基于低影響下海綿校園改造的探索
——以廣州中醫(yī)藥大學(xué)校區(qū)為例

劉鋒易 鄭程峰

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 500006）

0 前言

我國城市地面硬化越來越普及，由于不透水硬化地面改變了原有的水文條件，引發(fā)了一系列城市“內(nèi)澇”及水生態(tài)環(huán)境等問題。為了保護(hù)水生態(tài)環(huán)境，節(jié)約城市水資源，解決水污染和城市“內(nèi)澇”帶來的城市安全隱患等問題，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)[2015]75號(hào)）文件明確提出建設(shè)海綿城市的要求。“海綿城市”（Sponge City）指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[1]。

高校校園是城市環(huán)境中一個(gè)相對獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也是建設(shè)海綿城市的一個(gè)組成部分[1-2]。高校校園占地面積一般較大，硬質(zhì)鋪裝較多，人群集聚度較高，且用水量大，是海綿城市的重要實(shí)踐基地[3]。海綿校園改造是將海綿城市建設(shè)理念應(yīng)用到校園環(huán)境中，以保護(hù)原有生態(tài)為原則構(gòu)建校園環(huán)境，秉承海綿的“滲透”和“吸收”[1，4]，是解決校園“內(nèi)澇”，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要方式。

1 廣州中醫(yī)藥大學(xué)校區(qū)海綿校園改造背景

1.1 校園改造現(xiàn)狀

廣州中醫(yī)藥大學(xué)校區(qū)位于廣州市。廣州屬季風(fēng)海洋氣候，溫暖多雨，年均降水量約1800毫米，雨季較長，降水集中在4～9月。當(dāng)降雨量較大時(shí)，校園地面上的雨水不能及時(shí)下滲和排出，常在教學(xué)區(qū)辦公樓片區(qū)出現(xiàn)“內(nèi)澇”及生態(tài)環(huán)境等問題。

1.2 校園綠地景觀和排水設(shè)施缺陷

廣州中醫(yī)藥大學(xué)建校60多年，校園綠化成熟，大面積的綠地景觀理應(yīng)能滲透雨水，但由于歷史原因，校內(nèi)許多綠地都高于周邊路面，造成不能及時(shí)吸收路面的雨水，甚至出現(xiàn)綠地的“水土流失”現(xiàn)象[3]，給校園路面排水增加了壓力。

校區(qū)內(nèi)雨污沒有完全分流，雖有雨污兩套管網(wǎng)系統(tǒng)，但存在錯(cuò)混接，局部存在雨污合流現(xiàn)象，且都直接排入周邊的市政下水道。由于校區(qū)相關(guān)建筑樓宇和校園景觀等建成早，建設(shè)時(shí)沒有很好考慮吸水、蓄水、滲水、凈水等海綿“彈性”，校園內(nèi)的排水問題一直沒有得到很好解決，導(dǎo)致雨水流失和浪費(fèi)水資源。

1.3 排水管網(wǎng)設(shè)施管理不完善

學(xué)校沒有完整的排水系統(tǒng)資料，排水管網(wǎng)系統(tǒng)管理不健全，常規(guī)維修與日常檢查意識(shí)比較淡薄，更沒有排水系統(tǒng)的專職管理者。校區(qū)內(nèi)雨水沒有收集、凈化和利用，雨水和污水管網(wǎng)錯(cuò)接，局部雨水、污水合流后從校園周邊接駁到城市下水道排出，導(dǎo)致大量雨水資源浪費(fèi)，甚至破壞了水生態(tài)環(huán)境。

2 海綿校園改造探索

海綿校園改造以海綿城市建設(shè)理念為指導(dǎo)思想，綜合考慮海綿城市元素，先實(shí)現(xiàn)雨污分流改造，再利用雨水花園、下沉式綠地、透水鋪裝、綠色屋頂?shù)群＞d設(shè)施對雨水進(jìn)行源頭滯蓄、凈化及利用[5]。由于海綿校園改造涉及面廣、施工周期長、施工影響大、工程造價(jià)高等特點(diǎn)，宜基于低影響下進(jìn)行總體規(guī)劃，分步實(shí)施。

2.1 全面摸查溯源

為了降低對校園的影響，在實(shí)施海綿校園改造前應(yīng)對校內(nèi)的現(xiàn)狀管網(wǎng)和綠地情況進(jìn)行全面準(zhǔn)確的了解。從源頭（棟或房）至節(jié)點(diǎn)的每段管網(wǎng)運(yùn)行情況、接駁情況、材質(zhì)年限及道路、綠地等作充分的標(biāo)記和記錄，作為校園海綿改造的依據(jù)。

2.1.1 摸查基本要求

1）以學(xué)校校區(qū)為整體，全面進(jìn)行現(xiàn)狀排水管網(wǎng)及附屬設(shè)施摸查，掌握和匯總現(xiàn)狀管網(wǎng)的管徑、材質(zhì)、流向等基本信息，現(xiàn)狀管網(wǎng)的運(yùn)行水位、水流性質(zhì)、淤泥與堵塞情況等運(yùn)行信息，現(xiàn)狀管網(wǎng)的病害（包括結(jié)構(gòu)性缺陷與功能性缺陷）信息，現(xiàn)狀管網(wǎng)（包括立管）的錯(cuò)混接情況信息，化糞池、隔油池等設(shè)施信息，完成摸查檢測報(bào)告、摸查檢測成果圖，標(biāo)識(shí)排水管徑、排水方向、豎向標(biāo)高、排水管與建筑單體立管和接入市政公共雨污水管的接駁關(guān)系。繪制現(xiàn)狀管網(wǎng)病害圖，標(biāo)明結(jié)構(gòu)性缺陷（1～4級(jí)）和功能性缺陷（1～4級(jí)）。

2）針對校區(qū)現(xiàn)狀綠地、道路及地形高程進(jìn)行摸查，掌握現(xiàn)狀綠地、道路及地形高程等情況信息。

2.1.2 校園內(nèi)排水單元摸查

1）排水單元摸查時(shí)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，收集校區(qū)的地塊面積、每棟建筑的建設(shè)年份、人口構(gòu)成（常住人口、流動(dòng)人口）、用水量、校區(qū)建筑數(shù)量及相應(yīng)建筑樓層高度等數(shù)據(jù)。

2）摸查測量校區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)，摸測至建筑單體排出口及立管，分類別定性合流、雨水、污水排水管道等，重點(diǎn)排查錯(cuò)接、混接，核實(shí)校區(qū)排水出口的接駁位置及排水量情況，檢測評(píng)估校區(qū)內(nèi)排水管道的病害情況。

3）針對校區(qū)范圍內(nèi)的綠地、道路及地形高程進(jìn)行摸查，掌握現(xiàn)狀綠地、道路的位置和面積，以及校區(qū)內(nèi)地形高程、破損程度等信息。

4）核查校區(qū)排水單元是否辦理過接駁核準(zhǔn)手續(xù)，是否涉及工業(yè)、餐飲、醫(yī)療等排放情況，是否辦理了排水許可和落實(shí)了排水設(shè)施日常管養(yǎng)。

2.1.3 校區(qū)周邊市政公共道路摸查

1）聯(lián)系市政排水管理單位協(xié)助摸查接駁校園周邊的市政排水管網(wǎng)的尺寸、走向及現(xiàn)狀排水情況，梳理排水管網(wǎng)的完整程度，重點(diǎn)排查雨污水管道錯(cuò)接、混接情況。

2）對接駁至市政公共道路上的排水管道進(jìn)行病害檢測評(píng)估，排查是否存在影響校園排水的市政排水系統(tǒng)。

2.1.4 合流渠箱摸查

根據(jù)《廣州市水務(wù)局關(guān)于印發(fā)廣州市合流渠箱清污分流摸查設(shè)計(jì)技術(shù)指引的通知》（穗水規(guī)劃〔2019〕3號(hào)）要求，摸查校園排水單元涉及的合流渠箱的情況。

2.2 基于低影響下校園雨污分流改造

根據(jù)校園排水管網(wǎng)摸查結(jié)果，結(jié)合校區(qū)實(shí)際情況，基于低影響的、節(jié)約的原則，委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位對錯(cuò)混接的排水管網(wǎng)進(jìn)行排查疏理，依據(jù)相關(guān)規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行雨污分流設(shè)計(jì)，再委托有資質(zhì)的施工單位實(shí)施改造。

2.2.1 基本要求

對校內(nèi)所有建筑單體逐棟進(jìn)行梳理，完善或新建一套排雨水管網(wǎng)和一套排污水管網(wǎng)，梳理改造至每個(gè)排水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的雨污分流。

基于低影響下，充分利用原有排水管道，并根據(jù)其現(xiàn)狀合理修整和清淤，充分利用現(xiàn)狀綠地等海綿基底、現(xiàn)狀地形坡度，新建一些植草溝、排水明溝等，因地制宜地改建有滲透、凈化、積存等功能的海綿設(shè)施。

借助海綿城市的理念，將校園路面雨水口移至綠化帶內(nèi)，將綠化地局部降低，雨水口改為溢流式雨水口，以降低徑流污染。

2.2.2 改造建筑單體的排水立管

1）立管排水已分流但地面接駁處存在混接

建筑單體存在污水立管接駁至地面雨水管網(wǎng)系統(tǒng)或建筑單體雨水立管接駁至地面污水系統(tǒng)時(shí)，在地面接駁管處進(jìn)行錯(cuò)接改造，確保雨污水正確接駁入排水管網(wǎng)。建筑單體陽臺(tái)排水立管只收集陽臺(tái)廢水，不收集天面雨水，有接駁至地面雨水管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，將該立管改造接駁至地面污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

基于城市海綿理念，在雨污混排改造中，應(yīng)在雨水立管錯(cuò)接改造時(shí)斷接立管，將雨水立管優(yōu)先接入或就近漫流至高位花池、下沉式綠地等海綿設(shè)施，再通過溢流的方式接入雨水排水管網(wǎng)。

2）排水立管存在合流

當(dāng)建筑單體立管既收集污廢水又收集天面雨水時(shí)，封堵該立管的天面雨水端口，并將該立管接入地面污水管網(wǎng)系統(tǒng)，同時(shí)新安裝一條雨水立管收集天面雨水。該新建雨水立管應(yīng)首先接入或就近漫流至高位花池、下沉式綠地等海綿設(shè)施，再通過溢流的方式接入雨水排水管網(wǎng)。

圖1 建筑單體立管雨污分流改造示意圖

2.2.3 排水管道缺陷修復(fù)分類

根據(jù)管道結(jié)構(gòu)性和功能性狀況檢測結(jié)果，對管道缺陷等級(jí)、類型、損壞程度提出修復(fù)建議，參見表1、表2。

表1 排水管道結(jié)構(gòu)性缺陷分類修復(fù)表

表2 排水管道功能性缺陷分類修復(fù)表

2.2.4 修復(fù)排水管道的方式

排水管道功能性缺陷的修復(fù)方式較多，基于低影響下，主要為開挖修復(fù)及非開挖修復(fù)兩類。

1）排水管道非開挖修復(fù)

排水管道非開挖修復(fù)是采用少開挖或不開挖地表的修復(fù)技術(shù)對存在缺陷的排水管道進(jìn)行局部或整體修復(fù)，使其恢復(fù)原有的排水功能。

非開挖修復(fù)主要為清淤、清障，采取人工清掏、高壓水槍清掃和局部機(jī)械作業(yè)等。由于非開挖修復(fù)技術(shù)的局限性，修復(fù)施工前需進(jìn)行管道信息收集、損壞程度檢測和評(píng)估，綜合考慮能否采用非開挖修復(fù)和修復(fù)后是否能達(dá)到排水功能等，再選擇相應(yīng)的管道修復(fù)方式。

2）排水管道開挖修復(fù)

開挖修復(fù)是使用機(jī)械對存在缺陷的排水管道進(jìn)行溝槽開挖，并對缺陷管道進(jìn)行修復(fù)或置換作業(yè)后再回填溝槽和修復(fù)現(xiàn)狀場地。

開挖修復(fù)屬于傳統(tǒng)的施工方法，適用于施工場地大、人口密度疏、影響交通小的場地。對于人口稠密、施工占據(jù)多條路面甚至阻斷道路、施工工期長、開挖施工對師生生活及環(huán)境等造成多方面不利影響的，修復(fù)改造前應(yīng)綜合評(píng)估可行后才能實(shí)施。

2.2.5 管道標(biāo)志及材料選用

1）管道標(biāo)志

建筑單體立管安裝完成后應(yīng)在距地面1m的高度處噴涂“雨”、“污”字樣，注明立管的性質(zhì)，顏色可采用黑色、藍(lán)色，涂料不應(yīng)被輕易刮除。檢查井蓋應(yīng)嚴(yán)格按管道性質(zhì)選用正確標(biāo)識(shí)“雨”“污”字樣的，檢查井蓋或周邊標(biāo)示排水走向、管徑和標(biāo)高等信息。

2）材料的選用

管材宜優(yōu)先選用承插式混凝土管或結(jié)合場地地質(zhì)和施工條件進(jìn)行方案比選后確定；DN300及以下管道可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況合理選用其他輕型管材。

位于校園道路行車道、人行道上的檢查井宜優(yōu)先采用裝配式鋼筋混凝土排水檢查井及球墨鑄鐵井蓋，位于綠化帶內(nèi)的排水檢查井須做好接口位置處理，防止?jié)B漏，可采用塑料排水檢查井蓋。

2.3 基于低影響下海綿校園改造

利用海綿城市理念，基于低影響下改造校園排水系統(tǒng)。從建筑單體立管至市政接入點(diǎn)，徹底理順排水管網(wǎng)，從源頭上杜絕污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)和水體。改造海綿設(shè)施收集和凈化雨水，實(shí)現(xiàn)海綿校園在降雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水等功能。

2.3.1 建筑單體雨水立管下海綿改造

在建筑單體周邊具備綠化地塊改造條件下，雨水立管接入地面雨水系統(tǒng)之前，應(yīng)用海綿城市理念，將雨水立管斷接至高位花壇、植草溝和綠地等，即將天面雨水優(yōu)先引入就近的海綿設(shè)施進(jìn)行滯蓄、滲透和凈化，再通過溢流排放的方式進(jìn)入雨水管道。

圖2 建筑單體雨水立管海綿城市理念改造示意圖

2.3.2 建筑單體周邊地面排水海綿改造

1）建筑單體周邊有綠地，現(xiàn)狀管網(wǎng)合流排水下，可考慮利用建筑單體周邊現(xiàn)狀合流排水管網(wǎng)作為污水排水管網(wǎng)，結(jié)合地形坡度利用周邊綠地建設(shè)轉(zhuǎn)輸型植草溝排放雨水。對于地形起伏或反坡，無法全線利用植草溝排放雨水的地區(qū)，可考慮采用分段建設(shè)植草溝，分段接入雨水管的“下沉式綠地+雨水管道”的方式組織雨水排放。

圖3 植草溝參考大樣圖

圖4 植草溝改造示意圖

圖5 轉(zhuǎn)輸型植草排放雨水示意圖

2）建筑單體周邊無綠地，現(xiàn)狀管網(wǎng)合流排水下，利用建筑單體周邊現(xiàn)狀合流排水管道作為污水管，沿建筑周邊設(shè)置雨水蓋板溝或線型排水溝，收集建筑單體和周邊雨水。對于地形起伏或反坡，可采用分段建設(shè)雨水明溝，分段接入雨水管的“雨水明溝+雨水管道”的方式組織雨水排放。

3）建筑單體周邊無綠地，現(xiàn)狀合流溝渠排水下，考慮利用建筑單體周邊現(xiàn)狀合流排水溝渠作為雨水溝渠，根據(jù)建筑排污口分布新建一套污水管道收集污水，排入污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.3.3 校園內(nèi)道路排水海綿改造

1）現(xiàn)狀道路只有一條合流管，優(yōu)先考慮合流管作為污水管進(jìn)行改造。

校園道路兩側(cè)有綠地時(shí)，利用道路兩側(cè)綠地建成植草溝或下沉式綠地等海綿設(shè)施來替代傳統(tǒng)雨水管；路面雨水應(yīng)通過開口（孔）路緣石排入兩側(cè)下沉植草溝或綠地，結(jié)合地形坡度實(shí)現(xiàn)地面雨水排放。

校園道路兩側(cè)無綠地位置或道路雨水系統(tǒng)承擔(dān)的匯水范圍較小時(shí)，可利用道路周邊的微地形構(gòu)建地表有組織漫流+排水溝的雨水淺層（地表）排水系統(tǒng)承接周邊雨水；道路雨水系統(tǒng)承擔(dān)的匯水范圍較大時(shí)，應(yīng)新建一套雨水管承接周邊雨水。

2）現(xiàn)狀道路有兩套管（一套雨水管和一套污水管）并存在錯(cuò)混接的改造。

對錯(cuò)混接點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)改造，原有錯(cuò)接排口進(jìn)行封堵。周邊雨水先通過綠地、植草溝等緩沖排至水體，再溢流排入校園雨水管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.3.4 校園周邊市政雨污管道接駁處的改造

1）校園內(nèi)雨污水管與外部市政道路上的雨污水管的接駁要求應(yīng)分別對應(yīng)，不得錯(cuò)接。現(xiàn)狀存在錯(cuò)接情況的，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)改造，并將原有錯(cuò)接的排水口進(jìn)行封堵。

2）現(xiàn)狀市政污水管對排水單元排出口有截污措施的，若排水單元被截污的排水管已改造為雨水管，封堵截污措施，恢復(fù)截污前的排水通道；若排水單元被截污的排水管已改造為污水管的，封堵溢流口，利用截污管作為污水出路。

2.4 建筑單體屋頂綠化改造

校區(qū)建筑單體是校園海綿改造的組成部分，屋頂綠化改造可增加綠地面積，改善和保護(hù)校園生態(tài)環(huán)境。校區(qū)大多數(shù)建筑單體屋頂現(xiàn)狀為結(jié)構(gòu)找坡屋頂，排水方式為無組織排水，一般有設(shè)排水溝。由于南方多雨濕潤，校區(qū)屋頂綠化改造在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過綠植、種植土層、過濾層、防水層和結(jié)構(gòu)保護(hù)層等進(jìn)行。研究表明，綠色屋頂可阻滯約63%的雨水[6]。

綠色屋頂能有效防止雨水徑流的產(chǎn)生，通過屋頂綠地、花棚和盆景等充分利用雨水，起到減排作用。同時(shí)綠頂能促進(jìn)雨水的蒸發(fā)，緩解城市熱島效應(yīng)[7]。

3 海綿校園建管并舉

海綿校園改造是基于低影響下實(shí)施，改造過程中必然重新分配地表水的徑流及修建部分生態(tài)蓄水系統(tǒng)。改造過程中應(yīng)避免對資源的二次破壞，不能一邊改造，一邊破壞。

海綿校園改造完成后，排水系統(tǒng)后期維護(hù)管理同樣重要，對于排水系統(tǒng)的監(jiān)管與維護(hù)需配備專門的人員，并制定切實(shí)可行的管理制度。在運(yùn)行維護(hù)過程中，及時(shí)反饋系統(tǒng)運(yùn)行的問題和維護(hù)。

4 結(jié)語

高校海綿校園改造是海綿城市建設(shè)重要組成部分。本文在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和結(jié)合校園現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，以廣州中醫(yī)藥大學(xué)校區(qū)為例，基于低影響下，從摸查、雨污分流、海綿改造、管理維護(hù)等對海綿校園改造作了相關(guān)探索。