城市排水系统发展漫谈（下）：现代篇—智慧排水之乱弹（40）

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小编按：大家喜爱的熊五博士新作来了！！接着上期的古代篇，本次主要是学习近现代西方发达城市的排水系统建设发展经验，他山之石可以攻玉，也许会对我们目前的“提质增效”工作有所借鉴。同时可以看出，无论古代还是近现代，排水系统的持续有效维护还是很重要，也需要一双“慧眼”来辅助科学管理，提高系统效能。

上一篇跟大家聊了古代城市排水系统的发展，今天让我们的目光回到近现代。

在古代，东西方世界各自创造了灿烂的文明，城市排水建设各有千秋。但到了近现代，西方世界以科学为指导，在城市建设方面成为了人类文明的标杆。我国因为历史原因，在城市排水建设方面距离世界一流水平还有不小的差距，给排水工作者留下了足够的提升空间。

1 伦敦：工程师、官员和“大恶臭”

就像上篇说的，工业革命之后，伦敦的排水系统与城市规模极不匹配，造成了相当严重的后果。于是很多有识之士开始探索，其中最著名的，也是最终成功了的，就是著名工程师，约瑟夫•巴扎尔杰特。

巴老师早年在爱尔兰学习排水工程，20出头就创业，自己干了个咨询公司，结果压力太大，没几年人就累垮了，于是关了公司，在家疗养。身体好点儿之后，在伦敦做了公务员，因为能力强，1856年当上了大都会工程局的总工程师，年薪1000英镑，同时代的大学教授莫利亚提（福尔摩斯的死敌）的年薪为700英镑。

巴总很早就开始积极调研伦敦排水问题，起草伦敦排水系统的设计方案，并向市政府提交。可惜，当时的市政府官员懒惰无知不作为，面对巴总的方案一再拖延刁难，每次项目评审的结论都是“再改改”。巴总前前后后做了5次的细致修改，但都被否定，就在他第6次提交方案时，震惊伦敦的“大恶臭”事件爆发了。

那是1858年6月，伦敦热得就像一个大火炉，泰晤士河的温度飙升到50度，河里的污水、垃圾、粪便仿佛烧开了一样，恶臭翻滚弥漫。坐落在河边的议会大厦首当其冲，国会议员们不得不在窗上挂起浸过消毒水的被单以抵挡恶臭；维多利亚女王想去巡河，结果隔着几条街就给熏回去了。当时的记录说：“只要闻过一次，永生都忘不了，闻了之后还能活着，就是幸运至极了！”

“大恶臭”事件有如神助，让一贯懒散拖延的政府官员只用了18天就通过了巴总工排水项目的所有手续，并拨款300万英镑，而此前，这个方案修改了7年也没批下来。

伦敦排水工程于1859年动工，1865年投入使用，历时6年。管网设计总长原本是1700公里，但是巴总说：“我们只会这样做一次，总会有无法预料的事情”，于是他在施工时把管道的管径翻了个倍，并且增加了管网长度，最终实际建成的管网长度达到了2000公里。当代著名建筑师诺曼福斯特说：“巴扎尔创建了一个排水系统，最初是为满足伦敦的需求而设计的。然后，他将其翻了一番，以预测未来。这是我佩服的特质。”

伦敦排水工程建成当年，全部污水直排入海，伦敦的霍乱问题得到解决。工程共用了3.18亿块砖和67万方混凝土，是当时世界上规模最大的排水系统，2003年BBC拍了个纪录片，把伦敦排水工程称为“七大工业奇迹”之一。

不过伦敦排水系统对雨水的考虑不足，再加上140多年的管道老化、破损，导致在20世纪末，伦敦的内涝、溢流问题十分严峻。于是21世纪初，英国泰晤士河水务公司开始研究名为“泰晤士潮路”的排水规划，希望能全面解决伦敦的雨水排放问题。伦敦市长在宣布这一计划时说：“巴扎尔的排水工程让伦敦人享受了一个半世纪的成果，而今天的伦敦人，又将为未来的100年做出新的贡献。”

2 巴黎：下水道里找钥匙

巴黎是世界名城，历史悠久，浪漫繁华。而巴黎的排水系统也是享誉世界的伟大工程。

巴黎排水系统的修建不像伦敦那么曲折。工业革命之后巴黎人口不断扩张，也面临排水不畅的问题，城市环境恶劣，瘟疫横行。于是在1852年，法兰西最后一位皇帝拿破仑三世大笔一挥，改造巴黎！

旧城改造很难搞，所以皇帝找来了曾任巴黎警察局长的赫斯曼爵士担任新巴黎的总规划师，全权负责改造巴黎的一应事务。赫总不负众望，用警察局长的铁腕手段，大拆大建，花了18年时间，让整个巴黎焕然一新。

赫爵爷是个有担当、有远见、懂科学的领导，不仅仅重视地上巴黎的建设，还在人们看不见的地下工程上花了大心思。地下工程耗资巨大，皇帝本来就不怎么支持，而提供建设贷款的资本集团更是直接反对；同时，由于拆迁量大，很多巴黎市民被赶到郊区，赫总也因此受到了指责。但是，就在这种“领导不支持、群众不理解”的质疑声中，赫总没有屈服，顶着重重压力开展了地下管网建设。

赫总聘请著名的建筑师贝尔格朗德担任巴黎排水系统总工程师，利用巴黎东南高、西北低的地势特点，规划了大量的排水管网，并设计了一套完备的运行维护技术体系。

1870年，巴黎排水系统正式完工，排水管网总长500多公里，城市污水被排放到郊外统一处理，巴黎城市环境焕然一新。管网竣工时，还邀请了社会名流乘船参观。

此后，随着城市的扩张，巴黎排水系统也不断扩建，至今已超过2300公里。在1999年，巴黎号称完成了对城市污水和雨水的100%处理。

今天，巴黎人把一部分排水管道建成了地下博物馆，为人们展示巴黎地下工程的建设历程。

巴黎排水管网分为初级、次级、主干管三个等级，次级管网的管径就已达到2米以上，而40多公里的主干管网管径更达到5、6米，并建有中央沉淀槽。据报道，2019年巴黎遭遇大暴雨侵袭，但排水系统工作状态良好，城市并未出现大规模内涝。

而巴黎排水系统之所以能够在150多年的使用中始终发挥作用，也在于巴黎拥有强大的排水运维体系。据介绍，目前巴黎的排水运维团队拥有1300多专业维护人员，下水道里甚至标注了街道和门牌号码，即便是有人不小心把钥匙掉进了下水道，也有80%的机会根据地漏位置找回来，而且这个服务是免费的，只需要拨打一个电话即可。巴黎的排水运维之强大，可见一斑。

3 纽约：忍者神龟之家

提起下水道，80后的朋友应该都会想起达芬奇、拉斐尔、米开朗基罗、爱因斯坦，是的，忍者神龟，这可能是世界范围内跟下水道相关的最有名的人物了。4只变异忍者龟在斯普林老师的带领下，在纽约的下水道里安居乐业，与邪恶势力作斗争。

事实上，忍者神龟的背景还真不是瞎扯，纽约的排水管道确实宽敞明亮，以至于很多好莱坞大片都会在此取景。

纽约市最早的排水系统可追溯至荷兰殖民统治期，当时曼哈顿下城区宽街中间挖掘了一条沟槽，上铺顶板。到了19世纪中期，几次严重的霍乱疫情爆发后（又是霍乱），1849年，纽约市开始了排水系统的大规模建设。

目前，纽约的排水管网长度达到10000公里以上，管径从150mm到2000mm以上，有14.5万千个雨水集水槽和5000个雨水渗透井。

纽约市70%的管网采取合流制，所以纽约排水系统一直被当做是合流制排水系统的标杆，用来证明分流制也不是万能的最优方案。但实际上，合流制管网面临严峻的溢流问题，是必须要改善和解决的。纽约市设置有400多个CSO排口（溢流口），年均溢流量近1亿立方米，自20世纪后期已经开始修建调蓄池控制溢流。到了21世纪初，纽约市开始推广绿色设施（GI）来缓解溢流污染，为其他国家的城市排水建设提供了宝贵经验。

4 东京：地下神殿

作为东亚邻国，日本城市建设起步虽然比我国略早，但远不及欧美。就在60多年前的上世纪50年代，日本的城市排水也是一塌糊涂，市民饱受内涝之苦。

上世纪末，东京规划了“首都圈外围排水工程”，于1992年开工，2002年部分发挥作用，2006年完工，总投资2400亿日元（180亿元人民币）。工程主体包括总长6.3公里、内径10米的地下管道，五处单个容积4.2万立方米的储水坑，以及一处人造地下蓄水池。

东京排水系统被认为是世界上目前最大、最先进的排水系统，其中特别引人注目的就是那个由59根高18米、重500吨的大柱子撑起的巨大蓄水池，这个长177米、宽78米的蓄水池被称作“地下神殿”。

庞大的排水系统要发挥应有的作用，离不开完善的运行维护，东京在排水系统运维上投入了巨大的人力、物力、财力。东京都排水局拥有约3500名员工，每年财政支出约合人民币520亿元，其中设施维护费用约120亿，而排水局每年收取的排水费也差不多折合人民币120亿。

5 青岛：中西合璧两千年

在排水建设方面，青岛广为人知的是“德国下水道”的传说，但实际上，青岛的排水成就是地地道道的“中国奇迹”，且古已有之。

2019年11月，考古人员在青岛黄岛地区的琅琊山顶发现了已沉睡2000年的秦汉时期的陶制排水管道和室内排水地漏。管道还是熟悉的“承插式连接”，每节长度约60cm，直径约45cm。据推测，这些发现可能与秦始皇东巡有关。

1897年11月，地处鲁西南的菏泽巨野县发生了一起命案，当地一群农民杀了两名德国传教士。德皇威廉二世以此借口，派军舰于12天后在胶澳口栈桥登陆，强占胶州湾，并于第二年逼迫清政府签订条约，租借胶澳口99年。1899年，德国正式将占领的新市区命名为“青岛”。

当时，英国占领的香港已成为远东殖民地的样板，为了跟老牌帝国主义较劲，德皇希望在短时间内让青岛超越香港，从而展示德国的牛b，于是定下了斥巨资、高标准的建设基调，青岛也因此被称为“小柏林”。

1898年6月，年降雨并不充沛的青岛意外地迎来了一场历时36小时的大暴雨，把初来乍到的德国人给浇懵了。为了预防大雨，德国人开始高标准、严要求建设青岛排水系统。

但同时，因为德国人过于重视雨水系统，竟让未得到关注的生活污水污染了水源。1900年，青岛发生了一场严重的瘟疫，连当时的德国总督都染病去世。于是，德国人提出雨污分流排水体制，并在青岛付诸实施。

在17年的德占期间，德国人在青岛共建设排水管道80公里，其中雨水管道30公里，污水管道41公里，雨污合流管道9公里。雨水管道的管径基本都在半米以上，宽一些的能供人站立，沿海排口的直径更达到两米以上。当时德国亨利亲王曾自豪断言：亚洲第一！

德国人对青岛排水的影响持续至今，例如青岛人称排水管井盖为“古力盖”，就是德语“GULLY”（意为排水管）的音译；又如青岛排水系统坚持分流制，也与德国人的理念有关。

然而，德占时期的排水系统毕竟年代久远，且规模也相当有限，今天德国管网对青岛排水的作用已经很小，所余影响仅局限在文化层面。

一方面，经历了百年变迁，青岛已成为了当年无法想象的大都市，排水压力不可同日而语；另一方面，德国管网早已被陆续翻修，目前只有位于安徽路和大学路的约2.66公里管渠仍在使用，而青岛市内排水管网总长已超过3000公里，德国管网占比不到千分之一，影响非常有限。

有趣的是，当“德国下水道”在国内喧嚣尘上时，德国人自己看不下去了，《南德意志报》在2015年刊登了一篇题为《中国人的德国观——有关德国追求完美的神话》的文章，强烈表示：所谓“青岛奇迹”真的跟德国无关，完全是中国人添油加醋编造的德国神话。

那么真相如何呢？青岛的确极少发生严重城市内涝，但这是自然环境、气候条件和排水系统等因素的共同结果。首先，青岛背山面海，特殊的地形能使降雨径流快速入海；其次，青岛气候温和，极少出现强降雨的极端天气；最后，青岛排水系统建设力度很大，管网建设标准和密度在国内处于较高水平。

2016年以来，青岛成为海绵城市试点，在全市25%的区域开展了海绵城市改造工程，并在李沧区建立了25平方公里的试点区。试点区布置了300多台监测设备，在动态管控海绵城市建设的同时，也让我们有机会直观的了解海绵城市先进理念对城市排水能力的提升。监测结果显示，海绵城市建设后，区域的降雨控制水平有了显著提高，年径流控制率从建设前的60%左右提高到了85%以上。

6 挑战：“提质增效”在行动

我国从20世纪80年代起开始大规模开展城市排水系统建设，但一直存在“重处理、轻收集”的问题。当然这一现象并不是我国独有，发达国家在发展初期也曾面临相同的问题。例如，1957年，西德的污水入网率仅为50%；1961年日本东京仅为21.2%。

今天，城市排水的收集不仅仅是一个入网率参数就能表征的，我们要面对的问题非常复杂。熊五认为，目前我国排水系统至少面临着3方面挑战：

（1）直排和溢流，由于雨污水收集能力出现问题，导致污水未经处理就进入地表水，使水处理设施失去了作用，直接造成了城市水环境的污染。

污水管网因为规划不合理、建设不完善或管理不到位等原因，会存在本应收集纳管、送入污水厂的各类污水被直接或间接地排入地表水体，如沿河住宅小区污水直排、路边餐饮等商业污水经雨水管网入河等。

雨水排口和合流制排口的雨天溢流污染也是污染地表水体的重要污染源，几乎所有国际大城市都有与CSO斗争的经历，且目前还没有真正解决这一问题。

（2）外水入侵，包括河湖水倒灌、地下水入渗等问题，会导致管网“清污不分”，清水占据了管道的容量，降低了管网的性能，同时稀释了污水厂进水浓度，造成水处理设施的失效。

中国土木工程学会水工业分会张悦理事长认为，“清污分离”是当前排水系统提质增效的首要任务，虽不是唯一任务，但唯有在此基础上再谈一下步才有意义。

根据上海城建设计院唐建国总工的测算，我国单位管道长度地下水入渗量为134立方米/日公里，而德国为13.8立方米/日公里，两者相差10倍。

（3）管网错接，包括雨水错接入污水管网、污水错接入雨水管网、以及管网铺设与设计不符等差错。管网错接是一种纯粹的错误，导致排水收集系统无法发挥出设计的能力，也给管理造成了极大的困难。毕竟，如果图纸上的设计没有真的落实，那根本谈不上什么可以预期的效果。

2019年，我国三部门联合印发了《城镇污水处理提质增效三年行动方案》，要求加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理。期待我国的排水系统能够在这一次行动中得到进一步的提升。

7 监测：借我一双慧眼

经过上下两篇的讨论，我们回顾了城市排水系统发展的过去，也从我国排水系统面临的挑战出发，展望了未来。那么到底如何才能到达我们希望的美好未来呢？熊五以为，排水行业未来的发展，离不开监测的支持。

曾经的排水监测，以人工监测为主，效率低、成本高、数量少、不准确。而随着科技的进步，在物联网、大数据、3S、人工智能等技术的支持下，排水系统在线监测技术成为可能，而行业也呼唤着在线监测技术的到来。

发达国家早在20世纪已经开展了城市排水在线监测工作，悉尼在1990年已拥有了当时世界上最大的排水在线监测网络，流量计数量超过400台；美国的圣地亚哥市曾在14天安装了156台流量计；圣芭芭拉市通过排水在线监测诊断节约了至少500万美元的非必要工程开支。而相比之下，我国的排水在线监测工作严重滞后，650多个城市的排水系统需要通过在线监测数据进行诊断决策。

通过监测，我们可以准确的发现管网溢流：

我们可以准确的定量外水入侵：

我们可以准确的定位管网错接：

只有通过在线监测，我们才能有效地诊断出管网水量平衡存在的问题：

排水系统的建设并不困难，2000年前的古人就已经有能力建成宏伟的城市排水系统。想让排水系统发挥它应有的作用，就必须要强调科学管理、科学运维，而在线监测正是支持排水系统规划、设计、建设、运行的最有力工具。只有给排水系统装上“眼睛”，才能真正把深埋地下的排水管网、复杂多变的排水设施看得清楚、诊断明白。

借我一双慧眼吧，让我把这排水系统看得清清楚楚明明白白真真切切。

这正是：

赣州罗马汉长安，不做运维皆枉然。

排水名城今何在，巴黎东京胶州湾。

提质增效迎挑战，监测助力美名传。

要问在线如何做，中国北京找清环。

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