第1章 国内外雨污排水管网发展历程与现状
在人类文明的历史进程中，排水管网的雏形形成较早，并在后续发展中呈现较为清晰的阶段性和地区差异（图1-1 ）。总体上，城市排水管网的发展呈现以下特点：
古代文明时期，黄河、长江流域的典型中国大城市如长安、洛阳等，采用了较为简单的排水系统，包括明渠和地下排水沟；同一时期的古代罗马，则成为排水系统典范，采用石头铺设下水道，已经有精湛的工程设计。
中世纪时期，中国古代排水系统排水治污能力较为领先；欧洲则因为战乱、罗马帝国覆灭等原因，当地公共卫生工程停滞不前，并成为当时霍乱集中暴发的直接导火索。
工业革命推动了欧美城市的大规模发展，相应基础设施建设，包括现代化排水系统在内也得到了极大的发展；中国则在这一时期进入早期城市化进程，开始引入国外先进经验，但城市排水基础设施相对滞后。
图1-1 国内外排水管网发展历史脉络
20世纪至今，中国经历了城市化高速发展，大规模推进了包含城市污水处理厂、雨污管网在内的现代化城市排水系统；这一时期，发达国家对排水系统进行了提升改进，强调绿色、环保、可持续性，探索应用雨水管理和再生水利用等技术。
回顾国内外排水管网发展历程，可以认识到不同地区在水资源管理、环境可持续性、城市规划等方面存在的共同挑战以及各自的应对策略。面向未来，在借鉴先进经验的同时，我们也需要结合国情，采取切实可行的措施，不断提高排水系统的韧性和适应性，为城市健康可持续发展提供坚实保障。
1.1 排水管网与城市发展
排水管网在城市化进程中扮演着关键角色，对城市居民的生活质量和城市环境卫生至关重要。国内外排水管网的发展历程反映了不同国家和地区在城市规划、技术创新、环境管理等方面的差异和共同挑战。
1.1.1 城市规模发展
城市的早期形态是人类聚集定居点。目前已知*早定居者是1.3万年前的纳图猎人（已灭绝），他们沿着约旦河的走向迁徙，*终在西岸（巴勒斯坦）建立**个部落，逐渐诞生了世界上**座城市的雏形。杰里科被认为*早出现的城市形态，其在1万年前就有人类聚居，在公元前8000年形成了约3000人规模的社区，四周筑有城墙，并且形成了已知*早的农业生产组织模式［1］。
城市规模在人类历史中的演变呈现阶段性。从3万人到20万人的过渡，经历了1500年，而从20万人到百万级的城市也历经了相似的时间跨度［2］。*早超过百万人口的城市可追溯至我国南朝时期的建康，《金陵记》中记载梁建康城人口超过百万。随后的北魏至隋唐的洛阳城、唐代初期的长安城、北宋的汴梁城、南宋的临安城也达到了百万级规模。
城市人口规模从百万到200万人再度经过1500年的演变。19世纪初期，伦敦城规模达到200万人，人口密度为3.2万人/平方千米。在接下来的不到100年时间里，伦敦迅速发展成为全球**个人口超过500万人的大都市，并于20世纪初达到660万人。但随后的50年里，东京地区*先成为人口超千万的大都市，且仅用了10年时间，至1960年左右成为*个人口超2000万的都市圈。
古代城市的形成多以水域为中心，如古埃及的尼罗河流域、美索不达米亚的两河流域、中国的黄河流域等［3］。欧洲中世纪时期，城市以商业和手工业为主导，城市自治逐渐发展。工业革命加速城市化进程，大规模农民涌入城市，工业区的兴起改变城市景观，城市发展开始现代化。随着新技术的发展，城市的沟通方式、出行方式和福利水平得到提升，全球范围内的城镇化浪潮迅猛发展，更是在20世纪迎来城市化的高峰期，城市规模持续扩大，城市功能不断丰富，城市化进程成为全球性现象。
全球城市人口从1950年的7.51亿增长到2024年的80亿，城镇化率超过55%；2023年底我国的城镇化率达到65%，也成为典型的城市型社会［4］。同时有迹象表明，人口规模500万以上大都市依然是人口增长*快的城市地区，50万以上城市不断涌现，因此21世纪的地球或许可以被称为都市世界。
1.1.2 排水系统与城市化
古今城市规模、人口数量与排水管网发展之间存在一定的关系，在古代，城市的规模相对较小，人口密度较低。因此，排水问题相对较为简单，城市往往通过自然地势和简单的沟渠来排放雨水和污水。
古代城市主要依赖地势高低和开凿的排水沟渠来处理雨水和生活污水。排水系统相对简陋，规模有限，主要以地表排水为主。古代城市排水主要依赖自然的地形和水流，通过挖掘沟渠将雨水引流至附近的河流、湖泊或溪流中。
随着现代社会的发展，人口数量急剧增加，城市化进程加速。大规模城市的形成导致排水问题更为复杂，需要更先进的排水系统来处理大量的废水。现代城市通常采用庞大而复杂的排水系统，包括地下下水道网络、污水处理厂等设施。这些系统能够更有效地处理污水，防治洪涝，提高城市环境卫生。现代排水系统借助先进的技术和材料，例如管道工程、污水处理技术等，使得城市排水更为高效、卫生和环保。随着环保意识的提高，现代城市越来越注重污水处理和资源回收。排水系统的设计和发展也越来越注重可持续性和环保性。
古今人口数量与排水管网发展之间的关系也体现了社会发展水平和科技进步的差异。现代城市的排水系统更为先进和完善，以适应庞大的人口规模和城市化的挑战。
古代排水系统是城市规划和工程技术的杰出成就之一，其发展历程不仅反映了当时社会的文明水平，也直接影响城市的卫生状况和居民的生活品质。
古代文明如埃及、罗马、希腊等都建立了卓越的排水系统，为城市卫生与居民健康提供了坚实基础。罗马帝国尤以其工程技术和规模宏大的排水系统著称，例如古罗马的Cloaca Maxima （*大下水道）成为古代排水工程的典范之一。这些系统不仅实现了雨水和生活污水的分流，还通过巧妙设计的下水道和污水处理设施，为当时的城市居民提供了相对清洁的生活环境。
在中国，古代都城如长安和洛阳，也建立了相对完善的排水系统。工匠采用石砌排水沟和水井等设施，有序引导雨水和生活污水，保障城市卫生与安全。此外，在一些遗址中还发现了古代利用排水系统进行灌溉的工程，显示了当时水资源管理的创新思维。
当然，中外古代排水系统的发展也受到技术水平和社会制度的限制。排水系统的规模和复杂度主要受制于当时的建筑和工程技术。同时，在环境保护和污水处理方面存在一些局限性，未能充分解决污水对自然环境的影响。
发达国家在工业化和城市化初期起，开始了现代排水系统建设，在技术水平、管理经验、环境法规等方面取得了显著进展，形成了较为完善的城市排水体系。近年来，通过采用先进工程技术，如智能化监测、网络化管理等，使排水系统更加高效、可持续。此外，国际上一些城市在水资源回收与再利用、雨水管理等方面也进行了不少创新实践，为解决全球水资源问题提供了有益经验。
1.2 世界城市排水系统发展历史
随着人口从分散到聚集，城市规模不断增长，全球主要城市排水系统的发展，主要经历四个文明发展阶段：起源文明、古代文明、中世纪和近现代文明。
1.2.1 起源文明时期的排水启蒙
在这一时期，城市排水系统的主要特点可以概括为：从地面明渠转为地下暗渠，传统木石变为陶土结构的房屋间隔污水排放网络；产生了对雨水排放系统的启蒙意识，出现系统且相对比较复杂的排水系统。不同文明中的排水文明发展程度也不尽相同，特征鲜明。
1. 巴比伦和美索不达米亚帝国
从米诺斯早期（约公元前3300～前2300年）开始，卫生技术得到高度重视并得到大力发展，当时精心设计的一系列排水设施具有很强的可用性。例如，公元前2000年左右建成的许多排水沟如今仍在克里特岛延用。米诺斯的宫殿（例如克诺索斯、费斯托斯和扎克罗斯）实施了综合下水道和排水系统。虽然一些设计在当时看来是非常“先进”，但是仍具有一定的局限性，一些厕所并不是用活水冲刷，而是利用储水罐的水进行简单的冲刷，也没有与管道相连。**个早期的“冲水”马桶是在克诺索斯宫使用的，厕所与克诺索斯宫的中央下水道和排水系统相连［5］。
2. 哈拉帕文明
哈拉帕文明是青铜时代的一种文化（约公元前3300～前1300年，成熟期约为公元前2600～前1900年），发展于南亚次大陆的西北部地区。这段文明的主要特征之一是，实施了复杂而集中的污水管理系统，具备发达的厕所、排水和污水处理系统。在哈拉帕文明的成熟时期（或城市哈拉帕阶段），*次出现了带有下水道的集中式卫生设施。当然，他们也只是在少数城市群中建立了组织良好的污水网络，并不仅仅是因为城镇人口规模和居住面积，更重要的是考虑城市的功能角色，如*都职能。
3. 古埃及
古埃及人是管道的早期开发者。一开始，管道和配件非常粗糙，使用由稻草和黏土组合而成的黏土管，先在阳光下晒干，然后在烤箱中烘烤。随着对管道材料的不断开发，铜成为古埃及工具制造中*重要的金属［6］。铜管被用来在金字塔内建造精致的浴室以及复杂的灌溉和污水处理系统（公元前2500 年），如图1-2 所示。
4. 古中国
中国下水道的历史可以追溯到4000多年前。当时，黄河中游形成了一些城市，产生对排水的需求，包括居民区的污水，特别是皇宫中的污水需要系统的排放。当时的陶器被用来建造下水道，在近现代发现的相关遗址中发现了包括用于街道地下排水的土制管道（图1-3）。
图1-2 古埃及制造的铜管应用于排水管网
图1-3 公元前4000年的土管
1.2.2 古代文明中的排水进步
古代文明早期，人类社会就已经认识到水与卫生的关系和重要性。公元前400年左右，希波克拉底的论文《空气、水、地方》涉及水的不同来源、质量和对健康的影响，标志着人类*次认识到水对公共卫生的重要性［7］。随着对公共卫生认识的增强，古代人类社会开始建设组织良好的浴室、厕所、污水处理和排水系统。排水管网材料也得到了相应发展，陶瓷和石材等相对结实的材料开始成为古代管道建设的常规选择。
1. 希腊
希腊雅典的下水道系统是古代排水工程的杰出代表。雨水、人类排
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