物种网 >> 专题关注 >> 夏季专题：城市暴雨背后的科技之问

内涝，已成为城市顽疾，面对天降暴雨，一座城市当如何应对？至少，之前我们做得不太好。例如2012年7月21日，北京天降暴雨，市区出现严重内涝，部分地区有严重的人员和财产损失，一时之间成为国人关注的新闻热点。当然，现代化大都市在暴雨面前暴露脆弱一面，国外的例子也有不少。2007年7月20日，英国伦敦因强降雨发生内涝，西南部地区积水近60厘米，飞机场和地铁运营受严重干扰，141架航班取消，25个车站关闭；2011年8月26日，暴雨袭击日本东京，降雨量达到创纪录的每小时94.5毫米，部分居民进行了疏散……我们不妨从科技角度来思考一下这个问题，2015，厄尔尼诺带来的降雨即将来袭，我们能做好吗？

有没有？完备的预警系统和应急预案

俗话说，兵来将挡，水来土掩。暴雨来了，只要准备充分，也能把损失减到最低，何况城市暴雨只是短时内涝，只要抵住了最初的积水“三板斧”，后面都好说，不过，这最开始确是最难熬的。

首先，及时的预警和预警响应至关重要。一般来讲，暴雨预警分成4个等级，分别为蓝色、黄色、橙色和红色。12小时内降雨量达50毫米以上的，为蓝色预警，一旦蓝色预警发布，城市各有关部门就应该做好排涝准备，学校应采取安全保障措施，驾驶员就应注意积水和交通安全；6小时内达到50毫米以上的，为黄色预警，此时就应开始交通管制，终止空旷地区的户外作业，切断部分高危电源，转移危险地带和危房居民至安全地带；3小时内达到50毫米以上，则应发布橙色预警，此时就应该注意防御洪水、泥石流等地质灾害了；3小时降雨量将达100毫米以上，或者已达100毫米以上且降雨可能持续，则对应最高级别——红色预警，除特殊行业外，应停产、停业、停课，做好因暴雨可能诱发的各种灾害的防御和抢险工作。

其次，城市应当备有应急预案，并实时跟踪降雨情况，及时启动预案。城市管理者要事先进行分析，确定易损区域和关键环节，进行危险因素辨识，构建暴雨灾害演化链和灾害演化网，提出合理有效的风险控制建议和对策措施。现在，基于计算机技术，已经可以结合城市的布局特点构建城市暴雨雨水管理模型，利用地理信息系统和遍布城市的雨水收集点，实时精确分析和预测城市积水、排水情况，能够为城市暴雨响应争取主动权。这一技术在国外已经开始应用，在国内也有了相关研究。

案例：布拉格的“移动城墙”
再好的设施也有应付不了的暴雨，面对这种情况，捷克首都布拉格就有一个好的应对办法——快速组装防洪堤，构建一道可以移动和拆卸的城墙。平时，一块块铝合金防汛板被储存在仓库里，一旦需要，在一天之内就可以组建起全长17 116米的防护系统。

下水道：城市的良心

城市的地下排水管道系统，在排水过程中至关重要，被称为“城市的良心”。在我国，由于近年来城市建设速度过快，排水设施建设相对滞后，标准较低，这是造成暴雨积水的一个重要原因。国外有许多成功的例子，可供借鉴。

法国巴黎海拔较低，是一座盆地形城市，年降雨量超过600毫米，但是却很少发生内涝，这就归功于它完备的排水系统。早在1852年，巴黎的排水系统就被纳入规划之中，现在它的地下排水系统总长已经达到2 400千米，规模比四通八达的巴黎地铁系统还要大。巴黎的下水道都在地下50米处，分成小下水道、中下水道和排水渠三种，其中排水渠十分宽敞，中间是3米的排水道，两边是宽1米、供检修人员通行的便道。此外，巴黎下水道的每一个岔道都有名称，和地上街道名一致，熟悉巴黎街道的工人在地下工作再不必担心迷路，如果大街上某处发生阴沟堵塞，工人们直接通过地名就能在下水道中找到相应的位置进行处理。这样的工程虽然初期投资很大，但是后期维护简便，也不用挖开路面、切断交通后再处理。不仅如此，在这个管道系统中还设有各种闸门、蓄水设施、净化设施，形成了一个复杂的调控系统。现在，巴黎人又给这些下水道安装了电子系统，可以在办公室里随时监测、管理它们啦。

法国巴黎的下水道，是不是比我们有些城市的下水道宽敞一些呢？

日本东京的排水设施建设起步较晚，但也在迎头赶上，最典型的就是“首都圈外围排水工程”。该项目在1992年开始施工，历时14年，建成了一组总长6.3千米、内径10米的地下管道，另外还有5处单个容积为4.2万立方米的储水池和一个容积数十万立方米、配备4台航空发动机改装的强力排水机的地下水库，堪称世界最先进的排水系统，全程使用计算机遥控，并在中央控制室进行全程监控。整个工程总储量可达67万立方米，一方面具有巨大的蓄水容积，另一方面具有很强的泄洪能力。建成后的那一年，所在区域雨季浸水的房屋数即从最严重时的41 544家减至245家。

东京地下的巨型分洪工程。

“软化”的生态城市不怕雨浇

现代都市高楼林立，犹如钢筋混凝土森林一般，整洁的柏油或混凝土马路纵横交错，道路两侧用水泥砖堆砌成行人路面，就连种植树木的池子也被装饰过了，树根处的缝隙被小心地抹上水泥，再把小石子按上去粘牢。瞧，整个城市都被水泥以各种方式覆盖了起来，一尘不染，被塑造成了一个完全硬化的干净城市！但住在这种“干净、整洁”城市里的人们，不得不接受这样一个事实——除了那零星的下水孔，这里就像游泳池一样密不透水，又怎能在下雨时不积水呢？一座适宜居住的城市应该是一座能渗水、可调水、会用水的生态城市。

生态城市需要大量“软”的草坪、树林等绿地，它们不仅有利雨水的渗透，而且在气温较高时能通过蒸腾作用将水汽释放到空气中以调节城市温度，还能吸附各种空气污染物、净化空气。

同时，对那些必须铺设的路面，应尽量采用透水材料，以透水混凝土、透水沥青、透水砖、草皮砖等替代普通混凝土、沥青、釉面砖等传统建材。这样雨水将能渗透至路基下，甚至到达地下含水层，减少产生路面积水。其实，在我国古代用大块青砖铺地就是一种透水性施工方法，但当代城市化进程中我们却忽视了地面透水的重要意义，结果引发了一连串的城市灾害和负面影响，有的可谓损失惨重。

此外，城市建筑的顶部也还未得到充分利用，应当重视屋顶绿化，增加城市屋顶的蓄水能力和小气候调节能力。

案例：良好的设计也能防止内涝——北京团城奇迹
2012年7月21日，身处暴雨中心的北京团城，却无一例积水报告，它的雨洪灌排系统，已有600多年的历史，这足以令暴雨中积水成河的现代都市反思和羞愧……

团城被称为“世界上最小的城堡”，始建于宋金时期，是我国著名的古代园林文化遗址。270多米长的城墙，看不到一个泄水口（吐水嘴），4500多平方米的地面上，看不到一条排水明沟，但无论下多大的雨，雨水很快就渗得一干二净。这其中的秘密就在于它古老却又先进的排水设计理念。

团城不仅使用吸水性很强的青砖铺地，而且砖形上大下小，呈倒梯形，砖与砖之间也没有灰浆，这使得渗水非常容易。团城的土壤层也有很好的透气透水性能，这些土壤按结构自上而下清晰地分为支撑层、有机质层和黄沙壤层。10厘米厚的支撑层主要成分有谷壳、石灰等，这能使地表水快速渗透，透气透水性都很好。

此外，团城中还有11个石质的水眼分布在古树周围，而且每个水眼的下方都有一个竖井，竖井与竖井之间有涵洞相连，整体形成一个“C”形，同样是用青砖建成的。若遇到大雨，多余的雨水便会借北高南低的走势流入到石质的水眼中，在涵洞内储存起来，形成一条地下“暗河”，既涵养水源又滋润植物。

北京团城，图片来源：昵图网。

城市需要“近自然型河流”

河流是城市的血液，是城市生物多样性的大展台，是装点城市的自然景观，也是排涝的重要通道，同时输送水汽，调节小气候。可以说，处于水网中的城市是幸福的。

但近年来，城市河流治理过程中，往往盲目采用建筑工程手段，造成自然河流人工渠道化、河流形态直线化、河道横断面规范化、河床防护硬质化，最后形成“三面光”的渠道。这样不仅建设和维护费用较大，难以持续投入，而且河流含蓄功能基本丧失，河道生态遭到毁灭性破坏，自净能力完全丧失，最终造成水体富营养化严重，藻类大量繁殖，水质降低，变黑变臭，蚊虫滋生。最后，有些地方干脆眼不见为净，把“第四面”——顶棚也扣上了，自然河流逐步改造成了地下河兼下水道……

形成强烈对比的是，“近自然型河流”概念正在发达国家兴起，德、美、日、瑞士、奥地利等国纷纷大规模拆除河床上铺设的硬质材料，反思河流整治工程带来的负面影响，逐步实施回归自然的生态修复。要想让河流清澈美丽，最好的办法就是让它回归生态平衡。

此外，西方城市还在大量兴建“近自然”的人工河、人工湖和外围护城湿地。这些水体不仅能在暴雨中吸纳雨水，还具有强大的自净能力，大量的水生植物和微生物通过吸附、沉降和分解作用能将污物净化。特别是被称为“城市之肾”的湿地，堪比污水处理厂，解决生活污水游刃有余。在我国，湿地的生态价值也正逐渐被认识，很多城市开始建造湿地公园替代旧有污水处理厂，既净化了水质还美化了环境，更为市民提供了一个良好的休闲娱乐场所。

案例：雨水净化“树”
这种“树”是利用不锈钢和防老化塑料制成的垂直集雨器，可以安置在公园或者绿地。它与自然完美结合，类似开花植物的叶子或者花瓣的开口处可以收集雨水，而且每个雨水净化“树”底部的过滤器都可以净化雨水，使其达到可以安全使用的标准。

本专题主体文章在《科学大众》杂志以特别关注的形式发表，此外，未再授权任何媒体及网站发表，特此声明！本站谢绝任何个人、媒体在作者不知情的情况下转载或部分转载、引用本文内容，不管出于商业或非商业目的，任何引用或转载请与站长本人（冉浩）联系。部分配图来自网络，已无法考证原作者，如原作者认为侵犯了您的著作权，请联系我们撤下或为作者署名。