基于低影響下海綿校園改造的探索
——以廣州中醫藥大學校區為例

劉鋒易 鄭程峰

（廣州中醫藥大學，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，引發了一系列城市“內澇”及水生態環境等問題。為了保護水生態環境，節約城市水資源，解決水污染和城市“內澇”帶來的城市安全隱患等問題，《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》（國辦發[2015]75號）文件明確提出建設海綿城市的要求。“海綿城市”（Sponge City）指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[1]。

高校校園是城市環境中一個相對獨立的系統，同時也是建設海綿城市的一個組成部分[1-2]。高校校園占地面積一般較大，硬質鋪裝較多，人群集聚度較高，且用水量大，是海綿城市的重要實踐基地[3]。海綿校園改造是將海綿城市建設理念應用到校園環境中，以保護原有生態為原則構建校園環境，秉承海綿的“滲透”和“吸收”[1，4]，是解決校園“內澇”，實現水資源可持續利用的重要方式。

1 廣州中醫藥大學校區海綿校園改造背景

1.1 校園改造現狀

廣州中醫藥大學校區位于廣州市。廣州屬季風海洋氣候，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。當降雨量較大時，校園地面上的雨水不能及時下滲和排出，常在教學區辦公樓片區出現“內澇”及生態環境等問題。

1.2 校園綠地景觀和排水設施缺陷

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

校區內雨污沒有完全分流，雖有雨污兩套管網系統，但存在錯混接，局部存在雨污合流現象，且都直接排入周邊的市政下水道。由于校區相關建筑樓宇和校園景觀等建成早，建設時沒有很好考慮吸水、蓄水、滲水、凈水等海綿“彈性”，校園內的排水問題一直沒有得到很好解決，導致雨水流失和浪費水資源。

1.3 排水管網設施管理不完善

學校沒有完整的排水系統資料，排水管網系統管理不健全，常規維修與日常檢查意識比較淡薄，更沒有排水系統的專職管理者。校區內雨水沒有收集、凈化和利用，雨水和污水管網錯接，局部雨水、污水合流后從校園周邊接駁到城市下水道排出，導致大量雨水資源浪費，甚至破壞了水生態環境。

2 海綿校園改造探索

海綿校園改造以海綿城市建設理念為指導思想，綜合考慮海綿城市元素，先實現雨污分流改造，再利用雨水花園、下沉式綠地、透水鋪裝、綠色屋頂等海綿設施對雨水進行源頭滯蓄、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、工程造價高等特點，宜基于低影響下進行總體規劃，分步實施。

2.1 全面摸查溯源

為了降低對校園的影響，在實施海綿校園改造前應對校內的現狀管網和綠地情況進行全面準確的了解。從源頭（棟或房）至節點的每段管網運行情況、接駁情況、材質年限及道路、綠地等作充分的標記和記錄，作為校園海綿改造的依據。

2.1.1 摸查基本要求

1）以學校校區為整體，全面進行現狀排水管網及附屬設施摸查，掌握和匯總現狀管網的管徑、材質、流向等基本信息，現狀管網的運行水位、水流性質、淤泥與堵塞情況等運行信息，現狀管網的病害（包括結構性缺陷與功能性缺陷）信息，現狀管網（包括立管）的錯混接情況信息，化糞池、隔油池等設施信息，完成摸查檢測報告、摸查檢測成果圖，標識排水管徑、排水方向、豎向標高、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系。繪制現狀管網病害圖，標明結構性缺陷（1～4級）和功能性缺陷（1～4級）。

2）針對校區現狀綠地、道路及地形高程進行摸查，掌握現狀綠地、道路及地形高程等情況信息。

2.1.2 校園內排水單元摸查

1）排水單元摸查時，結合學校實際情況，收集校區的地塊面積、每棟建筑的建設年份、人口構成（常住人口、流動人口）、用水量、校區建筑數量及相應建筑樓層高度等數據。

2）摸查測量校區內排水管網，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，重點排查錯接、混接，核實校區排水出口的接駁位置及排水量情況，檢測評估校區內排水管道的病害情況。

3）針對校區范圍內的綠地、道路及地形高程進行摸查，掌握現狀綠地、道路的位置和面積，以及校區內地形高程、破損程度等信息。

4）核查校區排水單元是否辦理過接駁核準手續，是否涉及工業、餐飲、醫療等排放情況，是否辦理了排水許可和落實了排水設施日常管養。

2.1.3 校區周邊市政公共道路摸查

1）聯系市政排水管理單位協助摸查接駁校園周邊的市政排水管網的尺寸、走向及現狀排水情況，梳理排水管網的完整程度，重點排查雨污水管道錯接、混接情況。

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

2.1.4 合流渠箱摸查

根據《廣州市水務局關于印發廣州市合流渠箱清污分流摸查設計技術指引的通知》（穗水規劃〔2019〕3號）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

根據校園排水管網摸查結果，結合校區實際情況，基于低影響的、節約的原則，委托有資質的設計單位對錯混接的排水管網進行排查疏理，依據相關規范和技術要求進行雨污分流設計，再委托有資質的施工單位實施改造。

2.2.1 基本要求

對校內所有建筑單體逐棟進行梳理，完善或新建一套排雨水管網和一套排污水管網，梳理改造至每個排水點，實現校園內的雨污分流。

基于低影響下，充分利用原有排水管道，并根據其現狀合理修整和清淤，充分利用現狀綠地等海綿基底、現狀地形坡度，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施。

借助海綿城市的理念，將校園路面雨水口移至綠化帶內，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系統或建筑單體雨水立管接駁至地面污水系統時，在地面接駁管處進行錯接改造，確保雨污水正確接駁入排水管網。建筑單體陽臺排水立管只收集陽臺廢水，不收集天面雨水，有接駁至地面雨水管網系統時，將該立管改造接駁至地面污水管網系統。

基于城市海綿理念，在雨污混排改造中，應在雨水立管錯接改造時斷接立管，將雨水立管優先接入或就近漫流至高位花池、下沉式綠地等海綿設施，再通過溢流的方式接入雨水排水管網。

2）排水立管存在合流

當建筑單體立管既收集污廢水又收集天面雨水時，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系統，同時新安裝一條雨水立管收集天面雨水。該新建雨水立管應首先接入或就近漫流至高位花池、下沉式綠地等海綿設施，再通過溢流的方式接入雨水排水管網。

圖1 建筑單體立管雨污分流改造示意圖

2.2.3 排水管道缺陷修復分類

根據管道結構性和功能性狀況檢測結果，對管道缺陷等級、類型、損壞程度提出修復建議，參見表1、表2。

表1 排水管道結構性缺陷分類修復表

表2 排水管道功能性缺陷分類修復表

2.2.4 修復排水管道的方式

排水管道功能性缺陷的修復方式較多，基于低影響下，主要為開挖修復及非開挖修復兩類。

1）排水管道非開挖修復

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

非開挖修復主要為清淤、清障，采取人工清掏、高壓水槍清掃和局部機械作業等。由于非開挖修復技術的局限性，修復施工前需進行管道信息收集、損壞程度檢測和評估，綜合考慮能否采用非開挖修復和修復后是否能達到排水功能等，再選擇相應的管道修復方式。

2）排水管道開挖修復

開挖修復是使用機械對存在缺陷的排水管道進行溝槽開挖，并對缺陷管道進行修復或置換作業后再回填溝槽和修復現狀場地。

開挖修復屬于傳統的施工方法，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境等造成多方面不利影響的，修復改造前應綜合評估可行后才能實施。

2.2.5 管道標志及材料選用

1）管道標志

建筑單體立管安裝完成后應在距地面1m的高度處噴涂“雨”、“污”字樣，注明立管的性質，顏色可采用黑色、藍色，涂料不應被輕易刮除。檢查井蓋應嚴格按管道性質選用正確標識“雨”“污”字樣的，檢查井蓋或周邊標示排水走向、管徑和標高等信息。

2）材料的選用

管材宜優先選用承插式混凝土管或結合場地地質和施工條件進行方案比選后確定；DN300及以下管道可根據現場實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，位于綠化帶內的排水檢查井須做好接口位置處理，防止滲漏，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。從建筑單體立管至市政接入點，徹底理順排水管網，從源頭上杜絕污水進入雨水系統和水體。改造海綿設施收集和凈化雨水，實現海綿校園在降雨時吸水、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之前，應用海綿城市理念，將雨水立管斷接至高位花壇、植草溝和綠地等，即將天面雨水優先引入就近的海綿設施進行滯蓄、滲透和凈化，再通過溢流排放的方式進入雨水管道。

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，現狀管網合流排水下，可考慮利用建筑單體周邊現狀合流排水管網作為污水排水管網，結合地形坡度利用周邊綠地建設轉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，可考慮采用分段建設植草溝，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 轉輸型植草排放雨水示意圖

2）建筑單體周邊無綠地，現狀管網合流排水下，利用建筑單體周邊現狀合流排水管道作為污水管，沿建筑周邊設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，現狀合流溝渠排水下，考慮利用建筑單體周邊現狀合流排水溝渠作為雨水溝渠，根據建筑排污口分布新建一套污水管道收集污水，排入污水管網系統。

2.3.3 校園內道路排水海綿改造

1）現狀道路只有一條合流管，優先考慮合流管作為污水管進行改造。

校園道路兩側有綠地時，利用道路兩側綠地建成植草溝或下沉式綠地等海綿設施來替代傳統雨水管；路面雨水應通過開口（孔）路緣石排入兩側下沉植草溝或綠地，結合地形坡度實現地面雨水排放。

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

2）現狀道路有兩套管（一套雨水管和一套污水管）并存在錯混接的改造。

對錯混接點進行節點改造，原有錯接排口進行封堵。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系統。

2.3.4 校園周邊市政雨污管道接駁處的改造

1）校園內雨污水管與外部市政道路上的雨污水管的接駁要求應分別對應，不得錯接。現狀存在錯接情況的，進行節點改造，并將原有錯接的排水口進行封堵。

2）現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，改善和保護校園生態環境。校區大多數建筑單體屋頂現狀為結構找坡屋頂，排水方式為無組織排水，一般有設排水溝。由于南方多雨濕潤，校區屋頂綠化改造在原有設計基礎上，通過綠植、種植土層、過濾層、防水層和結構保護層等進行。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。同時綠頂能促進雨水的蒸發，緩解城市熱島效應[7]。

3 海綿校園建管并舉

海綿校園改造是基于低影響下實施，改造過程中必然重新分配地表水的徑流及修建部分生態蓄水系統。改造過程中應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，排水系統后期維護管理同樣重要，對于排水系統的監管與維護需配備專門的人員，并制定切實可行的管理制度。在運行維護過程中，及時反饋系統運行的問題和維護。

4 結語

高校海綿校園改造是海綿城市建設重要組成部分。本文在查閱相關文獻資料和結合校園現狀基礎上，以廣州中醫藥大學校區為例，基于低影響下，從摸查、雨污分流、海綿改造、管理維護等對海綿校園改造作了相關探索。