从故宫从不内涝积水的谣言说起为什么我们的城市会内涝积水

文摘   科学   2023-08-24 09:36   江西  

作者微信:XU--TUTU


几天网上开始流传这样一个照片,画面中故宫积水内涝,下面有网友评论“故宫六百年来从未积水,经过现在更加科学的排水措施,终于积水了!”在网络上被自媒体不加查证转发。造成此言论传播甚广。在百度搜索故宫积水的99%结果都指向了故宫六百年来从未积水的结果。经过笔者在反复查证文献还是找到了故宫历史上曾经积水的证据。朱国桢曾记录:万历三十五年(1607)丁未闰六月二十四等日大雨如注至七月初五六等日尤甚昼夜不止京邸高敞之地水入二三尺各衙门内皆成巨浸九衢平陆成江洼者深至丈余官民庐舍倾塌及人民淹溺不可数计内外城垣倾塌二百余丈甚至大内紫禁城亦坍坏四十余丈。在清代也有官员在《奏为派员疏濬紫禁城内河道淤塞事折》详细记录紫禁城每个地方积水情况,读者可以在网上检索这个奏折查看。如果只说故宫六百年来从不积水还是可以理解为对故宫历史不太了解,但是说“经过现在更加科学的排水措施,终于积水了!”显得贬低对现代排水科学了。接下来我将从设计角度分几点来讨论一下为什么现代城市容易积水。

首先要了解几个概念,为了照顾一部分读者这里对这几个概念牺牲一些在学术上的语言准确性进行通俗化解释。暴雨强度:单位时间单位面积的降雨量单位,形容一场雨的大小,此数值越大表示下雨越猛烈。重现期,是一个统计学概念,统计有一定区域有降雨记录历史以来大于或等于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间,可以简单理解为某一个降雨强度几年会出现一次,新闻中经常能够看到五十年一遇,一百年一遇,就是这样大的雨平均五十年或者一百年会遇到一次,这里说平均是一个概率问题,在实际中可能会存在小于五十年出现一次,就像掷骰子,对于一个公平的骰子,每次掷出一点的概率是六分之一,但是也会连续两次掷出一点。管网设计重现期:对于设计的排水系统所能承受的最大降雨量对应的重现期。当降雨重现期超过管网设计重现期时就会出现地面积水,超过管网设计重现期的雨量需要通过道路地面排放,导致道路地面出现积水。对于同一地点降雨重现期超过管网设计重现期越多道路地面积水越严重。当然提高设计重现期会提高排水管网建设成本。


接下来讲述现代科学体系下面的雨水排水设计,《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2019)不同区域设计重现期见下图。

《建筑给水排水设计标准》(GB 50015-2009)不同区域设计重现期见下图。

可以看到在2019年之前的小区排水建设标准甚至只要求一年的重现期,也就是说如果开发商对于成本控制严格要求设计师采用一年的设计重现期,在理论情况下会出现平均每年这个小区都会积水一次。积水严重性跟降雨重现期呈正相关。

可能会有读者提出来为什么不提高管网设计重现期标准来避免这种情况呢?这就不得不提设计重现期与建设成本的关系了,首先现在建设标准正在提高,其次已经建成的管网难以改造。最后低重现期导致的地面积水能够很快排完,对生产生活影响较小,如果只从管网设计方面来提高设计重现期,随着设计重现期的提高,建设成本将快速提高。所以目前国家对海绵城市重视了起来,从以往的降雨从小区快速排出转变为在小区设置海绵设施,让小区能像一个海绵那样替城市雨水排水管网减少一些压力。从源头让雨水更多的下渗,设置雨水收集池在下雨时收集雨水,下雨后错峰排出。


目前《建筑给水排水与节水通用规范》(GB55.20-2021)已经执行,其中作为强制性条文的4.5.11 建筑与小区应遵循源头减排原则,建设雨水控制与利用设施,减少对水生态环境的影响。降雨的年径流总量和外排径流峰值的控制应符合下列要求:

1 、新建的建筑与小区应达到建设开发前的水平;

2 、改建的建筑与小区应符合当地海绵城市建设专项规划要求。要求新建的建筑与小于能达到建设开发前的自然地面水平,这样可以很大程度上缓解城市道路及小区的积水问题。


看完以上问题在我们可以这样看待故宫的雨水排水系统,故宫的雨水排水系统的设计标准很高,也就是设计重现期取得很大(笔者未查询到测算数据),再加上故宫地势高,主要建筑都建设在高台上,道路积水对建筑本体影响不大。超过设计重现期的积水不严重,不是现在的理论技术出现了什么问题而是降雨超过了故宫本身的设计重现期。现代小区由于成本,建设区域等各个方面的限制重现期设计的很低,导致了小区经常积水。


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