东京如何构建下水道网络？
技术与成本，永远是让—座城市的基础设施建设艰难前行的双螺旋。
窨井盖和排水口随处可见，但人们很难看见它们连接的地下世界。不过在东京，地下的世界或许没那么神柲——因为你可以“从地上一步步走进去”。
位于东京市区西边的和田弥生干线是一个不错的入口。它看起来像一个褐色的仓库，走进去，是一个由水泥和钢铁组成的空间。顺着楼梯走到地下 13 层，半蹲着穿过几条连接管，就能进入一条高约 8.5 米、长 2.2 千米的巨型水道——比地铁隧道还要宽敞。
不过，别在雨季进入，那时它可能装着差不多 12 万立方米的水，相当于 127 个 25 米长、8 泳道的游泳池。它最近一次满管是在 2019 年 10 月，台风“海贝思”袭击东京的时候。
一旦天气复晴，这些水将被输送到落合县污水处理厂（也称“水再生中心”），在那里净化之后排入神田川，或者被再次使用。当水全都流走，人们才可以再次走进这条巨型水道。所以，对游客来说，这条水道是“季节限定”的。水道被灌满的样子或许很难想象，只有墙壁上水位线和水痕告诉我们这里曾经发生了什么。
和田弥生干线是东京都内规模最大的调蓄下水道，但它仅仅是东京下水道网络“大动脉”的其中一段。在和田弥生干线的西侧，神田川环状七号线调蓄下水道将于 2025 年完工，建成后，它的规模比和田弥生干线更大。从这里往北边走到练马区，有一条作用类似但规模较小的第二田柄川干线。暴雨时节，雨水通过路面排水口直接流入这些巨型管道里，它们缓解了普通下水道的排水压力，从而避免城市内涝。
21 世纪以来，东京下水道系统成功应对了不少暴雨，让城市免遭内涝损害。在非强台风年份，东京都年浸水面积不超过 45 公顷 ，近十年里更是控制在了 10 公顷以内，不到东京都总面积的 5%。
但在这个现代的地下世界建立之前，东京也曾饱受洪水的困扰，甚至由此引发了严重的公共卫生事件。20 世纪 50 年代，东京进入战后复苏阶段，启动工业化进程，大量生活污水和工业废水随意排放。加上东京地势低平，河流密布，含有大量重金属和寄生虫的污水随着内涝和洪灾速扩散至城市里每个角落。
为了解决水污染问题，日本政府从 20 世纪 50 年代末开始重新规划整治下水道系统，于 1958 年颁布了《下水道法》，将改善城市环境和公共卫生定为下水道系统建设目标，指明都道府县负责各自管辖区域内的下水道系统，规定下水道系统包括下水管道、抽水泵站和污水处理厂。也就是说，管理下水道系统是各都道府县的职责，它们要在各自的管辖区域内，统筹整套下水道系统。为此，东京都于 1962 年 4 月成立了下水道局，主管东京都下水道系统事务。当时，东京下水道覆盖率仅有 20% 左右。从那时起，下水道网络开始迅速扩张，东京下水道系统正式步入了现代化进程。
除了这类与中国城市类似，以行政区域来规划的公共下水道系统，东京都还有一套根据地形条件和河流流域来建设的流域下水道管理系统。1970 年，东京都下水道局将东京都 23 区划分成 10 个污水处理区，并且设立了两个独立的流域管理项目，为每个污水处理区和流域管理区修建了污水处理厂。这样既能避免重要建设管道和污水处理设施，节约维护成本，又能从水域本身出发考虑如何更好地提高水质，减少水污染，避免行政区域之间由于利益冲突而无法有效解决水污染的问题。
东京都下水道局花了近三十五年的时间将下水道铺满整个东京。凭借东京都下水道局的技术支持，下水道能够伸到一些相对偏僻的村镇。这样一来，污水在东京任何角落都有了去处，人们感染病菌的风险大大降低了。1995 年，下水道的覆盖率终于接近 100%。
伴随着下水道网络逐渐成形，东京也进入了高速城市化阶段，许多住宅楼、商业中心和高层建筑拔地而起，留给下水道的空间很少，给施工带来不小难度。为了解决这个难题，东京都下水道局采用了合流式管道。一根合流式管道能够同时收集雨水和污水，不需要更多管道来分别输送它们，所以造价更低，也节省了地下空间。目前，东京都内 80% 的下水道采用合流式管道，剩下的区域采用分流式管道。
然而，合流式管道的缺点也很明显——有可能将污水直接排到河流中。理想情况下，合流式管道把污水和雨水一同输到污水处理厂，全部净化后再排到河流里。晴天和普通雨天时，下水道系统也确实是这样运转的。但在暴雨期，降水量增大，管道内的污水也随之增多了。由于污水处理厂无法承受过量的污水，为了防止城市内涝，只能把合流式管道中的被雨水稀释的污水排往就近的河流。
另外，随着城市化急速推进，公路和楼房越建越密，挤占了绿地面积。这些绿地原本可以像海绵一样吸收一部分雨水，但现在雨水只能通过房屋水管和路面排水口排入下水道。下水道承载的雨水也变得更多了。为此，20 世纪 90 年代之后，新建的下水道优先采用分流式管道，一些地区的合流式管道也开始更换为分流式管道，将雨水单独排入河流里。同时，每个河流入口加上了滤水栅，尽可能减少污染物进入河流。
经过五十多年的建设，东京下水道系统如今已是一个庞大而精巧的地下宫殿，维持着城市的正常运行。迄今为止，东京下水道总长达到 1.6 万千米，大约是北京到上海距离的 13 倍。10 个污水处理区一共有 13 个废水处理中心，它们每天总共处理六七百万立方米污水。东京的下水道系统不仅缓解了内涝，而且改善了水质。让东京人引以为傲的自来水便是优良水质的佐证之一——东京水道局一直在宣传，自来水可以放心饮用。
即便取得了瞩目的成就，随着时间推移，东京都下水道局也面临着新的难题，首先要面对的是长期的资金紧张。下水道系统覆盖率达到 100% 之后，下水道系统的建设成本和建设预算连年下降。直到 2005 年，第一批使用寿命为五十年的下水管道即将到期，东京开始大规模更新下水管道，加上修建巨型下水道，建设成本逐步回升。然而，下水道的建设预算并未随着成本回升而增加。20 世纪 80 年代末期，东京基本完成了新一轮人口增长和城市化，财政政策重心从基础设施建设转向发展社会经济。泡沫经济破灭后，日本经济停滞，东京都政府为了控制财政赤字，减少了下水道系统建设的财政预算。
在这种情况下，东京若要升级和维护下水道系统，只能从扩大收入入手。日本政府认为，处理生活污水是私人成本，而处理雨水、污泥等则被看作公共成本。这些公共成本体现在居民用水的消费税里。在日本，消费税一直在全国范围内统一调整，1995 年，消费税从 3% 调整到 5%；2014 年，税率涨到了 8%；2019 年，税率再次涨到了 10%。消费税不断上涨，这意味着居民承担了越来越多的水处理成本。
尽管如此，东京都下水道局仍面临越来越严峻的资金考验。未来三十年里，越来越多的下水管道需要更新，维护成本不会减少；但另一边，随着东京人口数量减少，下水道系统的财政收入将逐渐降低，收支关系将会变得越来越紧张。
不过，这或许不是件坏事，有限的资金逼着东京都下水道局不断开发新技术，争取以更低的成本维护下水管道。20 世纪 80 年代，东京都下水道局开发了免挖土更新下水管道技术，不必重新挖掘地面，只要在管道内壁铺上新型材料就能延长管道的使用寿命。由于不破坏地面，居民日常生活也不会受到影响。东京是日本首批掌握这项技术的城市之一。如今，东京都下水道局还在不断更新这项技术，还借此提高了管道的抗震性能，节省了至少 30% 的维护成本。
同时，污水处理厂也在不断追求以更节能、更环保的方式来处理污水。2013 年，位于东京都大田区的森崎污水处理厂采用了新的发电方式，把污水处理的过程中产生的沼气和排水落差转化为电能，这些电能够满足污水处理设施 20% 左右的用电量。森崎污水处理厂是日本规模最大的污水处理厂，在它的带领下，越来越多的污水处理厂也将采用新能源技术。
另一个节约成本的方法是避免损坏下水管道。洪水冲击、淹没下水管道是损坏的主要原因。为此，东京都下水道局于 1998 年开发了分析降雨强度和分布的信息系统，这样能提前操控泵站，合理分配污水的输送路线，减少管道负担。同时，为了抵御洪水，东京都下水道局在易发生洪涝的地区铺设了新的管道干线。旧管道只能应对每小时 50 毫米的降雨，当降雨量超过这个数值，下水管道将超荷运行，容易爆裂损坏。新管道的抗雨能力达到每小时 75 毫米，它们能够承载更多的雨水，分担了沿线旧管道的输送压力，从而达到减轻损耗的目的。
人们日常生活中不经意的坏习惯也会加速管道老化。比如，把油和开水倒入下水道，油凝固后形成的附着物将会堵塞、腐蚀管道，而开水则会破坏管道内壁的涂层。一些初到东京的游客将非水溶性厕纸冲入马桶，也会为下水管道带来负担。
为了提醒人们爱护下水道，东京都下水道局努力地向公众揭下它的神柲面纱。2013 年，前身为污水处理厂的东京都下水道博物馆“彩虹下水道馆”和下水道文物遗址旧三河岛污水处理场泵站正式对公众开放。在这里，人们可以直观地看到下水道系统是怎么运转的。除了之前提到的和田弥生干线和第二田柄川干线，东京都下水道局还开放了已完工的管道施工现场“藏前水之馆”，供人们参观下水管道内部。为了吸引年轻人的注意，它发行了需要前往不同地点获得的井盖卡片，还定期举办青少年调研活动“东京地下实验室”。
技术与成本，永远是让一座城市的基础设施建设艰难前行的双嫘旋。与此对应所付出的努力，则支撑着一座超级城市的地下世界。
供水系统
东京的现代供水计划制定于 19 世纪 80 年代，这个计划搭建了东京供水系统的雏形——把多摩川设为东京的主要水源地，水流经玉川引水渠通向淀桥净水厂，最后由供水管道送往东京市区。1898 年，这条供水路线正式投入使用，供水管道的范围也从此逐步扩大。如今，东京供水管道总长达 2.7 万千米，是赤道长度的三分之二，净水系统每天处理近 700 万立方米的污水，规模居世界前列。
污水收集系统
东京下水道收集了雨水和生活污水，为此出现了合流型和分流型两种管道形态。合流型造价低且输送速度更快，东京建筑密集，管渠空间小，所以东京都内 80% 的污水收集系统采用合流型管道。在合流系统中，污水和雨水被收集到相同的下水道，一同输送到污水处理厂。在分流系统中，污水和雨水被收集到不同的下水道。污水送往污水处理厂，雨水排入河流和海洋。
污水处理
污水经下水道被输送到污水处理厂。现代污水处理工艺包括多次过滤沉降、臭氧处理和用活性污泥除去水中氮和磷。这些再生水多被用于厕所冲洗、部分工业设备冲洗、冷却和景观水，或者重回河流。
首都圈外围排水道
在日本首都圈地区，中川和绫濑川流域被利根川、江户川及荒川等大河围绕，地形类似盆地，地势较低，容易积水，历史上曾多次发生洪涝灾害。而且因为河道坡度平缓，河水难以流入大海，所以在降水较多时，河流水位常常居高不下。再加上近年该地区城市建设进程加快，雨水很难渗透到地下，积聚的雨水大量涌入河流，导致河水随时可能泛滥。
首都圈外围排水道位于琦玉县春日部市，于 2006 年正式投入使用。琦玉县邻接东京北部，是蜡笔小新的家乡。首都圈外围排水道是一个超大型排洪工程，由排水道、竖井、调压水池组成，主要目的是为了排出雨季洪水，避免首都圈城市内涝。它的主体是一条位于地下 50 米、内径 10 米、长约 6.3 千米的水道。这条水道连接了 5 条竖井，承接着中川、仓松川、幸松川、大落古利根川和一些人工水路。调压水池是一个巨型水泵，洪水经此汇集后被抽往同一个方向。当雨季来临，河流水位暴涨，水流入竖井后汇集到主体水道，再流入调压水池，水泵以每秒 200 立方米的速度把水抽排至江户川。
自从首都圈外围排水道建成之后，周边地区发生洪涝的土地面积和房屋数大幅减少，摆脱了长期以来的洪水威胁，受灾情况显著改善。
被人忽视的水问题
01 下水道臭气反窜
在东京，浴室和厨房的排水管道口设计了存水弯，它是防止臭气反窜的主要装置。然而随着时间推移，管道逐渐被腐蚀、老化，或者存水弯里的水蒸发，管道口就会散发臭气。如果一些管道没有安装存水弯，就会无法挡住臭气。
02 棘手的油
油是加速下水管道损坏的元凶之一。油和其他物质混合，流入到下水道之后将会形成恶心的附着物。比起其他管道污垢，它们是最难清除的。而且，污水处理厂要耗费更多能源来处理混入油的水。所以，东京都下水道局不允许餐饮店直接将油倒入下水道，也不允许倒入混合了油污处理剂的油，要求店铺依法设置隔油池（油水分离器）。针对个人虽然没有法律规定，但建议人们先用吸油的纸张（比如报纸、厨房纸巾等）将油脂擦干净， 再将其当作可燃垃圾丢弃。
03 水中的放射性物质
自 2011 年福岛核泄漏事件以来，应对水中的潜在核辐射和处理核废水成为日本政府的重要议程，人们也更加关注用水的安全性。福岛离东京约 300 千米，但由于地表水具有流动性，加上暴雨可以将空气中的放射性物质带入河流，东京的水资源也存在放射性隐患。实际上，东京一家自来水厂在 2011 年 3 月被查出水中的放射性碘超出婴儿摄入量标准。如今，一些官员和科学家认为水中的放射性物质已经被大量稀释，含量微小，不会对人体造成任何危害，但水的核污染仍旧是东京时刻注意的隐患。
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本文节选自未来预想图主题书 mook 第四册
《制造东京：东京城市文化指南》。
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文：甘若兰 | 编辑：赵慧
插画：于瑒 | 微信编辑：易晓丹
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