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说到下水道的宽敞,必须要说的是巴黎的下水道。巴黎和东京的下水道均在地下50到60米,堪称豪华,巴黎人甚至将这个城市的下水道开发成了一个博物馆,向世人介绍他们的成就。如今,去巴黎旅游的人们除了要去埃菲尔铁塔、卢浮宫、凯旋门之外,往往还要去看看这个著名的下水道博物馆。
巴黎的下水道均处在巴黎市地面以下50米,前后共花了126年的时间才修建成功,水道纵横交错,密如蛛网,总长2347公里,规模远超巴黎地铁。巴黎的下水道像河一样可以行船,昼夜灯火通明。这样的市政工程,虽然初期投资相当巨大,但是在后期的使用过程中却节省了大量的人力和物力。任何一条管线泄漏、短路或者其他故障,工人都可以随时进入地下维修。如果你不小心把钥匙或是贵重的戒指掉进了下水道,是完全可以根据地漏位置,把东西找回来的,因为下水道里也标注街道和门牌号码。从1867年世博会开始陆续有外国元首前来参观,现在每年接待10多万游客。
下水道建设与霍乱肆虐有关
巴黎在19世纪就能够设计出这样复杂的下水道系统,那是一个超前于时代的创举,这项巨大工程的设计师是巴龙·奥斯曼。奥斯曼在19世纪中期巴黎爆发大规模霍乱之后决心设计巴黎的地下排水系统。奥斯曼当时的设计理念是提高城市用水的分布,将脏水排出巴黎,而不再是按照人们以前的习惯将脏水排入塞纳河,然后再从塞纳河取得饮用水。到1999年时,巴黎终于完成了对城市废水和雨水的100%完全处理。除了正常的下水设施,下水道还铺设了天然气管道、电缆以及气压传送管道。直至2004年,设在下水道的真空式邮政速递管道才真正退出历史舞台。
伦敦下水道的诞生也和霍乱有关。1700年,伦敦已经是一个拥有57万人口的欧洲超级大都市,但城市的排水系统仍然极其糟糕。1831年,欧洲爆发霍乱。人们认识到,拥挤、肮脏的街道是疾病的温床。1856年,约瑟夫·巴瑟杰承担了设计伦敦新的排水系统的任务。他计划将所有的污水直接引到泰晤士河口,全部排入大海。巴瑟杰最初的设计方案连续5次被否决。1858年夏天,伦敦市内的臭味达到有史以来最严重的程度,国会议员们和有钱人纷纷逃离伦敦。伦敦市政当局在巨大的舆论压力下,不得不同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。
1859年,伦敦地下排水系统改造工程正式动工。有人担心地下被挖空伦敦会不会坍塌。为了解决这个问题,工程部门特地研制了新型高强度水泥。巴瑟杰发明的一套检验方法,成为现代各种商品质量检验的先驱。用这种新型高强度水泥,一共制造了3.8亿块混凝土砖,构成了坚固的下水道。1865年工程完工之时,实际长度超过设计方案,全长达到2000公里,下水道在伦敦地下纵横交错,基本上把伦敦地下挖成了蜂窝状。
巴瑟杰为管道设计了一个“防暴雨安全机制”,当降水量过多时允许污水排入泰晤士河。这个设计最初是为了应急,但随着城市发展,这个应急机制不得不经常启用,这使得每年都有3900万吨未处理的污水流入泰晤士河。伦敦市政府为了改变这种情况,启动了名为“泰晤士河隧道”的工程,这个工程将在2020年完工。
中国3000年前已有排水设施
其实我国修建下水道的历史也很悠久,可以追溯到3000年以前。在迄今为止的考古发现中,我国最早的下水道部件来自商朝。河南安阳殷墟遗址发掘的T字型部件,与今天市场上出售的家用下水道T字型部件几乎一模一样。
2006年,四川三星堆遗址发现三四千年前的“瓦状器”和“平状器”,考古学家认为它们的功能是一样的——下水道或是散水设施。其中一块“平状器”长49厘米,上下宽度不一,表面非常光滑,可以一片片首尾相接。
我国古代的城市排水系统兼有明沟、明渠和管道,明沟和明渠是指地面上人工挖掘的水道,小者称沟,大者为渠。管道指埋在地面下的水道。为了不影响交通、场地使用或观瞻,明沟和明渠可以加盖。明沟、明渠和管道有坡度,水借助重力从高处流向低处。
春秋战国时期,我国城市排水技术有了巨大进步。春秋时期成书的《考工记》中说:“窦,其崇三尺。”这里所说的“窦”,指宫中下水道。战国时期的城市中已有陶制的排水沟渠,称“陶窦”。陕西咸阳东郊曾发掘战国后期的秦都咸阳的一座宫殿遗址,推测为高台建筑,台面有比较完善的排水设施。
我国古代排水设施的杰出代表当属福寿沟。福寿沟位于江西赣州,修建于北宋时期,堪称罕见的成熟、精密的古代城市排水系统,虽经历了900多年的风雨,至今仍是赣州居民日常排放污水的主要通道。福寿沟工程通过科学合理的设计,利用城市地形的高低差,全部采用自然流向的办法,使城市的雨水和污水排入江中和濠塘内。
福寿沟分为三大部分:一是将原来简易的下水道改造成断面为矩形、用砖石砌垒的宽渠,主沟断面宽约90厘米,高180厘米左右,沟顶用砖石垒盖,纵横遍布城市各个角落,将城市的污水收集、排放到贡江和章江;二是将福寿沟与城内的几十口池塘连通起来,增加暴雨时城市的雨水调节容量,减少街道被淹没的面积和时间;三是建设了12个防止洪水季节江水倒灌、造成城中内涝灾害的“水窗”。这种“水窗”结构精巧,运用水力学原理,在江水上涨时外闸门自动关闭,水位下降到低于“水窗”时,排出的水流又能将内闸门冲开。
现代城市管网设计源于前苏联
我国多数地区的排水管一般在地下2到5米,最浅的不到1米,管径多在1米以内,所以,给排水相关专业的工作人员更常用“污水管网”这个称呼。为何我国采用这种地下管网式的设计呢?这还得从新中国成立初期说起。
新中国刚成立时,百废待兴,老祖宗遗留下来的明渠和暗沟相结合的排水系统大多年久失修,淤塞严重,甚至垃圾堆积、污水四溢。老舍话剧《龙须沟》表现的就是那时老百姓的生活场景。这种情况造成了许多环境卫生问题,新中国的缔造者们一面开展“爱国卫生运动”填沟修塘,一面积极学习建设城市排水系统的经验,而学习对象毫无疑问就是“苏联老大哥”了。北京、广州、沈阳、天津、武汉等一批重点城市和新兴工业城市,在前苏联专家手把手的指导下建设起了现代化排水工程,将前苏联地下管网式排水设施全盘复制到了中国。
管网式排水设施显然比廊道式下水道造价低、见效快,不过,前苏联位于高寒地带,大部分地区降水较少,莫斯科的年平均降水量为582毫米,列宁格勒为585毫米,但我国很多地区降水较多,尤其是秦岭淮河以南地区年降水量都在800毫米以上。埋深只有5米的管网式排水管道,设计偏保守,小口径的排水管承载能力也有限,在高寒少雨地区使用是没有问题的,但在我国雨水较多的地区,这样的管网应付瞬时暴雨就显得捉襟见肘了。
其实从排水设施本身来看,管网式并不比廊道式差,只要设计合理,调度得当,都可以发挥出很好的排水作用。相比起廊道式,管网式埋深浅、口径小,排水效率偏低,因此需要就近迅速排水。前几年,我国一些城市高速扩张,湖泊河道不断被填埋挤占,铺装硬化的地面越来越大,城市看上去干净整齐了,但是当暴雨从天而降时,地面没有足够的渗水能力,城市没有足够的蓄水能力,形成内涝就不奇怪了。