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中外城市排水管网的发展历程与经验
来源:www.cqzrhj.com 发布时间:2023年11月30日

      清华大学环境学院研究员刘艳臣从文明发展与城市排水管网的关系出发,全面回顾城市排水管网发展的历程。通过中外典型城市排水系统的设计、建设、发展历程,展示不同时空下,管网与经济社会发展、与城市、与当地地理及自然条件相呼应的理念、模式、路径演变,结构与功能的不断提升。



城市排水发展历史脉络



       人类社会在主要的文明发展阶段,在水的收集、排放、排水管网的规划、设计、建设等方面,呈现了不同的特点。




早期文明






       在公元前3000多年,人类就出现了最初污水排放的系统结构形式。随着工艺发展,管道实现从木石结构到陶土结构的发展,逐步形成房屋间隔的排水网络结构等。在古希腊时期,出现了首 个组织比较良好的浴室和厕所,开始意识到“水卫生”的重要性,尽管当时的技术还比较初步,但已经形成了用水排水制度雏形。


      在其后的罗马帝国时期,形成了城市水系统的雏形,包括兴建引水渠解决城市用水需求,建设地表沟渠进行排水,收集污水(尿液制氨)进行农业用回用等,实际上形成了污水资源回用的基本理念。但总体上,这种水系统还是基于自然沟渠进行污水排放,也为后来城市发展留下了卫生危机的隐患。





      中世纪的欧洲,虽然在大城市中配备了排水的一些基本结构形式,但由于观念落后、社会动荡以及管理缺失等,排水排污问题实际上没有得到真正意义上的解决,排水体制的进步发展缓慢,包括巴黎、伦敦等大城市,长期处于卫生状况差、疾病困扰的状况。


      而随着工业革命的兴起、发展,城市排水从大型排水布局设计、管道建造形式,到水处理解决方案等多方面,进入了新的发展阶段。


法国巴黎





       19世纪末,巴黎提出了污水价值化、可持续水管理的理念。为缓解缺乏淡水、内涝与瘟疫等问题,开展新巴黎下水道系统建设,利用塞纳河高水位收集淡水,排水管道收集和利用雨水清理街道上垃圾,足够大的容量可迅速排放雨水,同时收集家庭污水与工业废水等;在阿切尔提出污水农场概念,把集中收集到的粪便用于农业生产的肥料,并成立专门公司,采取商贸的形式去运行。



英国伦敦



       伦敦在1427年颁布了第一个关于下水道问题的英国公共法案,禁止污水直排,但实际上在很长一段时间(数百年)里,随着城市人口数量增长迅速,污水直接排放的现象屡禁不止,污染实际上是被转嫁给泰晤士河。曾有专家主张建立双排水系统,但因为工程成本高昂无法付诸实践;也曾在泰晤士河的北部和南部建造一些“联合”截流下水道,但其实仅仅是将下水道中的污水输送到伦敦东部,问题再次转嫁至河流下游,没有从根本上解决问题。



       17世纪初起,“抽水马桶”的发明和逐步普及,带来建筑排水产业的发展,推动相关技术进步;尤其是1861年之后,随着先进节水型冲水系统的出现和世界性传播,带动了排水系统的发展;直到19世纪末,污水生物处理技术的出现,从根本上改变了形势,进一步推动排水行业的发展。





德 国



       近代以来,德国较早开展排水体系的探索实践。在汉堡较早建立覆盖城市的排水系统,法兰克福建设了第一个现代性的合流制下水道系统。尤其是在雨水管理方面,理念先进,起步早,上世纪60年代,就开发了源头处理设施。




美 国



       纽约为代表的美国排水系统的发展情况,呈现起步相对晚但后期发展较快的阶段特征。19世纪中,芝加哥因为城市地势低洼,排水困难,没有条件建立排水系统,曾大胆采取整体抬高城市建筑10英尺,建造下水道系统,促进后来美国地下排水系统建设。






       20世纪初期起,出于污水集中处理成本、经济迅猛增长、城市人口增长和规模扩张等需要,基于经济社会条件比较好,美国较早和较快推动分流制系统建设。同时期,欧洲各国如德国、瑞典、英国等也开始发展雨污分流系统。



日 本



       1930年代之后,日本城市排水体系建设进入快速发展阶段。建设一系列现代化的下水道系统,以改善城市排水和卫生条件;东京、大阪等地分别建设了庞大的排水系统,包括污水处理设施。针对其自然气候等特征,日本整个排水系统更多需要考虑灾害防控,包括应对雨季溢流以及洪涝等问题。从1992年开始,持续15年建设支撑城市内水和外水防控的地下排水系统,采取综合措施,显著减少城市内涝。







中国排水系统的发展





      以商代盘龙城为典型,早期我国通过地下石砌排水渠道构成排水网络,雨水汇入城门下的水道再流进护城河,出现了雨水利用概念的萌芽;春秋战国时期,随着百姓聚居,城市规划的意味明显,“筑城以卫君,造郭以守民”,统一、惠及全城的给排水系统逐渐形成,具有排水御敌的双重功效。



      汉代逐步发展起的完整下水道体系,为宋元明清时期排水管网发展建设奠定了基础。在西安发现的汉长安城排水设施主要包括室内集水排水设施、庭院排水设施、雨水井排水管道、路沟、排水沟渠和城壕等,并由此构成一套完整的排水系统,相当发达完备。






      从宋朝起,我国在城市排水的规划和设计、建造等方面均体现比较高的水平,涌现出北宋赣州福寿沟这样体现人水和谐理念的案例。






      近代以来,中国城市排水系统实际上没有取得显著发展,处于相对落后的状态,直到新中国成立之后,才开始大力推动城市基础设施建设。







       我国城市排水最大的发展实际上在改革开放之后,随着城市化快速推进,排水管网建设的规模、速度不断提升。






小 结



      文明进步下的社会需求是推动城市排水管网不间断变革创新的源动力,持续涌现的技术和产品创新,支撑实现经济社会和城市发展对排水系统的核心需求,同时这一巨大的基础设施建设也离不开政府的强力推动。而在不同的发展阶段,排水管网系统都在努力追求对自然、城市、经济社会、人等多要素的考虑和统筹,体现和谐与可持续性。



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