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城市排水系统漫谈

城市排水系统设计是属于城市规划的一部分。


中国历史上,城市供水排水在城市选址过程中就有考虑,一般来说,城市内有多条河道穿越,加上护城河,内湖等,形成
一个水系。市民的饮用水,和城市排水,都靠这些天然的水系。


图为苏州古城地图 《平江图》,黑色是道路,白色是河道,共标出359座桥梁。


汉代长安,宋朝汴梁,明代北京等北方都成,河渠密度都要达到每平方公里1公里左右,南方城市无锡,苏州,绍兴等城
市,河渠密度更达到每平方公里6公里以上。一旦有暴雨天气,这些河渠就是天然排水系统,而且有一定的蓄水容量。

中国古代科学著作《考工记》和《营造法源》都有记载。中国上世纪填了不少城市河道,天然排水的资源就那么给毁了。
现在,苏州等南方城市的每平方公里河渠长度减半,北方城市,城市内河就更加少了


参考文献:中国古代的城市排水http://wenku.baidu.com/view/f0f21d42336c1eb91a375d87.html


中国古代科技,无论是建筑结构,水利工程,都是凭经验法则,很少有精确的计算。真正做到量化计算,是西方给排水工
程的建立。

一个城市到底需要多大,多密的排水管道,首先要考虑的是城市年降水量。北京的年降水量和巴黎差不多,600多毫米,
多伦多的降水量和伦敦差不多,800多毫米。但是应该强调的是,北京在7月份有200多毫米的降水,占全年降水量的三
分之一以上。而多伦多,巴黎,伦敦每个月的降水量非常平均,没有一个月超过100毫米的。光看年平均降水量并不科
学,最理想的是要参考月平均降水量,甚至单日最大降水量。


参考:Annual Average Precipitation: http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=349393


古代西方城市,排放生活污水和雨水是两者合一的(Combined sewer),古代罗马城市和巴黎,都是这种形式。以前
看雨果小说拍成电影,巴黎街垒战斗失败后,革命党人通过城市下水管道逃生,就是这种排水形式。上世纪50年代前,多
伦多的排水形式也是这种。

图为巴黎古代清污合流排放系统:


现在城市排水,都是清污分流。城市排水系统的设计,分成雨水(Storm drain)和污水 (Sanitary sewer)
两套系统。雨水通过管道,直接排到河里。生活污水要经过污水处理厂净化后再排到天然水系里。 生活污水每日流量基本
是固定的,而雨水的排放是完全看天气了。


一个城市是不可能按照单日最大降雨量来设计排水的,一旦降水量超过排水设计容量,街道上有一定的积水,肯定是免不
了的。只是积水的多少和时间的长短问题

计算城市排水管道的排水速度,非常复杂。主要因素有两个: 排水管道口径和管道坡度。管道坡度是决定水流的速度,坡
度越大越好,但是,一个平坦的城市地貌已经决定了管道坡度不可能太大。一般来说,每秒流速在1米到3米是正常的范
围。提高城市排水速度,能够做的只有是增加排水管径了。

图为多伦多雨水管道


另外,还有一个重要因素要考虑的是城市绿化指数。一个城市如果很少有绿地,空中望下去全是停车场,道路,建筑和硬
地,那么城市排水压力比绿地面积比较多的城市,要大得多。草地,树林,是天然的储水资源,降雨很快转换成地下水
了。减少排放到管道的水量

多伦多政府提倡大家安装 Rainbarrels,也是为了降低城市排水系统的压力而采取的措施。现在居住新区,屋顶面积
几乎是宅地面积的一半,安装了Rainbarrels,就是减少屋顶的积水排放到公共排水系统。值得大家响应,当然,费用
是高了些。

http://www.riversides.org/rainguide/riversides_hgr.php?cat=2&page=39&subpage=46

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