海绵城市在医院建设项目中的应用

付向晖（上海市第六人民医院，上海 201306）

绿色建筑的理念盛行，绿色医院也应运而生，有学者通过对国内外有关绿色医院的评价体系和标准版加以研究和论证，认为“绿色医院”的本质应该是：生态、节能、环保、安全、高效[1]。与此同时，在水资源利用方面，有学者提出海绵城市概念，以应对城镇化进程带来的各种问题：一方面对水资源需求量增加，另一方面伴随城市建筑的增多，地表硬化率越来越高，城市内涝问题日益凸显[2]。海绵城市，意即城市像“海绵”一样，通过增强蓄水和净化等，有效应对城市洪涝等自然灾害，解决城镇化面临的水资源问题。

将海绵城市运用于医院建设项目之中，有利于医院建设项目节约水资源，实现绿色医院目标，同时改善院区环境。长远来看，也能在医院的运营方面节约成本。

1 海绵城市的概念

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的税“释放”并加以利用[3]。海绵城市理念又被称为“低影响开发雨水系统”

海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，同时考虑内涝防治，径流污染控制，雨水资源化，水生态修复等多个目标，建设生态排水设施，充分发挥城市绿地，道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使城市开发建设尽可能的减少对生态环境的影响。达到《海绵城市建设技术指南》中径流总量控制率不低于80% 的指标[4]。

考虑建设用地开发的可行性、经济性，海绵城市规划中多利用透水铺装、绿色屋面、下沉式绿地、生物滞留设施雨水花园、渗透塘、渗井、水塘、水循环利用等措施。

2 医院建筑的复杂性

2.1 医院项目的特殊性

除具有一次性、受项目具体条件及要求约束以及投资额巨大、建设周期长等一般建设项目特点，医院建设项目自身还具有其特殊性。相较于一般建设项目，医院院区环境显得尤为重要。病患来医院就医，处于心理弱势地位，感情悲观，情绪容易产生波动，良好的就医环境可以缓解病患紧张情绪；而作为每天工作其中的医生和护士，每天面对各种病患，也承受着巨大的精神压力需要调节。

2.2 绿色医院

依据 GB/T51153—2015《绿色医院建筑评价标准》，绿色医院是指：在医院建筑的全生命周期内及保证医疗流程的前提下，最大限度地节约资源（节地、节水、节能、节材）、保护环境和减少污染，为病人和医护工作者提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的医院建筑。在绿色医院建筑的基础上还要注重医院软环境的建设。

“绿色医院”的建设基于国际、国内节能环保大环境，包括绿色建筑、绿色能源、绿色环境、绿色管理四大要素[5]。其中水资源的管理是绿色医院建设的一个关键问题，水资源既是可以再利用的资源，又是环境、生态变化的重要指标。

2.3 医院建筑与海绵技术的结合

有学者探讨过海绵城市理念在住宅小区设计中应用时，要因地制宜，根据地质水文情况和小区地势条件确定最适宜的开发方案，坚持经济节约原则，做到环境效益、经济效益和社会效益相统一，营造良好的居民生活环境，推动发展新高度[6]。医院建设也是同样，将海绵技术应用于医院建筑之中，一方面实现节能，保护生态环境；另一方面将海绵技术与医院建筑景观相结合，营造良好的院区环境。既可以满足人们审美要求和病人的治疗需求，也能降低建筑能耗，达到最佳的生态效益。

就经济效益来说，有学者计算过，与传统的雨水排放涉及相比，一个投资成本约 32.9 万的雨水回收利用系统，假设系统设计使用期限为 50 a，不考虑自来水涨价等因素，静态回收期约 17 a。更不要说产生的巨大生态环境效益和社会效益[3]。海绵城市、绿色建筑不仅是趋势，更是一项功在当代利在千秋的事业。

3 案例分析——上海市第六人民医院临港院区一期管线改造项目

3.1 项目概况

3.1.1 项目基本情况

上海市第六人民医院临港院区位于上海市浦东新区南汇新城环湖西三路 222 号，总用地面积 105 501 万 m2，建筑完成后总建筑面积 200 378.55 m2。其中地上建筑面积：153 161.51 m2，地下建筑面积 47 217.04 m2。现有建筑73851.55 m2（一期已建），其中地上建筑面积 66 316.51 m2，地下建筑面积 7 535.04 m2。医院核定床位 1 200 张，临床医技科室 39 个。作为临港新片区唯一一家三级甲等医院，六院临港院区在提升临港新片区公共卫生服务能级，更好地满足区域人民的基本医疗服务需求，及长三角公共卫生一体化建设中具有重要作用。

自 2012 年项目一期建成竣工以来，院区道路、绿化均有不同程度的塌陷和不同寻常的沉降，造成雨水管线与污水管线串流或淤塞，屋面排水管线与地面管线接口脱落非常普遍。在针对雨水管线仍存在的管线淤塞及断裂现象进行改造的过程中，决定对雨水管线改造、康复大道改造、绿化景观提升及亲水平台建设融入海绵化工艺，在管线、道路修复的同时融入海绵设施建设。

3.1.2 上海临港新片区海绵城市实施背景

2020 年 10 月 10 日，中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管理委员会印发《临港新片区海绵城市规划建设管理实施细则（试行）》和《临港新片区海绵城市建设指标体系（试行）》，要求新片区内新建、改建、扩建项目在项目立项、工程可行性研究报告审批阶段落实海绵城市建设要求，建设主体应依据生态和市容管理处意见及立项批复、规划土地意见书或土地出让合同中约定的海绵城市建设指标和要求，在项目设计和建设过程中予以落实。

上海临港地区为潮坪地貌类型，其地质特点为：浅部赋存有深厚的砂质粉土层；砂质粉土层下赋存有深厚的软土层。与工程建设密切相关的地下水类型主要为第四系地层中的潜水、（微）承压水。临港地属北亚热带海洋季风性气候区，受季风影响，容易发生台风、寒潮、雨涝等灾害性天气。这种地质特点适合也要求采用海绵化工艺。

3.2 项目特点

气候方面：本项目所在浦东新区位于上海市的中部，属亚热带季风海洋性气候带，气候温暖湿润，四季分明，气候温和，雨量充沛。根据上海浦东新区气象站近 30 a（1984-2014 年）的实测气象资料，项目所在上海浦东新区区年平均气温 16.2 ℃，年平均降雨量为 1 110.6 mm，雨季时段为6—9 月。

选址方面，本项目位于大型公立医院院区内建筑周边园路，径流污染较小，海绵设施主要用于控制雨洪（削减径流量），且项目背靠春涟河，通过海绵设施处理后雨水可补充入河道。

在地形方面，院区道路坡度较为平坦，利于植被成活和土壤固着，结合设计使周边雨水径流易于均匀汇入雨水花园设施，减少造成土壤和植被冲刷影响[6]。

海绵设施结合原有地形沿道路均匀分布，降低施工难度、减少建设成本，兼顾效率、经济性与美观性。

3.3 海绵措施应用

3.3.1 透水铺装

透水砖铺砖和透水水泥混凝土铺装主要适用于广场、停车场、人行道以及车流量和荷载较小的道路，如建筑与小区道路、市政道路的非机动车道等，透水沥青混凝土路面还可用于机动车道。透水铺装路面具有透水性，下雨时能较快消除道路、广场的积水现象。

本项目透水铺装采用说透水胶粘石、透水沥青混凝土路面和透水砖铺装。保证透水性的同时注意防滑，避免可能发生的危险。具体做法见图 1、图 2。

图1 透水胶粘石构造

图2 透水沥青剖面

3.2.3.2 雨水花园（含下凹绿地）

雨水花园是海绵城市重要应用形式之一，美国马里兰州雨洪专家最早提出雨水花园这一概念，基于天然地形或者景观构建下沉绿地，储存降雨，并可通过处理后补充城市用水或地下水资源。后相关概念经完善和发展，逐步形成相关技术法规和技术标准。早在有海绵城市要求前，景观设计师就将这一元素放到景观设计里，很多公园和小区都会看到雨水花园这一小景，景观设计的同时，通过表层植物和石材搭配的形式，汇聚雨水，渗透到地底下。

雨水花园，又称生物滞留设施，美国《L o wimpactdevelopmentdesignstrategies：An integrated design approach》（简称“美国国家规范”）中提出：“雨水花园是指在园林绿地中有树木或灌木的浅凹绿地，由树皮或植物覆盖。它通过滞留和下渗雨水来补充地下水，减少地表雨水径流，还可通过植物和土壤的吸附、讲解和蒸发等作用减少污染[7]”。我国《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）》中提出：“生物滞留设施指在地势较低的区域，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的设施”。在该项目里设计的雨水花园不仅成为景观点，还真正地投入使用，提供蓄水功能。配合景观设计和植物种植设置雨水花园，不仅满足蓄水功能，并且丰富了场地，营造舒适景观。

雨水花园适合小规模分散设置，规模大小直接决定建设成本。规模设计主要为有效表面积，一般按照 5%～10% 比例计算。，在实际项目计算中应该结合雨水花园的结构特点、功能侧重、当地降雨量和土壤性质等因素，常用计算方法为容积法，见式（1）。

式中：Af—表面积，m2；

Ad—汇流面积，m2；

φ—径流系数；

H—设计降雨量，mm；

hm—最大蓄水高度，mm。

调蓄容积是雨水花园规模计算中最重要的部分，用以控制径流体积。调蓄容积是指特定区域内需要控制雨水径流量的大小，依据当地降雨特性和设定的削减雨水的目标来确定。设计中常采用年径流总量控制率作为雨水花园的控制目标，其顶部和内部的蓄水空间的渗透量也应该计入总的调蓄容积。

雨水花园调蓄容积采用容积法计算，见式（2）。

式中：Q—调蓄容积，L/s；

Ad—汇流面积，m2；

H—设计降雨量，mm；

φ—径流系数。

一般雨水花园由蓄水层、树皮覆盖层、种植土层、人工填料层和砾石层五部分构成。蓄水层高度一般为 100～250 mm，树皮覆盖层深度多为 50～80 mm，种植土层厚度一般为200～300 mm，人工填料层厚度为 500～1 200 mm，砾石层厚度一般为 200～300 mm。

设计降雨量一般通过一个地区多年日降雨量数据获取，目的是实现年径流总量控制目标，然后据此设计雨水花园的规模。设计降雨量可根据当地的降雨特性和设定的削减雨水的目标来确定，我国规范中计算方法见表 1。

表1 中国雨水花园设计降雨量计算方法

本文中径流系数指雨量径流系数，指一定区域、特定时间内总径流量与降雨量的比值。我国规范中按不同汇水面划分，雨量径流系数如表 2 所示。

表2 中国汇水面对应的雨量径流系数

3.3 本项目亮点

项目运用科学有效的技术手段对院区管道进行勘探，并结合施工计划高效有序的进行修复施工作业。将海绵城市概念在有限空间实现充分应用，并结合治愈性景观设计，创造良好的医院院区环境。通过合理的施工规划，施工的同时保证了院区医务活动的正常进行，将噪音、扬尘等对环境的污染降到最低。

本项目海绵城市建设区域由北向南按跨度平均划分为A、B 两个区域，如图 3、图 4 所示，综合地形和景观设计，两个区域综合配合设置透水铺装、下凹绿地和雨水花园。其中 A 区设置雨水花园和下凹绿地各三处，B 区设置雨水花园一处、下凹绿地三处。具体配置及设计参数见表 3、表 4。

图3 A 区海绵城市建设区域（局部）

图4 B 区海绵城市建设区域（局部）

表3 本项目海绵措施布置（A 区）

表4 本项目海绵措施布置（B 区）

4 结 语

由于医院建设项目的特殊性和重要性，做好医院项目设计规划，改善院区环境，给医生和患者一个良好的就医环境至关重要。海绵城市的概念正是在保护和利用生态环境的基础上提出，通过对雨水进行回收利用，一方面改善了院区环境，另一方面节约水资源，对整个医院后期运营维护都有巨大的作用。

本文通过以上海市第六人民医院东院室外管线及路面修复二期项目为例，介绍了海绵城市在医院项目的应用，对于医院建设项目中引入海绵城市相关概念和技术具有一定的借鉴作用。但是本文也存在不足之处，包括对海绵措施设计方法的研究，以及其他绿色技术如节能、节水、节材，噪声、照度，温湿度等的影响研究。未来一方面注重海绵技术更早、全面引入医院建设项目，同时在设计中与其他各项指标相结合，总体考虑。另一方面，注重医院建设项目与城市大环境的结合也是未来发展和研究的方向。