趙楊：我們的城市為什麼經常出現洪澇？我們把一個小機器人放到管網裏，讓它去看看裏面的情況

【文/趙楊】

這是2015年8月7日北京的一次降雨。那天我跟太太去討論我們的婚宴，結束之後回家的路上，開始下冰雹，下大雨。我們一直走了四公里，到家門口發現周邊的整個區域全被淹了。

我們把時間往回調，2012年7月21日，北京也有一場暴雨。十幾個小時下了170多毫米的雨，北京一年的總降雨量大概是600多毫米。

圖片來源：圖蟲創意

它算是61年來北京最強的暴雨，整個交通都癱瘓了。那天之後，北京在二環和三環修了十八個調蓄池，還有兩個泵站。

到了2018年7月18日，北京回龍觀被淹了。

圖片來源：圖蟲創意

這是2007年，濟南的一場暴雨。151毫米的雨水，一到兩個小時內，譁一下都下來了，在馬路上形成一道道洪水。很多車被衝散了，也有人失去了生命。

圖片來源：圖蟲創意

這就是我們的城市，一到夏季就擔心會不會被淹，每年都遭遇這樣的問題。

其實除了看海，雨水還有很多其他的問題。這是我們一個項目裏的照片。

這個地方上面是一家農貿市場，市場裏的髒東西都在管網裏，下一次雨就全被衝出來了。為什麼我們的河到現在都治不乾淨，跟雨水的污染也有一定關係。

這是貴陽的南明河，是我老師拍的。整個南明河本來是很清澈的，水質特別好，有人釣魚，有人游泳。但是一場雨下來以後，所有的污水、雨水都集中在一個口裏，漫出去了，這個河道就沒法要了。

攝影：車伍

我是從事城市排水十年左右的一名工程師，我叫趙楊。今天想跟大家討論的是，我們的城市排水到底出了什麼問題。

首先我想説一説，大家眼裏的排水系統和我們工程師眼裏的有什麼不同，它們是什麼。

提到排水的時候，往往大家看到的就是這些大型管道。這是我們一個項目的圖。所有黃色的線、藍色的線，都是一段一段的管道，一個一個的點，都是排水口。

再來看看我們最熟悉的地方，左邊是下水道的雨水篦子，相當於嘴的位置，雨水會灌到這裏，然後從井裏排到管網裏。

這是我們在日本拍的。中國的大型城市裏，這種溝渠系統已經很少了。

還有河道，河道也是排水的一部分。水最後總要排到河裏，河要排到江裏，江要排到海里面去。

還有一些設施大家可能不太瞭解，或者不認為是城市排水的一部分。比如這個，這是在柏林的一個廣場。

看着好像是普通的磚，但實際上磚和磚之間有凸起的窄條，這樣一來兩塊磚無法完全貼合，下雨時水可以從中間滲下去，儘可能地滲透。這也是很重要的一類排雨水設施。

這是我們在荷蘭的一個停車場拍的。我主要想講的是這條路，你可以看到水流過的這個區域。其實這是設計的時候特意做的凹陷，讓水集中在這個位置，再進入雨水口。

還有這個，看起來像一個花園。如果你們家門口的花園被淹了，可能你們要投訴物業，但事實上它設計出來就是為了被淹的。我們管它叫雨水花園，或者叫植草溝，把高出地面的綠地沉下來，讓雨水進入綠地後再排走。

我們現在來看看怎麼科學地界定這些雨水。我們把雨水用非常“專業”的術語給分類，叫小雨、中雨、大雨和暴雨。這樣分實際上是有道理的，因為一個知識點：重現期。

我們把降雨一場一場統計出來。

降雨量一年一遇的，我們説它的重現期是“1”；三年一遇的，我們説重現期為“3”；如果十年二十年重現一次，重現期就是“10”或者“20”。剛才我們看到的那些設施，就是為了應對這些不同的降雨情況。

P為重現期

經常出現的洪澇問題，其實集中在大雨、暴雨和特大暴雨。幾乎沒有人説我們家下小雨的時候就積水了，那樣的話趕緊打投訴電話，就不要再想了。大部分的城市都是在大雨和暴雨的時候才會出現洪澇。

我們來講一講城市內澇，我們國家和其他國家的城市內澇是有一些區別的。1987年，我們有一版《室外排水標準》。在這一版規範裏，重現期最小允許0.3年一遇，也就是説，我們家裏的管子連一年一遇的水都可能排不出去。這也是因為當時國家資金不足，修管子要用錢。

我們現在把管子修到了兩到五年一遇，也就是説兩年一遇、五年一遇的大雨通過管道能全部排走，重點區域可能有十年或者二十年一遇，這個其實跟歐美的基本水平是差不多的。

既然如此，我們的城市到底為什麼經常出現洪澇？其實跟維護管理和運營狀態有特別大的關係。

這還是我跟我夫人浪漫地走回來的那場雨。我們到家門口的時候，看到污水冒溢，垃圾掉一地。那天颳了很大的風。

這是第二天我們家門口的情況。環衞工人清出來的這麼多垃圾，就來自一個小小的雨水口。我管道設計得再大，一半都被垃圾給堵掉了，那管道能發揮多大作用？

我們把一個小機器人放到管網裏，讓它去看看裏面的情況。這是一根一米的管子，它沒法拍得很平穩，因為裏面垃圾什麼的堵得太厲害了。

整個黑漆漆的管子，大概一半都已經被淤死了。真正來一場雨的時候，要麼這些髒東西全被衝出去，要麼整個管子變成這樣的情況。來看幾張照片。

這幾張就是在剛才那個冒出很多污水的農貿市場下面拍的。最左邊這種叫沉積和堵塞，這麼大的井口縮成了這麼點。第二個是鋼筋混凝土的腐蝕，就像我們的血管被腐蝕了。第三個是建築垃圾，有時會損壞管道，形成穿刺。

我們現有的管網，如果是這樣的維護和管理，做再大的重現期也只是建設時的重現期。我們必須把心思花在一點一點的維護上。

我們去國外看看。先説美國，其實美國大多數的管理，跟我們水平差不多。有些垃圾口也是能看到堵塞的。

攝影：楊正

但是美國的土地更廣，人更稀少，維護管理精細度比我們高。他們的辦法是蓋上一個布，上面打上幾個孔，垃圾就留在這了。

攝影：楊正

接下來看我們的鄰國，日本。難波的這個項目在日本大阪，大家看到的是一個購物中心。我強烈建議大家，遊覽的時候從一樓走到七樓，這是一個屋頂綠化獲獎的項目。

這裏有大量的綠植，那每次掃完的葉子去哪兒了呢？下雨衝到哪兒呢？我們看它邊上的這個溝，很小、很窄，水在這個位置漏到管裏，篦子會把葉子擋在外面。

翻開這個大欄以後，有一個很小的格柵，葉子會被攔在這個位置，他們定期去清掏。如果把這個設備全都打開，就跟我們的衞生間是一樣的，有一個小小圓圓的地漏，裏面有幾個孔，再次把樹葉和其他垃圾攔在外邊。

我們看了密集的城區以後，還去了岡山後樂園，是一個著名的古典園林。日本很多園林裏都有碎石沙子鋪成的小路，我們當時一直在想，下雨的話要怎麼去清理這些石頭？因為清理和洗滌石頭是很麻煩的。

我們看到它的雨水口，裏面有一個鐵桶，桶底有很多漏孔，所有的石頭會留在鐵桶裏。他們把這個雨水口打開，桶提出來，就可以把石頭倒出去，清理乾淨了再放回去。

這是我們在京都拍到的一個溝。這種溝我們在日本經常看到，國內已經慢慢看不到了。地面的水會流到這個雨水口，再流到溝渠裏。最簡單的方法就是放一個擋板，把垃圾存在這兒，再定期去清理它。

在這種道路截斷溝渠的位置，他們安上柵欄，慢慢去清掏清理。這根像垃圾一樣的棍子，其實是為了給水導流。

我們再看井蓋。常看到有人説俄羅斯的井蓋、日本的井蓋特別漂亮，我們這次在東京，發現井蓋上有很重要的信息。

這個井蓋就像一個親子井蓋。上面有四個小孔，前三個孔是井的標號，分別是01井、1C井、3F。這個井每一次的維護和清理的記錄都在電腦裏。後面的73説明這個井是1973年設置的。每一次換井蓋或維修之後他們都會複核一遍，記錄在案。

看到這些我們就覺得我們應該學習。很可惜我們公司沒人會日語，所以決定買一個寫真集，專門講管道怎麼清淤的，我們在日本找到了很多這樣的書。

這是下水道施工和維護的解説，它分別告訴我們，清理下水道的時候，400的管、800的管、2000的管怎麼清，都是以毫米為單位。

還有要從哪個位置下去，清理之前需要把前一個井堵上，因為水可能會冒進來，讓你清理的工作都白費。

大家都説下水道是城市的良心，所以就有很多人想花錢建下水道。其實現在最重要的是，評估目前的管網哪一段需要修，哪一段需要維護，而不是一下把錢全砸進去。

所以我們現在做的最基本的工作，就是一段一段地去開井，把機器放進去，看它到底是什麼情況，有什麼問題。把這些全弄清楚了，再決定怎麼處理，是要翻開了修，還是完全打破、把道路翻過來乾脆再埋一根。

剛才我們説的是一年到十年以內重現期的降雨，城市管網主要承擔排水壓力。我們再來説説二十到一百年一遇的特大暴雨。

其實在管網那部分，中國還是做了很多工作，但是在大雨和特大型暴雨的時候，明顯地能看到和國際上差距很大，我們有幾個案例給大家説明。

這是一個叫SASAKI的景觀公司，颱風之後給波士頓做的新規劃。他們認為一百年後潮水會頂上來，同時會有更極端的暴雨，城市在這樣雙重壓力的擠壓下，是負擔不了現在的功能的。所以需要知道城市裏哪個地方是安全的，哪個地方人是要遷走的。

這個項目分2050年和2100年兩個時間節點，把暴雨和海潮疊加，得出整個的洪澇風險圖。藍色的部分是會被淹的地方，最重要的電站、交通設施，就不能佈置在這些區域，人口也要慢慢往其他區域遷移。他們用這種洪澇風險圖去管理城市，看到底哪裏該建，哪裏不該建。

其實我們太熟悉這個了，有一個最簡單的道理是：高的地方很少積水。

每年出現洪澇的時候，網上就會流傳一些文章：故宮600年從未被淹；青島的下水道，德國人的良心，諸如此類。其實要客觀地認識這個事，故宮這麼多年沒被淹，最主要的原因是它在建設的時候，選了一塊比較高的地方。

故宮的水會排到護城河，他們挖那個河也是為了有排水的道。甚至後邊的什剎海公園，相關的河道連通，都是為了把水排走。我們看到故宮那個龍吐水的排水管道很驚異，但其實不積水的主要原因，是它有很多路面的漫流通道。

圖片來源：圖蟲創意

那今天的北京是這樣的，這麼大的城市，我們能把水排到哪？建設的過程中，河道會越來越窄，我們沒有那麼多空間了，我們不做了嗎？

我們從其他地方看到了一些做法，其實是基於洪澇風險圖很普遍的做法。這個是美國丹佛。這個圖裏灰色區域是特大暴雨才會淹到的位置，粉色的是比如二十、五十年一遇會淹到的位置。藍色的線條就是要大家保護住的地方，這裏能夠讓水通過，一定會要保留它的通道。

我們可以注意到中間有一個體育館，這個體育館在暴雨的時候是會被淹沒的。

我們能看到這個區域洪澇的流經線路，和綠地的分佈幾乎是一致的，唯一不一致的是這一段。這一段已經是建成的開發區，這裏要留出水能流過去的坡度。

這些容易被淹的灰色區域，是完全都不開發了嗎？不是，而是把它用作工業用地，或者變成一些濕地、公園。

這就是剛才我們看到的體育場，停車場這片區域是可以被淹的。真正的地基高於地面很多，這是為了體育場的主體工程不被淹。

攝影：楊正

這張圖片也是丹佛。我們剛才説在綠地和綠地之間，預留出徑流的通道，方法很簡單，讓兩邊道路往中間傾斜，開幾個小孔，就有了水可以走的路線。

我們再去看看日本。日本的開發太密集了，跟丹佛的情況不同，沒有那麼多地方建綠地公園。

日本的方法是仔細評估出，在多少年一遇的情況下，哪些區域會淹2米，哪些區域會淹0.5米，留出撤離和應急搶險的通道。

他們還會把建築的一層留出來，做專門蓄水的空間。這是在妙正寺川，我們發現每隔那麼五六百米，就會有一個大的調蓄池。當水流過來的時候，調蓄池可以保證沒有太多水淹到下游，這裏的下游就是東京。

這是妙正寺川整個小區的一層，這一層平時就是一個活動空間，有人去踢球，有人去玩，但是真正暴雨下來的時候就會馬上全部被淹掉。

這種空間在日本特別多，我們回過頭來看中國。這是十多年前我老師在亦莊做的一個調蓄設施。這是一個公園，周邊原先是採石場，被挖開採石了以後就變成一個巨大的坑。別人沒辦法，後來找到我們，我們説那就做一個多功能調蓄的公園好了。

周邊的水全都匯到這邊來，最底下一層是平時的水位，水位越高淹沒的面積越大，五十到一百年的雨可以全部彙集到這個坑塘裏進行調蓄，不會影響到下游。

當時我們能力有限，已經盡全力去做了。如果我們能把它變成更有意義的場地，有小朋友玩的空間，讓生態鳥類在這棲息，變成一個濕地公園，那也許就是另外一番景象了。

2012年7月21號的那場暴雨，把這個公園全淹了，但周邊沒有任何問題。這是我們應對暴雨的一個很重要的方式。因為五十年一遇的雨，它的應對設施是五十年才能用上一次，我們必須考慮它的日常功能，讓它變成一個合理的投資。

洪澇説完，我們再説徑流污染。徑流污染基本上由兩部分構成，第一部分就是雨，雨降下來以後會流到雨水口裏去。我們可能覺得雨還挺乾淨的，但是地不乾淨啊，所以雨流到管道里就是很髒的。有垃圾，也有碎石、樹葉子，一股腦兒就衝進河裏去了。

這個帶來的污染總量，放到全年來講是非常大的。北京的一條河道里，雨水帶來的污染負荷可能比漏損的污水要高得多，包括還有一些油類。左邊是我們在西雅圖拍的照片，依然還有很多的髒水進去。

今天的第二個知識點，叫合流制。以前沒有那麼多費用的時候，我們會把雨水和污水放到同一條溝裏排出去。

這條溝我們做得大一點，平時讓小水進入污水處理廠，大雨可能就翻出去，直接到河道里了，所以很多的污染都是由這種合流制溢流造成的。

那怎麼去管控它的徑流污染呢？其實方法很簡單，儘量不要讓雨水直接進入管網，我們要設置一些綠地，類似這個。

這個綠地原先是一個鍋蓋子在上面的，我們把鍋蓋倒過來，讓周邊的水先進入綠地，淨化乾淨了以後再排走。這是一個最基本、最簡便的做法，當然還要取決於城市有沒有空間。

有些城市沒有空間，比如廣州，我們現在在的這個區域，就沒有那麼多綠地可以讓它下凹。我們就需要一些池子，把水蓄在池子裏，慢慢地再進入污水處理廠。

以前我們總是覺得雨污分流要比雨污合流好，於是這些年做了很多工作，想把老城區裏雨污合流的管線拆開。南京做了，深圳也做了，好多地方都做了。但我們幾乎沒有看到一個城市沒有合流製片區，都有，所以我們要承認這個問題本身。

我們來看看世界上其他城市。紐約2008年的數據裏，有65%的區域是合流制區域，東京有82%的區域是合流制區域。

如果承認了雨污合流，解決它要麼用池子，要麼用地面的綠色設施。我們必須承認雨污分流不是那麼容易去改造的。

最後説説中小降雨，實際上這是被我們忽視的最大一片空白。

我們總是以為大暴雨沒問題就沒問題了，但其實造成污染總量的大部分是中小降雨，有80%到90%都是中小雨，沒有那麼多大雨的。在2014年的時候，中國才決定要認真解決中小降雨的問題，讓它進入排水工程師的視野裏。

這個工作美國是從1972年開始做的。一開始他們控制水質的時候，覺得控制五英畝以上面積的地就行了，後來到了第二期，標準直接縮減到一英畝。現在新西蘭兩個停車位的開發量就要做這種水質控制，它雖然很小但是很重要。

美國以前也做了很多集中的、大的塘，就像我們剛才亦莊的那個項目一樣。後來他們開始分散到城市的每一個街道、每一個街區，用小小的一塊空地把水匯進去。

我們也在做這樣的工作。這是一個回遷小區，我們第一年看到這個小區的時候，它是這樣的。

我們覺得這個小區一定要改，就把它改成了這樣。

中間這個凹下去的區域是雨水花園，讓所有的水流到這裏。地面的鋪裝也改了，種上了花花草草。

結果第二年，我們的雨水花園就被拿來曬東西了。種的這些樹的距離，可能剛好適合拉根繩曬被子，可能我們的雨水口附近殺魚也很方便。

我們原先覺得這個情況還挺糟糕的，但到了第三年的時候，發現位置做得不對的雨水花園消失了，位置對的留下來了，大家還挺願意用。慢慢地這個小區變成了現在這樣，它不是我們理想中的狀態，但確實起到了很大作用，最終我們的設施和居民相互融合了。

剛剛説了這麼多洪澇、污染，其實這兩個問題從本質上來説是同一個：我們的城市建設破壞了原有的水文循環。城市裏硬化的面積越來越多，沒有綠地用來下滲，水就會被直接帶走。地面條件發生變化，水文循環自然就改變了。

我今年三十多歲，但是做排水已經有十年了。排水沒有什麼竅門，就是一段一段管道、一個一個小區去改造，只能這樣踏踏實實去做。

這麼多年工作，我覺得我們要承認事實、差距，優勢和劣勢。承認我們有不少雨污合流，承認運營管理和維護的重要性，承認我們需要改進的地方還很多。

謝謝大家。

參考資料：

https://www.denvergov.org/Maps/map/floodplain

https://www.kingcounty.gov/services/environment/wastewater/cso/about.aspx

nyc_sustainable_stormwater_management_plan_final (2008)

東京都下水道局

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