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暴雨成灾:脆弱的城市地下

2006-08-22 15:21 作者:朱文轶 2006年第30期
7月24日让北京措手不及的那场暴雨“光顾”时,中国城市规划设计研究院副总工程师杨明松正好被堵在了路上,“一到丽泽桥,下大暴雨,车完全不能行驶了”。

7月24日让北京措手不及的那场暴雨“光顾”时,中国城市规划设计研究院副总工程师杨明松正好被堵在了路上,“一到丽泽桥,下大暴雨,车完全不能行驶了”。

杨明松第二次看时间,已经是20点,“从设计标准讲,短时间的积水,不是很深的积水,都应该是正常的”。

但是那天三环主路的积水用了两个多小时才排干,杨明松的汽车终于再一次启动。他于是觉得,那套在标准条件下行之有效的地下系统“可能不是很正常了”。

30毫米和50毫米的差异

北京气象局气象台台长郭虎最近一直在统计这个月来暴雨的数据。一个月27场雷雨。他告诉记者,一些暴雨已经不属于普通降雨,本身就是一种气象灾害了。“局部暴雨也是气象灾害中的一种。”郭虎说,“4小时之内,城区的降水量大部分超过50毫米,降雨非常强,降水非常集中,造成北京部分交通瘫痪。”

气象部门对这种突发性灾害性天气的预报难度很大,因为气象自动监测站对异常天气的监测报告系统是实时的。

“雷暴,在我们周边的时候,并没有被认为是危险灾害天气。它进入北京市区后,特别是进入城区后突然加强。”郭虎介绍,气象台事先预测到会有降雨,在一周之前做周报的时候,他们就预报有雨,到突发暴雨前天,天气预报还只是显示“明日将有小雨”,而到了第二天中午却发现下午可能会出现阵雨,到了下午15点,气象雷达开始显示云层变化很快,估计会出现强降雨。就在各种数据刚刚发生剧烈变化的时候,暴雨就在16点钟突然来临。

今年七八月份连续的几次暴雨都属于这种情况。从气象部门发布警报到城市应急机构作出决策只有一小时时间,郭虎说:“我们提前一小时发布天气预报,报告121,包括预警塔,有关部门,通知他们北京下午有强雷阵雨天气。”

“阵雨”和“强降雨”在城市应急决策者那里是截然不同的应对方案。“正好差一个量级。”北京市防汛抗旱指挥部办公室总工程师王毅说,“天气预报说的是阵雨,阵雨的概念就是有时候下,有时候不下,而且阵雨一般都不会太大,小于中雨的水平。中雨的概念是24小时降雨在20毫米以下。一般接到大雨以上的天气情况,我们会给各区县防汛指挥部发紧急通知。从最初预案到最后确定实际雨量,尽管有一小时左右的提前量,很多工作已经来不及了。”

更准确地说,“30毫米”和“50毫米”的差异搅乱了所有预案。“我国城市排水系统的设计重现期较小,北京是作为重要地区按2到3年一遇设计,这是很高的标准了。”在这个标准下,北京城区设计排水速度为每小时30毫米,也就是说,控制在30毫米的流量,在没有其他因素干扰情况下,现有排水系统是应付得过来的。“像武汉、成都这些城市是一般地区,往往一年一个标准,也不是不可行。”中国地质大学防洪减灾专家孙蓉琳说。而北京七八月份接连遇到的暴雨以50毫米以上居多,为5年一遇,排涝系统如临大敌了。

“一些地方两小时的雨量就超过100毫米,这样的降雨基本上都超过了市政排水基础设施的承受能力。”王毅说,前几年北京也有地方发生积水,道路积水比较浅,也就是20~30厘米,那时候我们可以发动环卫工人上街扫水,但雨量太大之后,积水到了1.5米深就不可能发动环卫工人扫水了,这直接造成了一些地方的局部积水。

北京城区的四大雨水排放系统是清河、坝河、通惠河和凉水河,布置了纯雨水管线和合流管线近几千公里的排水管网。“北京大型立交桥通常有两三层汽车通道,为了拓展空间,最底层行车道往往低于地平面,不能自流排水,为了解决这些下挖式立交桥底排水问题,北京规划市区1085平方公里范围内,在二三四五环路上分布着几十座排水泵站。”中国水科院防洪减灾专家、总工李娜说,正常情况下,下雨后,水泵开动让雨水通过漫长的排水管道进入四条河道中。当雨量突然由30毫米增至50毫米的时候,水泵的工作预案也被打乱,很多泵站没有被及时打开。由于北京立交桥主要都通过泵站排水,使一些主干道的立交桥大量积水,造成严重的交通问题。

复杂的地下

“30毫米和50毫米的差异”造成的压力实际上带给了本来就脆弱的城市地下。

“西方大城市都有完善的地下排水系统,这些城市市政建设资金的相当大部分是用在了地下。和它们宽大的下水道相比,我们的地下水道口径小得可怜。”一名专业人士说,但如果把城市排水系统提高到10年到50年一遇,在经济上将是一笔难以计算的巨大开支。更何况,和国内大部分城市相同,北京的地下空间被众多管线占据,排水管线几乎没有太大增容的可能。

“地下到底有多少条管线,没有人能给出个确切答案。”2005年3月1日起施行的《北京市城市地下管线管理办法》中所称的地下管线是指燃气、供热、供水、雨水、污水、中水、电力、输油、照明、通信信息、广播电视、公安交通城市基础设施地下管线,一共12类。不过,每一类管线未必只有一种。以通信信息管线为例,中国电信、移动、网通、联通、铁通、卫通六大电信运营商的总部均设在北京,除少数路段的光缆互相租用外,各大公司都铺设了自己的传输网络。“管线分离”的模式(即管道建设与运营相分离)目前仍然停留在建议阶段。北京市测绘设计研究院第六分院刘博文总工程师告诉记者,该院主要探测的热力、燃气、上下水等市政管线“在正常情况下,具体条数(与管线的种类相比)至少要翻一倍,三到五倍也是有的”。

自1949年解放以来,50多年的北京市政地下管线建设使地下管线增加了将近10倍,现在已经达到了3.6万多公里。而相对情况是,城市的地下空间也日益复杂。“上海市政管线总长度达4万多公里,勘探孔总量在20万个左右。地下就像迷宫。”北京规划院顾问张敬淦说,“管理如此庞大的城市地下空间,我们仍在使用手工方式。由于各单位地下各种管线的陈旧、事故、新建、改建、维护等建设项目自行建设,相互破坏彼此管道的事件时有发生。”

自来水集团客户服务部经理助理李嘉铭说,截止到去年11月底,全市共发生了77起由于市政施工不当而造成的水管爆裂事故(平均每5天一起),其中损失水量在数百吨以上的重大事故有13起。根据北京市水务局统计,2005年因为施工造成的供水、排水等管网事故不下二十几起。“地铁施工在管道下进行,施工过程中如果土回填得不好,整个管道的基础出现问题,管道很可能变形,一段时间后就可能开始漏水。京广桥那样的塌陷就会一再发生。”

张敬淦说,6万米的地下管道在设计之初是完全可以排除北京城市地上水的,但因为很多不能及时发现的工程损坏,在应急状态下,实际上发挥作用的排水系统还要大打折扣。

市政工程处的有关负责人表示,他们深感近几年北京城市建筑面积越来越大,而市政管道的铺设速度却一直跟不上城市建筑发展的速度。“实际上,是地下缺乏规划。”市防汛抗旱指挥部办公室副主任刘和平认为,许多新建居民小区未按标准新建排水设施,没有配套的下水工程,而是接入原有的市政管线。中国城市规划设计研究院副总工程师杨明松说:“原有的排水系统负担一平方公里的排水面积,如果新开发地区没有其他出口,把别的地方的雨水再加到一平方公里原有的范围里排的话,肯定是要加重它的负担,必然要造成它超载。”

“地下管线的数据涉及到12个权属单位,管理是个困难的事情。”张敬淦说,对北京市整个五环以内的地下管线进行全面探测,大约需要10亿元人民币。这笔钱由谁来出,不是一个简单问题。“市政管委是地下管线的管理单位,但对各地下管线的所属单位并无行政权,更多是协调管理。在地下管线的建设审批中,也并不归市政管委来负责。为了建设‘北京城市地下管线综合管理信息系统’,北京市政管委向各权属单位要求得到管线数据,也是经过北京市委书记会议上讨论通过才得以完成。”

“许多欧洲城市,先建地下排污排水设施,再在上面建城。我们是先建城,再顾及地下。往往就会出现‘地下硬件跟不上地上硬件’,管理部门于是‘头痛医头,脚痛医脚’。”

古老的城市下水道

上世纪90年代,燕莎附近出现污水上涌是北京第一次面对地下系统的问题。中国城镇供水排水协会排水专业委员会秘书长王岚说,这叫地下管道的“满流”——管内流量达到了最初设计的最大负荷。而目前满流的管道比例进一步加大,占到了60%左右。最早出现这一情况的大望路、燕莎这两个地方是北京城市化倾斜的地带。“北京地下管道管径设计偏小,造成流出不畅,尤其到了雨季,一旦遇到河道清淤不够,就会出现水倒灌的情况,下水道井盖都往外顶,被称为‘顶托’。很多环路主辅路汛期积水也有很大一部分原因来自于此。”

负责市政道路积水处理的市政工程管理处有关负责人表示,城市排水系统是“小马拉大车”,北京和大部分城市的地下管线都在超期服役。

据北京排水集团统计,东城、西城、宣武、崇文四区地下就有100多公里、600多条明清时期修建的排水管网仍在使用。这些暗沟有皇家修的,像故宫;也有商家或政府修的;还有市民修的大量四合院或胡同里的暗沟。它们中除了故宫修建的排水设计良好,仍在发挥作用,其余的塌陷、腐蚀情况严重,并且这些沟段大多被后来修建的居民房屋及商业街店铺所覆盖,几乎没有办法翻建更新。

张敬淦说,北京城的下水道早在营建元大都时就已开始建设,到1787年乾隆时期,全城已有全长429公里相当完整的沟渠系统。军阀统治期间,仅把几条明渠改成暗沟。“北京市政府在1949年至1952年三年多的时间内,整修了旧下水道266.6公里,使全部旧下水道恢复了应有的排水效能。继排水和供水管线之后,上世纪50年代末,北京开始建设煤气管网和热力管网,最早一批管线埋入地下已经40多年了。”

目前在北京排水中发挥最重要作用的管道,绝大部分就是这一批修建于上世纪五六十年代,它们还算是地下管道中的壮年。“大概有2500~3000公里,多数埋藏于地下4~6米深,管径大致在400~800毫米,也有占30%左右的干线管道埋藏地下10米,直径在1米以上。由于国家当时没有强制性标准,地下管线不像地上建筑一样有设计寿命,各种管线的材料和口径也是五花八门,这部分承担了城市主要排水功能的管道现在老化问题越来越突出。”

这种陈旧的下水道系统中地下雨水管线仍和污水管线共用一条管道,这种“同流合污”的运作模式直接影响了雨水的尽快排放。据市政工程处的工作人员解释,生活用水、地下水、雨水等等全部要通过地下管道来排除,生活用水越来越多占用了大量的地下排水管道,雨水多的时候管道自然就会出现吃紧现象。

另外,“为防止河道污染,平常雨污合排管道里面的水,并不直接排入江河,而是进入污水处理厂。但在雨季,雨量一旦超过城市排水系统和污水处理厂的负荷,就会直接排入江河。”孙蓉琳说,也正因为合流的原因,平时河道闸都是关着的,怕污染了河源。当出现暴雨的应急时刻,排水管道属市政工程管理处管理,而河道则属其他部门管理,二者往往协调不好,河道闸不能在紧急关头最短时间内开放,直接限制了雨水的排放能力。“当然,雨污合排容易汛期出现环境污染事故。如2004年7月中旬淮河遭遇到的十年来最大的污水团。”

作为北京城区重要河流之一的凉水河,在排洪过程中应当起到及时接纳城市积水的作用,但同时也面临着污水带来的污染,“所以,凉水河的治污一直迟迟解决不了”。

“管线投入一直是个难题。不要说更新、增容,地下工程的任何一点维修都耗资巨大。实力雄厚的北京排水集团现在负责的管线仅400公里,剩余的2000多公里管线的维护都在拥有管线所有权的市政各区和各单位,它们的资金能力相对不高。”张敬淦说。

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