建筑物立體綠化景觀生態(tài)效益評價研究

　　摘要：在城市化進程中，保持城市生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要方法之一就是在保證現(xiàn)有平面綠化的基礎上，使更多的綠化向空間發(fā)展，城市的立體綠化已經(jīng)得到了廣泛應用和深入研究。但對中國立體綠化評估仍處于探索階段，對其評價研究較少，未建立成熟的立體綠化評估體系，從而限制了中國立體綠化工作的開展。因此，文章為了更好地量化立體綠化的生態(tài)效益，引入西雅圖綠化系數(shù)方法，它是一套綠色建筑和社區(qū)的生態(tài)性能評價工具，其分析結(jié)果更準確地反映立體綠化的生態(tài)性能和價值。文章以深圳市建科大樓為例進行具體剖析，其研究結(jié)果以期為指導城市綠地建設，促進立體綠化技術的提升，為相關部門制定管理措施和辦法提供依據(jù)，并對中國建筑立體綠化生態(tài)效益定量評價的廣泛開展具有一定意義。
　　關鍵詞：立體綠化；西雅圖綠化系數(shù)；生態(tài)效益；建筑；評估
　　一、引言
　　隨著城市化趨勢的加劇，高樓大廈鱗次櫛比，城市人口猛增，城市土地資源越來越少，僅靠栽植地面綠化的手段已不能滿足城市發(fā)展的需要。中國是一個地少人多的國家，每人平均所占土地的總面積為0.70ha，約為世界人均數(shù)（2.4ha/人）的三分之一，美國人均數(shù)（3.3ha/人）的五分之一，各大城市的人口密度更大，大部分都在8000人/km2以下，如首都北京為11500人/km2，天津在10500人/km2，而世界其他發(fā)達國家的城市用地一般在6000人/km2以下，如倫敦5100人/km2，巴黎3550人/km2，華盛頓1300人/km2等。在現(xiàn)有的城市用地現(xiàn)狀下，只有研究、推廣、實現(xiàn)立體綠化，才能實現(xiàn)城市綠化覆蓋率達到40%-50%的城市宜居標準。
　　為了更好地綠化、美化城市環(huán)境、提高城市綠量、軟化城市建筑的硬質(zhì)景觀，充分發(fā)揮綠化在城市中的生態(tài)作用，立體綠化是解決人和建筑物兩者與綠化爭地的矛盾，滿足城市綠化要求的最佳措施之一。目前，立體綠化逐漸成為城市植物地理學和城市生態(tài)學、城市園林景觀學的重要研究內(nèi)容，并受到城市規(guī)劃及園林景觀規(guī)劃學者的高度關注。而研究內(nèi)容主要集中在屋頂綠化和立體綠化的設計、方式、技術方法、荷載量要求和計算等層面，隨著生態(tài)城市、綠色建筑的理念的深入，城市、建筑物的立體綠化生態(tài)效益研究逐漸呈現(xiàn)出一定發(fā)展趨勢，但是主要集中于定性分析和半定量評估方面，而關于立體綠化生態(tài)效益定量分析還缺乏一套成熟的指標體系和工具。
　　美國西雅圖計劃和發(fā)展部（DPD）開發(fā)的Green Factor模型是一套建筑物、綠色社區(qū)生態(tài)性能評估工具，它是在柏林生態(tài)面積系數(shù)（BAF）基礎上改良而成。該評估系數(shù)不僅限于綠化面積，還考慮各種鋪地與植被生態(tài)質(zhì)量。從關注數(shù)量，到關注最終效果，這套體系在美國和歐洲逐漸發(fā)展，成為城市立體綠化、可持續(xù)景觀評價體系。本研究嘗試應用西雅圖綠化系數(shù)的模型和評估系數(shù)對深圳市建科大樓及周邊進行立體綠化的生態(tài)性能評估，其結(jié)果有助于推動中國的立體綠化生態(tài)效益評價體系研究，對于規(guī)范和引導中國立體綠化的發(fā)展具有重要意義。
　　二、研究案例與研究方法
　?。ㄒ唬┥钲谑薪拼髽腔厩闆r介紹
　　深圳市建科大樓（簡稱建科大樓）位于深圳市福田區(qū)北側(cè)城市郊區(qū)（E114°33′，N22°34′），占地面積3000m2，建筑面積1.8萬m2，總高度為57.9米，地上12層，地下2層。于2009年4月使用。該建筑集被動式和主動式綠色技術于一體，獲得中國綠色建筑設計和運行標識三星級認證。
　　深圳市建科大樓的立體綠化特征有：在建科大樓3000m2的占地面積中，努力在大樓的各個地方，種上植物，增加綠量。立體綠化“亮點”之一是“空中花園”，它位于大樓中部的6層，層高6米，是大樓低區(qū)實驗和高區(qū)辦公區(qū)域的過渡轉(zhuǎn)換層，為上、下兩部分提供一個自然便捷的綠色交流空間。它和底層的架空綠化、頂層的屋頂花園一起，成為均勻分布在整棟大樓立體綠化的綠色生態(tài)框架。它與底層的架空綠化、頂層的屋頂花園一起，成為分布在整棟大樓立體綠化的綠色生態(tài)框架。大樓各層走廊、平臺的周邊均設置了種植花槽，濕地、生物滯留池。采用高透水性與高保水性、低日照反射率的路面鋪裝材料；確保地面鋪裝被建筑或高大喬木的陰影覆蓋，覆蓋率超過50%；建筑外立面立體綠化，結(jié)合西向遮陽設計爬藤類植物，各層設置花壇綠化（見圖1）。
　　
　　
　　
　?。ǘ┪餮艌D綠化系數(shù)評估的原理
　　西雅圖綠化系數(shù)評估模型由數(shù)據(jù)模塊和評估系數(shù)、模型結(jié)構(gòu)三大部分組成（見圖2）。主要包括水景、屋頂綠化和墻體綠化和透水鋪裝等四個部分的立體綠化數(shù)據(jù)，同時還有生物滯留池（濕地）、種植區(qū)域和植被等三個部分的綠色社區(qū)數(shù)據(jù)。根據(jù)兩大數(shù)據(jù)模塊，以及綠化系數(shù)中根據(jù)評價標準擬定的評價系數(shù)，運用綠化系數(shù)模型，將各個要素的面積乘以相對應的系數(shù)值，然后將灌木、喬木、植被以及綠色屋頂、墻體綠化考慮進去，將各要素的面積乘以相對應的系數(shù)值（范圍從0.1-0.7），加權(quán)求和，除以區(qū)域面積總數(shù)，得出評估的結(jié)果。
　　根據(jù)西雅圖綠化系數(shù)的42個案例點的經(jīng)驗值表明，對于居住小區(qū)或住宅建筑，綠化系數(shù)值應不低于0.6，而對于商業(yè)區(qū)或者商業(yè)辦公住宅來說，綠化系數(shù)應不低于0.3。
　　其模型為：
　　Gf=■Airi+B1η1+■Biηi+■Ciδi+Dθ+Eε+■Fiρ+Gτ+■Hiμi
　　式中：Gf為綠化系數(shù)，Ai為土壤厚度，ri為土壤系數(shù)；B1為植被要素，η1為植被面積系數(shù)；Bi為植被要素，ηi為植被棵樹系數(shù)；Ci為綠色屋頂，δi為綠色屋頂系數(shù)；D為綠化墻體，θ為綠化墻體系數(shù)；E為人工水景，ε為人工水景系數(shù)；Fi為透水鋪裝，ρ為透水鋪裝系數(shù)；G為結(jié)構(gòu)土，τ為結(jié)構(gòu)土系數(shù)；Hi為加分項，μi為加分項系數(shù)。
　?。ㄈ┰u價標準和系數(shù)
　　綠化系數(shù)評估方法旨在鼓勵大型植物、透水鋪裝、綠色屋頂、綠色墻壁等綠色要素的應用，以及還有植物的分層次種植和提高城市景觀等要素。建筑物的立體綠化評估包括以下景觀要素和加分要素：土壤、樹木、綠色屋頂、墻體綠化、水景、透水鋪裝和加分項。Seattle Green Factor中所考慮的要素優(yōu)先次序為，景觀功能（土壤），選取的概率達到了97%，其次是草坪和其他植被（土壤厚度>60cm），其概率達到95%；灌木（土壤厚度>60cm），概率達到87%；耐寒植物的概率為85%；其他要素被選取的概率依次為小型樹木、綠化墻體、中小型樹木、透水鋪裝、綠色屋頂、大型樹木、灌木（<60cm）、草坪和植被（<60cm）和珍稀樹種、水景等。
　　具體的指標要素分析如下：
　　土壤：土壤是植物生長的基本條件，同時也能夠促使雨水滲透，達到減少雨水徑流的目的。土壤厚度是重要的考慮要素之一，在綠化系數(shù)評估中，土壤厚度為60cm是決定建筑物立體綠化評估的關鍵數(shù)值。不同的土壤深度和結(jié)構(gòu)賦予不同的系數(shù)，包括：土壤深度<60cm（A1），系數(shù)定為0.1；土壤深度>60cm（A2），系數(shù)為0.6；結(jié)構(gòu)土和塑性土（G），系數(shù)定為0.1。
　　樹木：對于建筑物的立體綠化，改善城市微環(huán)境所帶來的功能性效益要超過其他要素。樹木帶來的效益隨著時間而增加，因此將樹木大小賦予不同系數(shù)，包括：小型樹木（B3），系數(shù)為0.3；中型樹木（B5），系數(shù)為0.4；大型樹木（B6）系數(shù)0.4；現(xiàn)存大型樹木（B7），系數(shù)為0.8。
　　種植區(qū)域：種植區(qū)域質(zhì)量是立體綠化的關鍵因素之一。通過分層次種植的方法可提高立體綠化的功能效益。其生態(tài)效益包括促進雨水滯留或滲透，減少熱島效應，通過蒸騰作用使周邊地區(qū)溫度舒適，增強城市美化作用等。根據(jù)種植區(qū)域的高度賦予不同系數(shù)值，如：植被高度<60cm（B1），系數(shù)為0.1；植被高度>60cm（B2），系數(shù)為0.3。
　　
　　屋頂綠化：屋頂綠化與傳統(tǒng)屋頂相比，生態(tài)功能具有顯著改善；減少徑流量，改善雨水水質(zhì)，緩解熱島效應。能夠為昆蟲和鳥類提供棲息地。綠色屋頂在建筑設計中的應用由LEED資質(zhì)認證來評判，如降低少采暖和制冷成本，延長屋頂近一倍的壽命。綠色屋頂厚度5-10cm（C1），系數(shù)為0.4；綠色屋頂厚度>10cm（C2），系數(shù)為0.7。
　　墻體綠化：墻體綠化可為建筑提供遮擋保護，設計得較好的墻體綠化還能起到調(diào)節(jié)氣候、降低噪音的功能。墻體綠化在下雨時還可暫存雨水，減少排水系統(tǒng)的高峰負荷。墻體綠化（D），系數(shù)為0.7。
　　水景：水景可使人更加愉悅。此外，還能利用雨水，減少排水系統(tǒng)的負荷。水景系數(shù)（E）為0.7。
　　透水鋪裝：透水鋪裝方式強調(diào)了使場地雨水盡量以自然方式下滲。場地雨水徑流量的減少和減緩顯著降低了雨水系統(tǒng)的高峰負荷。透水鋪裝也限制了非點源污染進入地表水體，有助于保持水體的清潔。透水鋪裝（F），系數(shù)為0.2或0.5。
　　加分項：加分項是除景觀要素功能之外的選項。如本地植物/耐寒植物、集水設施、景觀、立體農(nóng)業(yè)等，系數(shù)依次分別為0.1、0.2、0.3、0.1。
　　三、結(jié)果與分析
　　根據(jù)模型運算，通過符合評估規(guī)則要求的總綠化系數(shù)面積為1500m2，在景觀要素中，建科大樓立體綠化的土壤厚度集中在A1 類型（<60cm）面積為1055.71m2；在綠化植被要素中，建科大樓的綠化植物集中在高度為>60cm的花灌木或者蔓藤植物（B1）類型，單位面積的平均棵樹為0.63棵/m2，而植被高度為<60cm的植被或者草本植物（B3）的面積為674.05m2；在屋頂綠化要素中，屋頂綠化（土壤厚度為10cm）（C2）面積為377.7m2；人工水景要素中，人工水景（E）主要包括人工濕地和六層空中花園部分，總面積為311.7m2；在透水鋪裝要素中，透水鋪面集中于厚度為15cm-60cm的類型，材質(zhì)是混凝土透水磚，面積為144.39m2；在加分項中，主要在屋頂花園、墻體綠化和六層空中花園采用了無水澆植物（耐旱植物）和本土植物，但是由于培育技術的要求，該面積僅為32m2；而在屋頂花園中，立體農(nóng)業(yè)，員工菜地，種植的品種有絲瓜、紅薯等的面積為145.36m2。將各要素的面積乘以相對應的系數(shù)值，加權(quán)求和，除以區(qū)域面積1500m2，得到建科大樓的立體綠化評估值為0.68。
　　從評估結(jié)果比例中可以看出（見圖3），建科大樓的生態(tài)性能評估中，透水鋪面、屋頂綠化、人工水景三大要素的比例占的較高，依次為27%、25%、21%，占總的綠化系數(shù)達到73%，而景觀要素（土壤厚度）、人工濕地和植被等要素的比例不高，僅為10%、7%、5%，屋頂花園中立體農(nóng)業(yè)的比例為最低，僅為1%，今后應擴大人工濕地、綠化植被（喬木、灌木）的面積，并提升相關的綠化技術。
　　
　　
　　四、討論
　　本文利用Seattle Greening Factor模型計算出深圳建科大樓立體綠化生態(tài)性能評估值，為0.68，根據(jù)綠化系數(shù)評估標準規(guī)定，在商業(yè)區(qū)的建筑物綠化系數(shù)標準為（Gf>0.3），住宅區(qū)的建筑物綠化系數(shù)標準為（Gf>0.6），可知深圳建科大樓的綠化標準遠高于商業(yè)區(qū)建筑物的綠化系數(shù)標準，達到并優(yōu)于西雅圖住宅區(qū)建筑物綠化系數(shù)標準，其生態(tài)性能較高。其生態(tài)性能主要體現(xiàn)在透水鋪面、屋頂綠化、人工水景三大要素中，與美國案例區(qū)的生態(tài)評估結(jié)果相比，美國西雅圖的綠化生態(tài)性能主要集中在景觀、綠化植物（>60cm）的喬木、灌木和綠化墻體等要素中，而對于人工水景和綠化植物（<60cm）的比例較低。
　　現(xiàn)今，綠色建筑評估體系LEED沒有強調(diào)生態(tài)場地設計，許多獲得LEED資質(zhì)的建筑未完全考慮生態(tài)環(huán)境方面的影響和對場地生態(tài)建設的幫助，因此，可以考慮在現(xiàn)有的綠色建筑評估中融入Seattle Greening Factor模型方法。2006年，美國Seattle Greening Factor模型從開發(fā)至今，廣泛應用在生態(tài)社區(qū)、綠色建筑的生態(tài)性能評估上，它是在柏林的生態(tài)社區(qū)系數(shù)和瑞典的馬爾默綠色空間評估系數(shù)基礎上改進而成，對西雅圖42個商業(yè)街區(qū)和街區(qū)內(nèi)的建筑的立體綠化進行評估，評估的目標是為了從美學和環(huán)境功能方面提高生態(tài)景觀質(zhì)量。由于立體綠化措施，綠色屋頂、墻體綠化、綠色街區(qū)在封閉建筑密集的城市里發(fā)揮了重要的功能：如減少雨水徑流、改善空氣質(zhì)量、減少城市熱島效應、增加生物多樣性等等?？梢灶A見，Seattle Greening Factor模型在綠化生態(tài)性能評估以及可持續(xù)發(fā)展方面將具有一定的發(fā)展前景。
　　在利用Seattle greening factor模型計算深圳市建科大樓時，由于直接采用立體綠化評估系數(shù)和標準，基準為國外的建筑和小區(qū)，其結(jié)果還有待于進一步完善，需要調(diào)整其中有關于景觀、人工濕地、水景等方面的系數(shù)，以符合中國的實際情況。今后，應結(jié)合國內(nèi)更多的綠色建筑物和生態(tài)社區(qū)的調(diào)研，建立符合中國當?shù)靥攸c的立體綠化評估方法和對應數(shù)據(jù)庫，使其評估結(jié)果更為合理，指導和規(guī)范中國的立體綠化發(fā)展。
　　參考文獻：
　　1、中國城市科學研究會.中國低碳生態(tài)城市發(fā)展戰(zhàn)略[M].中國城市