海綿城市在醫(yī)院建設(shè)項目中的應(yīng)用

付向暉（上海市第六人民醫(yī)院，上海 201306）

綠色建筑的理念盛行，綠色醫(yī)院也應(yīng)運(yùn)而生，有學(xué)者通過對國內(nèi)外有關(guān)綠色醫(yī)院的評價體系和標(biāo)準(zhǔn)版加以研究和論證，認(rèn)為“綠色醫(yī)院”的本質(zhì)應(yīng)該是：生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保、安全、高效[1]。與此同時，在水資源利用方面，有學(xué)者提出海綿城市概念，以應(yīng)對城鎮(zhèn)化進(jìn)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(nèi)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(qiáng)蓄水和凈化等，有效應(yīng)對城市洪澇等自然災(zāi)害，解決城鎮(zhèn)化面臨的水資源問題。

將海綿城市運(yùn)用于醫(yī)院建設(shè)項目之中，有利于醫(yī)院建設(shè)項目節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)綠色醫(yī)院目標(biāo)，同時改善院區(qū)環(huán)境。長遠(yuǎn)來看，也能在醫(yī)院的運(yùn)營方面節(jié)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(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)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(fā)雨水系統(tǒng)”

海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性，協(xié)調(diào)給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié)，同時考慮內(nèi)澇防治，徑流污染控制，雨水資源化，水生態(tài)修復(fù)等多個目標(biāo)，建設(shè)生態(tài)排水設(shè)施，充分發(fā)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(fā)建設(shè)盡可能的減少對生態(tài)環(huán)境的影響。達(dá)到《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中徑流總量控制率不低于80% 的指標(biāo)[4]。

考慮建設(shè)用地開發(fā)的可行性、經(jīng)濟(jì)性，海綿城市規(guī)劃中多利用透水鋪裝、綠色屋面、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施雨水花園、滲透塘、滲井、水塘、水循環(huán)利用等措施。

2 醫(yī)院建筑的復(fù)雜性

2.1 醫(yī)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(shè)周期長等一般建設(shè)項目特點(diǎn)，醫(yī)院建設(shè)項目自身還具有其特殊性。相較于一般建設(shè)項目，醫(yī)院院區(qū)環(huán)境顯得尤為重要。病患來醫(yī)院就醫(yī)，處于心理弱勢地位，感情悲觀，情緒容易產(chǎn)生波動，良好的就醫(yī)環(huán)境可以緩解病患緊張情緒；而作為每天工作其中的醫(yī)生和護(hù)士，每天面對各種病患，也承受著巨大的精神壓力需要調(diào)節(jié)。

2.2 綠色醫(yī)院

依據(jù) GB/T51153—2015《綠色醫(yī)院建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，綠色醫(yī)院是指：在醫(yī)院建筑的全生命周期內(nèi)及保證醫(yī)療流程的前提下，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為病人和醫(yī)護(hù)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(yī)院建筑。在綠色醫(yī)院建筑的基礎(chǔ)上還要注重醫(yī)院軟環(huán)境的建設(shè)。

“綠色醫(yī)院”的建設(shè)基于國際、國內(nèi)節(jié)能環(huán)保大環(huán)境，包括綠色建筑、綠色能源、綠色環(huán)境、綠色管理四大要素[5]。其中水資源的管理是綠色醫(yī)院建設(shè)的一個關(guān)鍵問題，水資源既是可以再利用的資源，又是環(huán)境、生態(tài)變化的重要指標(biāo)。

2.3 醫(yī)院建筑與海綿技術(shù)的結(jié)合

有學(xué)者探討過海綿城市理念在住宅小區(qū)設(shè)計中應(yīng)用時，要因地制宜，根據(jù)地質(zhì)水文情況和小區(qū)地勢條件確定最適宜的開發(fā)方案，堅持經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則，做到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益相統(tǒng)一，營造良好的居民生活環(huán)境，推動發(fā)展新高度[6]。醫(yī)院建設(shè)也是同樣，將海綿技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院建筑之中，一方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；另一方面將海綿技術(shù)與醫(yī)院建筑景觀相結(jié)合，營造良好的院區(qū)環(huán)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(dá)到最佳的生態(tài)效益。

就經(jīng)濟(jì)效益來說，有學(xué)者計算過，與傳統(tǒng)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(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)設(shè)計使用期限為 50 a，不考慮自來水漲價等因素，靜態(tài)回收期約 17 a。更不要說產(chǎn)生的巨大生態(tài)環(huán)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(dāng)代利在千秋的事業(yè)。

3 案例分析——上海市第六人民醫(yī)院臨港院區(qū)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(yī)院臨港院區(qū)位于上海市浦東新區(qū)南匯新城環(huán)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?，F(xiàn)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(yī)院核定床位 1 200 張，臨床醫(yī)技科室 39 個。作為臨港新片區(qū)唯一一家三級甲等醫(yī)院，六院臨港院區(qū)在提升臨港新片區(qū)公共衛(wèi)生服務(wù)能級，更好地滿足區(qū)域人民的基本醫(yī)療服務(wù)需求，及長三角公共衛(wèi)生一體化建設(shè)中具有重要作用。

自 2012 年項目一期建成竣工以來，院區(qū)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(xiàn)象進(jìn)行改造的過程中，決定對雨水管線改造、康復(fù)大道改造、綠化景觀提升及親水平臺建設(shè)融入海綿化工藝，在管線、道路修復(fù)的同時融入海綿設(shè)施建設(shè)。

3.1.2 上海臨港新片區(qū)海綿城市實(shí)施背景

2020 年 10 月 10 日，中國（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)管理委員會印發(fā)《臨港新片區(qū)海綿城市規(guī)劃建設(shè)管理實(shí)施細(xì)則（試行）》和《臨港新片區(qū)海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系（試行）》，要求新片區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建項目在項目立項、工程可行性研究報告審批階段落實(shí)海綿城市建設(shè)要求，建設(shè)主體應(yīng)依據(jù)生態(tài)和市容管理處意見及立項批復(fù)、規(guī)劃土地意見書或土地出讓合同中約定的海綿城市建設(shè)指標(biāo)和要求，在項目設(shè)計和建設(shè)過程中予以落實(shí)。

上海臨港地區(qū)為潮坪地貌類型，其地質(zhì)特點(diǎn)為：淺部賦存有深厚的砂質(zhì)粉土層；砂質(zhì)粉土層下賦存有深厚的軟土層。與工程建設(shè)密切相關(guān)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(fēng)性氣候區(qū)，受季風(fēng)影響，容易發(fā)生臺風(fēng)、寒潮、雨澇等災(zāi)害性天氣。這種地質(zhì)特點(diǎn)適合也要求采用海綿化工藝。

3.2 項目特點(diǎn)

氣候方面：本項目所在浦東新區(qū)位于上海市的中部，屬亞熱帶季風(fēng)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(jù)上海浦東新區(qū)氣象站近 30 a（1984-2014 年）的實(shí)測氣象資料，項目所在上海浦東新區(qū)區(qū)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(yī)院院區(qū)內(nèi)建筑周邊園路，徑流污染較小，海綿設(shè)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(shè)施處理后雨水可補(bǔ)充入河道。

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

海綿設(shè)施結(jié)合原有地形沿道路均勻分布，降低施工難度、減少建設(shè)成本，兼顧效率、經(jīng)濟(jì)性與美觀性。

3.3 海綿措施應(yīng)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(qū)道路、市政道路的非機(jī)動車道等，透水瀝青混凝土路面還可用于機(jī)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(xiàn)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(fā)生的危險。具體做法見圖 1、圖 2。

圖1 透水膠粘石構(gòu)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(yīng)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(gòu)建下沉綠地，儲存降雨，并可通過處理后補(bǔ)充城市用水或地下水資源。后相關(guān)概念經(jīng)完善和發(fā)展，逐步形成相關(guān)技術(shù)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。早在有海綿城市要求前，景觀設(shè)計師就將這一元素放到景觀設(shè)計里，很多公園和小區(qū)都會看到雨水花園這一小景，景觀設(shè)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(shè)施，美國《L o wimpactdevelopmentdesignstrategies：An integrated design approach》（簡稱“美國國家規(guī)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(bǔ)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(fā)等作用減少污染[7]”。我國《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》中提出：“生物滯留設(shè)施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施”。在該項目里設(shè)計的雨水花園不僅成為景觀點(diǎn)，還真正地投入使用，提供蓄水功能。配合景觀設(shè)計和植物種植設(shè)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(guī)模分散設(shè)置，規(guī)模大小直接決定建設(shè)成本。規(guī)模設(shè)計主要為有效表面積，一般按照 5%～10% 比例計算。，在實(shí)際項目計算中應(yīng)該結(jié)合雨水花園的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能側(cè)重、當(dāng)?shù)亟涤炅亢屯寥佬再|(zhì)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(shù)；

H—設(shè)計降雨量，mm；

hm—最大蓄水高度，mm。

調(diào)蓄容積是雨水花園規(guī)模計算中最重要的部分，用以控制徑流體積。調(diào)蓄容積是指特定區(qū)域內(nèi)需要控制雨水徑流量的大小，依據(jù)當(dāng)?shù)亟涤晏匦院驮O(shè)定的削減雨水的目標(biāo)來確定。設(shè)計中常采用年徑流總量控制率作為雨水花園的控制目標(biāo)，其頂部和內(nèi)部的蓄水空間的滲透量也應(yīng)該計入總的調(diào)蓄容積。

雨水花園調(diào)蓄容積采用容積法計算，見式（2）。

式中：Q—調(diào)蓄容積，L/s；

Ad—匯流面積，m2；

H—設(shè)計降雨量，mm；

φ—徑流系數(shù)。

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(gòu)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(shè)計降雨量一般通過一個地區(qū)多年日降雨量數(shù)據(jù)獲取，目的是實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制目標(biāo)，然后據(jù)此設(shè)計雨水花園的規(guī)模。設(shè)計降雨量可根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤晏匦院驮O(shè)定的削減雨水的目標(biāo)來確定，我國規(guī)范中計算方法見表 1。

表1 中國雨水花園設(shè)計降雨量計算方法

本文中徑流系數(shù)指雨量徑流系數(shù)，指一定區(qū)域、特定時間內(nèi)總徑流量與降雨量的比值。我國規(guī)范中按不同匯水面劃分，雨量徑流系數(shù)如表 2 所示。

表2 中國匯水面對應(yīng)的雨量徑流系數(shù)

3.3 本項目亮點(diǎn)

項目運(yùn)用科學(xué)有效的技術(shù)手段對院區(qū)管道進(jìn)行勘探，并結(jié)合施工計劃高效有序的進(jìn)行修復(fù)施工作業(yè)。將海綿城市概念在有限空間實(shí)現(xiàn)充分應(yīng)用，并結(jié)合治愈性景觀設(shè)計，創(chuàng)造良好的醫(yī)院院區(qū)環(huán)境。通過合理的施工規(guī)劃，施工的同時保證了院區(qū)醫(yī)務(wù)活動的正常進(jìn)行，將噪音、揚(yáng)塵等對環(huán)境的污染降到最低。

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

圖3 A 區(qū)海綿城市建設(shè)區(qū)域（局部）

圖4 B 區(qū)海綿城市建設(shè)區(qū)域（局部）

表3 本項目海綿措施布置（A 區(qū)）

表4 本項目海綿措施布置（B 區(qū)）

4 結(jié) 語

由于醫(yī)院建設(shè)項目的特殊性和重要性，做好醫(yī)院項目設(shè)計規(guī)劃，改善院區(qū)環(huán)境，給醫(yī)生和患者一個良好的就醫(yī)環(huán)境至關(guān)重要。海綿城市的概念正是在保護(hù)和利用生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上提出，通過對雨水進(jìn)行回收利用，一方面改善了院區(qū)環(huán)境，另一方面節(jié)約水資源，對整個醫(yī)院后期運(yùn)營維護(hù)都有巨大的作用。

本文通過以上海市第六人民醫(yī)院東院室外管線及路面修復(fù)二期項目為例，介紹了海綿城市在醫(yī)院項目的應(yīng)用，對于醫(yī)院建設(shè)項目中引入海綿城市相關(guān)概念和技術(shù)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(shè)計方法的研究，以及其他綠色技術(shù)如節(jié)能、節(jié)水、節(jié)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(shù)更早、全面引入醫(yī)院建設(shè)項目，同時在設(shè)計中與其他各項指標(biāo)相結(jié)合，總體考慮。另一方面，注重醫(yī)院建設(shè)項目與城市大環(huán)境的結(jié)合也是未來發(fā)展和研究的方向。