管网知识中外城市排水管网的发展历史与经验

2024-03-25 开运app下载

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、发展历史，展示不同时空下，管网与经济社会持续健康发展、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。

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。

在公元前3000多年，人类就出现了最初污水排放的系统结构及形式。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及形式，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正真获得真正意义上的解决，排水体制的进步发展缓慢，包括巴黎、伦敦等大城市，一直处在卫生状况差、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。

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。

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，污染其实就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，推动有关技术进步；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，逐步推动排水行业的发展。

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。

纽约为代表的美国排水系统的发展状况，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。

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仔细考虑灾害防控，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。