刘锋易 郑程峰
（广州中医药大学，广东 广州 500006）
我国城市地面硬化越来越普及，由于不透水硬化地面改变了原有的水文条件，引发了一系列城市“内涝”及水生态环境等问题。为了保护水生态环境，节约城市水资源，解决水污染和城市“内涝”带来的城市安全隐患等问题，《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发[2015]75号）文件明确提出建设海绵城市的要求。“海绵城市”（Sponge City）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有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1]。
高校校园是城市环境中一个相对独立的系统，同时也是建设海绵城市的一个组成部分[1-2]。高校校园占地面积一般较大，硬质铺装较多，人群集聚度较高，且用水量大，是海绵城市的重要实践基地[3]。海绵校园改造是将海绵城市建设理念应用到校园环境中，以保护原有生态为原则构建校园环境，秉承海绵的“渗透”和“吸收”[1，4]，是解决校园“内涝”，实现水资源可持续利用的重要方式。
1.1 校园改造现状
广州中医药大学校区位于广州市。广州属季风海洋气候，温暖多雨，年均降水量约1800毫米，雨季较长，降水集中在4～9月。当降雨量较大时，校园地面上的雨水不能及时下渗和排出，常在教学区办公楼片区出现“内涝”及生态环境等问题。
1.2 校园绿地景观和排水设施缺陷
广州中医药大学建校60多年，校园绿化成熟，大面积的绿地景观理应能渗透雨水，但由于历史原因，校内许多绿地都高于周边路面，造成不能及时吸收路面的雨水，甚至出现绿地的“水土流失”现象[3]，给校园路面排水增加了压力。
校区内雨污没有完全分流，虽有雨污两套管网系统，但存在错混接，局部存在雨污合流现象，且都直接排入周边的市政下水道。由于校区相关建筑楼宇和校园景观等建成早，建设时没有很好考虑吸水、蓄水、渗水、净水等海绵“弹性”，校园内的排水问题一直没有得到很好解决，导致雨水流失和浪费水资源。
1.3 排水管网设施管理不完善
学校没有完整的排水系统资料，排水管网系统管理不健全，常规维修与日常检查意识比较淡薄，更没有排水系统的专职管理者。校区内雨水没有收集、净化和利用，雨水和污水管网错接，局部雨水、污水合流后从校园周边接驳到城市下水道排出，导致大量雨水资源浪费，甚至破坏了水生态环境。
海绵校园改造以海绵城市建设理念为指导思想，综合考虑海绵城市元素，先实现雨污分流改造，再利用雨水花园、下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶等海绵设施对雨水进行源头滞蓄、净化及利用[5]。由于海绵校园改造涉及面广、施工周期长、施工影响大、工程造价高等特点，宜基于低影响下进行总体规划，分步实施。
2.1 全面摸查溯源
为了降低对校园的影响，在实施海绵校园改造前应对校内的现状管网和绿地情况进行全面准确的了解。从源头（栋或房）至节点的每段管网运行情况、接驳情况、材质年限及道路、绿地等作充分的标记和记录，作为校园海绵改造的依据。
2.1.1 摸查基本要求
1）以学校校区为整体，全面进行现状排水管网及附属设施摸查，掌握和汇总现状管网的管径、材质、流向等基本信息，现状管网的运行水位、水流性质、淤泥与堵塞情况等运行信息，现状管网的病害（包括结构性缺陷与功能性缺陷）信息，现状管网（包括立管）的错混接情况信息，化粪池、隔油池等设施信息，完成摸查检测报告、摸查检测成果图，标识排水管径、排水方向、竖向标高、排水管与建筑单体立管和接入市政公共雨污水管的接驳关系。绘制现状管网病害图，标明结构性缺陷（1～4级）和功能性缺陷（1～4级）。
2）针对校区现状绿地、道路及地形高程进行摸查，掌握现状绿地、道路及地形高程等情况信息。
2.1.2 校园内排水单元摸查
1）排水单元摸查时，结合学校实际情况，收集校区的地块面积、每栋建筑的建设年份、人口构成（常住人口、流动人口）、用水量、校区建筑数量及相应建筑楼层高度等数据。
2）摸查测量校区内排水管网，摸测至建筑单体排出口及立管，分类别定性合流、雨水、污水排水管道等，重点排查错接、混接，核实校区排水出口的接驳位置及排水量情况，检测评估校区内排水管道的病害情况。
3）针对校区范围内的绿地、道路及地形高程进行摸查，掌握现状绿地、道路的位置和面积，以及校区内地形高程、破损程度等信息。
4）核查校区排水单元是否办理过接驳核准手续，是否涉及工业、餐饮、医疗等排放情况，是否办理了排水许可和落实了排水设施日常管养。
2.1.3 校区周边市政公共道路摸查
1）联系市政排水管理单位协助摸查接驳校园周边的市政排水管网的尺寸、走向及现状排水情况，梳理排水管网的完整程度，重点排查雨污水管道错接、混接情况。
2）对接驳至市政公共道路上的排水管道进行病害检测评估，排查是否存在影响校园排水的市政排水系统。
2.1.4 合流渠箱摸查
根据《广州市水务局关于印发广州市合流渠箱清污分流摸查设计技术指引的通知》（穗水规划〔2019〕3号）要求，摸查校园排水单元涉及的合流渠箱的情况。
2.2 基于低影响下校园雨污分流改造
根据校园排水管网摸查结果，结合校区实际情况，基于低影响的、节约的原则，委托有资质的设计单位对错混接的排水管网进行排查疏理，依据相关规范和技术要求进行雨污分流设计，再委托有资质的施工单位实施改造。
2.2.1 基本要求
对校内所有建筑单体逐栋进行梳理，完善或新建一套排雨水管网和一套排污水管网，梳理改造至每个排水点，实现校园内的雨污分流。
基于低影响下，充分利用原有排水管道，并根据其现状合理修整和清淤，充分利用现状绿地等海绵基底、现状地形坡度，新建一些植草沟、排水明沟等，因地制宜地改建有渗透、净化、积存等功能的海绵设施。
借助海绵城市的理念，将校园路面雨水口移至绿化带内，将绿化地局部降低，雨水口改为溢流式雨水口，以降低径流污染。
2.2.2 改造建筑单体的排水立管
1）立管排水已分流但地面接驳处存在混接
建筑单体存在污水立管接驳至地面雨水管网系统或建筑单体雨水立管接驳至地面污水系统时，在地面接驳管处进行错接改造，确保雨污水正确接驳入排水管网。建筑单体阳台排水立管只收集阳台废水，不收集天面雨水，有接驳至地面雨水管网系统时，将该立管改造接驳至地面污水管网系统。
基于城市海绵理念，在雨污混排改造中，应在雨水立管错接改造时断接立管，将雨水立管优先接入或就近漫流至高位花池、下沉式绿地等海绵设施，再通过溢流的方式接入雨水排水管网。
2）排水立管存在合流
当建筑单体立管既收集污废水又收集天面雨水时，封堵该立管的天面雨水端口，并将该立管接入地面污水管网系统，同时新安装一条雨水立管收集天面雨水。该新建雨水立管应首先接入或就近漫流至高位花池、下沉式绿地等海绵设施，再通过溢流的方式接入雨水排水管网。
图1 建筑单体立管雨污分流改造示意图
2.2.3 排水管道缺陷修复分类
根据管道结构性和功能性状况检测结果，对管道缺陷等级、类型、损坏程度提出修复建议，参见表1、表2。
表1 排水管道结构性缺陷分类修复表
表2 排水管道功能性缺陷分类修复表
2.2.4 修复排水管道的方式
排水管道功能性缺陷的修复方式较多，基于低影响下，主要为开挖修复及非开挖修复两类。
1）排水管道非开挖修复
排水管道非开挖修复是采用少开挖或不开挖地表的修复技术对存在缺陷的排水管道进行局部或整体修复，使其恢复原有的排水功能。
非开挖修复主要为清淤、清障，采取人工清掏、高压水枪清扫和局部机械作业等。由于非开挖修复技术的局限性，修复施工前需进行管道信息收集、损坏程度检测和评估，综合考虑能否采用非开挖修复和修复后是否能达到排水功能等，再选择相应的管道修复方式。
2）排水管道开挖修复
开挖修复是使用机械对存在缺陷的排水管道进行沟槽开挖，并对缺陷管道进行修复或置换作业后再回填沟槽和修复现状场地。
开挖修复属于传统的施工方法，适用于施工场地大、人口密度疏、影响交通小的场地。对于人口稠密、施工占据多条路面甚至阻断道路、施工工期长、开挖施工对师生生活及环境等造成多方面不利影响的，修复改造前应综合评估可行后才能实施。
2.2.5 管道标志及材料选用
1）管道标志
建筑单体立管安装完成后应在距地面1m的高度处喷涂“雨”、“污”字样，注明立管的性质，颜色可采用黑色、蓝色，涂料不应被轻易刮除。检查井盖应严格按管道性质选用正确标识“雨”“污”字样的，检查井盖或周边标示排水走向、管径和标高等信息。
2）材料的选用
管材宜优先选用承插式混凝土管或结合场地地质和施工条件进行方案比选后确定；
DN300及以下管道可根据现场实际情况合理选用其他轻型管材。
位于校园道路行车道、人行道上的检查井宜优先采用装配式钢筋混凝土排水检查井及球墨铸铁井盖，位于绿化带内的排水检查井须做好接口位置处理，防止渗漏，可采用塑料排水检查井盖。
2.3 基于低影响下海绵校园改造
利用海绵城市理念，基于低影响下改造校园排水系统。从建筑单体立管至市政接入点，彻底理顺排水管网，从源头上杜绝污水进入雨水系统和水体。改造海绵设施收集和净化雨水，实现海绵校园在降雨时吸水、蓄水、渗水、净水等功能。
2.3.1 建筑单体雨水立管下海绵改造
在建筑单体周边具备绿化地块改造条件下，雨水立管接入地面雨水系统之前，应用海绵城市理念，将雨水立管断接至高位花坛、植草沟和绿地等，即将天面雨水优先引入就近的海绵设施进行滞蓄、渗透和净化，再通过溢流排放的方式进入雨水管道。
图2 建筑单体雨水立管海绵城市理念改造示意图
2.3.2 建筑单体周边地面排水海绵改造
1）建筑单体周边有绿地，现状管网合流排水下，可考虑利用建筑单体周边现状合流排水管网作为污水排水管网，结合地形坡度利用周边绿地建设转输型植草沟排放雨水。对于地形起伏或反坡，无法全线利用植草沟排放雨水的地区，可考虑采用分段建设植草沟，分段接入雨水管的“下沉式绿地+雨水管道”的方式组织雨水排放。
图3 植草沟参考大样图
图4 植草沟改造示意图
图5 转输型植草排放雨水示意图
2）建筑单体周边无绿地，现状管网合流排水下，利用建筑单体周边现状合流排水管道作为污水管，沿建筑周边设置雨水盖板沟或线型排水沟，收集建筑单体和周边雨水。对于地形起伏或反坡，可采用分段建设雨水明沟，分段接入雨水管的“雨水明沟+雨水管道”的方式组织雨水排放。
3）建筑单体周边无绿地，现状合流沟渠排水下，考虑利用建筑单体周边现状合流排水沟渠作为雨水沟渠，根据建筑排污口分布新建一套污水管道收集污水，排入污水管网系统。
2.3.3 校园内道路排水海绵改造
1）现状道路只有一条合流管，优先考虑合流管作为污水管进行改造。
校园道路两侧有绿地时，利用道路两侧绿地建成植草沟或下沉式绿地等海绵设施来替代传统雨水管；
路面雨水应通过开口（孔）路缘石排入两侧下沉植草沟或绿地，结合地形坡度实现地面雨水排放。
校园道路两侧无绿地位置或道路雨水系统承担的汇水范围较小时，可利用道路周边的微地形构建地表有组织漫流+排水沟的雨水浅层（地表）排水系统承接周边雨水；
道路雨水系统承担的汇水范围较大时，应新建一套雨水管承接周边雨水。
2）现状道路有两套管（一套雨水管和一套污水管）并存在错混接的改造。
对错混接点进行节点改造，原有错接排口进行封堵。周边雨水先通过绿地、植草沟等缓冲排至水体，再溢流排入校园雨水管网系统。
2.3.4 校园周边市政雨污管道接驳处的改造
1）校园内雨污水管与外部市政道路上的雨污水管的接驳要求应分别对应，不得错接。现状存在错接情况的，进行节点改造，并将原有错接的排水口进行封堵。
2）现状市政污水管对排水单元排出口有截污措施的，若排水单元被截污的排水管已改造为雨水管，封堵截污措施，恢复截污前的排水通道；
若排水单元被截污的排水管已改造为污水管的，封堵溢流口，利用截污管作为污水出路。
2.4 建筑单体屋顶绿化改造
校区建筑单体是校园海绵改造的组成部分，屋顶绿化改造可增加绿地面积，改善和保护校园生态环境。校区大多数建筑单体屋顶现状为结构找坡屋顶，排水方式为无组织排水，一般有设排水沟。由于南方多雨湿润，校区屋顶绿化改造在原有设计基础上，通过绿植、种植土层、过滤层、防水层和结构保护层等进行。研究表明，绿色屋顶可阻滞约63%的雨水[6]。
绿色屋顶能有效防止雨水径流的产生，通过屋顶绿地、花棚和盆景等充分利用雨水，起到减排作用。同时绿顶能促进雨水的蒸发，缓解城市热岛效应[7]。
海绵校园改造是基于低影响下实施，改造过程中必然重新分配地表水的径流及修建部分生态蓄水系统。改造过程中应避免对资源的二次破坏，不能一边改造，一边破坏。
海绵校园改造完成后，排水系统后期维护管理同样重要，对于排水系统的监管与维护需配备专门的人员，并制定切实可行的管理制度。在运行维护过程中，及时反馈系统运行的问题和维护。
高校海绵校园改造是海绵城市建设重要组成部分。本文在查阅相关文献资料和结合校园现状基础上，以广州中医药大学校区为例，基于低影响下，从摸查、雨污分流、海绵改造、管理维护等对海绵校园改造作了相关探索。
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