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Sunday 29 July 2012

北京7.21水灾一个水利工程师谈中美水利差距

我在国内学的是水利，到美国留学和工作至今，一直在负责土地开发中的水利防洪和下水道的设计。中国的水利设计和防洪和美国相比差距何止61年！美国并不是不发生水灾，但美国的各项水利设计标准和规范在很大程度上把水灾的损失减少到最低。

水灾不仅仅是发生在北京，和朋友们聊天，这种洪灾几乎发生在每一个城市。一场小雨也能使城市里的道路淹没，地下车库进水。北京水灾如果发生在美国，主管的城市和防洪部门会被告得无处藏身，赔偿何止百亿！天灾人祸无可避免，但如果是每次稍微大一点的雨都能使城市瘫痪，那就是职能部门的失职和缺乏长期规划的后果。

美国水利方面的人才也是奇缺，即使是在房地产低迷，好多土地开发公司倒闭的情况下，好的水利工程师也是招不到。

说句题外话，如果你的孩子或朋友想选专业的话，土木系的水利工程是个不错的选择。美国对于水利和水环境的要求相当高，每个县和城市的要求又不一样，州政府对雨水的要求每五年更新一次，每一次又更严格。每个工程项目都离不开水利，并且往往是最繁琐的。水文和水利的计算程序又多，水利工程师是一个相当稳定的职业，但需要一步步积累经验。

我曾经在北京工作过四年，看到洪灾后的惨状和那些失去亲人痛不欲生的人们的照片，真的很心疼。中国正处在高速发展和城市化的时代，水利的设计理念和长期规范要走在前面，设计的水利工程和下水道系统才能发挥它们应有的作用，而不是修修补补，等真正需要增加下水道管径，因为地下其它的管线占满而没有空间。

洪水的发生是一个概率的问题，百年一遇的洪水也许一年发生两次，百年一遇的洪水量也不是十年一遇的洪水的十倍。可以肯定的是更大的大旱和大雨还在后面，只是希望我们的政府能够吸取这次的经验和教训，在下一次比这大的洪水中的损失比这一次小。

下面说几条我认为的美国水利有别于中国的地方，希望我们政府也能崇洋媚外，借鉴他山之石，更好地保护人民的生命财产和安全。

洪水区的划分

我们在买房子过户的时候，都要查你房子所在的洪水区（FLOOD ZONE),你可以上FEMA网站或者当地政府的网站查。如果你的房子在洪水区内，银行会要求你买水灾险，和火险一样重要。洪水区一般指的是百年一遇的洪水泛滥区，有的也显示五百年一遇的洪水区。大多数的洪水区还有百年一遇的洪水水位，这都是通过复杂的水文和水利计算得出来的。可以想象这是一个多么浩大的工程。你的房子在洪水区内并不表示一定会淹，只是概率大一些。

美国对洪水区内的开发有着严格的要求，因为美国的土地私有化，开发商在洪水区内的开发不能波及到上游和下游的户主，如果必需要波及的话，要求受到波及的户主签字还要登报声明。在项目开工前，所有的设计的水文和水利计算都有上交到联邦政府的FEMA审核批准后才能施工，要不然要修改方案，直到当地政府和FEMA批准以及受到波及的户主签字。工程建成后，通过同样的程序到FEMA申请修改洪山区。在我工作的十几年中，曾经负责修改过二十几个洪水区，因为通过土地开发后，原来的洪水区缩小或者被地下有设计能力的管道替代，这样原来在洪水区内的屋主，就不会再强制买水灾险。每次修改洪水区，都要至少半年，甚至两三年。这是一个繁琐的过程，但也是必需的。

美国的水利设计标准

美国的水利设计标准也是痛定思痛，一直提高的。我主要干的项目都在南加州，因为每个地区的气候和地理条件的不同，每个县都有自己的水文规范(HYDROLOGY MANUAL)。

每个水利的设计管道都要通过严格的水文水利计算，具体到每个马路牙子边上进水槽的大小。就我干过的项目来说，美国早期的设计标准对于小的街道和社区是十年一遇标准，也有二十五年一遇的，但大型的河道工程几乎全是百年一遇的。美国的水文计算一般考虑到以后的发展，因为不同的项目开发会产生不同的水流量，下游大型的河道工程设计都要预留以后发展的空间。这需要一个长期的规划。

现在干的项目，即使是小的街道和社区也要求百年一遇的设计标准，并且工程师要签字证明房屋地基高于百年一遇洪水至少一英尺。据说政府在酝酿着把设计标准提升到二百年一遇。

好多朋友感慨美国雨水很快排走，设计标准和长期规划是一个很重要的原因。

初期雨水的处理

每个到过美国的人，都对美国的青山绿水无污染印象颇深。雨水总是要流到湖泊河流的。美国的初期雨水（FIRST FLUSH)都是要经过处理才能流入江河湖泊的，因为初期雨水含有好多杂质和化学成分是不能直接排放的。美国也经历过一段疯狂开发的过程，在最初的设计和规划中并没有对初期雨水处理的要求。但现在几乎全部的工程开发项目都有对初期雨水处理的要求。开发商在对土地开发规划的时候，都要预留雨水处理的地方。我们常常看到的开发区的坑和大湾大部分是做初期雨水处理用的，还有好多地下看不见的。

初期雨水的处理要经过政府政策的规范，当多年后意识到污染的严重性后，要花多于现在几倍的代价去修复。如果现在能在开发的同时加入对初期雨水的处理要求，这对环境的保护有着不可估量的作用，也造福于后代子孙。

美国对滞洪和地下水的要求

美国水利对滞洪的要求也是重中之重，几乎每个项目都要有对现状（EXISTING CONDITION)和将来开发后（PROPOSED CONDITION)水文和水利的对比，如果因为开发，水的流量增加，下游一旦发生水灾，下游的户主会和你打官司而把水灾归于你的开发项目。所以滞洪措施是必不可少的，即使下游下水道有足够的容量。美国的水灾官司也是蛮多的，即使是后院被淹。打官司的结果使得开发商和主管城市不能掉以轻心，地面的坑和湾那是看得见的，好多的滞洪池是在地下的。

今年州政府出台的新规定对地下水有着严格的要求，以前直接让雨水排走的设计理念已成历史。好多地区要求要保持地表水的渗透来保护地下水资源。现在（EXISTING CONDITION)有多少水渗透到地下，开发后也必需要有多少水渗透到地下，这样就不会因为开发而减少地下水的储量。还有要求更高的在圣地亚哥县（SAN DIEGO),它规定你的现有状态就是远古还没有开发的状态，这无形中给开发商增加了好多成本，弄得开发商叫苦连天，但也没有办法。

结语

还有好多设计方面的细节就不一一细说了，水利工程不是光鲜的表面，但却是和人民生命财产息息相关的重要工程。水利的防洪和排涝有着它自己的自然规律，当暴雨来临的时候，靠水泵抽水不是一个解决问题之道。这需要政府多培养水利人才，出台严格的政策和规范，并且要强制执行。年年水灾，而且不仅仅是北京，全国各大城市都有，更不要说中小城市了。随着工业化城市化的发展，城市防洪的问题也迫在眉睫，希望这次的北京暴雨能使职能部门真正意识到问题的严重性，切切实实地改善防洪系统。