城市地下排水管道设计方案探讨
一、新闻综述
2012年07月22日 21:59:34
来源： 新华网
２１日白天至２２日凌晨，北京城遭遇自１９５１年有气象记录以来最凶猛、最持久的一次强暴雨，北京暴雨洪涝灾害已导致37人死亡，7人失踪。
关于此次灾害的主观因素和客观原因，
1、是现有排水标准不够，但提高标准又可能意味着浪费资源
北京市防汛抗旱指挥部办公室总工程师王毅曾介绍，２０００年，北京市建成区面积仅７００多平方公里，２０１０年已达近１４００平方公里。目前，仅天安门广场和奥林匹克公园附近的排水管线能达到５年一遇的排水标准，北京市市政雨水管网大部分是按照１至３年一遇的标准建设的，也就是能够适应每小时３６毫米至４５毫米的降雨。然而，“如果一味地提高建设标准，建完后，很多管道可能派不上用场，是资源的浪费。
2、是“重地上、轻地下”的城市建设通病
中科院院士、中国水科院水资源所所长王浩说，城市快速发展使地下空间不断被占据，难于满足供排水系统升级不说，还分属在市政、排水、环保、电力、通讯等不同部门，还没有一个统一协调的机构统一规划、建设，当务之急是明确责任，整合力量，改建排水管网。
3、是城市基础设施长期投入不足，历史欠账多。
以上海为例，有调查显示，2008年城市排水管网覆盖率约为60%，其中内环以内98%，内外环间61%，外环以外仅有36%。其他城市则更不容乐观。
4、是应急机制不完善。
例如：“北京气象局副局长曲晓波向媒体表示，由于基站数量有限，暴雨预警短信难以做到全面覆盖，手机预警信息发送尚有技术障碍。对此，北京移动率先站出来表示，北京移动全网发送短信没有技术障碍，此前已与市政府合作多次。而且，北京气象局并未和其有合作。”
最近新闻还列举我国其它城市如武汉、长沙大雨时因管理问题造成的内捞情况，如泵站因无电停开；立交桥下排水管道无用；排水口堵塞等等。
新闻还列举了巴黎等等西方国家的先进的地下管道系统。也列举了我国宋代江西赣州的福寿沟地下排水系统。
新闻还提出了一个重要的工作态度问题：“态度和观念”
现成的例子是青岛，100年前，德国在青岛建的地下管网，现在青岛的这个德国建的老城区不涝，但是新城区就会涝。
问题综述：现有排水标准偏低造成积水，应急机制又不完善加大了损失程度。
二、问题解析
一个城市地下排水系统的建造是其目的、成本、技术难度、城市历史的综合产物。
1、从历史角度看
欧洲诸国普遍重视地下排水管道的建设，建造巨大的地下排水系统，一个重要原因是它经历了从1347至1353年，席卷整个欧罗巴的被称之为“黑死病”的鼠疫大瘟疫，[它夺走了2500万人的性命，占当时欧洲总人口的1/3！]主要是为了防止因积水造成大规模的传染病流行，痛下决心的结果，而我们有没有必要在地下50米也建造如此巨大的工程，就值得考虑了。
同时，欧洲的工业化带来的城市污水处理问题比中国早得多，而我们，直到七十年代，城市的粪便还由环卫部门收集起来出售给农民用作肥料，厨房残茶剩饭也有人专门收集用来喂猪。而这是城市污水的主要来源。城市立交桥也是最近几十年的产物，而它是最容易积水的地方。
可以说中国的城市化所带来的问题集中在改革开放以后的几十年时间。而且改革开放是一个先求生存、次求发展 、再图完善[即经济发展的可持续性问题]的过程，体现到城市基础建设上，就是“重地上、轻地下”。客观的说，就是地上的事情比地下更急，如果此次不是因为伤亡惨重，就不会引起轰动。
2、从气候等环境看
英国、巴黎经常下雨，人们出门都习惯带伞，因此，如何解决因雨产生积水的问题比中国的城市更重要。
日本东京建造先进的地下管道系统，一个重要原因是防止台风的危害。
德国人历来做事认真，不仅仅是造地下管道，一个民族性格的形成更加不是几十年能够完成的。
3、从经济角度看
A：经济环境方面
一个国家的经济发达程度不仅仅是所拥有的资本的多少，更重要的可能是其经济环境、人才结构等等。
伦敦如今使用的下水道系统建于150多年前。1856年，英国的设计师开始研究设计伦敦的地下水道系统，而此时英法联军正在中国发动第二次鸦片战争。
也就是说，当英国出现“设计师”法国出现“工程师”等称谓时，我国的精英们还沉湎于“八股文”中。
我国现有很多经济制度都是参照西方的先进制度而建立的，其中缺少了一个积累的过程，因此其效果大打折扣。例如：ISO质量管理体系，工程监理制度等等。
对于此次的北京暴雨洪涝灾害，总结的一个主要原因就是城市规划问题，但城市规划虽然我国解放后就已经建立，但它是建立在计划体制下，改革开放以后情况已经发生了很大的变化。如规划单位的能力、规划的难度、规划的执行等等都发生了巨大的变化。
B、经济基础方面
英法等国150年前建造的地下管道系统均是在其国力最强盛的时候，而我们现在那个城市的地方财政有能力在本届政府任期内将：“城区下水道建于地面以下50米，纵横交错，密如蛛网；”
一个地方财政的增长有限，除非有新的收入来源，要增加建造如国外规模的地下管道系统，就只能是拆东墙补西墙，难以持续投入。即还要不要建经济适用房？要不要增加就业机会？
要知道：“1991年，巴黎市开始第一期下水道修复计划，计划更新500公里管道。一期计划用时20年，”
日本东京“首都圈外围排水工程”。
由日本政府国土交通省建设，于1992年开工，2002年部分发挥作用，2006年完工，总投资2400亿日元(约合180亿元人民币)。
也就是说，小规模的地下管道系统可能不能解决根本问题，但大规模的地下管道系统又可能不是一届地方政府能够完成的。
4、从管理角度来看
一个问题的解决方案是硬件建设、软件建设的综合体，如果硬件建设差一点，就需要更多的软件建设来弥补，以地下管道建设为例，如果按1年的排水标准建设，就意味着管道的管径较小，管道位置较高，就需要有人经常清理管口的垃圾，防止堵塞，下雨时可能还需要专人即时清理，这就需要严格的管理机制。增加管理方面的投入。而这些管理制度的建设并不是参照一些西方国家的制度就万事大吉，有一个长期实践的过程。
从最近几年的城市积水新闻来看，有的因管理泵站因欠工资和无电没有开启导致；有的因立交桥下的管道形同虚设，等等。而这可能牵涉到的不仅仅水务局一个部门，不是降几个人的职就能解决问题。
三、解决问题方向探讨
1、全盘考虑，统筹兼顾
城市地下管道涉及到自然降水、城市污水、各类管、线敷设，地面交通等等方面。
建造投资更需要多届地方政府和国家财政、银行系统支持。因此，只有全盘考虑，统筹兼顾，才能做到尽量减少成本，提高投资效率，减少各种矛盾冲突。
2、通过市场机制来提高决策的可执行性和经济效率。
A：一个长远的城市地下管道系统规划，可能需要几届地方政府的努力才能完成，而维护则更是一项长期的工作。如何减少决策中的人为失误，避免规划经常修改的情况，保证计划的执行？只有通过市场机制下的经济合同来约束。
例如：一个城市总体的地下管道建设标准、规模。当政府相关部门提出可行性报告后，对报告如何进行客观的评估。其评估可能需要大量的专业人员进行专门的研究，才能得出客观的评估，即需要组成专门的机构进行[国外通常请专业的咨询公司专门对建设项目的投资进行控制管理，我国现在虽然也成立了很多监理公司，但开展投资管理业务的几乎没有]，但我们现在很多建设项目往往只是临时性的邀请几个专家进行简单的评定，其结果自然只有一些泛泛之论。
以下是新闻摘要：
[作为站在防内涝“前线”的城市，广州正试图率先建立内涝防御系统——深层隧道。
深层隧道是埋在地下50米左右的大型盾构排水管道，在美国、伦敦、日本等国都有应用的先例。下暴雨时，当降雨量超过浅层排水系统负荷，多余的水可以流进“深隧”，暂时储存起来；一旦长期干旱，开启地下泵站，可将“深隧”里的水抽到河涌实现调水补水、或者用于城市绿化浇水。同时，建设“深隧”后，也有利于解决城市初雨污染和污水排入河涌的问题。因为“深隧”把初期雨水和溢流污水收集后，可输送到污水处理厂处理，减少对河涌污染。
7月20日，广州市召开深层隧道排水系统对策研究论证会。市水务局邀请了9位国内外著名专家对广州市提出深层隧道排水系统对策进行了论证。专家认为，广州市探索深层隧道排水新思路具有前瞻性，建议尽快开展深层隧道排水系统规划研究，与相关规划衔接，通过深化研究提出可行性方案。
记者从会上获悉，今年7月，广州市市政设计研究院7月份提交了一份广州市深层隧道排水系统对策研究报告。据市政设计院介绍，针对广州市老城区“截污”、“初雨污染”和“内涝”三方面的排水问题，在保留并充分发挥现有排水系统和河涌水系作用的基础上，通过深层隧道排水技术的应用，可以达到充分改善河涌水质，提高排水、排涝以及河涌水系排洪系统标准的目标，保障城市水安全。研究报告建议广州市应科学推进深层隧道排水建设，包括做好规划研究，推进试点工程施工，对地下空间的开发和管理统一部署，开展广州初期雨水径流污染研究，开展深层基础地质资料勘察等。]
相信通过此次北京的暴雨所产生的影响，广州市会更加重视“深层隧道排水系统对策研究报告”可能很快就会将其提到建造的日程表上。
但对该报告的科学评估呢？对其它方案的选择呢？
也许就是上面新闻上的：“7月20日，广州市召开深层隧道排水系统对策研究论证会。市水务局邀请了9位国内外著名专家对广州市提出深层隧道排水系统对策进行了论证。专家认为，广州市探索深层隧道排水新思路具有前瞻性，建议尽快开展深层隧道排水系统规划研究，与相关规划衔接，通过深化研究提出可行性方案。”
可能有人会说：专家们只是提出建议，同时也表示了：“通过深化研究提出可行性方案”
但问题是，专家的建议可能就已经确定了建设大的方向，下面就是专业人员进行生搬硬套了。如：对报告中的优点“足尺加一”，对可能的缺陷视而不见。
在此只提一个简单问题，广州大概不需要考虑长期干旱的问题，即这个系统可能功能单一，即综合成本高，将来的维护费用就会是个大问题，会不会出现：“买得起车，养不起车”的局面？
B：市场机制可以从客观方面对政府的规划进行检验，减少主观因素造成的的缺陷。
例如：如果我们对上面的：“广州市深层隧道排水系统对策”通过市场招标来进行论证，工程监理公司为了中标，势必集中公司的力量对方案进行充分的分析研究，寻找其中的缺陷，研究可能的替代方案。
C：市场竞争机制可以减少投资，提高投资效率，增加投资渠道，减少地方财政的压力。
四、一个简单的地下管道系统设想
笔者在研究如何减少城市道路车辆堵塞问题的过程中，考虑通过在城市主要交叉路口建造左转式立交桥来实现交叉路口的车辆全互通，由此设想将公交车辆和行人、非机动车道均移到地下，即在城市主要道路地下建造二层地下空间，上层是行人，下层是公交车道，为了解决由此产生的原道路地下敷设的各类管线问题。考虑在建造地下车道的同时，沿道路中心线建造地下共同沟来安置各类管线。鉴于污水处理工艺中主要是由各类水池[沉淀、曝气、氧化、二沉、恢复]和水泵构成，同时为了解决地下污水管安置的问题，因此将污水处理工厂中的各类设施也移到共同沟中，即用污水处理工厂中的各类设施来取代污水管，只需要将矩形水池改为管形即可，例如：污水经交叉路口一的沉淀管到交叉路口二，依次通过水泵提升曝气、氧化、二沉、最后的生态恢复沟就可露出地面，形成道路上的水沟作为景观带。[见附图]
上面的污水就地处理，还可以解决污水处理后的利用问题，即可以就地进行绿化养护等等，利用过程同时也是污水处理过程之一。
我们不妨想象一下，如果城市的主干道下有这样一个蓄水系统，还怕几十年一遇的暴雨吗？
同时，该地下共同沟可以通过对各类管线进行收费、通过对处理后的污水进行利用。通过地下二层空间的利用产生一定的收益，用作建设项目投资回报的保证，以吸引社会资金的投资，减少政府财政的压力。
