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2024
07-17

从井水到自来水:14亿中国人的喝水问题是如何解决的?

如何供水

在这些水塔里,有早期的支架式水塔,这种水塔整体造型上窄下宽,上部水箱多为筒状或球形。

后来随着建筑水平的提升也开始出现一些倒锥壳水塔,有点像装满红酒的高脚杯,比如长沙洞井北路水塔,有的城市还会加装一些涂装增加观赏度。

除此之外,还有一种酷似瞭望塔的的筒壁式水塔,而武汉的汉口水塔在这个基础上与建筑合并,玩出了自己的花样。

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这些形状各异的水塔利用自身的高度产生的压差,将采集处理好的自来水运往塔边各地,形成一个个独立的供水系统。

一拧就来的自来水,成为那个时候幸福的标志。一座座拔地而起的水塔也成为上一代人童年的记忆。

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但为什么现在的城市,我们几乎看不到水塔了呢?

其实问题就出现水塔本身的功能---压力。

因为一个城市的水塔决定了这座城市所能供水的高度。这就意味着想修更高的楼就得建更高的水塔。

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这极大增加了修建高层建筑的难度,比如北京饭店在建设时就遇到了这个问题。

作为当时北京规划的“超高层建筑”,北京饭店比当时最高的东直门水塔高出 25.8 米。

这也意味着除了建造北京饭店外还要额外建一座至少与其等高的水塔。增加建筑成本的同时不说,水塔这个大尾巴摆在哪好看也成了难题。

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如果摆在一边不是很对称,一边建一个水塔又太浪费,最好的办法就是像汉口水塔一样摆在中间,成为建筑的一个部分。

所以,既然都摆在中间了,那干嘛不把水塔顶部的水箱放在楼顶,自己给自己当水塔呢?

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按照这一想法,当时北京饭店的设计师陈忠潮采取楼顶建水箱、楼下设加压水泵的方式。

将公共管网的水,泵到楼顶,再通过高层建筑自身的压差,成功解决了北京饭店的供水需求。

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随后参照这一成功经验,人民大会堂、华侨大厦、民族饭店等高层建筑陆续拔地而起。城市水塔的热潮也渐渐淹没在这一座座高楼中。

不过随着高层建筑的增多,大部分城市都出现了一个很奇怪的问题——水压极其不稳定,尤其是高层建筑旁的低矮居民楼,水压小的时候十分钟都接不满一盆水,大的时候打得人手都疼。

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这个问题,给当时的市政带来了很大的困扰,早上刚有电话投诉水压小,还没来得及调整,晚上又有人投诉水压大。

所以市政管网的水压到底该多大合适呢?其实怎么调整都不会合适,因为这个问题源于高层的自加压产生的负压。

那什么是负压呢?

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我们来举个例子,假设一条管网上有三个供水点。理论上每个供水点的水压是固定的,但如果其中一个供水点因为自己是高层建筑,水压不足,就给自己增加了一个比公共官网压力更大的泵压,就会吸走本应属于其他供水点的水压,从而产生负压。

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也就是说假设人民大会堂的顶楼一开水龙头,这条管线上包括北京饭店在内的其他建筑都没水用了。

这对当时的公共供水体系造成了极大的影响,因此 1994 年以国务院令发布的《城市供水条例》严格禁止将生活用水泵直接连接在市政管网上。

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那高层供水的问题该怎么解决呢?

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这个问题的解决方案听起来倒是很有意思,还记得那道小学题目么?

有一个水池一边进水一边抽水,当时做这道题的我总是会想谁会闲的没事这么干啊,但其实这种一边抽水一边放水的做法就是现在最常用的二次供水模式中的一环。

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也就是建立一个蓄水池,通过公共管网的压力流进蓄水池,再二次加压上楼,这样低层用户可以直接使用公共管网的压力进行供水。

高层则根据自身情况,设计二次加压结构解决自己的供水问题,那怎么算高层怎么算低层呢?

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这在《建筑给水排水设计规范》中也给出了一套复杂的标准,各地会根据标准来制定更好执行的规范,比如天津市就规定,凡是公建高度超过 12 米,住宅楼超过 6 层的,都必须设计和使用二次供水设施。

这在《建筑给水排水设计规范》中也给出了相关标准,凡是公建高度超过 12 米,住宅楼超过 6 层的,都必须设计和使用二次供水设施。

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这样一来公共管网只负责送达,再依靠二次供水因地制宜。这就很大程度上解决了复杂压力环境下的供水问题。

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照理来说到这里,自来水供应问题应该解决的差不多了,但其实还有一场更大的危机在等待着我们。

地下水的问题

虽然到 1997 年我们在一边发现,一边改进中实现了 668 个城市的供水但代价也是巨大的。

由于过度依赖地下水,超采地下水,地底出现众多漏斗状空洞,最直接的影响就是地面沉降。

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例如北京平原区,因超采地下水,沉降量超过 5cm 的区域面积已达 4300多 km2,约占北京总面积的 68%,最大沉降量已达 1.5m 之多。

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上海则更加夸张,从 1921 年到 1965 年,地面累计沉降高达 1.98 米。

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这种级别的沉降,会直接造成地面塌陷,甚至影响高层建筑的稳定性。

比如 1996 年,西安因沉降造成的大雁塔的倾斜度达到了惊人的 1010.5 毫米。

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如此看来,作为应急方案的地下水源似乎到了所能承载的极限,所以中国的自来水之路该怎么办?

中国的自来水之路该怎么办

这是太行山的一处山林,他还有另一个名字:红旗渠。

1960年,为解林州常年干旱之苦,近 10万人拎起锤头、用十年时间,削平 1250座山头,架设 151 座渡槽,人工凿通 211 个隧洞,为世界献上中国天河!

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这是一片普通的山野,而它有一个属于自己的名字,戈壁绿洲景泰川。

1969 年,黄河水自甘肃启程,逆向扬水 713m,为腾格里沙漠送去 4.75 亿立方米水,这就是景泰川电力提灌工程,成功验证自低向高输水可行性。

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这是淠(读pi四声)史杭工程。

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这五十年的探索似乎都在为一件事情做准备--南水北调。

2002 年,世界上最大的跨流域调水工程南水北调正式启动。

三条调水线路贯通长、黄、淮、海四大河流,中部、提汉江之水汇于丹江口水库、自流北上,跨越 600多条河流,建起世界最大的渡槽群,号称水路立交!让长江之水也可天上而来。

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东部自扬州江都水利枢纽,抽引长江下游之水,建起世界最大的泵站群, 13 级泵站将水逆流北上,联通京杭水路。

在陕西,为让引汉江之水,越秦岭之险,解渭州之困,在黄金峡水库,将水抬高 100多米,在秦岭山上凿穿 98 公里隧洞,送水入渭。

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2014 年河南大旱,豫南一百多万人即将面临无水可用之困。南水北调干渠向白龟山水库紧急调水 5011 万立方米,平顶山成为中线工程第一座受益城市。

2017 年,通过南水北调中线一期工程,累计向北方 50余条河流及地下水回填,补水超 100亿立方米,白洋淀淀区面积扩大到近 300平方公里,华北地区地下水超采区水位首次止跌回升。

到今天,南水北调累计为北方送去 720亿立方米水源,相当于 5143 个西湖水量,沿线 7 省市超 1.76 亿人从中受益。

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截至 2024 年全国水利工作会议前,我国自来水农村普及率已高达 90%,全国供水管道已达 110.30万公里是 1997 年的五倍之多,建国时的近百倍。

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虽然有些地方仍然会有水质不达标、蔽日早期的一些水管到现在已经年头将近,开始污染水源的问题,这些仍然需要我们去推动解决。

曾经沧海难为水, 我们生在一个拧开就有水的时代,也终于活成一百年前的我们所羡慕的模样。

这一百年里,从不信天命到抗衡天堑再到幡然醒悟,我们构筑起一座座高塔,穿越无数山河。

用一个个日夜在中国地图上画出属于我们的中国水网!

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