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周玉文:我国城市排涝曾是技术盲区
更新时间:2016-08-26 来源:环境与生活

  截至7月8日,长江中下游地区暴雨袭击已造成11个省(区、市)的3000多万人受灾,100多人死亡。除了农村,一些城市逢强降雨也会引发内涝,暴露了城市排水系统的问题。本刊以前曾介绍了若干世界名城的下水道,如今重读仍颇具现实意义。

  我国排水设计标准很低

  据北京工业大学建筑工程学院教授、给排水专家周玉文介绍,我国城市的排水设计标准很低,城区主干道基本是按“一年一遇”的雨量标准,有些地方还不到“一年”。这是由最初的设计理念决定的,新中国建设初期,经济上一穷二白,多采用当时苏联的设计理念和技术理论,设计方法为极限强度法(推理公式法),“想尽办法省钱,越省越好,只求能满足当时的需求就行了”。而欧美作为老牌资本主义的发达国家,更重视安全性和长远性,采用了比较科学和比较高的设计标准。所以,我国当时建的是小排水管道,最早是按0.5年一遇的雨量标准设计的(甚至还有0.25年、0.33年),设计规划就允许产生积水,所以城市中一年淹几次是很正常的。我国雨水管道设计的“重现期”(“重现期”为水文概念,即雨水管道的设计是以多少年一遇的暴雨流量为根据——编者注)标准低于欧美国家,根据国家《室外排水设计规范》,重现期一般为0.5~3年,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区,一般选择3~5年。而欧美、日本等国的最低限,通常为5年或10年。一些发达国家允许各地方城市根据需求定自己的一个标准,但不允许低于国家标准,而我国则只有一个国家标准。而且在实施过程中,大部分城市采取的是标准规范的下限。

  随着经济的发展,中国城市在快速膨胀。据统计,中国城市数量已从新中国成立前的132个,增加到2008年的655个;城市化水平由7.3%提高到45.68%;100万人口以上城市从1949年的10个,发展到2008年的122个。比如,长沙城区面积已从解放初的七八平方公里扩展到300多平方公里,增加了40倍,老的排水管网早已不堪重负。

  各城市在建设过程中,多有“重地上轻地下”的现象。地下排水管道属于隐蔽工程,不上台面,“平时不易注意到,在建设时很少有人关心”,遇到暴雨,它惹祸了,才引起公众与媒体关注。

  这些年,人们的出行方式也有很大变化。过去骑自行车出门,不怕下雨,穿雨鞋雨衣,遇到积水,绕道而行或扛起自行车就过去了。如今,不少人开车,赶上雨天积水,汽车熄火就回不了家,城市拥堵就更厉害了。难怪公众与媒体对城市内涝越来越敏感。

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  “排水技术比发达国家落后30年”

  周玉文告诉《环境与生活》杂志,我国排水系统设计方法相对落后,设计人员的知识亟须更新。在欧盟、美国、加拿大等地,设计方法在十多年前就已更新了。而我国对于雨水流量的计算方法,依然采用19世纪的推理公式法。流量推理公式法虽简单但不准确,国外在二三十年前就已经改用模型测算流量了。

  “哪个地方冒出多少水,需要排多少水,都可以用电脑仿真。现在我们只能凭经验,哪儿冒水了,就赶快去抢险。”

  周玉文说,这方面的人才,目前我国高校能培养的也较少,连先进的教科书都没有。2000年,他出版了《排水管网理论与计算》(中国建筑工业出版社)一书,“十多年前出版的书,到现在还不能被别人接受呢,还认为书中介绍的技术离我们很远。其实我写的还不是最先进的呢!这方面的技术我们比发达国家至少落后30年。”

  近几年,国家投入大量资金支持环境治理,众多人才也投身该领域中。而排水管网这一块因不受重视、资金缺乏,导致人才大量流失,只留下坚守阵地的少数人,周玉文属其中一个。

  在城市内涝防治方面,我国一直无法可依,只有1997年颁布的《防洪法》与2008年修订后的《水污染防治法》沾点边。各个部门常出现扯皮、推诿的情形,导致城市内涝每年都受到关注,却没能得到解决。

  目前,住建部已拿出了《城镇排水与污水处理条例(送审稿)》。条例一旦由国务院批准出台,将是我国第一部排水行业的专门法规,也将成为我国城镇排水与污水处理行业的“里程碑”式文件。周玉文教授参与编制了这一条例,他告诉记者,条例中明确了行政主管是住建部,内涝责任主体是地方政府。

  这一条例给我国城市排水管网建设和内涝防治带来了曙光。

  “没有一个城市不欠排水系统的钱”

  周玉文认为,我国城市的雨水排放系统缺乏整体协调。“城市雨水系统,应该是一个完整的系统。现在都是一块一块,一段一段的,整体性很差,没有人管整体,缺乏长远规划。”周玉文说,现在只能大概知道管道有多长,在哪儿有管儿,其他情况并不十分清楚。排水管道应该是越往下游越大,但是目前甚至出现“上游是大管子,往下游却是小管子”的怪事,比如沈阳,“一根小管子不够用了,只好接上两根小管子”。

  在排水设施的养护、管理方面同样有问题,最大的问题是资金。“现在没有一个城市不欠它(排水系统)钱的。”按照国家规定,每一公里管道每年都有相应的养护资金,但是目前这些钱都没足额到位。排水管道的养护部门,并不是一个能自负盈亏的企业,不具备经营能力,只能“给多少钱做多少事”。

  “泵站得向电力部门交电费,有时没钱交电费,电力局说,再不交我就停电了,泵站就说,那你停吧,你停太好了,停电了水根本排不出去。”周玉文对这种情况也有所了解。他说,没钱抽水,电力部门却来要钱,泵站只能让电力停电,内涝严重之后,泵站兴许还能要到些钱。

  在中国大陆,自来水、燃气、电力等部门,都是收费的,能维持自身运转,而排水管道不收费,等着政府给钱,可是资金常不能到位,所以“犯病”是可预见的。

  此外,我国排水系统没有采用先进的科学技术进行管理,系统的协调能力很差。在我国台湾地区的台北市,城市排水系统的数据是共享的,一旦出现问题,各部门能迅速形成联动机制。“台北市的城市排水计算机管理系统非常详细,连哪个门洞里头哪家没交钱都能知道。数据不公开是制约相关研究和工程推进的重要因素,我们现在不从全局谋划,就难以解决问题,现在这个系统是不健康的。”

  多国“深挖洞”搞地下蓄水

  周玉文说,我国城市形成内涝的关键因素,是缺乏一个城市排涝标准。我国只有防洪系统和排水系统,城市排涝系统和标准仍然是盲区。“比如水利部门有72小时排干的标准,这是农田标准,农田72小时把水排干,庄稼不会死。但你把城市72小时淹着,城市就不能动了,就死了。目前,我们的技术规范体系还没覆盖这一块。大江大河决口有人管;下个小雨,把水及时排了,也有人管;但积水了内涝了,反倒没有人管了。”

  城市内涝要从根本上解决,首先要制定一个内涝灾害的标准,然后再用相关的工程措施,去实现排涝目标。

  发达国家的城市,都有两套系统,一套是小排水系统,相当于我国的雨水管道排水系统;另一套是大排水系统,是指用工程措施和非工程措施解决城市局部短时间内暴雨(超过雨水管网设计排出能力,但没超过城市防洪体系最大负载)的排水问题,系统由城市内河、湖、水面、道路和调节构建物组成。这个大排水系统正是周玉文所说的排涝系统。

  “比如说,能不能在北京二环或者三环下面打洞,修成地下二环或三环,不下雨的时候走车,下暴雨的时候,把闸门关紧了,水往底下进,暂时把水装这里,雨水资源可以再利用。等下完雨再清理消毒,通行车辆。这样的大排水系统是可以兼职的,一年封闭两个月,还有300天可用于交通。”周玉文建议。另外,像武汉这样的城市,可以因地制宜,采取其他办法,比如根据气象部门预报,有暴雨预警的时候,把东湖里的水先排出一部分,等下雨时,让雨水排到湖里。

  据周玉文介绍,目前国外已有很多关于城市排涝系统的先例可供参考。美国芝加哥有一条与其摩天大楼一样富有魅力的下水道系统,花了30年时间才完成第一期工程:在排水系统下面,建成了一条长175公里,深30米,最大直径10多米的隧洞。英国伦敦则是在供水管道下50多米深处修建了一圈大水库;新加坡的排水管道在地铁下三四十米,日本也修建了地下蓄水设施。各个发达国家都在“深挖洞”,开发深层空间,确保基础设施足够结实,这值得我们学习和借鉴。

  周玉文建议,使用地铁产业富余产能,“挖地铁的机器在地底下就抠这些东西,接着抠去呗,比如抠10年能把地铁抠完,接着抠10年就把这些蓄水洞抠出来了。”

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图为美国芝加哥蓄洪隧道和地下水库工程,一期工程进行中。该工程花了30年时间才完成第一期工程。

  “我们现在做的是保守治疗”

  周玉文把解决城市排水难题比喻为治疗癌症,治疗方法分为3种:做手术、保守治疗、吃保健品。

  “保守治疗,我们现在都在做,比如说把泵站标准再提高一点(多两台泵),多抽点水儿,但是上边的水来不了,下边管子不改变,也不能解决根本问题。再比如‘保健品’,多做点绿地,铺设透水砖,这东西好不?好,但要把整个城市都做遍了才能见效。保健品是好东西,得天天吃,吃20年可能有作用,还得是真保健品。”

  没有城市基础设施,就没有城市的健康发展,排水管道,是城市的生命线之一。周玉文反复强调,要先改变理念,把系统规划设计好,为子孙后代留下点什么。

  随着城市的发展,原来支撑城市的那套系统已经扛不动了,急需新的理念来支撑。芝加哥会花几十年时间,投资300亿美元建隧洞,还只完成了第一期工程。“法国巴黎的下水道(19世纪中期修建)和英国伦敦的下水道(1865年完工),仍在地下好好工作着。我国江西赣州的下水道(宋朝修建),那都多少年了,现在子孙后代还享受着祖宗遗留下来的东西。”

  面对城市内涝,鲜有排水工程技术人员感到内疚。“原因是什么呢?你做这个工作都得政府定标准,如果重现期是一年一遇的标准,我就按一年来设计。超过设计标准的雨来了,和我没关系。谁着急?没人真着急。”周玉文说,“我倒是有些内疚。”

  周玉文呼吁各个层面改变理念,“变有限责任为无限责任”,如果现在没有工程经验,可以先做一些科学研究,做一些小的,然后再向全国推广。由于管道系统在实验室里做实验的可能性很小,必须真刀真枪用真的工程做配套,因此付出的成本必定是高昂的,几千万元也不一定能试出什么,这也是他所担忧的事。

  周玉文认为我们已有的排水系统不可能推倒重来。

  “现行的国家排水管道设计规范是0.5~3年,目前国家计划改成1~3年。即使把标准提高了,也解决不了问题。”周玉文认为,“地下管网是逐年建设的,就像大树的生长一样,地下管道你挨着我我挨着你,电力、电信、热力、燃气、自来水、污水、雨水等管道已占满了地下空间,各种管道的布局都有间距的要求。我们已建成的肯定不能重来了,除非遇到战争或巨大的自然灾害。在新建地区,可以提高标准来建排水系统,老城区只能通过建排涝系统来提高标准。”

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