海綿城市在醫院建設項目中的應用

付向暉（上海市第六人民醫院，上海 201306）

綠色建筑的理念盛行，綠色醫院也應運而生，有學者通過對國內外有關綠色醫院的評價體系和標準版加以研究和論證，認為“綠色醫院”的本質應該是：生態、節能、環保、安全、高效[1]。與此同時，在水資源利用方面，有學者提出海綿城市概念，以應對城鎮化進程帶來的各種問題：一方面對水資源需求量增加，另一方面伴隨城市建筑的增多，地表硬化率越來越高，城市內澇問題日益凸顯[2]。海綿城市，意即城市像“海綿”一樣，通過增強蓄水和凈化等，有效應對城市洪澇等自然災害，解決城鎮化面臨的水資源問題。

將海綿城市運用于醫院建設項目之中，有利于醫院建設項目節約水資源，實現綠色醫院目標，同時改善院區環境。長遠來看，也能在醫院的運營方面節約成本。

1 海綿城市的概念

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的稅“釋放”并加以利用[3]。海綿城市理念又被稱為“低影響開發雨水系統”

海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，統籌自然降水、地表水和地下水的系統性，協調給水、排水等水循環利用各環節，同時考慮內澇防治，徑流污染控制，雨水資源化，水生態修復等多個目標，建設生態排水設施，充分發揮城市綠地，道路、水系等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市開發建設盡可能的減少對生態環境的影響。達到《海綿城市建設技術指南》中徑流總量控制率不低于80% 的指標[4]。

考慮建設用地開發的可行性、經濟性，海綿城市規劃中多利用透水鋪裝、綠色屋面、下沉式綠地、生物滯留設施雨水花園、滲透塘、滲井、水塘、水循環利用等措施。

2 醫院建筑的復雜性

2.1 醫院項目的特殊性

除具有一次性、受項目具體條件及要求約束以及投資額巨大、建設周期長等一般建設項目特點，醫院建設項目自身還具有其特殊性。相較于一般建設項目，醫院院區環境顯得尤為重要。病患來醫院就醫，處于心理弱勢地位，感情悲觀，情緒容易產生波動，良好的就醫環境可以緩解病患緊張情緒；而作為每天工作其中的醫生和護士，每天面對各種病患，也承受著巨大的精神壓力需要調節。

2.2 綠色醫院

依據 GB/T51153—2015《綠色醫院建筑評價標準》，綠色醫院是指：在醫院建筑的全生命周期內及保證醫療流程的前提下，最大限度地節約資源（節地、節水、節能、節材）、保護環境和減少污染，為病人和醫護工作者提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的醫院建筑。在綠色醫院建筑的基礎上還要注重醫院軟環境的建設。

“綠色醫院”的建設基于國際、國內節能環保大環境，包括綠色建筑、綠色能源、綠色環境、綠色管理四大要素[5]。其中水資源的管理是綠色醫院建設的一個關鍵問題，水資源既是可以再利用的資源，又是環境、生態變化的重要指標。

2.3 醫院建筑與海綿技術的結合

有學者探討過海綿城市理念在住宅小區設計中應用時，要因地制宜，根據地質水文情況和小區地勢條件確定最適宜的開發方案，堅持經濟節約原則，做到環境效益、經濟效益和社會效益相統一，營造良好的居民生活環境，推動發展新高度[6]。醫院建設也是同樣，將海綿技術應用于醫院建筑之中，一方面實現節能，保護生態環境；另一方面將海綿技術與醫院建筑景觀相結合，營造良好的院區環境。既可以滿足人們審美要求和病人的治療需求，也能降低建筑能耗，達到最佳的生態效益。

就經濟效益來說，有學者計算過，與傳統的雨水排放涉及相比，一個投資成本約 32.9 萬的雨水回收利用系統，假設系統設計使用期限為 50 a，不考慮自來水漲價等因素，靜態回收期約 17 a。更不要說產生的巨大生態環境效益和社會效益[3]。海綿城市、綠色建筑不僅是趨勢，更是一項功在當代利在千秋的事業。

3 案例分析——上海市第六人民醫院臨港院區一期管線改造項目

3.1 項目概況

3.1.1 項目基本情況

上海市第六人民醫院臨港院區位于上海市浦東新區南匯新城環湖西三路 222 號，總用地面積 105 501 萬 m2，建筑完成后總建筑面積 200 378.55 m2。其中地上建筑面積：153 161.51 m2，地下建筑面積 47 217.04 m2。現有建筑73851.55 m2（一期已建），其中地上建筑面積 66 316.51 m2，地下建筑面積 7 535.04 m2。醫院核定床位 1 200 張，臨床醫技科室 39 個。作為臨港新片區唯一一家三級甲等醫院，六院臨港院區在提升臨港新片區公共衛生服務能級，更好地滿足區域人民的基本醫療服務需求，及長三角公共衛生一體化建設中具有重要作用。

自 2012 年項目一期建成竣工以來，院區道路、綠化均有不同程度的塌陷和不同尋常的沉降，造成雨水管線與污水管線串流或淤塞，屋面排水管線與地面管線接口脫落非常普遍。在針對雨水管線仍存在的管線淤塞及斷裂現象進行改造的過程中，決定對雨水管線改造、康復大道改造、綠化景觀提升及親水平臺建設融入海綿化工藝，在管線、道路修復的同時融入海綿設施建設。

3.1.2 上海臨港新片區海綿城市實施背景

2020 年 10 月 10 日，中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區管理委員會印發《臨港新片區海綿城市規劃建設管理實施細則（試行）》和《臨港新片區海綿城市建設指標體系（試行）》，要求新片區內新建、改建、擴建項目在項目立項、工程可行性研究報告審批階段落實海綿城市建設要求，建設主體應依據生態和市容管理處意見及立項批復、規劃土地意見書或土地出讓合同中約定的海綿城市建設指標和要求，在項目設計和建設過程中予以落實。

上海臨港地區為潮坪地貌類型，其地質特點為：淺部賦存有深厚的砂質粉土層；砂質粉土層下賦存有深厚的軟土層。與工程建設密切相關的地下水類型主要為第四系地層中的潛水、（微）承壓水。臨港地屬北亞熱帶海洋季風性氣候區，受季風影響，容易發生臺風、寒潮、雨澇等災害性天氣。這種地質特點適合也要求采用海綿化工藝。

3.2 項目特點

氣候方面：本項目所在浦東新區位于上海市的中部，屬亞熱帶季風海洋性氣候帶，氣候溫暖濕潤，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。根據上海浦東新區氣象站近 30 a（1984-2014 年）的實測氣象資料，項目所在上海浦東新區區年平均氣溫 16.2 ℃，年平均降雨量為 1 110.6 mm，雨季時段為6—9 月。

選址方面，本項目位于大型公立醫院院區內建筑周邊園路，徑流污染較小，海綿設施主要用于控制雨洪（削減徑流量），且項目背靠春漣河，通過海綿設施處理后雨水可補充入河道。

在地形方面，院區道路坡度較為平坦，利于植被成活和土壤固著，結合設計使周邊雨水徑流易于均勻匯入雨水花園設施，減少造成土壤和植被沖刷影響[6]。

海綿設施結合原有地形沿道路均勻分布，降低施工難度、減少建設成本，兼顧效率、經濟性與美觀性。

3.3 海綿措施應用

3.3.1 透水鋪裝

透水磚鋪磚和透水水泥混凝土鋪裝主要適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路，如建筑與小區道路、市政道路的非機動車道等，透水瀝青混凝土路面還可用于機動車道。透水鋪裝路面具有透水性，下雨時能較快消除道路、廣場的積水現象。

本項目透水鋪裝采用說透水膠粘石、透水瀝青混凝土路面和透水磚鋪裝。保證透水性的同時注意防滑，避免可能發生的危險。具體做法見圖 1、圖 2。

圖1 透水膠粘石構造

圖2 透水瀝青剖面

3.2.3.2 雨水花園（含下凹綠地）

雨水花園是海綿城市重要應用形式之一，美國馬里蘭州雨洪專家最早提出雨水花園這一概念，基于天然地形或者景觀構建下沉綠地，儲存降雨，并可通過處理后補充城市用水或地下水資源。后相關概念經完善和發展，逐步形成相關技術法規和技術標準。早在有海綿城市要求前，景觀設計師就將這一元素放到景觀設計里，很多公園和小區都會看到雨水花園這一小景，景觀設計的同時，通過表層植物和石材搭配的形式，匯聚雨水，滲透到地底下。

雨水花園，又稱生物滯留設施，美國《L o wimpactdevelopmentdesignstrategies：An integrated design approach》（簡稱“美國國家規范”）中提出：“雨水花園是指在園林綠地中有樹木或灌木的淺凹綠地，由樹皮或植物覆蓋。它通過滯留和下滲雨水來補充地下水，減少地表雨水徑流，還可通過植物和土壤的吸附、講解和蒸發等作用減少污染[7]”。我國《海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建（試行）》中提出：“生物滯留設施指在地勢較低的區域，通過植物、土壤和微生物系統蓄滲、凈化徑流雨水的設施”。在該項目里設計的雨水花園不僅成為景觀點，還真正地投入使用，提供蓄水功能。配合景觀設計和植物種植設置雨水花園，不僅滿足蓄水功能，并且豐富了場地，營造舒適景觀。

雨水花園適合小規模分散設置，規模大小直接決定建設成本。規模設計主要為有效表面積，一般按照 5%～10% 比例計算。，在實際項目計算中應該結合雨水花園的結構特點、功能側重、當地降雨量和土壤性質等因素，常用計算方法為容積法，見式（1）。

式中：Af—表面積，m2；

Ad—匯流面積，m2；

φ—徑流系數；

H—設計降雨量，mm；

hm—最大蓄水高度，mm。

調蓄容積是雨水花園規模計算中最重要的部分，用以控制徑流體積。調蓄容積是指特定區域內需要控制雨水徑流量的大小，依據當地降雨特性和設定的削減雨水的目標來確定。設計中常采用年徑流總量控制率作為雨水花園的控制目標，其頂部和內部的蓄水空間的滲透量也應該計入總的調蓄容積。

雨水花園調蓄容積采用容積法計算，見式（2）。

式中：Q—調蓄容積，L/s；

Ad—匯流面積，m2；

H—設計降雨量，mm；

φ—徑流系數。

一般雨水花園由蓄水層、樹皮覆蓋層、種植土層、人工填料層和礫石層五部分構成。蓄水層高度一般為 100～250 mm，樹皮覆蓋層深度多為 50～80 mm，種植土層厚度一般為200～300 mm，人工填料層厚度為 500～1 200 mm，礫石層厚度一般為 200～300 mm。

設計降雨量一般通過一個地區多年日降雨量數據獲取，目的是實現年徑流總量控制目標，然后據此設計雨水花園的規模。設計降雨量可根據當地的降雨特性和設定的削減雨水的目標來確定，我國規范中計算方法見表 1。

表1 中國雨水花園設計降雨量計算方法

本文中徑流系數指雨量徑流系數，指一定區域、特定時間內總徑流量與降雨量的比值。我國規范中按不同匯水面劃分，雨量徑流系數如表 2 所示。

表2 中國匯水面對應的雨量徑流系數

3.3 本項目亮點

項目運用科學有效的技術手段對院區管道進行勘探，并結合施工計劃高效有序的進行修復施工作業。將海綿城市概念在有限空間實現充分應用，并結合治愈性景觀設計，創造良好的醫院院區環境。通過合理的施工規劃，施工的同時保證了院區醫務活動的正常進行，將噪音、揚塵等對環境的污染降到最低。

本項目海綿城市建設區域由北向南按跨度平均劃分為A、B 兩個區域，如圖 3、圖 4 所示，綜合地形和景觀設計，兩個區域綜合配合設置透水鋪裝、下凹綠地和雨水花園。其中 A 區設置雨水花園和下凹綠地各三處，B 區設置雨水花園一處、下凹綠地三處。具體配置及設計參數見表 3、表 4。

圖3 A 區海綿城市建設區域（局部）

圖4 B 區海綿城市建設區域（局部）

表3 本項目海綿措施布置（A 區）

表4 本項目海綿措施布置（B 區）

4 結 語

由于醫院建設項目的特殊性和重要性，做好醫院項目設計規劃，改善院區環境，給醫生和患者一個良好的就醫環境至關重要。海綿城市的概念正是在保護和利用生態環境的基礎上提出，通過對雨水進行回收利用，一方面改善了院區環境，另一方面節約水資源，對整個醫院后期運營維護都有巨大的作用。

本文通過以上海市第六人民醫院東院室外管線及路面修復二期項目為例，介紹了海綿城市在醫院項目的應用，對于醫院建設項目中引入海綿城市相關概念和技術具有一定的借鑒作用。但是本文也存在不足之處，包括對海綿措施設計方法的研究，以及其他綠色技術如節能、節水、節材，噪聲、照度，溫濕度等的影響研究。未來一方面注重海綿技術更早、全面引入醫院建設項目，同時在設計中與其他各項指標相結合，總體考慮。另一方面，注重醫院建設項目與城市大環境的結合也是未來發展和研究的方向。