文？体：讲座文稿
关键词：淡水的来源；降雨与地表径流；内涝的避免；中国传统建筑设计与雨水利用；北京故宫；杭州岳王庙；长沙岳麓书院；透水地面；蓄留雨水；下凹式绿地与减涝；雨水管道破裂与地表塌陷；植物与净水；硬化水沟的危害；环境友好型的水岸与水道设计；水生态保护；石块对水生态的保护；乱石垒岸的多重功能；圆明园的水体设计
正文：
陆地上的淡水主要是来自天上。地球表面70%是海洋，海水在阳光的照射下蒸发，咸水脱盐成了淡水，水蒸气到天上形成云，在风的作用下，云飘到陆地上空，遇到冷空气时就形成了降雨。雨水降到地表，源源不断地往低处流，最终又会回归海洋。
雨水是淡水，我们要想办法把淡水留住，有两个方法：一是让它流到湖泊、水库中去，还有一个方法是送到地下去。地下水资源丰富的地方，一般不会有缺水的问题。在地下水资源丰富时，水压比较高，水会经过石头的缝隙喷出山泉。所以地表要长很多植物，特别是耐旱型的植物，这些植物的根系又粗又长，下雨时它们能够把雨水送往地下。另外还要注意保护生态，生态保护好了，地表有很多小动物，在地上打些洞，下雨时，雨水也能通过这些洞穴流入地下，而不在地表上流，这能减少发生洪灾。
现在我们的城市最怕下大到暴雨，暴雨在24小时内的降水量为50～99.9mm。因为城市有大面积硬化地面，雨水无法下渗入地，只能汇聚在地表上。而城市的屋顶是不能漏水的，屋顶雨水也全部要排到路面上去，这些水都渗不到地下去，只能顺着道路往低处流。下凹式立交桥下往往就是最低处，于是，雨水迅速被排到此处，很快，立交桥下的水位会上涨超过1.5米，就有淹死人的危险。因为1.5米是小轿车的高度，如果此时立交桥下停有轿车，车内坐有人，水深高度超过1米时，车内的人就很难打开车门了，当水深高度上涨到淹没轿车时，车内的人极易窒息死亡。这个问题怎么解决呢？方法很简单，就是让地表径流和屋顶雨水不往马路上排，而是利用马路旁的绿地、透水地面（例如：人行道、社区、单位院铺设的透水砖地、砾石地等）将地表径流和屋顶雨水直接吸收入地，这样做能大大减少雨水汇流马路而引发内涝危害的概率。
在故宫的宫院里，屋顶的雨水降落到院子中，院子地表铺的是透水砖，有很强的吸水能力，砖缝也能够吸水。这表明：中国古代的建筑设计在减少水灾方面做得非常周全。院子的地表能吸收雨水有两个好处：一是能避免院子地面产生内涝。为保障住房不进水，古人建房时要修一个台基，台基通常比院落地面高40到80cm，房子建在台基上，这在故宫或中国传统乡村中都能看到实例；第二个好处是能为院中的水井补水。水井是人们日常生活的取水之处，天天取水，水井的水位会下降。让屋顶的雨水流到院子中，再渗到地下去，能补充地下水资源，让水井的水位不下降。
在杭州的一座古庙——岳王庙里，有一口古井，是清朝康熙年间修建的，距今300多年了，直到现在，古井中的水位还没有下降。这表明：这里的环境是宜居的，因为有水的地方人才能生存。岳王庙古井的水位保持不下降的原因在于：园内的地表设计保障了通透雨水。园内地表用了很多鹅卵石铺砌，卵石间有缝隙，缝隙是吸水的，加上园中以其它形式铺砌的透水地面和下凹式绿地，整个岳王庙的透水地表面积占了总面积的80%左右。德国的研究者们认为：要让一个城市的地下水位不下降，这个城市的社区、人行道、公园、停车场、学校、商业步行街等的地面应当都具备透水功能，城市除机动车外，透水地面的比例应达到80%。而中国的古建筑设计早就这样做了。
用鹅卵石铺地的做法从宋朝起就有了（可能还能追溯到更早的历史时期）。元朝时，威尼斯人马可波罗来到中国，他回欧洲后，把中国这样铺地的做法介绍给了欧洲。现在我们到欧洲旅游参观时，会看到有些欧洲城市使用鹅卵石铺地，但我们不要忘记，这个方法来自古代中国。德国有个叫弗莱堡的绿色城市，由于地下水位下降，城市里有几处泉眼枯竭了，不再出泉水了。为了建造绿色城市，在20世纪80年代，弗莱堡做了一项地面改造工程，把硬化地面改造成使用鹅卵石或是石块铺砌的透水地面，石块与石块间有缝隙，中间的泥土能吸水。改造后几年，泉眼重新喷水了，地下水位回升了，下雨也不内涝，弗莱堡成了一个很受欢迎的绿色城市。
在湖南的岳麓书院里，一些没有被改造过的传统式园林地表也是透水的，并且有着非常美观的透水型铺设。长沙要解决内涝问题，到岳麓书院去看看古人是怎么铺地的，就能找到出路。中国古人不光注重铺砌透水地面，还有些设计是不让雨水排走，而是设法将雨水留着，不下雨时，就有可使用的水资源。北京故宫的防洪设计就是实例，其做法体现了两个极高的功能：一是排洪，二是留住雨水资源。
北京故宫周边有一条护城河，叫筒子河，河深5米，宽52米，周长3840米，形成的体积是99.84万立方米，能够用来蓄水。故宫的地势设计是北高、南低，从北端走到南端有961米的距离，北端比南端高两米，所以，故宫从北到南的坡度为0.2%左右。故宫的面积是72万平方米，筒子河能接纳99.84万立方米的水，故能接纳的降雨量接近1400毫米，约为北京年平均降雨量的两倍。所以故宫从1420年建成使用到现在，从来没有被水淹过的记载。降雨时，雨水首先被故宫的地表吸收，吸收不了的雨水排到筒子河里去，水从故宫的东南角进入筒子河，因为南低。需要水的时候，在故宫西北角的筒子河有一个水闸门，水从那里再放进故宫中去。所以，故宫中内金水河里流淌的水来自筒子河蓄积的雨水。这么高水平的能利用雨水资源的皇宫设计，在几百年前的西方是没有的。比较之中我们可以看到：中国古建筑有着极高的科学水平。
故宫的防内涝设计处处透出科学性，比如，故宫中用石材筑成大面积宫殿台基的地表都有一定的坡度，这样的地表从不积水也不积尘。而台基的石栏杆底座上均匀地分布着排水石孔，差不多相距一米就有一个孔，孔洞的直径约有12cm，这些孔洞有极好的排水、除尘能力，使台基地表不必清扫就能保持干净。水随孔洞排到台基下的广场地面，就被透水地面吸收了。
在故宫太和殿的南广场，中间一条笔直的窄道是皇帝走的御道，由汉白玉铺成，无透水功能，但此道是拱形的，中间高两边低，呈熊背型。下雨时，雨水会自然向两边流，所以下雨天皇帝走在御道上不会湿脚。太和殿南广场其它部分的地表由砖铺砌，砖缝能长草，因此能透水，该广场的透水地表比例占了80%以上，这跟发达国家的研究结论完全相符。
到20世纪80年代，故宫太和殿南广场的透水比例还与古代保持一致，下雨时不会积水。但是2011年6月23日，北京下了一场暴雨，有网友发照片称：“水淹故宫”。这是非常罕见的情况！通过网络上的照片可以看到：故宫太和殿南广场的地面确实有积水，但皇帝的御道露出了水面上，这表明古人的设计——熊背型拱形御道，的确能使皇帝即使在下暴雨时也不会湿脚，这是事实。故宫太和殿南广场被水淹，为什么那么好的有吸水能力的地面没有透水性了呢？原来，是今人对地面进行了改造。今人扩大了硬化地面的比例，所以下雨时故宫太和殿南广场地表的吸水能力变弱了，就出现了积水的问题。2011年夏天，武汉、成都、杭州都发生了城市内涝，长沙降雨也发生内涝，都是设计出了问题，硬化地面比例高了，必然发生城市内涝、也会加重城市雾霾。
2011年9月，我国多个大城市发生严重的内涝问题之后，《中国国家地理》杂志发表了一系列相关文章，其中附有一个直观的图，展示各种类型的地表与降雨损失量的关系，降雨损失量越大表示地表的吸水能力越强。此图显示：草地在60分钟之内，可以吸收46.4mm的降雨量，接近一场大雨的最高降雨量（49mm）；但是没有长草的土地，吸水量就减少了一半，一小时只能吸收20.4mm的降雨量；如果是新铺的硬化沥青路面，一个小时只能吸收2.8mm的降水量，水渗不到地下去，所以城市就内涝了。
社区也好、学校也好、单位也好，都该去看看自己的院子里是不是有硬化地面，屋顶的雨水排下来之后，是不是都顺着硬化地面排到马路上去了？如果是这样的话，就必须改，不能把屋顶的水排到马路上去，否则就会增加城市内涝。发达国家改过来了，但不是通过修下水道。修下水道是媒体传递的错误信息，发达国家的做法很简单，就是像古代中国那样，在院子里建下凹式绿地，也叫下沉式绿地，种耐旱型植物，将屋顶雨水直接引入绿地中。绿地吸收不了的雨水才经由模拟自然的沟渠送到周边的水系中，就能减少内涝。
看看岳麓书院里古代留下来的设计——雨水直接被地表吸收了。雨水不能往下水道里排，因为现在很多下水道是直通污水管道的，如果雨水进入污水管道，会导致下雨天时污水处理厂瘫痪，因为污水处理厂每日处理污水的能力是有限的，只能处理来自城市各类设施排放的污水，比如商业、单位、社区等排出的污水。雨水本来就是干净的，应当直接排到大自然里去，去补充城市的水资源。
如果公路旁有绿化带，公路路面比绿化带高，下雨时，雨水会自动流向绿地，公路上就不会积水。但实际情况是，现在我国许多公路与绿化带之间修了阻隔的道牙石，公路上的雨水只能集中流入雨箅子，排入地下雨水管道中，这容易出大问题。因为很多雨箅子下的雨水管道年久失修，若雨水管壁有裂缝，且管道内淤塞有泥土、树叶、垃圾等，下雨时，大量的雨水进入管道，管道不通畅，管壁压力增大，会使裂缝加大，水从裂缝冲出管道，会冲走管道周边的泥土，最终在管道外围形成一个大空洞，这将导致地表塌陷。为避免发生此类灾害，就应设法让公路上的雨水就近而分散地流入绿地中。进入雨水管道的水量少了，甚至没了，就不会引发雨水管道破裂的问题了。
在公路与绿地之间建凸起道牙石是西方国家发明的，中国古代建筑中没有这样的设计。在过去几十年中，西方国家已发现公路旁建凸起道牙石会使道路积水，因而又把道牙石切出多个排水口，这是简单易行的改进办法。要保障筑有凸起道牙石的公路路面在下大到暴雨时也不积水，道牙石上每隔1米就应该切出一个12-20公分的开口，使降到公路上的雨水能即刻流向公路外地带。
为解决道路积水的问题，我们最好的学习榜样是中国古建筑，我们应学古人的修路办法，因为他们建的路面都是高于植被地带的。学到了这个智慧，中国城市现在的很多环境问题都能顺利解决。中国古代的道路设计水平很高，路面是熊背型，中间高两边低。为什么是熊背而不是虎背呢？因为熊背平缓，坡度小，虎背的脊高，坡度大。
马可波罗是元朝时到过中国的威尼斯人，他就发现北京的“道路经过铺砌，高出草场地面，使得雨水不致于淤积路面，而是向两边流去，有助于滋养草木。”岳麓书院铺设的道路也是这样的。全中国过去传统的铺路方式是有利于减灾的。雨水流到路边，路边有低凹地带，低凹地带有植被生长，雨时能接纳降水。低凹地带自然生长的植物一般是亲水植物或水生植物，有净水功能，能够吸附水里的悬浮物质，根系也能吸收水里的氮、磷等营养物质，还能为水中增氧。
水岸的设计最好是缓坡型，这有利于多种水生植物与亲水植物在岸边生长。因为不同植物的耐水深度不一样，有些植物在水深超过10公分或20公分就无法生长了，所以，将岸体设计成缓坡型，能为不同耐水深度的植物提供生长机会。水体的植物越多样，水得到的净化程度就越高。
现在发达国家建排雨水的边沟，不再沿用水泥硬化式，因为硬化的雨水边沟会导致污染河湖、引发洪水、还有其它问题。当地表径流进入硬化的边沟里时，携带着泥沙与污物，这样的浊水在硬化沟中得不到净化，沿沟流入河湖中，会污染水体。此外，由于硬化的水沟是直线型的，水在沟里流速很快，当水迅速流向下游时，下游的水量突然变大，就易发生洪灾。再有，硬化的水沟阻隔了沟中之水与沟边土壤的接触，土壤吸不到水而干旱，沟旁的植物就生长不好。
所以，应当对硬化水沟进行改造，要改造成环境友好型的排水沟，即把水泥板去掉，将直线型变成曲线型，把边坡修建得平缓一点，铺上亲水植物。如此一来，当地表径流进入这种曲线型的模拟自然的水沟中时，水流变慢了，水中的泥沙沉降下来，待水流到达河湖入口处时，水已清澈了，不再给河湖带来污染。因水沟中的植物根系吸收很大一部分水量，进入河湖的水量也大大减少了，就能减少引发洪灾的可能性。同时，沟中之水能被周边土壤充分吸收，沟旁的植物也能生长良好。这就是环境友好型的排水设计。
在一本1996年美国出版的《环境科学》教科书上，就比较了两种水道的设计，其中不利于环境保护的水道就是硬化与直线型的。硬化式的水道除了带来污染河流、引发下游洪灾、造成土壤干旱等问题，还会使雨水资源被迅速排走，无雨时，当地易出现缺水问题。书中介绍的好的设计就是曲线型模拟自然的水道，这能尽量把降水都留在当地，滋润大地，并补充地下水。
如果不学习这些环境科学知识，政府的决策就会出错。1999年，北京市水利局对北京的一些河道进入了改造，就把原本模拟自然的河道修成了水泥硬化的河道，修好后的第二年，河中就爆发了蓝藻。这是为什么呢？因为河水是有养分的，河道被硬化后，水里无法生长植物，不能吸收养分了，就只有水中的单细胞生物藻类来吸收。藻类有了充足的养分，就大量繁殖，蓝藻就爆发了，整个河水就腥臭了，水无法使用了。这是北京应当吸取的深刻教训。后来，北京开始实施河道重新自然化的工程。建硬化河道花的钱很多，再改造回自然河道花的钱更多，这是非常惨痛的一个教训，所以政府部门的决策者和设计者们一定要学习新知识，跟上时代的进步。
水里的植物多了，最好的保护水体生态的做法是让鱼也多起来，让鱼来吃水中的植物。要使水中鱼的种类丰富并能够自然繁衍，河流最好不要建高的水坝，因为水坝不利于鱼回游产卵。在已建成水坝的地方，要修鱼梯，帮助鱼的回游。鱼产卵一般都在上游区域，如果游不回去产卵，有些鱼的种类就可能消失，这对物种保护与水体生态平衡都极为不利。对于坡型的河道，在河床中与河岸边安放石头，都能帮助鱼的回游。哪怕是一些平流的河段，水中也应该有些石头，这有助于鸟类落脚，吃河中的水生生物。水是往低处流的，土壤的养分随雨水流到水体之中，能被浮游生物利用，浮游生物又被虾、蟹、鱼等吃掉了，氮、磷就到了虾、蟹、鱼身上，鸟吃了这些虾、蟹、鱼，就把水中的氮磷带到了陆地上，鸟的粪便又成了陆地土壤的肥料。人吃这些虾、蟹、鱼，也是把水里的氮磷带到陆地上的途径，这是大自然的物质循环。
在人工设计与建造具有自净能力的水体与岸体时，一定要考虑到能让水中的生物健康生长。为此，水体与岸体要留出泥地与石缝，石缝是水生生物的栖息处，水草有助于鱼类产卵、繁殖。用石头垒岸时，石块间不能用水泥勾缝，应让水能通过石缝浸润岸边的泥沙，泥土水分含量饱和，岸体更稳固，不易崩塌。石缝多的堤岸表面积大，有利于净化水质，水中的悬浮物质能沉降到这些缝隙里去。
乱石垒岸，是中国古人发明的做法。这样做除了能增加水岸生物的栖息地、觅食地，还能增加岸体的安全性。大河边上用乱石垒岸能分解水浪对岸体的冲击力，就不易冲垮岸堤，哪怕有一块石头松动了，另外一块石头马上就能掉下去填补空处，起到很好的自我修补作用。清朝时，有西方传教士到中国来，看见中国人用乱石垒岸的方法建水岸，不解其妙，但进行了描述，并介绍给了西方。现在，所有发达国家的水岸——湖岸、河岸、海岸——都在应用乱石垒岸的做法。
中国古代的水体设计，具有极高的蓄留雨水、净化水质、保护生态、提供景观、保障安全的作用。以清朝建圆明园为例，中国古人的设计与做法是：挖湖堆山。即，人工挖出一个低地，蓄上雨水之后，就成了人工湖泊，挖出来的土方不外运，而是就地堆成一个小山包。山坡周围植上树木，再以背山面水的方位建造房屋，人就居住在依山傍水的环境之中。在清朝绘制的圆明园四十景图咏之一“濂溪乐处”的写实图中，可以看到：中国古人建造的人工湖泊的岸体都是乱石垒岸，水中种了大量的荷花，可以净水，又能收获莲藕，莲叶下又给鱼类提供了最佳生长场所。这就是当今全世界最为推崇的环境友好型的水体设计。
（此文为李皓题为《建宜居环境，与自然共存》的讲座内容第三部分）