文？體：講座文稿
關(guān)鍵詞：淡水的來源；降雨與地表徑流；內(nèi)澇的避免；中國傳統(tǒng)建筑設(shè)計與雨水利用；北京故宮；杭州岳王廟；長沙岳麓書院；透水地面；蓄留雨水；下凹式綠地與減澇；雨水管道破裂與地表塌陷；植物與凈水；硬化水溝的危害；環(huán)境友好型的水岸與水道設(shè)計；水生態(tài)保護(hù)；石塊對水生態(tài)的保護(hù)；亂石壘岸的多重功能；圓明園的水體設(shè)計
正文：
陸地上的淡水主要是來自天上。地球表面70%是海洋，海水在陽光的照射下蒸發(fā)，咸水脫鹽成了淡水，水蒸氣到天上形成云，在風(fēng)的作用下，云飄到陸地上空，遇到冷空氣時就形成了降雨。雨水降到地表，源源不斷地往低處流，最終又會回歸海洋。
雨水是淡水，我們要想辦法把淡水留住，有兩個方法：一是讓它流到湖泊、水庫中去，還有一個方法是送到地下去。地下水資源豐富的地方，一般不會有缺水的問題。在地下水資源豐富時，水壓比較高，水會經(jīng)過石頭的縫隙噴出山泉。所以地表要長很多植物，特別是耐旱型的植物，這些植物的根系又粗又長，下雨時它們能夠把雨水送往地下。另外還要注意保護(hù)生態(tài)，生態(tài)保護(hù)好了，地表有很多小動物，在地上打些洞，下雨時，雨水也能通過這些洞穴流入地下，而不在地表上流，這能減少發(fā)生洪災(zāi)。
現(xiàn)在我們的城市最怕下大到暴雨，暴雨在24小時內(nèi)的降水量為50～99.9mm。因為城市有大面積硬化地面，雨水無法下滲入地，只能匯聚在地表上。而城市的屋頂是不能漏水的，屋頂雨水也全部要排到路面上去，這些水都滲不到地下去，只能順著道路往低處流。下凹式立交橋下往往就是最低處，于是，雨水迅速被排到此處，很快，立交橋下的水位會上漲超過1.5米，就有淹死人的危險。因為1.5米是小轎車的高度，如果此時立交橋下停有轎車，車內(nèi)坐有人，水深高度超過1米時，車內(nèi)的人就很難打開車門了，當(dāng)水深高度上漲到淹沒轎車時，車內(nèi)的人極易窒息死亡。這個問題怎么解決呢？方法很簡單，就是讓地表徑流和屋頂雨水不往馬路上排，而是利用馬路旁的綠地、透水地面（例如：人行道、社區(qū)、單位院鋪設(shè)的透水磚地、礫石地等）將地表徑流和屋頂雨水直接吸收入地，這樣做能大大減少雨水匯流馬路而引發(fā)內(nèi)澇危害的概率。
在故宮的宮院里，屋頂?shù)挠晁德涞皆鹤又?，院子地表鋪的是透水磚，有很強(qiáng)的吸水能力，磚縫也能夠吸水。這表明：中國古代的建筑設(shè)計在減少水災(zāi)方面做得非常周全。院子的地表能吸收雨水有兩個好處：一是能避免院子地面產(chǎn)生內(nèi)澇。為保障住房不進(jìn)水，古人建房時要修一個臺基，臺基通常比院落地面高40到80cm，房子建在臺基上，這在故宮或中國傳統(tǒng)鄉(xiāng)村中都能看到實例；第二個好處是能為院中的水井補(bǔ)水。水井是人們?nèi)粘Ｉ畹娜∷?，天天取水，水井的水位會下降。讓屋頂?shù)挠晁鞯皆鹤又?，再滲到地下去，能補(bǔ)充地下水資源，讓水井的水位不下降。
在杭州的一座古廟——岳王廟里，有一口古井，是清朝康熙年間修建的，距今300多年了，直到現(xiàn)在，古井中的水位還沒有下降。這表明：這里的環(huán)境是宜居的，因為有水的地方人才能生存。岳王廟古井的水位保持不下降的原因在于：園內(nèi)的地表設(shè)計保障了通透雨水。園內(nèi)地表用了很多鵝卵石鋪砌，卵石間有縫隙，縫隙是吸水的，加上園中以其它形式鋪砌的透水地面和下凹式綠地，整個岳王廟的透水地表面積占了總面積的80%左右。德國的研究者們認(rèn)為：要讓一個城市的地下水位不下降，這個城市的社區(qū)、人行道、公園、停車場、學(xué)校、商業(yè)步行街等的地面應(yīng)當(dāng)都具備透水功能，城市除機(jī)動車外，透水地面的比例應(yīng)達(dá)到80%。而中國的古建筑設(shè)計早就這樣做了。
用鵝卵石鋪地的做法從宋朝起就有了（可能還能追溯到更早的歷史時期）。元朝時，威尼斯人馬可波羅來到中國，他回歐洲后，把中國這樣鋪地的做法介紹給了歐洲?，F(xiàn)在我們到歐洲旅游參觀時，會看到有些歐洲城市使用鵝卵石鋪地，但我們不要忘記，這個方法來自古代中國。德國有個叫弗萊堡的綠色城市，由于地下水位下降，城市里有幾處泉眼枯竭了，不再出泉水了。為了建造綠色城市，在20世紀(jì)80年代，弗萊堡做了一項地面改造工程，把硬化地面改造成使用鵝卵石或是石塊鋪砌的透水地面，石塊與石塊間有縫隙，中間的泥土能吸水。改造后幾年，泉眼重新噴水了，地下水位回升了，下雨也不內(nèi)澇，弗萊堡成了一個很受歡迎的綠色城市。
在湖南的岳麓書院里，一些沒有被改造過的傳統(tǒng)式園林地表也是透水的，并且有著非常美觀的透水型鋪設(shè)。長沙要解決內(nèi)澇問題，到岳麓書院去看看古人是怎么鋪地的，就能找到出路。中國古人不光注重鋪砌透水地面，還有些設(shè)計是不讓雨水排走，而是設(shè)法將雨水留著，不下雨時，就有可使用的水資源。北京故宮的防洪設(shè)計就是實例，其做法體現(xiàn)了兩個極高的功能：一是排洪，二是留住雨水資源。
北京故宮周邊有一條護(hù)城河，叫筒子河，河深5米，寬52米，周長3840米，形成的體積是99.84萬立方米，能夠用來蓄水。故宮的地勢設(shè)計是北高、南低，從北端走到南端有961米的距離，北端比南端高兩米，所以，故宮從北到南的坡度為0.2%左右。故宮的面積是72萬平方米，筒子河能接納99.84萬立方米的水，故能接納的降雨量接近1400毫米，約為北京年平均降雨量的兩倍。所以故宮從1420年建成使用到現(xiàn)在，從來沒有被水淹過的記載。降雨時，雨水首先被故宮的地表吸收，吸收不了的雨水排到筒子河里去，水從故宮的東南角進(jìn)入筒子河，因為南低。需要水的時候，在故宮西北角的筒子河有一個水閘門，水從那里再放進(jìn)故宮中去。所以，故宮中內(nèi)金水河里流淌的水來自筒子河蓄積的雨水。這么高水平的能利用雨水資源的皇宮設(shè)計，在幾百年前的西方是沒有的。比較之中我們可以看到：中國古建筑有著極高的科學(xué)水平。
故宮的防內(nèi)澇設(shè)計處處透出科學(xué)性，比如，故宮中用石材筑成大面積宮殿臺基的地表都有一定的坡度，這樣的地表從不積水也不積塵。而臺基的石欄桿底座上均勻地分布著排水石孔，差不多相距一米就有一個孔，孔洞的直徑約有12cm，這些孔洞有極好的排水、除塵能力，使臺基地表不必清掃就能保持干凈。水隨孔洞排到臺基下的廣場地面，就被透水地面吸收了。
在故宮太和殿的南廣場，中間一條筆直的窄道是皇帝走的御道，由漢白玉鋪成，無透水功能，但此道是拱形的，中間高兩邊低，呈熊背型。下雨時，雨水會自然向兩邊流，所以下雨天皇帝走在御道上不會濕腳。太和殿南廣場其它部分的地表由磚鋪砌，磚縫能長草，因此能透水，該廣場的透水地表比例占了80%以上，這跟發(fā)達(dá)國家的研究結(jié)論完全相符。
到20世紀(jì)80年代，故宮太和殿南廣場的透水比例還與古代保持一致，下雨時不會積水。但是2011年6月23日，北京下了一場暴雨，有網(wǎng)友發(fā)照片稱：“水淹故宮”。這是非常罕見的情況！通過網(wǎng)絡(luò)上的照片可以看到：故宮太和殿南廣場的地面確實有積水，但皇帝的御道露出了水面上，這表明古人的設(shè)計——熊背型拱形御道，的確能使皇帝即使在下暴雨時也不會濕腳，這是事實。故宮太和殿南廣場被水淹，為什么那么好的有吸水能力的地面沒有透水性了呢？原來，是今人對地面進(jìn)行了改造。今人擴(kuò)大了硬化地面的比例，所以下雨時故宮太和殿南廣場地表的吸水能力變?nèi)趿?，就出現(xiàn)了積水的問題。2011年夏天，武漢、成都、杭州都發(fā)生了城市內(nèi)澇，長沙降雨也發(fā)生內(nèi)澇，都是設(shè)計出了問題，硬化地面比例高了，必然發(fā)生城市內(nèi)澇、也會加重城市霧霾。
2011年9月，我國多個大城市發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)澇問題之后，《中國國家地理》雜志發(fā)表了一系列相關(guān)文章，其中附有一個直觀的圖，展示各種類型的地表與降雨損失量的關(guān)系，降雨損失量越大表示地表的吸水能力越強(qiáng)。此圖顯示：草地在60分鐘之內(nèi)，可以吸收46.4mm的降雨量，接近一場大雨的最高降雨量（49mm）；但是沒有長草的土地，吸水量就減少了一半，一小時只能吸收20.4mm的降雨量；如果是新鋪的硬化瀝青路面，一個小時只能吸收2.8mm的降水量，水滲不到地下去，所以城市就內(nèi)澇了。
社區(qū)也好、學(xué)校也好、單位也好，都該去看看自己的院子里是不是有硬化地面，屋頂?shù)挠晁畔聛碇螅遣皇嵌柬樦不孛媾诺今R路上去了？如果是這樣的話，就必須改，不能把屋頂?shù)乃诺今R路上去，否則就會增加城市內(nèi)澇。發(fā)達(dá)國家改過來了，但不是通過修下水道。修下水道是媒體傳遞的錯誤信息，發(fā)達(dá)國家的做法很簡單，就是像古代中國那樣，在院子里建下凹式綠地，也叫下沉式綠地，種耐旱型植物，將屋頂雨水直接引入綠地中。綠地吸收不了的雨水才經(jīng)由模擬自然的溝渠送到周邊的水系中，就能減少內(nèi)澇。
看看岳麓書院里古代留下來的設(shè)計——雨水直接被地表吸收了。雨水不能往下水道里排，因為現(xiàn)在很多下水道是直通污水管道的，如果雨水進(jìn)入污水管道，會導(dǎo)致下雨天時污水處理廠癱瘓，因為污水處理廠每日處理污水的能力是有限的，只能處理來自城市各類設(shè)施排放的污水，比如商業(yè)、單位、社區(qū)等排出的污水。雨水本來就是干凈的，應(yīng)當(dāng)直接排到大自然里去，去補(bǔ)充城市的水資源。
如果公路旁有綠化帶，公路路面比綠化帶高，下雨時，雨水會自動流向綠地，公路上就不會積水。但實際情況是，現(xiàn)在我國許多公路與綠化帶之間修了阻隔的道牙石，公路上的雨水只能集中流入雨箅子，排入地下雨水管道中，這容易出大問題。因為很多雨箅子下的雨水管道年久失修，若雨水管壁有裂縫，且管道內(nèi)淤塞有泥土、樹葉、垃圾等，下雨時，大量的雨水進(jìn)入管道，管道不通暢，管壁壓力增大，會使裂縫加大，水從裂縫沖出管道，會沖走管道周邊的泥土，最終在管道外圍形成一個大空洞，這將導(dǎo)致地表塌陷。為避免發(fā)生此類災(zāi)害，就應(yīng)設(shè)法讓公路上的雨水就近而分散地流入綠地中。進(jìn)入雨水管道的水量少了，甚至沒了，就不會引發(fā)雨水管道破裂的問題了。
在公路與綠地之間建凸起道牙石是西方國家發(fā)明的，中國古代建筑中沒有這樣的設(shè)計。在過去幾十年中，西方國家已發(fā)現(xiàn)公路旁建凸起道牙石會使道路積水，因而又把道牙石切出多個排水口，這是簡單易行的改進(jìn)辦法。要保障筑有凸起道牙石的公路路面在下大到暴雨時也不積水，道牙石上每隔1米就應(yīng)該切出一個12-20公分的開口，使降到公路上的雨水能即刻流向公路外地帶。
為解決道路積水的問題，我們最好的學(xué)習(xí)榜樣是中國古建筑，我們應(yīng)學(xué)古人的修路辦法，因為他們建的路面都是高于植被地帶的。學(xué)到了這個智慧，中國城市現(xiàn)在的很多環(huán)境問題都能順利解決。中國古代的道路設(shè)計水平很高，路面是熊背型，中間高兩邊低。為什么是熊背而不是虎背呢？因為熊背平緩，坡度小，虎背的脊高，坡度大。
馬可波羅是元朝時到過中國的威尼斯人，他就發(fā)現(xiàn)北京的“道路經(jīng)過鋪砌，高出草場地面，使得雨水不致于淤積路面，而是向兩邊流去，有助于滋養(yǎng)草木?！痹缆磿轰佋O(shè)的道路也是這樣的。全中國過去傳統(tǒng)的鋪路方式是有利于減災(zāi)的。雨水流到路邊，路邊有低凹地帶，低凹地帶有植被生長，雨時能接納降水。低凹地帶自然生長的植物一般是親水植物或水生植物，有凈水功能，能夠吸附水里的懸浮物質(zhì)，根系也能吸收水里的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，還能為水中增氧。
水岸的設(shè)計最好是緩坡型，這有利于多種水生植物與親水植物在岸邊生長。因為不同植物的耐水深度不一樣，有些植物在水深超過10公分或20公分就無法生長了，所以，將岸體設(shè)計成緩坡型，能為不同耐水深度的植物提供生長機(jī)會。水體的植物越多樣，水得到的凈化程度就越高。
現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家建排雨水的邊溝，不再沿用水泥硬化式，因為硬化的雨水邊溝會導(dǎo)致污染河湖、引發(fā)洪水、還有其它問題。當(dāng)?shù)乇韽搅鬟M(jìn)入硬化的邊溝里時，攜帶著泥沙與污物，這樣的濁水在硬化溝中得不到凈化，沿溝流入河湖中，會污染水體。此外，由于硬化的水溝是直線型的，水在溝里流速很快，當(dāng)水迅速流向下游時，下游的水量突然變大，就易發(fā)生洪災(zāi)。再有，硬化的水溝阻隔了溝中之水與溝邊土壤的接觸，土壤吸不到水而干旱，溝旁的植物就生長不好。
所以，應(yīng)當(dāng)對硬化水溝進(jìn)行改造，要改造成環(huán)境友好型的排水溝，即把水泥板去掉，將直線型變成曲線型，把邊坡修建得平緩一點，鋪上親水植物。如此一來，當(dāng)?shù)乇韽搅鬟M(jìn)入這種曲線型的模擬自然的水溝中時，水流變慢了，水中的泥沙沉降下來，待水流到達(dá)河湖入口處時，水已清澈了，不再給河湖帶來污染。因水溝中的植物根系吸收很大一部分水量，進(jìn)入河湖的水量也大大減少了，就能減少引發(fā)洪災(zāi)的可能性。同時，溝中之水能被周邊土壤充分吸收，溝旁的植物也能生長良好。這就是環(huán)境友好型的排水設(shè)計。
在一本1996年美國出版的《環(huán)境科學(xué)》教科書上，就比較了兩種水道的設(shè)計，其中不利于環(huán)境保護(hù)的水道就是硬化與直線型的。硬化式的水道除了帶來污染河流、引發(fā)下游洪災(zāi)、造成土壤干旱等問題，還會使雨水資源被迅速排走，無雨時，當(dāng)?shù)匾壮霈F(xiàn)缺水問題。書中介紹的好的設(shè)計就是曲線型模擬自然的水道，這能盡量把降水都留在當(dāng)?shù)?，滋潤大地，并補(bǔ)充地下水。
如果不學(xué)習(xí)這些環(huán)境科學(xué)知識，政府的決策就會出錯。1999年，北京市水利局對北京的一些河道進(jìn)入了改造，就把原本模擬自然的河道修成了水泥硬化的河道，修好后的第二年，河中就爆發(fā)了藍(lán)藻。這是為什么呢？因為河水是有養(yǎng)分的，河道被硬化后，水里無法生長植物，不能吸收養(yǎng)分了，就只有水中的單細(xì)胞生物藻類來吸收。藻類有了充足的養(yǎng)分，就大量繁殖，藍(lán)藻就爆發(fā)了，整個河水就腥臭了，水無法使用了。這是北京應(yīng)當(dāng)吸取的深刻教訓(xùn)。后來，北京開始實施河道重新自然化的工程。建硬化河道花的錢很多，再改造回自然河道花的錢更多，這是非常慘痛的一個教訓(xùn)，所以政府部門的決策者和設(shè)計者們一定要學(xué)習(xí)新知識，跟上時代的進(jìn)步。
水里的植物多了，最好的保護(hù)水體生態(tài)的做法是讓魚也多起來，讓魚來吃水中的植物。要使水中魚的種類豐富并能夠自然繁衍，河流最好不要建高的水壩，因為水壩不利于魚回游產(chǎn)卵。在已建成水壩的地方，要修魚梯，幫助魚的回游。魚產(chǎn)卵一般都在上游區(qū)域，如果游不回去產(chǎn)卵，有些魚的種類就可能消失，這對物種保護(hù)與水體生態(tài)平衡都極為不利。對于坡型的河道，在河床中與河岸邊安放石頭，都能幫助魚的回游。哪怕是一些平流的河段，水中也應(yīng)該有些石頭，這有助于鳥類落腳，吃河中的水生生物。水是往低處流的，土壤的養(yǎng)分隨雨水流到水體之中，能被浮游生物利用，浮游生物又被蝦、蟹、魚等吃掉了，氮、磷就到了蝦、蟹、魚身上，鳥吃了這些蝦、蟹、魚，就把水中的氮磷帶到了陸地上，鳥的糞便又成了陸地土壤的肥料。人吃這些蝦、蟹、魚，也是把水里的氮磷帶到陸地上的途徑，這是大自然的物質(zhì)循環(huán)。
在人工設(shè)計與建造具有自凈能力的水體與岸體時，一定要考慮到能讓水中的生物健康生長。為此，水體與岸體要留出泥地與石縫，石縫是水生生物的棲息處，水草有助于魚類產(chǎn)卵、繁殖。用石頭壘岸時，石塊間不能用水泥勾縫，應(yīng)讓水能通過石縫浸潤岸邊的泥沙，泥土水分含量飽和，岸體更穩(wěn)固，不易崩塌。石縫多的堤岸表面積大，有利于凈化水質(zhì)，水中的懸浮物質(zhì)能沉降到這些縫隙里去。
亂石壘岸，是中國古人發(fā)明的做法。這樣做除了能增加水岸生物的棲息地、覓食地，還能增加岸體的安全性。大河邊上用亂石壘岸能分解水浪對岸體的沖擊力，就不易沖垮岸堤，哪怕有一塊石頭松動了，另外一塊石頭馬上就能掉下去填補(bǔ)空處，起到很好的自我修補(bǔ)作用。清朝時，有西方傳教士到中國來，看見中國人用亂石壘岸的方法建水岸，不解其妙，但進(jìn)行了描述，并介紹給了西方?，F(xiàn)在，所有發(fā)達(dá)國家的水岸——湖岸、河岸、海岸——都在應(yīng)用亂石壘岸的做法。
中國古代的水體設(shè)計，具有極高的蓄留雨水、凈化水質(zhì)、保護(hù)生態(tài)、提供景觀、保障安全的作用。以清朝建圓明園為例，中國古人的設(shè)計與做法是：挖湖堆山。即，人工挖出一個低地，蓄上雨水之后，就成了人工湖泊，挖出來的土方不外運，而是就地堆成一個小山包。山坡周圍植上樹木，再以背山面水的方位建造房屋，人就居住在依山傍水的環(huán)境之中。在清朝繪制的圓明園四十景圖詠之一“濂溪樂處”的寫實圖中，可以看到：中國古人建造的人工湖泊的岸體都是亂石壘岸，水中種了大量的荷花，可以凈水，又能收獲蓮藕，蓮葉下又給魚類提供了最佳生長場所。這就是當(dāng)今全世界最為推崇的環(huán)境友好型的水體設(shè)計。
（此文為李皓題為《建宜居環(huán)境，與自然共存》的講座內(nèi)容第三部分）