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问诊昆明下水道:暴雨下的脆弱结点

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分类:
城市排水
发布时间:
2013-08-20

2013年6月10日,安康路178号小区积水严重下水道倒灌居民难出行难。记者 翟剑 摄

2008年11月4日,滇池路一小学门口遭水淹。记者 江洋 摄

在业内人士和专家看来,排水是一个系统工程,在整治地下管网的同时,还有一个不容忽视的问题,就是对昆明城市河流泄洪能力的考量。即使建设最好的地下管网,河道没有排泄能力,系统也一样会出问题。问诊这场暴雨围城,“过度城市化”,也使昆明这座城市成为“路上的泰坦尼克号”,城市本身既是灾难的制造者,也是受害者。

井眼遍布的老昆明

当7月19日那场暴雨降临时,昆明的交通几近瘫痪,北站隧道积水深4.5米,完全将隧道口淹没。人们也对昆明排水管网质疑不断。如果稍作探究的话,昆明的排水系统可以上溯到2000年前的汉代。循着这条线,很容易理清昆明地下管网的历史沿革。

昆明一直是个缺水的城市,旱灾远多于涝灾。也就是在这场大暴雨之前,云南已经四连旱,昆明也未能幸免。而城市快速发展,产生了大量的生活污水。国际水历史学会主席、云南省社科院研究员郑晓云认为,中国古代的城市更注重防洪防雨,但是在当代更加注重的是污水处理,因为城市污水量的确增多了。正因为如此,现代最大的一个问题恰恰忽略了防洪。

昆明在元代就已经开始使用地面排水沟。昆明理工大环境与科学工程学院教授侯明明对古代昆明人的治水可谓赞叹有加。他用“智慧”来形容古代昆明人对排水管道的设计。“对昆明这样一个高原湿地,我们要有一种柔性治水的方案。古代昆明人的排水设计就恰好是一种遵循自然规律的柔性治水。”

“昆明处于金沙江、红河、珠江的分水岭上,平均海拔超过了1700米,分水岭的水是从哪里来?是从天上来的降雨。”侯明明说,昆明在建城时选择了有水的地方,于是傍滇池而生。水的来源是山上的泉眼,而到了城里则是家家院子里开挖的井眼,在滇池中则成了海眼。

地下水管道是这样进行城内城外的相互吐纳的:山上泉眼里的水出来后形成径流,径流流入河道及城市的各个沟渠,古代人柔性治水的智慧第一个就是开渠。如果留心的话,如今还可以从昆明老院中找到废弃的水沟、水井。老昆明千家万户的各家院子里都有井眼,挖有水沟并全部连通。院子中间还有水井,叫天井。在整个昆明城区,是用一块块具有渗水功能的条石砌成的明沟排水系统,小沟渠像血管一样最终注入到了盘龙江。

中游正好处于城市中心,侯明明认为,古代昆明城还有一个智慧,当时做不到雨污分流,但古代昆明人则使用遍布全市的旱厕进行调节,有旱厕的情况下,大小便是不会进入下水道的,它们往往都成了种地的肥料。

下游是盘龙江,盘龙江是一个泄洪道,汇入盘龙江的支流有很多,进入滇池后会使水面变高,为了使滇池水面低于流入的盘龙江水,古代中国人的智慧就是筑垒、筑坝,修建堤坝,将水放掉,石龙坝在这里候就起到了控制水位的作用。

直到上世纪80年代初,昆明市民都还在这种明沟的系统中享用着古代昆明人的智慧。这种状况,随着城市化的到来而土崩瓦解。

偏低的设计标准

据了解,在管道直径设计上,前苏联的管道直径通常只有1米左右,相对来说比较细。当然,有些重点路段会有所增加。埋管的深度也在5米左右,也相对较浅。虽然在当时来看,中国大部分城市的降雨量要高于苏联,但最初也是使用这个标准,昆明也不例外。

暴雨后,人们质疑最多的就是地下排水管道。

昆明排水设施管理有限公司总经理赵思东坦言:昆明排水管网设计标准偏低。他说,昆明是上世纪80年代初开始对排水问题进行系统规划,那时除了明沟明渠外还开始铺设地下管道,即市政管网建设中的沟改管工作,之后地下管道逐步代替了沟渠。当时不仅是昆明,全国范围内人们普遍缺乏修建排水系统的经验,因此参照前苏联模式建设。“国家的设计标准只有一个,只是这个标准在各地略有变化,昆明的标准是要结合暴雨强度公式计算。”

上世纪80年代,昆明的地下管网的铺设相对简单。到了上世纪90年代,地下排水管道大部分替代了沟渠。随着昆明的快速发展,滇池出现了污染,地下排水管道逐步开始进行雨污分流改造。“那时改造并不算彻底,直到2008年。”

30年过去了,赵思东说,目前,全国市政管网的设计标准普遍采用的是“一年重现期”的标准,“比照发达国家这个标准是偏低的,”正因为如此,虽然那么多年我们都在改造和建设排水管道,并且一直按照排水总体规划和防洪规划有序建设,但由于改造标准是维持不变的,遇上那次历史记录以来的最大雨量,所以淹水的频次始终会高一些。事实上排水设施是起了作用的,只是那次的雨量实在是太大了。“从去年北京内涝之后,住建部也注意到这个问题,开始要求所有城市重新做自己的防洪规划。

作为城市中看不见的、通常也不被人注意的一部分,问题的日益凸显是在近10年。侯明明说,城市路面固化,让水面形成积水洪峰,而古代是不可能有洪峰的,因为有遍布城市的沟渠和河流,而古代昆明的许多沟渠早已不复存在,几条河流也变成了大路。“我们当初的梦想是将古代昆明的河流都保留下来,这些河流都是泄洪通道,可遗憾的是,在城市化的进程中,它们消失了。”

古代昆明每个院子里的井眼,水用了之后就用自家雨污不分的水道流向沟渠,而这些污水是可以被净化的,因为污染不大,厕所不在范围之内。上世纪80年代后期,旱厕变成了水冲厕。所有小院的雨污不分的排水道全部都堵死了,城市中几万口井眼也被填埋或废弃。

工业文明将原来的城市结构瓦解了。

地面发生了翻天覆地的变化,而地下仍然在走着30年前的老路子。由于设计初期缺乏长远规划,昆明地下排水管道改造的成本也是极高的。“那次淹水问题特别是北站下穿严重淹水,问题就出在城市建设上的匹配度不够,那次210毫米的雨下到哪里都会淹。”赵思东说。

“城市的排水设计和地震设防一样,等级越高,投入越高。”云南省城乡规划设计院规划师姜耀维表示,“随着城市化进程的加快,地下的管道可能出现了诸多问题,多多少少会乱一点,所有城市都有这样的情况。地下管道的造价高,且非常复杂,所以很难解决。”

姜耀维说,对昆明这样的城市而言,地下排水管道一般的设计是一年或两年一遇,因此,在雨季里城市中出现“海景”也就不足为奇。相比之下,巴黎排水系统的建造标准是5年一遇,东京为5~10年一遇,纽约则是10~15年一遇,虽然这些城市同样会因为下雨而淹水,但是应对起来则会比中国许多城市要好得多。

暴雨下的关注焦点

“在北站淹水问题上,不能单单归结于地下管网问题,提高盘龙江及其支流的泄洪能力也非常重要。”赵思东也认为,当时盘龙江都漫堤了。河道都满的时候,任何管道的水都难出去,因为水都是排到河道的,“管道的泄洪在排水体系中是相对小的等级。”

7月19日这场暴雨使昆明一夜成海。从表面上看,昆明的地理位置是暴雨淹城的原因。“昆明排水是排到滇池。”姜耀维说,滇池的水位和城区的水位高差特别小,“高差小灌满之后水就下不去了,也就是说当滇池的水位高于盘龙江的水位后,就会导致滇池水倒灌”。他说,这是地理位置造成的,没有办法解决,所以淹水不奇怪。滇池的水位落差太小,要将城市建筑抬高费用太高,根本原因是城市建设区比滇池水位只高一点点。

“专家考证,这场雨不仅仅是地下管道的问题,还有河道问题,还有地势地貌上的问题,这样的大雨任何一个地方都是会被淹的,何况是北站下穿隧道这样的低凹地段。”盘龙区水务局副局长赵吉春说,事实上,那场雨,滇池的水位几乎与盘龙江持平。滇池的水倒灌入盘龙江,7月19日雨势集中,持续时间长,盘龙江、金汁河已经容纳不下,于是,盘龙江的水倒灌进入了北站下穿隧道。他记得,2008年北站隧道淹水也是这个原因,只是大概的降水量是103毫米,被淹两米左右,比今年7月19日要好一点。

该局李局长介绍,北站下穿隧道盘龙区水务局于2004年从官渡区接管,当时只有一份协议,没有地下排水管道的图纸,隧道的承建方是官房集团,隧道建设时也考虑到了淹水的问题,当时就建了泵站。之后移交给了官渡区,2004年区划调整,这个泵站移交到了盘龙区。

“移交以后,我们也发现泵站设施不是很理想,我们出资15万元进行电器改造,到了2010年,做到了24小时全自动化操作。因为建得太早了,包括水泵的控制棒,我们全部改造。”李局长说,北站下穿他们每年都要进行维修,这个泵站不仅下雨要运行,每一天都在运行,“如果不这样,北站隧道随时都会被淹,因为泵站的功能是抽排生活污水和地下水,一天不运行,就会出问题。我们保证每天泵站储油量400L。”

另外,为了防止在雨季或者强雨天气,这些泵会造成抽排不彻底,该局又投资了14万元建了一台发电机作为备用电源,3个人24小时轮班。“就算是不下雨,一周这些设施必须启动两次。每年要进行深井排污和清淤。”李局长说,人和物的投入是到位的,专线资金每年就有12万元。所以,泵站这两年的情况是小毛病按照大毛病处理,“我们非常担心出问题。每年都要进行更新。”

盘龙区水务局防汛办副主任余兵文说,目前,北站下穿隧道的整个地下管网有两根直径1米的管道,3台水泵,其中两台大水泵,一台小泵,正常的情况下是足够的。不下雨的时候,正常的来水,启动一次。下雨就实时启动,如果再下大,“就像7月19来水那一次,4小时降水量是210毫米,超过了这之前3个月的降雨,也超过了它的承受力,泵再多水都排不出去。最主要的原因还是盘龙江水满后形成倒灌。”

泵站的控制水量为0.88平方米的汇水面积,水泵抽水顺着北站隧道,由北向南,从1.2米直径的管道穿过北京路,流出的水通过专用管道接到铁五中背后的麻线沟,从那里筑起的两米高的堤坝注入盘龙江。而在麻线沟,原来老城市没有做过雨污分流,之后,水务局在这里设了一个水泵,不下雨时进行污水处理,将污水抽到处理厂进行处理。“只有遇到强降水,容纳不下了,才将这些水通过泵抽出去。”

李局长说,为什么说盘龙江的水倒灌?7月19日,盘龙江的水位高过了麻线沟的堤坝,“这边隧道的水在往盘龙江排,但盘龙江的水已经满了,最后到了那天凌晨6点左右,整个泵站都已经失去作用。”凌晨两点钟,水务局所有人全部开始抢排。

让李局长和赵吉春最终松口气的是:盘龙江的水在慢慢退了,“如果不退,这水根本不可能排完。”

滞后的系统规划设置

在赵思东的印象中,昆明作为历史文化名城,其排水系统是完备的。当时,在昆明城内的大部分街道都是青石板路,遍布各处的明沟明渠,这有利于雨水的渗漏。而在解放前后,昆明人口只有30万。随着城市化建设的推进,一切都来得太迅疾。

在探寻暴雨脆弱结点的问题时,各方包括专家们都认为,昆明的河道的泄洪能力是肯定有问题的,雨水排放最后需要的是河道,昆明的河道标准有50年一遇和100年一遇,但是现有的河道是否达到了防洪标准,都是一个问题。

李局长说:“如果主要的河道泄洪能力都达到了标准,还是被淹,那就是我这管道的问题。排不出去,被淹后就不能仅仅怪地下管网。”他坦言,以北站下穿隧道为例,当时两台泵一起开动时是每小时可以排5200L水,水是排出去了,但是管容不下,所以要进行改造。“这个管只能容纳一台泵的水量。像这种强降水只能不停地抽。”

赵吉春介绍,目前地下管道使用的是无压管,无压管的输排能力要大得多,在这种情况下,泄洪能力就会大大增加,“要增加多大的管径,这是我们下一步会考虑的问题,泵站到底要修多大,这是一个很复杂的问题,地下不仅有排水管,还有煤气管道、地下光缆等,错综复杂。”说到2004年交接时,他说当时没有任何地下管道的图纸,直到前几天才找到了相关图纸。

赵思东也说,由于历史的原因,地下管网各管一段,排水公司也只管了3400公里长管道中的700公里。建设管道时缺乏整体规划,而排水本身就是一个系统工程,“ 管的单位很多,就意味着边界越多,衔接上的问题就越多。”

“这实际上隐含了一个问题,就是城市化。”郑晓云分析,在地下排水系统上,昆明缺乏系统规划和系统设置;在发展观上缺乏足够的认识,在城市规划的决策上面缺乏对暴雨的认识。

盘龙区水务局防汛办副主任余兵文小时候就住在龙头街一带,他印象中北站下穿以北全部都是农田,而农田却是接纳雨水的最好去处。当时考虑到北市区的发展,1999年,北京路打通了,下穿隧道随之建成。北边起到蓄水作用的农田迅速地缩小直至如今完全消失。自小进城都要从小土路过来的余文兵也从此和所有北市区的居民一样,走上了柏油路面的“康庄大道”。过去从松华坝到小西门要一个半小时,现在节约了半个小时左右。而在盘龙江、金汁河的周围的农舍、田地也被高楼大厦和小区住宅所取代。

余兵文也一次次见证了北站隧道淹水的历史:2004年,他记得新闻上报道,北站下穿出现积水但是不严重,大概深是两米。第一次淹水是2008年,淹了两米深。到了2013年,则一下子全部被淹了。

消失的“毛细血管”

“庭院中的‘毛细血管’,现在都没有了,所以低洼地的水患就出现了。路面从原来的青石板变成了现在的水泥固化路面,它是不渗水的。于是,各个点就成了一个天然的汇水渠道,周边又没有完善的排水渠道,河流的泄洪能力又差,这能不淹吗?”

侯明明教授说,城市扩展的速度,大于城市泄洪能力的增长速度,问题自然就出来了。

他认为,在湿地上大规模进行城市建设,将地面全部固化;大规模的“沉箱式”小区,挤占了地下水空间。比如南亚,挖很大坑,就挤占了地下水的空间,水就只能从地面上流,“以前是像海绵一样可以吸水,现在不行了。”

侯明明说,如果路面是可以蓄水的路面,昆明的排洪渠道也是畅通的;如果昆明老城区那些房子雨污不分的自然泄水管道还保留着,就不至于淹水。“昆明作为一个高原城市,完全可以利用落差,设计出泄洪能力很好的设施,可是城市规划没有很好地利用落差来进行泄洪,这是非常让人心痛的。”

此次为什么北市区又成为了水淹点的重灾区?姜耀维也有自己的看法,北市区新建小区众多,有可能地下管网不健全,“地面的原因也有,透水材料用得不多,造价太高。”他说,目前,在地面上蓄水,昆明的总体规划上也不理想,景观河流不多,天然蓄水池很少,人造的水泥路面造成了大面积的汇水区域。

另外,人口以及二氧化碳等温室气体排放增加,昆明北市区成为一个人造的“热岛”。“热岛”不仅意味着难耐的气温,也带来了包括暴雨在内的其他气候灾害。这几年为什么暴雨都降在北市区,这可能是一个因素。

除此以外,姜耀维认为,滇池的水位高了之后出现盘龙江倒灌现象。“这次被淹可能是因为盘龙江的断面减少了,河流在建设过程中被侵占,因此要根据层次确立一个合理的断面。”另外,地下管道这么多年的建设没有设置一个合理的档案,一到淹水了,相关部门只能“瞎子摸鱼”。管网建设的速度不够快,考虑的问题不够细。

“根本的解决之道,在于昆明必须加强天然水道系统建设,协同合理的城市绿地建设,同时注重昆明周边地区生态环境和水利基础设施,才能从根本上提高城市抵御自然的能力。”郑晓云说。