依托屋頂花園建設(shè)低碳節(jié)水型城市—以西安市為例

武振國(guó),李雪敏

(1.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院,陜西 西安 710055;2.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127)

依托屋頂花園建設(shè)低碳節(jié)水型城市—以西安市為例

武振國(guó)1,李雪敏2

(1.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院,陜西 西安 710055;2.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710127)

屋頂花園是屋頂文化的延續(xù)和發(fā)展,是屋頂景觀的再創(chuàng)造。它的營(yíng)建可以為城市創(chuàng)造良好景觀與環(huán)境,減少碳排放量、高效利用雨水、節(jié)約地下水,直接提高城市居民生活空間的舒適化和居住環(huán)境質(zhì)量,而且合理的屋頂花園布局必然產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

屋頂花園;低碳節(jié)水;西安市

0 引言

格羅皮烏斯(Walter Gropius)在《新建筑學(xué)與包豪斯》中寫(xiě)道:“隨著空間的發(fā)展,建筑師在必須對(duì)所設(shè)計(jì)的房屋的鳥(niǎo)瞰效果象對(duì)立面處理同樣注意了……從天空下俯瞰屋頂蒼翠的未來(lái)城市,將會(huì)呈現(xiàn)一片無(wú)盡的空中花園景色?！?/p>

隨著屋頂花園在歐美國(guó)家的普及,我國(guó)的建筑學(xué)、景觀學(xué)學(xué)者越來(lái)越重視屋頂花園的研究與推廣。本文就屋頂花園的特點(diǎn),結(jié)合西安市地域特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了初步探討。

1 概述

1.1 相關(guān)概念

屋頂花園是城市中園林綠化的一種新形式,為改善城市生態(tài)環(huán)境,創(chuàng)建綠色家園開(kāi)辟的新途徑。屋頂花園(roof garden)是指在建筑物屋頂上建造的花園(2002年 10月頒發(fā)的《建設(shè)部關(guān)于發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(園林基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn))的公告》中對(duì)園林基本術(shù)語(yǔ)的定義)。屋頂綠化(Roof greening)是指在高出地面以上。周邊不與自然土層相連接的各類(lèi)建筑物、構(gòu)筑物等的頂部以及天臺(tái)、露臺(tái)上的綠化。

1.2 屋頂花園的歷史與發(fā)展現(xiàn)狀

屋頂花園并不是現(xiàn)代建筑發(fā)展的產(chǎn)物,它可以追溯到距今近 4000年以前,在古代幼發(fā)拉底河下游地區(qū)(即現(xiàn)在的伊拉克),古代蘇美爾人曾建造了雄偉的亞述古廟塔或稱(chēng)“大廟塔”,被后人稱(chēng)為屋頂花園的發(fā)源地。但是,被人們稱(chēng)為真正屋頂花園的是在亞述古廟塔以后 1500余年出現(xiàn)的巴比倫的“空中花園”。我國(guó)屋頂綠化的開(kāi)展,目前主要在一些發(fā)達(dá)城市,廣州、北京、上海等地區(qū)發(fā)展較早較快。西安地區(qū)近些年也有應(yīng)用。

2 屋頂花園的功能

城市屋頂綠化不需要占用專(zhuān)門(mén)的土地,能夠彌補(bǔ)城市范圍內(nèi)平面綠化的不足。在不增加綠化用地的情況下,極大地增加人均綠地的占有量,豐富了城市園林綠化的空間結(jié)構(gòu)層次,有助于進(jìn)一步恢復(fù)城市生態(tài)平衡。屋頂綠化可改善城市的生態(tài)環(huán)境,減碳、降溫、增濕、凈化空氣、緩解雨水流失和降低噪聲。綠化植物可以?xún)艋諝庵械挠泻Σ【?有益于居民的身體健康,直接提高城市居民生活空間的舒適化和居住環(huán)境質(zhì)量。合理的屋頂花園布局必然產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2.1 生態(tài)效益

2.1.1 美化環(huán)境

屋頂花園可以將整個(gè)城市建筑都披上綠裝,可以增加城市綠地面積,豐富城市景觀層次,植物的千姿百態(tài)和色彩的季節(jié)變化,使城市環(huán)境富于變化。樓房建筑等大量的硬質(zhì)景觀與植物的柔質(zhì)景觀配合得當(dāng),能夠豐富對(duì)城市的視覺(jué)享受,使城市更富有生氣和美感。

2.1.2 改善和凈化空氣

屋頂?shù)木G色植物通過(guò)光合作用吸收空氣中的 CO2、CO放出大量氧氣。是環(huán)境中 CO2和 O2的調(diào)節(jié)劑,被人形象地稱(chēng)為城市“高空氧吧”。

植物葉片能吸收、解毒或富集于體內(nèi)而減少空氣中的有毒物質(zhì)如 SO2等。植物對(duì)空氣中的煙塵和粉塵有明顯的阻擋、過(guò)濾和吸附作用。相當(dāng)一個(gè)“除塵器”,綠色植物還可以?xún)艋諝庵械挠泻Σ【?有的植物含有揮發(fā)性的殺菌素,可以直接殺滅真菌細(xì)菌和原生動(dòng)物;有的植物可以減少空氣中的煙塵及其攜帶的病菌,使空氣中的病菌含量大為減少。

2.1.3 降低噪聲污染

科學(xué)種樹(shù)植草,讓植物去吸收噪聲和阻滯其傳播是有效而節(jié)約的辦法,這主要是植物對(duì)聲波有反射和吸收作用。據(jù)北京市園林研究所測(cè)定 20 m寬的草坪可減少噪音 2DB(分貝)。在城市中,處于不同層次的屋頂綠化對(duì)降低噪聲污染起著不可小覷的作用。

2.1.4 緩減城市熱島效應(yīng)

綠色植物的蒸騰作用可以降低城市的溫度,提高濕度。在酷熱的夏天,當(dāng)溫度大約在 30℃時(shí),沒(méi)有綠化的頂面已經(jīng)達(dá)到 40℃～50℃,而綠化了的屋頂基層 10 cm的溫度則為舒適的 20℃。屋頂綠化可以極大程度地增加綠色植物的葉面積,增加綠地覆蓋率從而更好地平衡城市大氣環(huán)境中的二氧化碳和氧氣含量,提高城市大氣環(huán)境質(zhì)量,調(diào)節(jié)溫度、濕度,緩減城市熱島效應(yīng)。

2.2 社會(huì)效益

2.2.1 緩和建設(shè)用地與綠化面積的矛盾

城市建設(shè)中綠化面積與建筑用地的矛盾日顯突出,屋頂花園可以成為政府增加城市綠化面積和人均綠化率的主要措施。屋頂綠化節(jié)約了城市的建設(shè)用地,有效解決城市建設(shè)用地的緊張和城市綠化總量的缺乏。

屋頂花園合理的利用了閑置的屋頂空間,填補(bǔ)和擴(kuò)大了城市高密度聚居區(qū)居民戶外交往活動(dòng)空間;拓展了城市土地的垂直利用渠道,提高了城市土地資源的利用率,是緩解城市土地緊張矛盾的重要途徑。

2.2.2 為城市居民創(chuàng)造舒適環(huán)境

屋頂花園充分利用了被建筑師們忽視的建筑頂部空間,改善了城市高密度聚居區(qū)居民戶外活動(dòng)環(huán)境。屋頂綠化改善了城市大環(huán)境,塑造了居民生存的綠色空間,同時(shí)改善了人的心情,調(diào)節(jié)人的心理健康,給居住在城市的人們以回歸自然的感覺(jué),讓現(xiàn)代人感受到自然和諧,使人獲得了健康和長(zhǎng)壽。有研究資料表明,陽(yáng)光照射到植物上面有 20%～25%被葉面反射;林中及草坪上的綠光波能保護(hù)人的眼睛,減少刺激,使人心情寧?kù)o爽快。

2.2.3 節(jié)能減“排”

屋面綠化可以大幅度降低建筑能耗,有效減少傳熱量。大面積屋頂綠化可明顯降低建筑物周?chē)h(huán)境溫度,產(chǎn)生冬暖夏涼的效果,縮短居民室內(nèi)空調(diào)的使用時(shí)間,一定程度上可緩解夏季城市的能量緊張。同時(shí),屋頂花園中植物對(duì)雨水的截留和蒸發(fā)作用,以及具有較大吸水能力的人工種植土對(duì)雨水的吸收作用,使屋頂?shù)挠晁欧帕坑兴鶞p少,來(lái)自加拿大約克大學(xué)綠色屋頂?shù)母倪M(jìn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)所顯示:每年綠色屋頂?shù)捻?xiàng)目能夠保證有 60%雨水再利用,甚至其他的一些所進(jìn)行的研究已經(jīng)顯示出來(lái)他可以將雨水再利用率達(dá)到 98%,98%的雨水都可以被保留,這樣,隨著屋頂花園日益增多,大雨后通過(guò)屋頂排入城市下水道的水量將明顯減少。因此城市排水管線直徑可適當(dāng)縮小,從而節(jié)約市政府設(shè)施的投資。

3 西安市屋頂花園實(shí)施分析

屋頂是建筑的重要組成要素,它不僅是一種形式,而且具有豐富的內(nèi)涵,屋頂花園是園林藝術(shù)、建筑藝術(shù)在建筑屋頂場(chǎng)所的綜合體現(xiàn)。它是屋頂文化的延續(xù)和發(fā)展,是屋頂居住文化的再創(chuàng)造。但屋頂花園的設(shè)計(jì)與推廣一定要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)、文化傳統(tǒng),因地制宜等因素。下面就從不同層面對(duì)西安市屋頂花園實(shí)施進(jìn)行初步分析。

3.1 區(qū)域氣候因子

屋頂花園的設(shè)計(jì),應(yīng)首先考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件是否適宜,這關(guān)系到是否能在城市內(nèi)普遍推廣屋頂綠化。

西安市位于黃河流域中部關(guān)中盆地,東經(jīng) 107°40′～109°49′和北緯 33°39′～ 34°45′之間 ,海拔 400 ～ 700 m,屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候,冷暖干濕,四季分明。冬季寒冷、風(fēng)小、多霧、少雨雪;春季溫暖、干燥、多風(fēng)、氣候多變;夏季炎熱多雨,伏旱突出,多雷雨大風(fēng);秋季涼爽,氣溫速降,降霖明顯。年平均氣溫 13.0℃～13.4℃,最冷 1月份平均氣溫-0.4℃ ～0.9℃,最熱 7月份平均氣溫 25℃ ～26.6℃,年降水量 558～750mm,年平均相對(duì)濕度 70%左右,年平均風(fēng)速 1.8m/s,全年盛行風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。

以上分析可見(jiàn),西安市日夜溫差較大,日照充足、雨量較少,年均氣溫 13.3℃等地理氣候條件表明適宜普遍推廣屋頂花園。但與地面相比較,日曬、風(fēng)吹、水分蒸發(fā)過(guò)快、干旱、晝夜溫差大、濕度小等環(huán)境惡劣因素也將制約屋頂綠化植物的選擇以及栽培技術(shù)。

3.2 建筑屋頂形制

西安作為我國(guó)十三朝古都、歷史文化名城,城內(nèi)保留有大量傳統(tǒng)建筑,我國(guó)古代建筑采用傳統(tǒng)的坡屋頂形式和采用木構(gòu)架的結(jié)構(gòu)承重,而坡頂上不易營(yíng)造屋頂花園,木結(jié)構(gòu)也難以承受較重的種植土,而且木架構(gòu)的材質(zhì)對(duì)防腐非常不利,所以明城內(nèi)的傳統(tǒng)建筑不能建屋頂花園。

但是,明城區(qū)內(nèi)現(xiàn)存的大量建于 80、90年代、形式單一的平屋頂?shù)蛯?、多層住?以及城中村里數(shù)量眾多的破舊簡(jiǎn)陋的低矮住宅,由于它們的高度有限,屋頂即使在正常視高也很容易被納入視野,尤其當(dāng)前高層建筑的大量興建,我們獲得了越來(lái)越多的從高空俯瞰城市屋頂景觀的機(jī)會(huì)。而那些屋頂幾乎千篇一律全是混凝土平頂,加之年久失修,難以有效地防止?jié)B漏,大量的熱量被反射,加劇了城市的熱島效應(yīng),因而解決這一問(wèn)題刻不容緩。

目前,通過(guò)改造住宅的屋頂形態(tài)來(lái)改善城市面貌是簡(jiǎn)單易行的方法,所以,西安建筑在如火如荼地進(jìn)行著“平改坡”運(yùn)動(dòng),城市建筑群里的各種顏色的歇山頂、斜坡、四坡頂、懸山頂……千姿百態(tài)坡屋頂已經(jīng)成為城市的一道重要的景觀。將建筑的平頂改坡頂,主要是起了美化城市景觀的作用,同時(shí)對(duì)單體建筑有一定防水隔熱作用,而且有利于形成較好的城市肌理,加建的坡頂可以通過(guò)傳統(tǒng)材質(zhì)的使用,以及色彩的搭配協(xié)調(diào)其自身與歷史文化名城城市風(fēng)貌間的關(guān)系,在一定程度上改善城市面貌和居民居住質(zhì)量。但是,大量建筑“平改坡”的缺點(diǎn)也很明顯,如坡頂?shù)挠操|(zhì) 材加劇城市熱島效應(yīng),屋面形式處理不當(dāng)反而造成視覺(jué)污染等。所以,對(duì)于西安明城區(qū)大量建于 80、90年代的平屋頂建筑,在不改變歷史文化名城肌理以及不影響古城歷史傳統(tǒng)文化傳承的前提下,屋面綠化也許更為適宜。屋頂綠化非但涵蓋了平改坡的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn),還能有效緩解城市熱島效應(yīng)、改善空氣質(zhì)量、保持水土。因此,我們應(yīng)該在明城內(nèi)有條件、選擇性的進(jìn)行屋面綠化,在其他市區(qū)的已建及新建平屋頂建筑中應(yīng)廣泛推廣屋頂花園。

3.3 其它因子

當(dāng)然,屋頂花園的推廣與普及還要考慮相當(dāng)多的因素,首要解決的便是調(diào)查舊建筑物的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及承載能力,必須在建筑物的安全承重范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,以及加強(qiáng)對(duì)綠化屋頂?shù)募夹g(shù)防護(hù);還要考慮屋頂花園建設(shè)的資金來(lái)源問(wèn)題以及普及人們對(duì)屋頂綠化的知識(shí)、提高他們對(duì)之的認(rèn)識(shí)與觀念等等。

4 總結(jié)

綜上所述,屋頂花園不僅可以提高城市綠化率、減少碳排放量、有效利用雨水、節(jié)約地下水、改善居民生活空間、為城市帶來(lái)諸多效益,而且氣候條件允許其在西安市普遍推廣。西安市為了進(jìn)一步改善城市市容景觀,彰顯古都風(fēng)采,2004年頒布了《西安市建筑物屋面整治改造管理辦法(試行)》,指出在明城墻周邊地區(qū)、文物古跡周?chē)捌渌麘?yīng)當(dāng)改造的區(qū)域加強(qiáng)建筑物屋面整治工作,即指對(duì)多低層房屋平屋頂改為坡屋頂,對(duì)房屋平頂進(jìn)行綠化以及拆除屋頂違章建構(gòu)筑物的行為,這又為我們提供了政府的監(jiān)督與支持?，F(xiàn)階段,需加強(qiáng)對(duì)屋頂綠化的立法,鼓勵(lì)進(jìn)行屋頂綠化的技術(shù)創(chuàng)新并且加大對(duì)其的資金投入以加快西安市屋頂花園建設(shè),改善城市居住環(huán)境、積極營(yíng)造低碳節(jié)水型城市。

[1]龍雄軍,劉煜,郭立偉.西安城市建筑屋頂生態(tài)設(shè)計(jì)策略初探[J].建筑設(shè)計(jì)研究,2008年第 10期

[2]鄭檢根.推進(jìn)屋頂綠化所面臨的問(wèn)題及對(duì)策初探[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2009年第 5期

[3]陳昕,楊麗薇,王軍,朱長(zhǎng)玉.南京市屋頂綠化初步研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2007年第 6期

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[5]綠色·生態(tài)·節(jié)能,建筑綠化讓城市生活更美好——2010國(guó)際建筑綠化(屋頂綠化＆立體綠化)發(fā)展論壇

Relying on Roof Garden to Build Low-carbon＆W ater-saving City—— Take XIAN as An Exam ple

WU Zhen-guo1,LIXue-m in2

(1.Department of Architecture,Xi'an University O f Architecture And Technology 710055 2.Department of Urban and Environment,NorthwestUniversity Xi'an 710127)

The roof garden is the roo f of continuity and development,and the roof re-creation of the landscape.Its construction can create a good landscape and urban environmentand reduce carbon em issions,efficientuse of rainwater,groundwater conservation,urban residents directly improve the comfort of living space and living environment quality,and reasonable layout of the roof garden must have an enormous social benefits econom ic and ecological benefits.

roof garden;low-carbon＆water-saving;Xian

X 503.23

B

1004-1184(2011)01-0097-02

2010-10-21

武振國(guó)(1985-),男,內(nèi)蒙古烏蘭察布人,碩士研究生,研究方向:城市與區(qū)域發(fā)展。