駱愛玲

(廣州增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 511300)

城市屋頂綠化的效益和技術(shù)要點(diǎn)初探

駱愛玲

(廣州增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 511300)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市綠化面積的縮小和人們追求大自然間的矛盾日益突出，在這種情況下，屋頂綠化對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)健康增長(zhǎng)有著不可估量的作用?；诖?，分析屋頂綠化的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，闡述屋頂綠化的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，并對(duì)其前景進(jìn)行展望。

城市屋頂綠化；生態(tài)效益；經(jīng)濟(jì)效益；技術(shù)要點(diǎn)

隨著城市化、工業(yè)化水平不斷提高，人口快速增長(zhǎng)，城市居民的居住環(huán)境和空氣質(zhì)量受到諸多困擾。高聳的大廈、密集的道路使城市變成了水泥叢林，地面的硬質(zhì)鋪裝加劇了城市熱島效應(yīng)和其他各種環(huán)境污染問(wèn)題。人們對(duì)大自然的追求和日益縮小的城市綠化面積間的矛盾十分突出，使得人們不得不以高能耗、高成本為代價(jià)來(lái)?yè)Q取冷熱舒適度。人們開始尋找新方式——如何在有限的用地指標(biāo)條件下改善環(huán)境質(zhì)量與城市景觀，因此，屋頂綠化應(yīng)運(yùn)而生。

屋頂綠化(也稱屋頂花園)是以建筑物的頂部平臺(tái)為依托進(jìn)行蓄水、覆土來(lái)營(yíng)造園林景觀的一種空間綠化美化形式[1]，是一種脫離了地面的種植技術(shù)。既不占用土地資源，又可增加綠化面積，能夠有效地改善室內(nèi)外熱環(huán)境，因而逐漸成為城市綠化的新思路。

1 屋頂綠化研究現(xiàn)狀

國(guó)外屋頂綠化起步較早，早在4 000年前的古巴比倫時(shí)代，人們就已經(jīng)開始對(duì)屋頂綠化進(jìn)行研究，古老的烏爾城所建的大廟塔是世界公認(rèn)的屋頂花園的發(fā)源地[2]。德國(guó)、美國(guó)、日本、英國(guó)對(duì)屋頂綠化及其相關(guān)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已形成了一整套相對(duì)完整的技術(shù)，是目前世界上屋頂綠化技術(shù)水平較高的幾個(gè)國(guó)家[3]。20世紀(jì)60年代以后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家相繼建造了各種規(guī)模的屋頂花園和屋頂綠化工程，其中較具代表性的有：美國(guó)DT&T公司屋頂花園、美國(guó)華盛頓水門飯店屋頂花園、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)石油公司屋頂花園、加拿大溫哥華凱澤資源大樓屋頂花園、英國(guó)愛爾蘭人壽中心屋頂花園、德國(guó)霍亞市牙科診所屋頂花園，等等[4]。此外，俄羅斯、意大利、澳大利亞等國(guó)的大城市，也都在積極發(fā)展各式各樣的屋頂綠化。屋頂綠化事業(yè)得到越來(lái)越多的關(guān)心和參與，并且正在迅速蓬勃地發(fā)展。

受制于我國(guó)傳統(tǒng)坡屋頂木架結(jié)構(gòu)在承重以及相關(guān)規(guī)劃方面限制等多因素的影響，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)屋頂綠化研究起步相對(duì)滯后。20世紀(jì)60年代初，在重慶、成都等地出現(xiàn)了利用平頂屋種植瓜菜現(xiàn)象，其目的不是要改善環(huán)境，但實(shí)際起到了綠化效果[5]。70年代，在10層高的廣州東方賓館建成的屋頂花園被認(rèn)為是我國(guó)第一個(gè)大型屋頂花園[6]。但當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)狀況不佳，建造大型屋頂花園造價(jià)太高，因此，主要利用單層或多層磚混結(jié)構(gòu)的住宅、公共建筑屋頂綠化來(lái)提高城市綠地覆蓋率。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)人居環(huán)境的重視，20世紀(jì)90年代后，屋頂綠化事業(yè)開始在我國(guó)逐漸興起，北京、廣州、上海等大城市都自發(fā)地展開了屋頂綠化方面的研究[7]。到目前為止，我國(guó)的屋頂綠化研究主要集中在屋頂負(fù)荷力、屋頂排水和輕型基質(zhì)選擇、植物篩選性研究、植物適應(yīng)性研究(抗寒性研究、抗旱性研究、耐熱性研究、抗逆性研究)等方面。我國(guó)雖然在技術(shù)創(chuàng)新、選擇、學(xué)術(shù)研究等方面有一定成果，但其發(fā)展速度及規(guī)模還遠(yuǎn)不及國(guó)外的很多發(fā)達(dá)城市。

2 屋頂綠化的效益分析

目前，城市用地寸土寸金，在城市綠地面積發(fā)展受限制的條件下，向“第五面——城市屋頂”索取綠色的設(shè)想，成為擴(kuò)大綠色區(qū)域的一種有效辦法[8]。通過(guò)這種建筑方式能有效降低城市溫度和緩解熱島效應(yīng)，顯著提升經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2.1 屋頂綠化的經(jīng)濟(jì)效益

做好城市屋頂綠化可以降低能耗，改善人居環(huán)境和增加城市的綠化面積，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。城市屋頂約占城市總面積的20%，若能棄瓦復(fù)綠，科學(xué)利用，將給人們帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

屋頂綠化最顯著的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠?yàn)槲蓓斕峁╊~外的保溫和隔熱作用，有助于降低能耗，是冬暖夏涼的綠色空調(diào)。王和祥等[9]研究表明，綠化屋頂比非綠化屋頂可有效降低室內(nèi)溫度4.5℃，可有效降低環(huán)境溫度0.5—4.0℃。而建筑物周圍環(huán)境的氣溫每降低1℃，建筑物內(nèi)部的空調(diào)用量就可降低6%。傳統(tǒng)的深色屋面，尤其是直曬屋面，吸熱量大很難冷卻，對(duì)熱島效應(yīng)有推波助瀾的作用[8]。而經(jīng)綠化的屋頂，約有80%的太陽(yáng)輻射熱量消耗在水分蒸發(fā)或被植物吸收，并因種植層的阻滯熱量不會(huì)使屋頂結(jié)構(gòu)表面溫度繼續(xù)升高，使屋頂住宅室溫得到了改善，保護(hù)了建筑物板面，從而減少熱脹冷縮對(duì)頂層面板的破壞，有助于減緩它們的老化速度，延長(zhǎng)城市屋頂建筑物的使用面積[1，10]。

若設(shè)計(jì)時(shí)考慮了與其他項(xiàng)目連接，屋頂綠化同樣有助于城市區(qū)域的更新[11]。購(gòu)物中心、辦公綜合體、會(huì)議中心、劇院，等等，都需要有大量的停車場(chǎng)來(lái)滿足其功能。在停車場(chǎng)上方加建屋頂花園可以增加停車場(chǎng)地及其相連項(xiàng)目的價(jià)值，吸引企業(yè)和零售商進(jìn)駐附近項(xiàng)目，吸引游客在此逗留。

當(dāng)代都市，一座座高樓拔地而起，在那些地皮價(jià)格昂貴的地段上，開發(fā)商們以更少的花費(fèi)建筑屋頂花園，增加綠化覆蓋面積，提供綠色開敞空間，作為增加建筑高度、面積和密度的交換條件，來(lái)滿足地方政府制定的土地利用規(guī)劃不失為一良策。

2.2 屋頂綠化的生態(tài)效益

在國(guó)內(nèi)很多人認(rèn)為音樂劇是：中國(guó)戲曲+唱+跳+演。但是我認(rèn)為音樂劇不是簡(jiǎn)的加法就能解釋清楚的。引用沈承宙老先生的話說(shuō)：“音樂劇是熔多種藝術(shù)元素于一爐的綜合性表演藝術(shù)”。

人類的活動(dòng)在城市生態(tài)系統(tǒng)里居統(tǒng)治地位。在城市化進(jìn)程中，城市環(huán)境已由綠化田園環(huán)境演變?yōu)槿斯せ一鞘?，人們不得不考慮城市的第五面綠化——屋頂綠化來(lái)改善城市生態(tài)環(huán)境，以滿足人類生活需求。

屋頂綠化在改善城市環(huán)境方面有著明顯的作用[12]，尤其是在高溫季節(jié)，屋頂綠化能夠通過(guò)改善城市下墊面來(lái)緩解城市熱島效應(yīng)，節(jié)約能源，從而降低城市用電壓力。城市熱島效應(yīng)使城市上空云霧增加，使有害氣體、塵粒在市區(qū)上空聚積，形成不同程度的大氣污染。屋面的植物能夠吸附、滯留和固定大氣中的重金屬元素、煙塵、細(xì)菌等，減少二次揚(yáng)塵，并能分解、吸收空氣中的氮氧化物、氨氣、氯氣等有害氣體，對(duì)環(huán)境凈化起到了積極的作用[1]。據(jù)估算，1 000萬(wàn)m2的屋頂綠化面積，可吸收100萬(wàn)kg二氧化碳，制造75萬(wàn)kg氧氣，滿足30萬(wàn)人碳氧平衡的需求，并可以降低城市溫度2—3℃。

在水資源日益緊張的今天，屋面雨水的收集和利用為緩解用水壓力又提供一條路徑。污染較少、水質(zhì)較好的屋面雨水，稍加處理即可投入日常生活使用，如廁所用水、綠化澆灌用水等。屋頂雨水通過(guò)蒸發(fā)和植物的蒸騰作用擴(kuò)散到大氣，除了可以調(diào)節(jié)城市氣候外，還可以消弱屋頂雨水徑流量，延長(zhǎng)雨水峰值時(shí)間，是建設(shè)“海綿城市”的主要途徑[13，14]。

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們居住在高樓林立的市區(qū)中，由于生存競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，都處于高度緊張的狀態(tài)下。城市屋頂綠化不僅能起到豐富城市建筑色彩的作用，更是調(diào)節(jié)人們生活壓力的緩沖劑。無(wú)論是老年人還是小孩，在屋頂散步、玩耍都很清靜安全，連年輕人也愿意坐在園椅上竊竊私語(yǔ)，悠然自得。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，屋頂綠化與建筑物巧妙融合，賦予人們良好的視覺享受，能陶冶人們的情操，讓人們?cè)趯庫(kù)o的氣氛中得到休息和調(diào)整。

3 屋頂綠化技術(shù)要點(diǎn)

3.1 屋頂綠化對(duì)建筑承載力的要求

由于屋頂花園大多數(shù)是在建筑主體完成之后再在原有建筑上進(jìn)行的，因此，在綠化過(guò)程中會(huì)對(duì)屋頂產(chǎn)生一些附加荷載，為保證整座建筑的安全，屋頂綠化必須考慮屋頂荷載問(wèn)題。設(shè)計(jì)屋頂綠化時(shí)應(yīng)根據(jù)房屋的不同結(jié)構(gòu)，采取不同的平臺(tái)綠化形式。以平臺(tái)允許載重量(按kg/m2計(jì))為依據(jù)，精確考慮承載力的問(wèn)題以及對(duì)植物和土壤等材料作出準(zhǔn)確的判斷，做到平臺(tái)允許承載重量>一定厚度種植層最大濕重+一定厚度的防水排水物質(zhì)重量+植物重量+其他物質(zhì)(如建筑小品等)重量[15]。

表1 平臺(tái)綠化的主要形式與平臺(tái)載重

屋頂綠化中各類植物所占比例應(yīng)大于70%，盡量少建建筑小品。樹槽、花壇等重物應(yīng)設(shè)置在承重墻或承重柱上，必要時(shí)采用如GRC塑石假山等輕型材料。此外，隨著植物自身生長(zhǎng)而逐漸增加的荷載，以及人員流動(dòng)的數(shù)量、外加自然力等荷載都是不可忽略的[16]。

屋頂種植環(huán)境有別于地面和室內(nèi)，有著一定的特殊性。田園土一般用量較大，若直接用做屋頂植物生長(zhǎng)基質(zhì)會(huì)造成屋頂荷載過(guò)大，且土壤中病蟲害會(huì)影響植物正常生長(zhǎng)。目前一般采用田園土與經(jīng)高溫殺菌發(fā)酵形成的有機(jī)肥和草炭土按適當(dāng)比例配置而成的輕型營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)種植土，鋪置厚度根據(jù)植物種類確定。普通的草坪和一些常見的花卉，淺層土壤可以滿足生長(zhǎng)的需要，要求土壤厚度為15cm；小灌木類植物生長(zhǎng)需要的土壤厚度稍大，為20—45cm；大灌木類植物的土壤厚度在45—60cm；淺根喬木的土壤厚度在90cm以上才可以滿足其生長(zhǎng)發(fā)育；深根喬木需要的土壤厚度更高，必須在150cm及以上[16]。

3.3 屋頂綠化對(duì)植物種類選擇的要求

屋頂因?yàn)槭艿匠休d力的影響，一般種植的土壤厚度比較薄，而且隨著建筑物的高度越高風(fēng)力、風(fēng)速相對(duì)越大，比較容易造成植物被吹倒甚至連根拔起的現(xiàn)象。因此，必須選擇比較矮小而且抗風(fēng)能力強(qiáng)或者緊密生長(zhǎng)不容易倒的植物類型。要考慮屋頂植物種植的陽(yáng)光射入量的因素等，在陽(yáng)光充足的地方應(yīng)該種植一些喜陽(yáng)植物和長(zhǎng)日照植物；在光照少甚至在陰影區(qū)應(yīng)種植陰性植物或耐陰植物。屋頂?shù)男夂蛞彩侵参镞x擇要考慮的因素。此外，屋頂花園的植物應(yīng)盡量選用葉形、株形秀麗的深綠植物，配置少量色葉樹種，以增加城市綠化面積，美化“第五立面”。

3.4 屋頂綠化對(duì)施工技術(shù)的要求

3.4.1 設(shè)計(jì)有效的防水層

防水層設(shè)計(jì)是否合理、科學(xué)、有效直接影響屋頂綠化建筑層的使用效果及建筑層的使用安全。為了防止雨水和灌溉水往建筑物內(nèi)部滲透，一般的防水層材料包括柔性防水層、剛性防水層和涂膜防水層等三種類型[17]。要設(shè)計(jì)有效的防水層，除了考慮防水層的材料，防水層的施工技術(shù)也是屋頂綠化建筑關(guān)鍵所在。造成屋頂漏水有多方面的原因，如設(shè)計(jì)不合理、施工程序不當(dāng)、防水的材料不符合使用要求、排水不暢通，等等，也可能是選擇了植根系比較發(fā)達(dá)的植物或者土壤酸堿度不當(dāng)造成了防水層的損壞。因此，在防水層設(shè)計(jì)階段就要對(duì)施工的材料、質(zhì)量、程序、使用要求等做嚴(yán)格的要求，在施工階段要做好防水試驗(yàn)，確保防水層的設(shè)計(jì)有效、科學(xué)。同時(shí)，應(yīng)考慮雨水量、灌溉用水、植物根系的生長(zhǎng)趨勢(shì)、土壤的酸堿度對(duì)防水層造成的影響。在施工前設(shè)計(jì)有效的防水層，可以避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)滲漏的問(wèn)題。

3.4.2 設(shè)計(jì)合理的蓄排水系統(tǒng)

屋頂綠化植物的生長(zhǎng)需要大量水分，無(wú)論是雨水還是人工灌溉，都會(huì)對(duì)屋頂綠化造成蓄水量的增加。同時(shí)，受土壤厚度的限制難以利用植物進(jìn)行排水。因此，在屋頂綠化設(shè)計(jì)方面要求合理設(shè)計(jì)蓄排水系統(tǒng)。屋頂綠化常見的排水方式有兩種：一種是無(wú)組織排水，另一種是有組織排水。無(wú)組織排水是屋面的雨水直接從屋檐口排到室外地面上，有造價(jià)低廉的特點(diǎn)，但是會(huì)影響到屋檐外圍的房屋層使用年限，比較適用于雨水較少的地區(qū)和底層建筑。有組織排水是利用人工排水系統(tǒng)將雨水、灌溉水排放至室外地面或者地下管道的一種排水方式，具有建造復(fù)雜、造價(jià)較高的特點(diǎn)。目前，屋頂綠化廣泛使用塑料管道作為蓄排水系統(tǒng)的材料，其優(yōu)點(diǎn)是排水速度快，不易形成積水，而且對(duì)植物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

3.5 屋頂綠化的維護(hù)和管理

屋頂綠化的維護(hù)與管理關(guān)系到今后綠化綜合效益的發(fā)揮。地毯式屋頂綠化管理粗放，花園式屋頂綠化管理更為精細(xì)，必須適時(shí)灌溉、施肥、修剪、防治病蟲害，確保屋頂綠化景觀生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮[16]。養(yǎng)護(hù)管理的具體技術(shù)要求如下：定期觀察植物生長(zhǎng)狀況，判定土壤水分狀況，及時(shí)澆灌保證植物生長(zhǎng)，一般應(yīng)在上午9點(diǎn)前和下午4點(diǎn)后各澆一次水，有條件的應(yīng)安裝噴灌系統(tǒng)；根據(jù)植物對(duì)養(yǎng)分的需求不同適時(shí)適量施肥；發(fā)現(xiàn)枯枝、徒長(zhǎng)枝、雜草和外來(lái)植物時(shí)，要及時(shí)修剪或拔除，平衡樹勢(shì)，調(diào)節(jié)養(yǎng)分，防止病蟲害的發(fā)生。

4 展望

屋頂綠化在增加城市綠化面積、提高城市的生態(tài)效益等方面有著重要的作用。在城市化進(jìn)程加快的今天，屋頂綠化越來(lái)越受到青睞，也將成為我國(guó)城市綠化建設(shè)的一個(gè)理想途徑之一。相信在不久的將來(lái)，屋頂綠化與城市建設(shè)、景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式會(huì)為城市的發(fā)展提供綠色保障，為城市增添色彩，使人們與自然增加接觸的愿望成為可能。

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責(zé)任編輯：富春凱

Discussion on the Efficiency and Technical Points of Urban Roof Greening

LUO Ai-ling

(Zengcheng Vocational Technical School, Guangzhou 511300, China)

With the growth of economic, the contradictions between the reduction of urban green land and the pursuit of harmony with natural are sharpening. Under this circumstances,roof greening shows significant importance to ecosystem improvement and economic growth. We analyze the ecological and economic benefits of roof greening, expounded the main technical points of the roof greening, and prospected its vista.

Urban roof greening; Ecological benefits; Economic benefits; Technical points

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.03.005

2017-03-21

駱愛玲(1983—)，女，廣東增城人，助理講師。研究方向：園林。

TU986.5+8

A

1674-6341(2017)03-00014-03