我们的城市为什么经常出现洪涝？我们把一个小机器人放到管网里，让它去看看里面的情况 | 赵杨 一席第652位讲者
赵杨，市政排水工程师，雨人润科公司总经理。
排水没有什么窍门，就是一段一段管道、一个一个小区去改造，只能这样踏踏实实去做。
就算 不准大雨让这座城市颠倒
这是2015年8月7日北京的一次降雨。那天我跟太太去讨论我们的婚宴，结束之后回家的路上，开始下冰雹，下大雨。我们一直走了四公里，到家门口发现周边的整个区域全被淹了。
我们把时间往回调，2012年7月21日，北京也有一场暴雨。十几个小时下了170多毫米的雨，北京一年的总降雨量大概是600多毫米。
▲ 图片来源：图虫创意。
它算是61年来北京最强的暴雨，整个交通都瘫痪了。那天之后，北京在二环和三环修了十八个调蓄池，还有两个泵站。
到了2018年7月18日，北京回龙观被淹了。
▲ 图片来源：图虫创意。
这是2007年，济南的一场暴雨。151毫米的雨水，一到两个小时内，哗一下都下来了，在马路上形成一道道洪水。很多车被冲散了，也有人失去了生命。
▲ 图片来源：图虫创意。
这就是我们的城市，一到夏季就担心会不会被淹，每年都遭遇这样的问题。
其实除了看海，雨水还有很多其他的问题。这是我们一个项目里的照片。
这个地方上面是一家农贸市场，市场里的脏东西都在管网里，下一次雨就全被冲出来了。为什么我们的河到现在都治不干净，跟雨水的污染也有一定关系。
这是贵阳的南明河，是我老师拍的。整个南明河本来是很清澈的，水质特别好，有人钓鱼，有人游泳。但是一场雨下来以后，所有的污水、雨水都集中在一个口里，漫出去了，这个河道就没法要了。
▲ 摄影：车伍
我是从事城市排水十年左右的一名工程师，我叫赵杨。今天想跟大家讨论的是，我们的城市排水到底出了什么问题。
首先我想说一说，大家眼里的排水系统和我们工程师眼里的有什么不同，它们是什么。
提到排水的时候，往往大家看到的就是这些大型管道。这是我们一个项目的图。所有黄色的线、蓝色的线，都是一段一段的管道，一个一个的点，都是排水口。
再来看看我们最熟悉的地方，左边是下水道的雨水篦子，相当于嘴的位置，雨水会灌到这里，然后从井里排到管网里。
这是我们在日本拍的。中国的大型城市里，这种沟渠系统已经很少了。
还有河道，河道也是排水的一部分。水最后总要排到河里，河要排到江里，江要排到海里面去。
还有一些设施大家可能不太了解，或者不认为是城市排水的一部分。比如这个，这是在柏林的一个广场。
看着好像是普通的砖，但实际上砖和砖之间有凸起的窄条，这样一来两块砖无法完全贴合，下雨时水可以从中间渗下去，尽可能地渗透。这也是很重要的一类排雨水设施。
这是我们在荷兰的一个停车场拍的。我主要想讲的是这条路，你可以看到水流过的这个区域。其实这是设计的时候特意做的凹陷，让水集中在这个位置，再进入雨水口。
还有这个，看起来像一个花园。如果你们家门口的花园被淹了，可能你们要投诉物业，但事实上它设计出来就是为了被淹的。我们管它叫雨水花园，或者叫植草沟，把高出地面的绿地沉下来，让雨水进入绿地后再排走。
我们现在来看看怎么科学地界定这些雨水。我们把雨水用非常“专业”的术语给分类，叫小雨、中雨、大雨和暴雨。这样分实际上是有道理的，因为一个知识点：重现期。
我们把降雨一场一场统计出来。
降雨量一年一遇的，我们说它的重现期是“1”；三年一遇的，我们说重现期为“3”；如果十年二十年重现一次，重现期就是“10”或者“20”。刚才我们看到的那些设施，就是为了应对这些不同的降雨情况。
▲ P为重现期
经常出现的洪涝问题，其实集中在大雨、暴雨和特大暴雨。几乎没有人说我们家下小雨的时候就积水了，那样的话赶紧打投诉电话，就不要再想了。大部分的城市都是在大雨和暴雨的时候才会出现洪涝。
我们来讲一讲城市内涝，我们国家和其他国家的城市内涝是有一些区别的。1987年，我们有一版《室外排水标准》。在这一版规范里，重现期最小允许0.3年一遇，也就是说，我们家里的管子连一年一遇的水都可能排不出去。这也是因为当时国家资金不足，修管子要用钱。
我们现在把管子修到了两到五年一遇，也就是说两年一遇、五年一遇的大雨通过管道能全部排走，重点区域可能有十年或者二十年一遇，这个其实跟欧美的基本水平是差不多的。
既然如此，我们的城市到底为什么经常出现洪涝？其实跟维护管理和运营状态有特别大的关系。
这还是我跟我夫人浪漫地走回来的那场雨。我们到家门口的时候，看到污水冒溢，垃圾掉一地。那天刮了很大的风。
这是第二天我们家门口的情况。环卫工人清出来的这么多垃圾，就来自一个小小的雨水口。我管道设计得再大，一半都被垃圾给堵掉了，那管道能发挥多大作用？
给大家看一段视频。我们把一个小机器人放到管网里，让它去看看里面的情况。这是一根一米的管子，它没法拍得很平稳，因为里面垃圾什么的堵得太厉害了。
整个黑漆漆的管子，大概一半都已经被淤死了。真正来一场雨的时候，要么这些脏东西全被冲出去，要么整个管子变成这样的情况。我看大家好像没有什么不适，那来看几张照片。
这几张就是在刚才那个冒出很多污水的农贸市场下面拍的。最左边这种叫沉积和堵塞，这么大的井口缩成了这么点。第二个是钢筋混凝土的腐蚀，就像我们的血管被腐蚀了。第三个是建筑垃圾，有时会损坏管道，形成穿刺。
我们现有的管网，如果是这样的维护和管理，做再大的重现期也只是建设时的重现期。我们必须把心思花在一点一点的维护上。
我们去国外看看。先说美国，其实美国大多数的管理，跟我们水平差不多。有些垃圾口也是能看到堵塞的。
▲ 摄影：杨正
但是美国的土地更广，人更稀少，维护管理精细度比我们高。他们的办法是盖上一个布，上面打上几个孔，垃圾就留在这了。
▲ 摄影：杨正
接下来看我们的邻国，日本。难波的这个项目在日本大阪，大家看到的是一个购物中心。我强烈建议大家，游览的时候从一楼走到七楼，这是一个屋顶绿化获奖的项目。
这里有大量的绿植，那每次扫完的叶子去哪儿了呢？下雨冲到哪儿呢？我们看它边上的这个沟，很小、很窄，水在这个位置漏到管里，篦子会把叶子挡在外面。
翻开这个大栏以后，有一个很小的格栅，叶子会被拦在这个位置，他们定期去清掏。如果把这个设备全都打开，就跟我们的卫生间是一样的，有一个小小圆圆的地漏，里面有几个孔，再次把树叶和其他垃圾拦在外边。
我们看了密集的城区以后，还去了冈山后乐园，是一个著名的古典园林。日本很多园林里都有碎石沙子铺成的小路，我们当时一直在想，下雨的话要怎么去清理这些石头？因为清理和洗涤石头是很麻烦的。
我们看到它的雨水口，里面有一个铁桶，桶底有很多漏孔，所有的石头会留在铁桶里。他们把这个雨水口打开，桶提出来，就可以把石头倒出去，清理干净了再放回去。
这是我们在京都拍到的一个沟。这种沟我们在日本经常看到，国内已经慢慢看不到了。地面的水会流到这个雨水口，再流到沟渠里。最简单的方法就是放一个挡板，把垃圾存在这儿，再定期去清理它。
在这种道路截断沟渠的位置，他们安上栅栏，慢慢去清掏清理。这根像垃圾一样的棍子，其实是为了给水导流。
我们再看井盖。常看到有人说俄罗斯的井盖、日本的井盖特别漂亮，我们这次在东京，发现井盖上有很重要的信息。
这个井盖就像一个亲子井盖。上面有四个小孔，前三个孔是井的标号，分别是01井、1C井、3F。这个井每一次的维护和清理的记录都在电脑里。后面的73说明这个井是1973年设置的。每一次换井盖或维修之后他们都会复核一遍，记录在案。
看到这些我们就觉得我们应该学习。很可惜我们公司没人会日语，所以决定买一个写真集，专门讲管道怎么清淤的，我们在日本找到了很多这样的书。
这是下水道施工和维护的解说，它分别告诉我们，清理下水道的时候，400的管、800的管、2000的管怎么清，都是以毫米为单位。
还有要从哪个位置下去，清理之前需要把前一个井堵上，因为水可能会冒进来，让你清理的工作都白费。
大家都说下水道是城市的良心，所以就有很多人想花钱建下水道。其实现在最重要的是，评估目前的管网哪一段需要修，哪一段需要维护，而不是一下把钱全砸进去。
所以我们现在做的最基本的工作，就是一段一段地去开井，把机器放进去，看它到底是什么情况，有什么问题。把这些全弄清楚了，再决定怎么处理，是要翻开了修，还是完全打破、把道路翻过来干脆再埋一根。
刚才我们说的是一年到十年以内重现期的降雨，城市管网主要承担排水压力。我们再来说说二十到一百年一遇的特大暴雨。
其实在管网那部分，中国还是做了很多工作，但是在大雨和特大型暴雨的时候，明显地能看到和国际上差距很大，我们有几个案例给大家说明。
这是一个叫SASAKI的景观公司，台风之后给波士顿做的新规划。他们认为一百年后潮水会顶上来，同时会有更极端的暴雨，城市在这样双重压力的挤压下，是负担不了现在的功能的。所以需要知道城市里哪个地方是安全的，哪个地方人是要迁走的。
这个项目分2050年和2100年两个时间节点，把暴雨和海潮叠加，得出整个的洪涝风险图。蓝色的部分是会被淹的地方，最重要的电站、交通设施，就不能布置在这些区域，人口也要慢慢往其他区域迁移。他们用这种洪涝风险图去管理城市，看到底哪里该建，哪里不该建。
其实我们太熟悉这个了，有一个最简单的道理是：高的地方很少积水。
每年出现洪涝的时候，网上就会流传一些文章：故宫600年从未被淹；青岛的下水道，德国人的良心，诸如此类。其实要客观地认识这个事，故宫这么多年没被淹，最主要的原因是它在建设的时候，选了一块比较高的地方。
故宫的水会排到护城河，他们挖那个河也是为了有排水的道。甚至后边的什刹海公园，相关的河道连通，都是为了把水排走。我们看到故宫那个龙吐水的排水管道很惊异，但其实不积水的主要原因，是它有很多路面的漫流通道。
▲ 图片来源：图虫创意
那今天的北京是这样的，这么大的城市，我们能把水排到哪？建设的过程中，河道会越来越窄，我们没有那么多空间了，我们不做了吗？
我们从其他地方看到了一些做法，其实是基于洪涝风险图很普遍的做法。这个是美国丹佛。这个图里灰色区域是特大暴雨才会淹到的位置，粉色的是比如二十、五十年一遇会淹到的位置。蓝色的线条就是要大家保护住的地方，这里能够让水通过，一定会要保留它的通道。
我们可以注意到中间有一个体育馆，这个体育馆在暴雨的时候是会被淹没的。
我们能看到这个区域洪涝的流经线路，和绿地的分布几乎是一致的，唯一不一致的是这一段。这一段已经是建成的开发区，这里要留出水能流过去的坡度。
这些容易被淹的灰色区域，是完全都不开发了吗？不是，而是把它用作工业用地，或者变成一些湿地、公园。
这就是刚才我们看到的体育场，停车场这片区域是可以被淹的。真正的地基高于地面很多，这是为了体育场的主体工程不被淹。
▲ 摄影：杨正
这张图片也是丹佛。我们刚才说在绿地和绿地之间，预留出径流的通道，方法很简单，让两边道路往中间倾斜，开几个小孔，就有了水可以走的路线。
我们再去看看日本。日本的开发太密集了，跟丹佛的情况不同，没有那么多地方建绿地公园。
日本的方法是仔细评估出，在多少年一遇的情况下，哪些区域会淹2米，哪些区域会淹0.5米，留出撤离和应急抢险的通道。
他们还会把建筑的一层留出来，做专门蓄水的空间。这是在妙正寺川，我们发现每隔那么五六百米，就会有一个大的调蓄池。当水流过来的时候，调蓄池可以保证没有太多水淹到下游，这里的下游就是东京。
这是妙正寺川整个小区的一层，这一层平时就是一个活动空间，有人去踢球，有人去玩，但是真正暴雨下来的时候就会马上全部被淹掉。
这种空间在日本特别多，我们回过头来看中国。这是十多年前我老师在亦庄做的一个调蓄设施。这是一个公园，周边原先是采石场，被挖开采石了以后就变成一个巨大的坑。别人没办法，后来找到我们，我们说那就做一个多功能调蓄的公园好了。
周边的水全都汇到这边来，最底下一层是平时的水位，水位越高淹没的面积越大，五十到一百年的雨可以全部汇集到这个坑塘里进行调蓄，不会影响到下游。
当时我们能力有限，已经尽全力去做了。如果我们能把它变成更有意义的场地，有小朋友玩的空间，让生态鸟类在这栖息，变成一个湿地公园，那也许就是另外一番景象了。
2012年7月21号的那场暴雨，把这个公园全淹了，但周边没有任何问题。这是我们应对暴雨的一个很重要的方式。因为五十年一遇的雨，它的应对设施是五十年才能用上一次，我们必须考虑它的日常功能，让它变成一个合理的投资。
洪涝说完，我们再说径流污染。径流污染基本上由两部分构成，第一部分就是雨，雨降下来以后会流到雨水口里去。我们可能觉得雨还挺干净的，但是地不干净啊，所以雨流到管道里就是很脏的。有垃圾，也有碎石、树叶子，一股脑儿就冲进河里去了。
这个带来的污染总量，放到全年来讲是非常大的。北京的一条河道里，雨水带来的污染负荷可能比漏损的污水要高得多，包括还有一些油类。左边是我们在西雅图拍的照片，依然还有很多的脏水进去。
今天的第二个知识点，叫合流制。以前没有那么多费用的时候，我们会把雨水和污水放到同一条沟里排出去。
这条沟我们做得大一点，平时让小水进入污水处理厂，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这种合流制溢流造成的。
那怎么去管控它的径流污染呢？其实方法很简单，尽量不要让雨水直接进入管网，我们要设置一些绿地，类似这个。
这个绿地原先是一个锅盖子在上面的，我们把锅盖倒过来，让周边的水先进入绿地，净化干净了以后再排走。这是一个最基本、最简便的做法，当然还要取决于城市有没有空间。
有些城市没有空间，比如广州，我们现在在的这个区域，就没有那么多绿地可以让它下凹。我们就需要一些池子，把水蓄在池子里，慢慢地再进入污水处理厂。
以前我们总是觉得雨污分流要比雨污合流好，于是这些年做了很多工作，想把老城区里雨污合流的管线拆开。南京做了，深圳也做了，好多地方都做了。但我们几乎没有看到一个城市没有合流制片区，都有，所以我们要承认这个问题本身。
我们来看看世界上其他城市。纽约2008年的数据里，有65%的区域是合流制区域，东京有82%的区域是合流制区域。
如果承认了雨污合流，解决它要么用池子，要么用地面的绿色设施。我们必须承认雨污分流不是那么容易去改造的。
最后说说中小降雨，实际上这是被我们忽视的最大一片空白。
我们总是以为大暴雨没问题就没问题了，但其实造成污染总量的大部分是中小降雨，有80%到90%都是中小雨，没有那么多大雨的。在2014年的时候，中国才决定要认真解决中小降雨的问题，让它进入排水工程师的视野里。
这个工作美国是从1972年开始做的。一开始他们控制水质的时候，觉得控制五英亩以上面积的地就行了，后来到了第二期，标准直接缩减到一英亩。现在新西兰两个停车位的开发量就要做这种水质控制，它虽然很小但是很重要。
美国以前也做了很多集中的、大的塘，就像我们刚才亦庄的那个项目一样。后来他们开始分散到城市的每一个街道、每一个街区，用小小的一块空地把水汇进去。
我们也在做这样的工作。这是一个回迁小区，我们第一年看到这个小区的时候，它是这样的。
我们觉得这个小区一定要改，就把它改成了这样。
中间这个凹下去的区域是雨水花园，让所有的水流到这里。地面的铺装也改了，种上了花花草草。
结果第二年，我们的雨水花园就被拿来晒东西了。种的这些树的距离，可能刚好适合拉根绳晒被子，可能我们的雨水口附近杀鱼也很方便。
我们原先觉得这个情况还挺糟糕的，但到了第三年的时候，发现位置做得不对的雨水花园消失了，位置对的留下来了，大家还挺愿意用。慢慢地这个小区变成了现在这样，它不是我们理想中的状态，但确实起到了很大作用，最终我们的设施和居民相互融合了。
刚刚说了这么多洪涝、污染，其实这两个问题从本质上来说是同一个：我们的城市建设破坏了原有的水文循环。城市里硬化的面积越来越多，没有绿地用来下渗，水就会被直接带走。地面条件发生变化，水文循环自然就改变了。
我今年三十多岁，但是做排水已经有十年了。排水没有什么窍门，就是一段一段管道、一个一个小区去改造，只能这样踏踏实实去做。
这么多年工作，我觉得我们要承认事实、差距，优势和劣势。承认我们有不少雨污合流，承认运营管理和维护的重要性，承认我们需要改进的地方还很多。
谢谢大家。
参考资料：
https://www.denvergov.org/Maps/map/floodplain
https://www.kingcounty.gov/services/environment/wastewater/cso/about.aspx
nyc_sustainable_stormwater_management_plan_final (2008)
东京都下水道局
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