福壽溝排水系統(tǒng)建造理念對建設海綿城市的啟示
編者按
福壽溝排水系統(tǒng)是防淹防澇之作。自1077年建成至今，在近千年歷史長河中，經(jīng)贛州古城官民的精心維護，它保護著古城的居民，至今依然有部分溝渠服務于古城人民。福壽溝排水系統(tǒng)不僅成為當?shù)鼐用窠蚪驑返啦橹湴恋拇嬖冢�作為展現(xiàn)古人的高瞻遠矚與蘊藏宋代點滴文化的歷史遺跡，供人研究，使人敬仰。2016年8月22日，總理來贛州考察，參觀福壽溝時，稱贊道“福壽溝防洪排澇，造福百姓、延壽千秋”，今天我們也要建設“經(jīng)得起歷史檢驗的城市良心工程”。為緩解城市內(nèi)澇，我國提出了海綿城市建設理念。至今開展海綿城市建設工作已有兩年多時間，一系列問題也隨之而來。為此，借鑒我國古代排水工程的成功經(jīng)驗，不僅可以豐富海綿城市建設理念，而且可以增強信心，堅定原則，少走彎路，建設更加完善的民生工程。
作者：江西理工大學 朱易春（1979-），男，湖北仙桃人，博士，副教授，研究方向為污水生物處理技術。
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福壽溝排水系統(tǒng)建設的特點
規(guī)劃長遠，設計合理
福壽溝排水系統(tǒng)之所以能夠運行千年，與其規(guī)劃周密、眼光長遠密不可分。北宋1068年，劉彝開始主持建造福壽溝排水系統(tǒng)，他親自考察古城的地形地貌，并向當?shù)匕傩樟私馑季唧w情形，做出了詳細的排水規(guī)劃。贛州古城有三山五嶺坐落于此，根據(jù)其地勢落差大，且整體呈西南高東北低的龜背形的地貌特征，采用分區(qū)排水方式，鋪設“福溝”“壽溝”兩條主干溝（如圖1所示），“壽溝受城北之水，東南之水由福溝而出”；充分利用古城自然形成的地勢落差，全程重力流排水。地形地勢成為福壽溝排水系統(tǒng)前期規(guī)劃中的主要依據(jù)，因地制宜的規(guī)劃思想貫穿其中。
圖1 福壽溝平面分布
福壽溝排水系統(tǒng)設計科學嚴謹，主要因為設計人精通水利知識，且為人踏實認真。福壽溝排水系統(tǒng)由福壽溝、池塘與城墻組成。城墻由前人建造加固，池塘為自然形成，的主要功績是設計與建造了福壽溝，它的主要特點是采用大尺寸的溝渠，福壽溝由福壽兩條主干、許多分支與縱橫的淺地表排水溝構成，其中主干寬0.6~1 m、高0.6~1.6 m，分支寬 0.4~0.6 m、高0.4~1.2 m，淺地表排水溝寬0.2~0.4 m、高0.2~0.8 m。大尺寸是古今中外杰出排水工程的共同特點，也是其擁有大水量排水功能、保證雨水及時流出的關鍵。福壽溝設計的合理性還體現(xiàn)在主干的結構上，下半部分用花崗巖修砌，堅硬抗壓防腐，上半部分為磚拱結構（如圖2所示），抗震抗壓，此結構還便于維修，只需更換損壞磚塊便可保證溝道完整。此外，在設計時還考慮了防堵塞與方便清通維護問題�？茖W的設計不僅實現(xiàn)了福壽溝完善的排水功能，而且使其堅固耐用。
圖2 福壽溝主干結構
尊重自然，疏而不堵
福壽溝排水系統(tǒng)具有強大的雨洪調(diào)蓄能力，在正常運行期間，從未有過水患，這得益于古人尊重自然、疏而不堵的治水理念。福壽溝排水系統(tǒng)的調(diào)蓄功能由城墻、福壽溝、水塘完成。贛州古城三面環(huán)水，江水上漲淹城時，一方面城墻具有防護功能，另一方面福壽溝末端排水口的“拍門”（古代為木制現(xiàn)改為鐵制，如圖3所示），可在江水淹沒排水口時自動閉合，防止江水倒灌入福壽溝，而在平時水流可將其沖開正常排水，構思十分巧妙。水塘在城市生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)過程中，起著調(diào)節(jié)氣溫、改善氣候、美化環(huán)境、防澇排水的作用。福壽溝連接起城內(nèi)上百口大小池塘，其末端通往城墻各處將水排入江中。由此，城墻防護，池塘儲水，福壽溝連通疏導，三部分各司其職，互相配合，實現(xiàn)暴雨時江水上漲，城內(nèi)雨水通過福壽溝排入池塘，洪峰過后再從池塘排入江中的功能，保證暴雨時路面不積水，居民正常生活。
圖3 福壽溝排水口處拍門
自然的力量遠大于人力，古人利用現(xiàn)存池塘的自然調(diào)蓄能力，在地下修建雨水排泄通道，巧妙地設計了福壽溝排水系統(tǒng)，不僅節(jié)省了人工開挖的人力物力，而且充分發(fā)揮了自然調(diào)蓄的功能。尊重自然，疏而不堵的治水思想，古今通用，應當成為設計者的首要原則。而如今，贛州古城水塘數(shù)量驟減，三山五嶺所剩無幾，挖山填塘建房工程使得福壽溝排水系統(tǒng)失去了原有的調(diào)蓄能力。
民生工程，方能長久
從古至今，治水活動從未退出過歷史舞臺，即使勞民傷財，面對古城百姓連年遭遇水患，為保證人民生命財產(chǎn)安全，方便居民日常生活，古人毅然決然地設計并建造了福壽溝排水系統(tǒng)，所以這一工程是為民而建。福壽溝排水系統(tǒng)承擔了暴雨時調(diào)蓄與平時排污兩大主要功能，排水體制為合流制。就日常排污方面，遍布古城的大小水溝收集居民日常排出的污水。值得一提的是，在居民的院子與廚房里也分布了各種排水設施，污水從居民家中便可排到福壽溝（如圖4所示），然后流出城外。在一千年前的古城居民們便享受到了建筑給排水設施帶給他們的便利，處處體現(xiàn)著設計者為民而建的思想。為紀念劉彝，人民為其塑造銅像，陳列在古城墻旁的宋城公園中并鐫刻其功績于四賢坊上，受人敬仰。
圖4 民居中的排水口與水溝
回顧歷史，福壽溝建成至今（2017年）已有940年歷史，除因福壽溝本身堅固耐用外，還得益于歷代人們的悉心維護，福壽溝每每損毀，無法正常運行時，當?shù)毓俑傩站鶗鲑Y出力進行大規(guī)模維修，使得這一偉大工程延續(xù)近千年。
重視細節(jié)，實用性強
福壽溝排水系統(tǒng)的長期良好運行，除規(guī)劃科學外還有設計者充分考慮實際，重視細節(jié)的原因。排水溝渠流通的污廢水中泥沙垃圾等沉積造成排水不暢是不可避免的問題，福壽溝也不例外。為改善這個問題，福壽溝排水系統(tǒng)結合了一些防堵措施。除主體坡度（平均坡度在4%左右）設計較大外，還有防堵與方便清通的設施。在地表安裝有銅錢狀的雨水篦子（如圖5所示），防堵又美觀；在福壽溝各個轉(zhuǎn)彎處的石獅爪可以扒開污水中的垃圾，減輕淤堵；在各檢查井處設有沉井（如圖6所示），泥沙垃圾等流經(jīng)此處留在沉井中，清通人員只需定時清理，無需對整個福壽溝清通，極大減少了清通維護工作量。每一個小小的構筑物均體現(xiàn)了古人設計時的創(chuàng)意與用心。福壽溝排水系統(tǒng)如此龐大的工程正是因為有它們的存在才得以良好運行，可見實用的細節(jié)設計不可或缺。
圖5 銅錢狀的雨水篦子
圖6 福壽溝沉井示意
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福壽溝建造理念對現(xiàn)代海綿城市建設的借鑒意義
海綿城市就是城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設采用低影響開發(fā)模式，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，建設生態(tài)排水設施。低影響開發(fā)理念雖然來源于美國，但其尊重自然等理念與福壽溝排水系統(tǒng)設計思想本質(zhì)相通。由于所處時代的限制，福壽溝排水系統(tǒng)的規(guī)模較小、科技含量較低，但古人的設計規(guī)劃遵循的規(guī)律，經(jīng)過千年時間的考驗，證明其有效可行且符合自然法則，對當前海綿城市建設具有深刻的指導意義。
規(guī)劃引領，創(chuàng)新理念
《海綿城市建設技術指南》提出海綿城市建設的基本原則，將“規(guī)劃引領”放在首位并強調(diào)因地制宜，充分肯定了合理規(guī)劃的重要性。在福壽溝建設過程中，古人通過實地考察，保證規(guī)劃因地制宜。然而目前試點城市普遍面臨時間緊的問題，而規(guī)劃見效周期長，其過程又需要大量的準備工作，在這種情況下更應強調(diào)規(guī)劃的重要性，才能很好地發(fā)揮其引領與控制作用。
海綿城市建設是幾十年的長期任務，應首先制定總體規(guī)劃，而城市總體規(guī)劃重在理念創(chuàng)新。眾所周知，以灰色基礎設施為主的傳統(tǒng)城市排水系統(tǒng)建設理念存在明顯的局限性，大面積硬化地表已成為城市洪澇的主要原因之一，自然的水循環(huán)通道被破壞后，地表徑流量增加，生態(tài)環(huán)境改變，城市洪澇災害逐年加劇，我們應摒棄人定勝天的建設思想，借鑒福壽溝排水系統(tǒng)的建設理念。改善周圍環(huán)境應先與自然相結合，優(yōu)先考慮自然下墊面情況，保留自然河道等雨洪調(diào)蓄設施，充分利用自然雨水排泄通道。在此前提下，根據(jù)水利知識，人為疏導，增加自然調(diào)蓄功能，減少施工量。填湖挖山不可取，挖湖造山亦非首選，結合自然地貌開展建設，避免大面積人為干預，引導雨水“滲、滯、蓄、凈、用、排”，實現(xiàn)雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán)。
分區(qū)落實，合理布局
海綿城市是在城市基礎設施建設過程中提出的新型城市建設理念，著眼于城市的長期發(fā)展，在正常的氣候條件下，典型海綿城市可以截流80%以上的雨水。合理的設計規(guī)劃與扎實的工程建設是保證海綿城市長期有效的基礎。
總體規(guī)劃制定后需確定詳細規(guī)劃。海綿城市建設立足于全國范圍，當今中國城市面積較大，且正在不斷增加，根據(jù)不同地形與地表自然特征，在有條件的情況下，分區(qū)規(guī)劃建設很有必要。贛州古城面積為2.7平方公里，且有一百多口水塘遍布古城區(qū)，可見水塘的分布相當密集，古城中各個角落的雨水被福壽溝收集后可及時排入周邊池塘，因此福壽溝排水系統(tǒng)的調(diào)蓄功能才如此全面。雖然我國的城市大多沒有像贛州古城一樣的自然條件，但海綿城市建設不應局限于低影響開發(fā)分散式設施，還應考慮增設具有水量調(diào)蓄功能的低洼地帶。此外，像福壽溝排水系統(tǒng)一樣的全覆蓋分散式的雨水調(diào)蓄構筑物分布特點，應該在方案中有所體現(xiàn)。
綠灰并重，重視細節(jié)
在對海綿城市內(nèi)涵理解上，目前部分試點城市存在偏“灰色派”與偏“綠色派”兩種主張。海綿城市建設盡管強調(diào)低影響開發(fā)，增加綠色基礎設施來減少初期雨水徑流污染、削減洪峰流量，但面對特大暴雨，還需建立高效的灰色基礎設施來保證城市安全，所以應灰綠并重，兩手抓。高效的灰色基礎設施主要體現(xiàn)在容量大與流通快上，福壽溝斷面尺寸較大，在特大暴雨時才能及時排走雨水。我國原有管網(wǎng)規(guī)劃設計標準偏低，暴雨重現(xiàn)期多數(shù)為1年或低于1年。海綿城市建設灰色基礎設施時，應首先考慮改造已有的基礎設施，對老舊城區(qū)的現(xiàn)存管網(wǎng)進行清通維修升級，并對其增設防合流制溢流污染設施；在新城區(qū)鋪設新管網(wǎng)時，盡量采用大管徑，避免重蹈覆轍，建設“一勞永逸”的百年工程。
建設基礎設施過程中，要本著所選技術成熟實用，質(zhì)量過關的匠人精神，建造百年工程。福壽溝在施工過程中，所選工藝先進成熟，材料質(zhì)量上乘，磚石之間的粘合與各個細節(jié)的設計均獨具匠心。在各個海綿體的落實過程中，也應如此。
為民所用，長期維護
建設海綿城市是一項改善民生的大舉措。融合大自然于城市建設中，不僅防洪減災，而且改善生存環(huán)境，增加人民幸福感。古今中外任何排水設施都需不斷清通維護，海綿城市也一樣。目前我國海綿城市建設工作剛在一小部分地區(qū)展開，距全面維護階段還有一段時間，但在已建成的試點城市中，依舊存在運營維護工作缺失的問題，在維護環(huán)節(jié)普遍缺少社會投資，主要集中在道路、綠地等具有明顯公益性質(zhì)的海綿體中。為此，政府大力推行PPP模式等合作體制。海綿城市，立足于改善民生，應堅持長期維護，不能讓前期巨大的投入沒有成效。
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筆者之見
①根據(jù)事物發(fā)展遵循螺旋式上升、曲折中前進的規(guī)律，在海綿城市建設初期出現(xiàn)的一系列問題實屬正常。海綿城市建設在廣度與深度上均遠超福壽溝排水系統(tǒng)，其本質(zhì)是建設理念的改進，建設過程涉及范圍廣，相應的管理政策、知識體系、工程技術及相關產(chǎn)業(yè)的更新與大量人才的培養(yǎng)均需要時間與精力，非短期能完成。
②合理的規(guī)劃離不開數(shù)據(jù)的支撐，完善各地的水文資料，也是一項長期任務，應同時著手進行。根據(jù)試點經(jīng)驗，陸續(xù)制定地方相關設計規(guī)范，為設計人員提供可參考的文件，有利于海綿城市在全國的展開。
本文詳細內(nèi)容參見2017年12月《中國給水排水》第24期《福壽溝排水系統(tǒng)建造理念對建設海綿城市的啟示》，作者王佳琪1,2，朱易春1,2，章璋1,2，劉祖文1,2，肖榮華3（1.江西理工大學 贛南客家文化數(shù)字化研究院；2.江西理工大學 江西省環(huán)境巖土與工程災害控制重點實驗室；3.贛州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院）。
王佳琪，朱易春，章璋，等. 福壽溝排水系統(tǒng)建造理念對建設海綿城市的啟示[J]. 中國給水排水，2017，33（24）：7-11.
