國際最先進的排水系統(tǒng)(圖文詳解)
每逢汛期,#xx暴雨#就會成為微博熱搜高頻詞。我國很多地方開始下暴雨,就到了考驗各地排水系統(tǒng)的時間了。
今天就來分享一下世界上有哪些先進的排水系統(tǒng)吧。
先從國內(nèi)說起,第一個是故宮。
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(yōu)勢的。但是如果缺乏精密的排水系統(tǒng),故宮排水也不會如此有秩序。
故宮排水系統(tǒng)有三寶。
首先是排水系統(tǒng)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(jù)地形地勢對排水系統(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)主干分明,四通八達。
紫禁城排水系統(tǒng)總體規(guī)劃是東西方向的雨水匯入南北干溝,然后流入內(nèi)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(nèi)金水河。
內(nèi)金水河是紫禁城的內(nèi)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(nèi)金水河相通。一是明內(nèi)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(nèi)的用水來源,而且具有排水功能。
第二個是青島的排水系統(tǒng)。
曾有媒體報道,青島遭遇21小時強暴雨,路段突發(fā)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(tǒng)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(zhì),動工修建了一套排水系統(tǒng)。
這套排水系統(tǒng)采用雨污分流的先進理念,運用嚴謹?shù)牡聡夹g,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(tǒng)是亞洲第一!
但是德國居住區(qū)舒適風光的時候,周邊的華人區(qū)卻臭氣熏天,病疫肆虐。因為德國人將污水都排到了華人區(qū),令當時的青島百姓飽受折磨。
而現(xiàn)如今,德國當年建造的的排水管線已經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)設計好了,再跟進其他項目。
第三個就是著名的江西贛州福壽溝了。
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(tǒng),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(tǒng)。同修建故宮排水系統(tǒng)一樣,在修建福壽溝時,劉彝很注重因地制宜。他根據(jù)這里的地勢落差采取分區(qū)排水的方式,建成了“福”、“壽”兩個排水干道系統(tǒng)。
贛州古城防洪排澇系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)數(shù)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(nèi)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(zhàn)時是整個城市的屏障和防御工事。
到了洪水季節(jié),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”。
再說國外,首先是巴黎的地下博物館。
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(zhì)。這個城市的下水道和她的地鐵一樣,經(jīng)歷了上百年的發(fā)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(tǒng),確實是一個超前于時代的創(chuàng)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(xiàn)代巴黎下水道(對比上圖)
現(xiàn)代巴黎下水道系統(tǒng)
此外,多數(shù)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(jù)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。
第二個是倫敦下水道。
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(nèi)容是介紹自工業(yè)革命以來世界各地的七大工業(yè)奇跡。倫敦下水道就是這七大工業(yè)奇跡之一。
工業(yè)革命之后,倫敦不斷爆發(fā)各種流行病,當時倫敦死于霍亂的人數(shù)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(tǒng)的任務。
巴瑟杰最初的設計方案,地下排水系統(tǒng)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(tǒng)不夠可靠。巴瑟杰修改后的計劃也連續(xù)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(jīng)歷了7年時間。
1859年,倫敦地下排水系統(tǒng)改造工程正式動工。但是,工程規(guī)模已經(jīng)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(zhì)量,巴瑟杰發(fā)明了一套檢驗方法,成為現(xiàn)代各種商品質(zhì)量檢驗的先驅(qū)。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(gòu)成了堅固的下水道。
施工過程中多次發(fā)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(shù)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(xiàn)代倫敦以及現(xiàn)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
第三是東京下水道。
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(yè)經(jīng)濟進入高速發(fā)展通道,卻因為下水道系統(tǒng)的落后飽受城市內(nèi)澇之苦,一到暴雨季節(jié),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(yè)廢水未經(jīng)處理就排入河道,人在食用受污染魚類后引發(fā)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(huán)境污染問題,1964年4月,日本成立了“下水道協(xié)會”,主旨是對下水道系統(tǒng)作全面評估,統(tǒng)一下水道建設以及排污標準,將老化的管道更新?lián)Q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(guī)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(tǒng)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(tǒng)進入公共排雨管,再隨下水道系統(tǒng)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(shù)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(guī)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(tǒng)進行處理。此外,烹飪產(chǎn)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(wǎng)頁和教室,向市民介紹少油、健康的食譜。
還有慕尼黑的排水系統(tǒng)。
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(yè)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(tǒng)和它背后的那個管理機構(gòu)——Münchner Stadtentw?sserung。
慕尼黑的市政排水系統(tǒng)的歷史可以追溯到1811年,當時的執(zhí)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(jīng)過幾代人的發(fā)展,到了二戰(zhàn)前,慕尼黑市政排水有了里程碑式的發(fā)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。現(xiàn)在是慕尼黑現(xiàn)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(xiàn)在老城街道下保留的地下排水系統(tǒng)
慕尼黑全城的排水管網(wǎng)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(wǎng)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(zhuǎn)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(nèi)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(yǎng)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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