中国千年治水往事

作者 | 蓝字

原创首发 | 蓝字计划

2020年10月25日凌晨4点，一只皮毛发亮、眼睛圆圆的小物种闪现在深圳福田红树林生态公园，后经专家对红外相机拍摄的影像分析和现场痕迹采集，确定为国家二级保护动物欧亚水獭。

在此之前，这一物种已经在深圳消失了十年。水獭作为淡水生态系统的顶级捕食者，对栖息地破坏和污染十分敏感。水獭的“归来”意味着，红树林已经重新建立起一个完整而健康的湿地生态系统。

红树林基金会发布红外监控视频中发现的水獭 （图：深圳晚报）

这背后，海绵城市的建设功不可没——这个概念来源于2012年4月的低碳城市与区域发展科技论坛，指综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术措施，使城市能够像“海绵”一样，在适应环境变化、抵御自然灾害等方面具有良好的“弹性”

过去，38公顷的福田红树林生态公园里，只有海水，没有淡水。而淡水，对这里动物的生存至关重要。

为此，生态公园进行了改植被、修建缓冲带、加装雨水管、铺设透水砖等各类海绵建设，最终成功将雨水汇集到蓝云湖。通过对自然雨水的利用，海绵项目每年可以为公园补给40万立方的淡水。

现在，这一成功经验被整合到了深圳的智慧水利项目中，借助大数据、物联网等新技术，推广到其它海绵项目中。

智慧水利系统带来的改变，正在逐步展露。

当然，目前的智慧水利还很稚嫩，需要更多的数据积累和发展完善，也需要更长久的时间进行生长。

2014年5月11日，深圳遭遇了2008年以来最强的特大暴雨袭击。

早上6点到中午11点，深圳全市降雨量达到136毫米。暴雨期间，2500辆汽车被淹，约50处片区发生内涝。

一夜之间，深圳成了威尼斯，市民出行得用橡皮艇。

如果把时间拉长，整个2014年，深圳下了16场暴雨，数十人丧生，损耗不计其数。“暴雨致涝”的舆论之火，炙烤着这座年轻的现代化城市。

深圳内涝不断，有自然的原因。广东省气象局的专家就曾指出，这些年来极端天气出现的频率走高，动不动百年一遇、千年一遇，城市管网系统很难应付。

但问题还在更深处。作为改革开放的前沿，深圳极其注重效率，“三天一层楼”的深圳速度曾让世界惊叹。在城市快速发展的同时，深圳却忽视了对防洪排涝体系的建设。

用当时深圳市水务局排水管理处调研员陈筱云的话来说：

“这是撤销深圳市水电局9年多来的教训和代价，也是未重视防洪排涝而大规模开发建设10年后暴雨对城市的警示和报复。”

2014年深圳大雨新闻图片

这也暴露出，在当时的城市建设过程中，“重地上、轻地下”“重面子、轻里子”的问题普遍存在。

上世纪80年代，深圳建市初期采用了苏联的城市建设理念。由于苏联降雨较少，排水管道标准较低，这导致深圳排水管道的建设没有充分考虑未来城市发展。尽管在30多年的时间里，深圳陆续修建了13700多公里的下水道，但遇到特大暴雨，这些管道仍旧不能及时将雨水排出。

排水设计标准偏低和城市排水能力不足，是当时深圳暴雨内涝的重要原因。

在连续的内涝风波和舆论压力之下，深圳开始探索新的解决路径，海绵城市就是其中之一。

2016年，深圳成为国家第二批海绵城市建设试点城市，在构想中，深圳要打造一个“会呼吸”的城市，让城市可以像“海绵”一样吸收和释放雨水，弹性地适应环境变化，顺应自然环境、尊重自然环境，达到“小雨不积水，大雨不内涝，水体不黑臭”，缓解城市的“热岛效应”。

“海绵城市”的建设，在深圳搞得风生水起。与此同时，另一个问题却随之出现：今天的深圳，有大约4000个海绵项目，涉及江河湖海、山岭、公园，种类复杂、涉及单位广、时间周期长，难以统筹管理。

转变的契机，出现于2019年。

这年12月11日，广东粤海珠三角供水公司、深圳市科荣软件股份有限公司，联合腾讯云签署了《珠江三角洲水资源配置工程调度监控中心一期项目合同》，腾讯云成为首家涉入水务行业的云厂商。

根据协议，未来五年腾讯云将参与珠江三角洲水资源配置工程调度监控中心一期项目建设，推动该项目智能化、标准化、示范化建设，通过建设生态智慧水利工程，解决广州市南沙区、深圳市和东莞市经济发展的缺水矛盾，为粤港澳大湾区其他城市提供应急备用水源。

在这个项目当中，深圳是一块难啃的硬骨头，也是重中之重。

2020年6月，深圳市智慧海绵管理系统正式上线，这个系统由深圳市海绵城市建设办公室牵头建设，腾讯云同样参与其中，提供技术支持。

技术给深圳海绵城市带来了更多的可能，腾讯云在这个项目中整合了平台产品CityBase、智能物联网和大数据等新技术，打通气候、水文、规划等不同部门的数据后，海绵城市真切改变着这座城市的水利条件。

在深圳，雨水花园是最常用的海绵设施。下雨的时候，它们能汇聚和吸收雨水，并通过花园里植物和沙土的综合作用净化雨水，使之逐渐渗入土壤，涵养地下水。

而智慧海绵管理系统可以在方案设计之初就介入，为建设方提供具体的建议。甚至雨水花园里的植物种类和种植密度，或者周边的径流组、铺设的透水砖需要选用哪种表层材质和厚度等，都可以提前规划。

这套系统可以模拟计算出不同降雨条件下，各个海绵项目可以达到的年径流总量控制率，以及项目区域的排水管道、雨水口等汇流情况，以此来预测该片区的海绵设施是否达标，以及可能遭遇的水浸问题、地面径流情况等。

另外，系统还融合了海绵城市建设项目全过程数据、海绵达标片区绩效监测、易涝点情况、水体水质等海量数据，形成了“海绵建设一张图”，方便政府管理部门能够直观、全面地掌控海绵建设情况。还能对海绵设施的设计、施工、运维全过程进行智慧监管。

光明区海绵城市规划

就在几年前，对“一雨成涝”的深圳来说，这些都是不可想象的。而随着接入的数据越来越丰富，大数据分析模块不断进化，路面积水、城市内涝的治理能力将不断提升。

如今，深圳市智慧海绵管理系统已经覆盖了深圳的福田新洲河片区、光明凤凰城等多个重点片区，为深圳的海绵城市建设提供智慧化评估分析报告，辅助城市管理者进行科学管控。

一个事实是，随着经济的发展和技术的进步，中国的抗洪能力已经有了质的飞跃，在某些地方甚至超越了西方国家。

在中国互联网上，一直流传着这样一种说法：

“德国占领青岛17年间，没修别墅，没盖大楼，没搞布满喷泉鲜花和七彩灯光的广场，却费九牛二虎之力把下水道修了。100年以后，全中国都看见了一个从来不被水淹的青岛。”

实际上，青岛“不怕淹”的背后，大部分是中国人自己的功劳。新华社曾做过实地探访，得到的真相是，青岛下水道，“德国制造”的管网如今的占比不到千分之一。

之所以极少发生严重城市内涝，除了特殊的自然地理环境、温和的气候水文条件之外，更在于排水系统的日益完善。

城市排水管网系统建设方面，青岛的投入力度以及建设标准和密度，都在国内处于较高水平。

青岛也引进了海绵城市建设。和郑州、深圳一样，青岛也在国家海绵城市建设试点行列，获得了中央财政补助资金12亿元。在规划中，到2025年，青岛50％的城市建成区要变身“海绵城市”。

但海绵城市并不是万能的。

9个月前，在某问答类社群上，一名郑州的地理博主回答了“郑州会发洪水吗？”这个问题：

“不会，现在河南许多河流水量相比10年前大大减少，芷江的一些河流已经切断了它们的流道，主渠已经废弃，又变成了农田。”

在中原大地，洪水是一个很遥远的词，网上的这个问题也一度被看成是“杞人忧天”。

但谁也没有料到，一天之内，不可能变成了现实。千里之外的洋面上，今年第6号台风“烟花”，将太平洋的水汽，源源不断送往中国北方。丰沛的水汽遇山成雨，郑州一夜成海。

7月20日16时~17时，郑州一个小时的降雨量达到201.9mm。

很多人对这个数字没有概念，当时有媒体做了一个比喻：150个西湖，在1小时内全部倒进了郑州。7月17日到20日，郑州三天的过程降雨量达到617.1mm，这几乎相当于郑州过去一年的雨量。

从气候学的角度来看，无论是小时降水、日降水的概率，都是超千年一遇的。

“一场暴雨似乎打破了这个神话。”

这是BBC在报道郑州暴雨新闻时，针对“郑州曾投入逾500亿元人民币建设海绵城市”，附上的评论。

5年前，郑州成为海绵城市建设试点城市，3年前当地提出投入534.8亿元。但面对如今的特大暴雨，海绵城市似乎“失灵”了。

郑州大雨救灾现场（图：腾讯公益）

围绕着“海绵城市”是否有用，一场中国“治水”能力的大讨论再次被掀起，但在陈前虎看来，这样的大雨面前，对“海绵城市”的质疑显得有些苛刻。

作为浙江工业大学海绵城市研究中心主任，他非常清楚，此次河南遭遇的大雨灾害极为罕见，不是海绵城市能解决的。

郑州在2016年入选河南省海绵城市建设省级试点，当时，郑州对其城区的内涝防治设计重现期为50年一遇，其他规划区为20年一遇。换句话说，面对这种“千年一遇”的大雨，哪怕郑州的海绵城市完全建成，也无济于事。

“海绵城市”并不是第一次遭到质疑。

2016年汛期，30个海绵城市的试点城市中有19个出现内涝，有人因此认为海绵城市试点失败了。

当时住建部官网就发文指出，海绵城市建设不会立竿见影、一蹴而就。从技术层面来说，海绵城市解决的是中小雨的径流蓄滞问题，以促进城市地表径流的就地下渗和雨水可持续循环，陈前虎指出，“海绵城市不解决暴雨（引起的内涝）问题，这是天灾不是人祸。”

换句话说，海绵城市在设计之初，主要功能就不是“排水”，而是吸收雨水，改善污水。

中国水利学会减灾专业委员会特聘专家、华南理工大学水利工程系教授黄国如，把我国的海绵城市建设体系拆分为四个步骤：

源头控制系统、管网建设、调蓄设施和水利防洪设施。

其中的第一步——源头控制系统，主要包括下凹式绿地、透水铺砖、绿色屋顶等，是狭义上的海绵城市。这套系统是为了净化水质，而不是为了解决内涝问题，只能缓解两年一遇或五年一遇的暴雨。

但实际上，就算是四步全部完成，海绵城市也仅能应对30年、50年甚至100年一遇的暴雨。

我们不得不面对的一个事实是，在特大自然灾害面前，人类依然很渺小。

但即使渺小，人类也一直在对抗着灾害前行。

与洪水的抗争，贯穿了中国文明史。

当印度洋的西南季风、太平洋的东南季风，与广袤中国的地貌、水系一结合，洪水就成了常客。在世界范围内，印度恒河流域、中国长江流域、越南湄公河流域，同为当今全球洪水泛滥风险最高的地区。

以黄河为例，两千年来有记录的水灾就达1500多次，重要改道达26次之多。长江流域1300多年来，仅有记录的水灾就达200多次。

在与洪水的搏斗过程中，治水经验也在不断丰富。

公元前256年，秦国派出的蜀郡太守李冰，通过修建都江堰，成功制服了岷江，把成都平原从过去的洪涝高发地带，治理成一个物产丰饶的天府之国。

李冰成功驯服岷江之后十年左右，也就是秦王嬴政的执政元年，韩国为了消耗秦国国力，派出水利专家郑国，游说秦国西引泾水东注洛水，修建长达 300 余里的超级水利工程。

最后，这个浩大工程得以修筑。先秦时期难以控制的泾水，成为灌溉、造福整个关中平原的福音。这个工程也被后世称为“郑国渠”。

某种程度上，秦国之所以能崛起并实现统一，和突出的洪水治理能力密不可分。

在中国古代，每一次大水灾，都能让无数民众流离失所，带来的摧毁不亚于一场大型战争。哪怕到了近现代，洪水的威力依旧堪称恐怖。

1887年，黄河爆发春季特大洪灾，洪水所到之处，城池遭到水淹，官署、庙宇和居民房舍全部倒塌。有学者测算，最保守的死亡人数，也达到150万。

而1931年的长江大洪水，则被认为是人类历史上最严重的自然灾害之一。那场洪水，受灾范围南到珠江流域，北至长城关外，东起江苏北部，西至四川盆地。中下游淹没农田5000多万亩，淹死14.5万人。叠加饥荒和瘟疫，死伤更是不计其数。

1931年大洪水资料图

时至今日，这种量级的洪灾已经成为历史。

国泰君安证券研究所曾对中国自1998年以来的五次大洪灾做过分析，研究显示，历次洪灾造成的直接经济损失占当年GDP比重在3%以下，随着经济体量以及防汛能力的提升，到2016年，洪灾对全年的经济影响已不足0.5%，因灾死亡人数也得到明显控制。

抗洪能力的提升，本质是认知和技术的进步。

2003年，黄河水利科学研究院的一号科研楼里，成立了一支神秘的特殊小队，和过往以水利专家为主导的部门不同，这支由年轻人组成的16人小组，出现了程序员和数学系高才生的身影。

在“以我为主，博采众长”的口号下，他们搭建出一条具有自主知识产权的数字黄河，黄科院办公楼的黄河超级计算中心机房里，治黄现代化所必需的黄土高原土壤侵蚀模型、水库调度模型、黄河下游河道水沙演进模型、河口模型等一系列数学模拟系统的建设紧锣密鼓推进着。

这条数字黄河，实现了黄河下游二维模型等空间大尺度模型的并行计算，通过“黄河超级计算中心”，为黄河流域中尺度数值天气预报和二维/三维水沙模型计算提供了高效能计算环境。

当数字建构的大河在服务器里流淌，人类再一次向黄河发起挑战。

2009 年12 月，芬兰赫尔辛基大学Matti教授在黄委现场使用黄河数学模拟系统后，忍不住惊叹出声：“你们利用数年时间完成了欧美国家耗时几十年才完成的数学模拟系统，真了不起！”

那时的他没有想到，短短四年后，这班年轻的中国人又开始推进一个更复杂的项目——把数字黄河全面升级，引入智慧化治水模式。

那时，黄河水利委员会提出到2020年，要基本实现治黄水利工作信息化，基本实现水沙情势可感知、资源配置可模拟、工程运行可掌控、调度指挥可协同。简单来说，在虚拟空间塑造一条奔涌的大河只是开端，他们还要让这条大河“活”起来。

这不是一个小工程。

中国工程院院士、河南省时空大数据产业技术研究院院长王家耀，从小喝着黄河水长大，参与过数字黄河的规划，也培养了一大批从事黄河流域研究和保护的学生。作为数字黄河到智慧黄河重大蜕变的见证人，他把这套系统称作“黄河的大脑”：

“参照人脑的机理，黄河大脑也有感知系统、存储系统和操作系统。”

这套系统将通过天空地海一体的智能感知传感器网络获取信息感知黄河，资源池里存储管理着包括基础地理时空数据、各部门行业数据和科技咨询信息数据在内的时空大数据资源，通过时空大数据平台“动脑”、思考和决策。

在启动智慧黄河项目之初，第一个难关是人才。按照“智慧黄河”的建设需求，除了水利专业和IT专业的成员，团队还需要引进经济、化学、生态、生物等方面的人才。

数字黄河对河段的局部监测

时任黄委主任陈小江那时提出，团队需要什么样的人才，就要提供和培养什么样的人才，在引进新人才的时候，一定要通过和国内外深度合作，调整现有人员的知识结构。

从熟悉的领域进入到不熟悉的领域，是对于这个团队最大的挑战。

接入社会力量，是解决人才问题的路径之一。在智慧黄河建设过程中，除了黄委会自身的专家团队，来自企业的技术支持，也为这个意义深远的项目带来了推力。

在物联网、大数据、云计算、人工智能、互联网数据服务等领域，靠原有的团队重新造轮子，无疑浪费时间和人力成本，但在这些方面，科技企业已经具备了足够的经验积累，以及现成的技术框架，可以直接拿过来“为我所用”。

比如和黄委会达成合作的腾讯云，就带着大数据实时可视交互系统 （RayData）数据实时渲染技术入场，实现云数据实时图形可视化、场景化以及实时交互，让相关工作人员更加方便地进行数据管理与使用。

除此之外，针对疫情期间的安全需要，腾讯还为黄委会开发了健康上报、远程考勤打卡等应用功能模块,并通过政务微信、视频会议等远程办公技术为黄委构建出专用的协同办公系统。

截至今年6月，智慧黄河信息平台基本框架已经建成，信息化管理系统已经覆盖黄河干流，距离驯服这条奔涌千万年的大河，人类又往前走了一步。

仅仅依靠现在的智慧水利系统，要完全抵抗极端天气，还为时尚早。但对于现代化城市来说，这套系统不可或缺。

这一点，在很多国家都得到了验证。

英国为了解决水资源短缺问题，鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统，时至今日，在伦敦地区年均600毫米降水量情况下，每所房屋每年可回收5.4万升雨水。与此同时，大型设施和社区建立自身规模的雨水收集系统后，社区应对突发降水的能力有可能提升至30年一遇的水平。

而水循环系统堪称世界典范的巴黎，早在1852年，著名设计师奥斯曼就主持改造了基本沿用至今的水循环系统，避免了巴黎市在暴雨时的地表径流量大幅增加，缓解瞬时某一地域的排水压力，被视为海绵城市的早期雏形。

在亚洲，韩国首尔，为提升土地自身的蓄水能力，建造了城市水循环改善系统。变化显而易见，1962年首尔市的地表不透水率仅为7.8%，而到了2010年，这一比率已经高达47.7%。

相比之下，国内的海绵城市建设起步晚，也还处于早期发展阶段，现下的效用并不直观。但随着越来越多的中国城市变得和深圳、青岛一样，拥有完善的智慧水利系统，以及更加发达的排水网络，预防、对抗灾害的能力，只会越来越强。

技术进步，是人类在变幻无常的自然伟力面前，唯一可以依靠的后盾。

特别鸣谢：Suy对本文亦有贡献。