功能设计理念，中间是宽约3米的排水道，两旁是宽约1米、供检修人员通行的便道。如此宽大的排水系统，不仅有利于快速排水，还有利于电力、通信设施线路的布局。

你可能不知道吧？在巴黎，如果不小心把钥匙或是贵重首饰从地面掉进下水道，完全可以找回来。因为下水道如同地面一样，也标注了街道和门牌号码，失主只需拨个电话明确掉落东西的地点，就有工作人员响应，而且这项服务是免费的。完备的设施和人性化的设计背后，凝聚了几代人的心血和智慧。

近年来，巴黎还兴建了3条地下蓄水隧道和8个蓄水池，蓄水能力达到80多万立方米，从而缓解了暴雨来袭时城市的排水压力。同时，工程师们还修建了四条直径为4米、总长为34公里的排水渠，以便通过净化站对雨水和废水进行处理。处理过的水一部分排到郊外或者流入塞纳河，另一部分则通过非饮用水管道循环使用。

由于设计合理、整洁美观且规模宏大，巴黎的排水系统享誉世界，已经成为代表性的旅游景观，每年吸引了10多万人前来参观游览。

伦敦——工业时代的地下奇迹

英国BBC曾拍摄了一部纪录片，叫作《工业时代的七大奇迹》，其中，伦敦下水道就是这七大工业奇迹之一。

伦敦的排水系统建于19世纪中期维多利亚时代，距今已有170多年的历史。建造这条下水道的起因，竟然是为了防止霍乱传播。

170多年前，伦敦是一个垃圾遍地、臭气熏天、传染病流行的城市，死于霍乱的市民就超过了1.4万人。

后来，医学专家经过研究得出结论：霍乱是由水源污染造成的。由于伦敦没有普及自来水，饮用水多是靠水泵抽取的地下水，而那时地下水已经被严重污染。于是，改造伦敦地下排水系统的任务被提上了日程。

1856年，一个名叫巴瑟杰的人承担了设计伦敦新排水系统的任务。他计划兴建大量的排水管道，把污水与雨水分开，将城市的污水全部排往大海。当时不少人担心伦敦的地下被挖空了，城市会不会坍塌。为了解决这个隐患，工程部门特地研制了一种新型高强度水泥，用这种水泥制造了3.8亿块混凝土砖，建成了坚固的下水道。

到了1865年，伦敦地下排水系统改造工程基本完工，但实际长度超过了设计方案，达到2000公里。通过改造，污水与地下水被隔开，解决了地下水源被污染的问题。从那以后，伦敦再也没有发生过霍乱，泰晤士河的内涝问题也一并解决了。

如今，人们行走在伦敦的大街上，丝毫不会觉察到地下存在着庞大的排水系统，但是却享受着它的恩惠。巴瑟杰对于现代伦敦的建设功不可没，市民们为了纪念他，特地为他塑立了一座雕像。

埼玉——存放雨水的地下宫殿

日本是海洋性气候国家，经常会遭遇暴风雨天气，却很少出现内涝，这主要得益于它发达的地下排水系统。在东京、大阪等特大城市，一般都建有地下河。地下河采用直径10余米的管道，长度达数十公里，直通大海。一旦降雨，雨水会很快被排入海中，避免了内涝的发生。

更让人叹为观止的是，日本在埼玉县修建了一座宛如地下宫殿的暴雨排水系统。这套系统由一连串混凝土立坑组成，每个混凝土立坑有65米高、32米宽，也就是说，它的高度相当于22层楼房。这些立坑建在地下50米深处，由6.3公里长的隧道串接而成。

这套排水系统中还建有一座巨型调压水槽，高25.4米、长177米、宽78米，内有59根混凝土支柱，总贮水量为6.7万立方米。任凭地面上狂风骤雨，雨水都会被排放到这里储存起来，不会造成内涝。

新加坡——无处不在的沟沟渠渠

新加坡属于热带海洋性气候，从当年11月到次年1月是雨季，几乎天天下雨。

新加坡在城市建设之初，政府对每一座楼、每一个街区的排水系统进行了提前规划。如果你行走在新加坡，会发现大多数道路的两边都有排水沟，人行道上也有很多沟沟盖盖，它们都是用来排水的。房前屋后的排水渠也修得很好，它们和城市的主要排水管道相连，保证雨水能及时排泄出去。

这些大大小小的明渠、沟壑星罗棋布，形成了新加坡高效便捷的排水、蓄水网络。每当雨季来临，雨水被分别排入城市的17个大蓄水池，经过处理净化后，成为新加坡城市用水的水源。

德国——神奇的透水路面

去德国旅游的人会发现，大雨天时，很少见到路面积水。奥秘在哪里呢？原来，这与德国城市的透水路面有关。

在德国，不同的区域会铺设不同的透水路面。人行道、步行街、自行车道、郊区道路等受压不大的路面，一般采用透水性地砖铺设。这种砖本身遍布孔眼，砖与砖之间采用透水性填充材料拼接，有良好的渗透率。自行车存放地和停车场的地面，选择有孔的混凝土砖铺设，并用土填充砖孔，这样有利于杂草生长，具有绿化功能。居民区、校园和公园的路面使用率高，则用细碎石或细鹅卵石铺设，这样更合理。此外，德国人还在道路边修建了引流雨水的排沟壑，直接连通市政排水管道。

统计数据显示，德国全境共有51.5万公里长的排水管道，可环绕地球13圈，每年可处理94亿立方米的污水和雨水。

为增强城市排涝能力，德国近年来开始推广新型雨水处理系统——“洼地-渗渠系统”。该系统把低洼草地、渗渠等与排水管道连接，形成一个分散和高效的排水网络，可以在短时间内把雨水分流到低洼草地和地下渗渠中，避免造成内涝。