屋頂綠化發(fā)展的回顧與展望＊

倪國平 ，張 艷

（湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程分院，浙江 湖州 313000）

隨著現(xiàn)代城市規(guī)模的不斷擴展，城市環(huán)境污染、城市綠量等問題日益凸現(xiàn)。愈來愈多的人開始關(guān)注城市環(huán)境的質(zhì)量問題，探索多種途徑緩解或解決這一問題。在這一背景下，屋頂綠化（roof greening）便被愈加重視。

在國內(nèi)發(fā)表的文章中，屋頂綠化與屋頂花園、立體綠化非常近，常不加區(qū)分［1］。目前，有學(xué)者將屋頂綠化分為：簡單式屋頂綠化（extensive roof greening）和花園式屋頂綠化（intensive roof greening），后者與屋頂花園同義。屋頂綠化有諸多不同于地面綠化的特殊性和復(fù)雜性，是當代園林發(fā)展的新亮點、新階段。屋頂綠化其范疇屬于垂直綠化（vertical greenery或skyrise greenery）的室外空間綠化中平面空間綠化的一種形式［2］。雖然在植物應(yīng)用上，垂直綠化其所包含的各種綠化形式有很多相近之處，但在建筑要素上差異甚大。本文采用狹義的定義，即介紹局限于屋頂上開展的植物綠化與美化。

1 屋頂綠化的意義與作用

屋頂綠化的功效表現(xiàn)在多個方面，大致可歸納為以下方面：（1）緩解城市熱島效應(yīng)，調(diào)節(jié)城市氣候［3］。（2）屋頂植物可吸收二氧化硫、氮氧化物等有毒氣體，滯留粉塵，凈化城市空氣［4］。（3）緩解城市“干島效應(yīng)”。城市“干島效應(yīng)”是指城市相對濕度比郊區(qū)小。屋頂綠化將降水保存在基質(zhì)中或被植物吸收，通過植物的蒸騰作用和土壤基質(zhì)的蒸發(fā)，使得城市空氣中的水分增加［5］。（4）降低噪音。屋頂花園可以降低3分貝的噪聲，隔絕約8分貝的噪聲［6］。（5）增加城市綠地面積，改善城市生態(tài)系統(tǒng)。（6）屋頂綠化能將自然降水的70%截流，從而減少城市排水系統(tǒng)壓力。（7）營造優(yōu)美的生活、工作環(huán)境，調(diào)節(jié)人的心理和改善人的精神狀態(tài)，滿足高層建筑用戶追求自然的心理需求［7］。（8）屋頂綠化為社交活動提供一個新的場所［8］。（9）減少夏季高溫和冬季嚴寒帶來的溫差變化，有效減緩建筑材料的老化，延長建筑使用壽命［9］。（10）節(jié)約能源。在夏季有屋頂花園的建筑比無屋頂花園的建筑室內(nèi)溫度要低2－4℃，可節(jié)約空調(diào)耗電量20%－40%；而在冬季，有屋頂花園的建筑比無屋頂花園的建筑室內(nèi)溫度平均高2.4℃［10］。（11）屋頂綠化能為其所在的建筑增值。

2 屋頂綠化發(fā)展簡史

以屋頂花園為代表的屋頂綠化建設(shè)歷史悠久。早在公元前約2000年，生活在現(xiàn)今伊拉克的古代蘇美爾人建造了“大廟塔”，該處被認為是屋頂花園的發(fā)源地。真正意義上被公認為世界上最早的屋頂花園，是建于公元前6世紀的巴比倫“空中花園”。公元前5世紀后在希臘的鼎盛時期，創(chuàng)造了阿多尼斯園（Adonis Garden）屋頂庭園。13世紀法國的圣米歇爾山（Mont－Saint－Michel）上建有宏偉和精美的屋頂花園。17世紀俄羅斯克里姆林宮修建了一個在拱型柱廊之上的總面積為1 000m2屋頂花園。在盆缽等容器中種植葡萄等果樹和花灌木［11］。19世紀中葉，草坪屋頂被廣泛應(yīng)用。在北歐挪威等國家建設(shè)草坪屋頂主要是起到冬季保溫。19世紀末，為了適應(yīng)柏林冬季寒冷、常年多雨的氣候，德國建筑師卡爾·拉比茨（Karl Rabbitz）在柏林修建了一個玻璃屋頂花園。

中國最早意義上的屋頂花園是古代春秋時代的姑蘇臺，位于蘇州城外西南隅的姑蘇山上［12］。姑蘇臺的四周種植了多種花木、果樹，橫跨2 500m。由于中國古代建筑主要是坡屋頂形式和木結(jié)構(gòu)承重，與西方建筑使用的材料不同，無法在屋頂上大面積建造花園種植植物，所以中國屋頂綠化的發(fā)展非常緩慢［13］。

中國自上世紀60年代起才開始涉足屋頂綠化。四川作為開展屋頂綠化最早的省份，在成都、重慶等城市的工廠車間、辦公樓、倉庫等建筑的平屋頂上種植瓜果、蔬菜［14］。上世紀70年代，廣東建造了廣州東方賓館屋頂花園。它是中國最早按統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，與建筑物同步建成的屋頂花園。1983年，北京修建了中國北方第一座大型露天屋頂花園——長城飯店屋頂花園。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，近些年屋頂綠化發(fā)展速度和層次有明顯的提升。如1998年設(shè)計2003年建成的深圳CBD屋頂花園，是世界上首次嘗試在低層建筑屋頂上建造大規(guī)模人工花園，面積約為450 000m2，種植1 000多種植物。

3 屋頂綠化的植物選擇及配置

3.1 植物選擇

屋頂風(fēng)大，夏季炎熱而冬季又寒冷；但通常陽光充足，易造成干旱。因此，屋頂綠化植物的選擇較地面要嚴格。在保證為適合當?shù)貧夂虻闹参锏那疤嵯?，建議從以下方面進行屋頂綠化植物的選擇：

①選擇耐旱、耐熱、抗寒性強的低矮灌木和草本植物，如砂地柏（Sabina vulgatis）、銀紋沿階草（Ophiopogon

intermedius‘Argenteo－marginatus’）、野草莓（Fragaria ananassa）、小冠花（Coronilla varia）、佛甲草（Sedum lineare）、垂盆草（Sedum sarmentosum）等。

②選擇抗污染性強，能吸收有毒氣體或吸附能力強的植物。在提高對環(huán)境的凈化效果的同時，保證所栽植物的自身健康。

③選擇抗風(fēng)、不易倒伏、耐短時積水的植物種類。一般屋頂上空風(fēng)力較地面大，特別是雨季，風(fēng)雨交加對植物的生存危害更大。另外由于屋頂種植層較薄，土壤的蓄水性能差，易造成短時積水。因此在植物選擇上盡可能多用一些抗風(fēng)、不易倒伏，同時又能耐短時積水的植物。

④為了達到美化環(huán)境的效果，屋頂綠化的植物應(yīng)以常綠多年生花灌木以及藤本為主，喬木為輔，植物宜用形狀秀美的品種。為了體現(xiàn)季相變化，還可適當栽植一些色葉樹種。在條件許可時可布置一些盆栽時令花卉，達到四季有花［15］。

⑤盡量選用鄉(xiāng)土植物，適當引種綠化新品種。鄉(xiāng)土植物對當?shù)氐臍夂蛴懈叨鹊倪m應(yīng)性，在環(huán)境相對惡劣的屋頂種植鄉(xiāng)土樹種可以保證樹木生長茂盛，并具有地方特色。同時考慮到屋頂花園面積一般較小，為將其布置得較為精致，可選用一些觀賞價值較高的新品種，以提高檔次。

⑥選擇須根發(fā)達、易移植、耐修剪、耐粗放管理、生長緩慢的植物，如油松（Pinus tabulaeformis）、圓柏（Sabina chinensis）、桑（Morus alba）等。盡量少使用高大有主根的喬木，若要使用大喬大，應(yīng)種植在承重柱和主墻所在的位置上。

對水資源匱乏的屋頂條件下，可種植株叢密集、低矮、經(jīng)簡單管理即可代替草坪的多年生低矮草本，如佛甲草、垂盆草、八寶景天（Sedum spectabile）、虎耳草（Saxifraga stolonifera）、叢生福祿考（Phlox subulata）等，及適應(yīng)性強的低矮匍匐型的灌木和藤本植物，如富貴草（Pachysandra terminalis）、鋪地柏（Sabina procumbens）、花葉蔓長春（Vinca major‘Variegata’）等［16］。

3.2 植物配置模式

常見的植物配置模式有一層式、二層式及三層式。一層式是純草坪或者木本整形綠籬，是最簡單的方式。二層式是草坪加整形綠籬或灌木球、草坪加小喬木、整形綠籬加整形灌木球、整形綠籬加小喬木等，最為常用。三層式是地被加整形灌木球加小喬木，層次最為豐富，但對屋頂建筑要求高［17］。

3.3 地形

屋頂綠化的地形、地貌與地面不同，受到承重范圍的限制，這就對屋頂花園上的種植土的種類、厚度有嚴格的要求。豎向設(shè)計一般不能設(shè)置過大的山景，在地形處理上以平地為主，局部設(shè)置微地形，同時可以在承重范圍內(nèi)設(shè)置一些小巧的山石，安置在支撐柱的頂端。為增加豎向效果，可以利用喬灌木的復(fù)式配置，來突出微地形。

4 屋頂綠化的種植基質(zhì)

屋頂綠化一般以泥炭作為主要基質(zhì)，干重在0.2－0.3g／cm3之間［18］。泥炭干重和濕重分別是普通土壤的18%－20%、33%。在施工中，一般采用2份普通土壤中摻入1份泥炭做成混合土使用，或者加入適量的糠灰。這樣既減輕了土壤重量，又改善了土壤的透氣性和養(yǎng)分。其他常見的基質(zhì)有：巖棉、珍珠巖、蛭石、煤渣、發(fā)酵后的鋸末屑、椰糠、山灰、堆肥土、樹皮、秸桿、陶粒等。可根據(jù)當?shù)刭Y源合理選配基質(zhì)，原則上應(yīng)不同輕重、大小進行搭配，混配后的基質(zhì)容重應(yīng)小于天然土壤，呈中性或微酸性［1］。

5 屋頂綠化的建筑施工要素

5.1 荷載設(shè)計

屋面荷載是屋頂綠化建設(shè)的最基本問題。荷載分為靜荷載和活荷載兩部分。靜荷載主要包括種植土荷載、植物荷載、排水層荷載、水體荷載。活荷載也稱可變荷載﹐是施加在結(jié)構(gòu)上的由人群﹑物料和交通工具引起的使用或占用荷載和自然產(chǎn)生的自然荷載。根據(jù)GB50009－2001荷載規(guī)范，上人屋頂?shù)幕詈奢d為200kg／m2，如果屋頂建造花園，活荷載應(yīng)提高到200kg／m2－350kg／m2。

（1）種植土荷載：土層厚度對種植土荷載有決定性作用。在自然土壤中，土壤表層以下30cm處分布著60%－70%的根系，而60cm以下則分布著80%－90%的根系［19］。（2）植物荷載：德國資料記載屋頂植物平均荷載，地被草坪為5kg／m2，灌木和小叢木本植物為10kg／m2，1.5m高灌木為20kg／m2，3m高灌木為30kg／m2，高大喬木則作為集中荷載考慮。（3）排水層荷載：卵石、礫石和粗砂的密度為2 000kg／m3－2 500kg／m3，陶粒密度為600kg／m3，塑料空心制品重量更輕。（4）水體荷載：在屋頂承載足夠的情況下，屋頂花園能設(shè)計小型水景，其水池荷載應(yīng)根據(jù)水深和池壁材料來確定，如水深30mm，荷載300kg／m2，水深50mm，荷載500kg／m2；池壁重量根據(jù)使用材料容重推算，水池高度應(yīng)換算成每平方的荷載，在動水和噴泉設(shè)計的時候要考慮到動勢所產(chǎn)生的重量［20］。（5）其他荷載：一般盆栽植物荷載約為127kg／m2；假山、置石可按實際山體的體積乘以0.8～0.9的孔隙系數(shù)，再按不同石材換算成每平方米的荷載。

5.2 防水處理

屋面的防水處理是屋頂綠化建設(shè)的又一關(guān)鍵問題。屋頂綠化的防水處理主要有剛性防水和柔性防水兩種。應(yīng)重視防水設(shè)計與施工工藝、防水材料與結(jié)構(gòu)及基層、施工時間與環(huán)境之間的匹配、協(xié)同。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、地理位置、當?shù)貧夂驐l件選擇適合的防水材料；根據(jù)防水材料的性能、防水等級，確定防水層的厚度，建造經(jīng)濟合理，又能充分發(fā)揮效果的防水層。

5.3 防滲漏處理

為防止植物根系侵入防水層，破壞房屋屋面結(jié)構(gòu)造成滲漏，在屋面鋪設(shè)的防水層應(yīng)使用阻根耐穿刺的防水材料。常用的有聚氯乙烯防水卷材（PVC）、熱塑性聚烯烴防水卷材（TPO）、合金防水卷材（PSS）、高密度聚乙烯土工膜防水卷材（HDPE）、聚乙烯胎高聚物改性瀝青防水卷材（PPE）、聚乙烯丙綸防水卷材配套膠粘料、EVA高分子復(fù)合自粘防水材料［21］。

5.4 給排水系統(tǒng)處理

屋頂綠化的給排水系統(tǒng)必須符合屋面給排水基礎(chǔ)設(shè)計。如果土壤過濕，會對植物生長造成危害。同時，如果長時間積水易造成樓板滲漏。排水層可用塑料排水板、橡膠排水板、PVC排水板、陶粒、綠保石。排水層上放置隔離層，其目的是種植層中因下雨或澆水后多余的水能及時通過過濾后排出，以防止植物爛根，同時也可將種植層介質(zhì)保留下來，以免流失。

5.5 灌溉技術(shù)

屋頂基質(zhì)與大地土壤隔絕，使得其失去了蓄存水分的基礎(chǔ)。在多雨或雨量較大時，基質(zhì)很容易飽和；在干旱少雨時，基質(zhì)又很容易干旱。由此，對于屋頂綠化植物的灌溉，宜采用噴灌和滴灌等節(jié)水的灌溉方式，少量多次。

5.6 安全措施

屋頂須有防護措施。屋頂周邊應(yīng)為綠化種植，不設(shè)置園路和場地；應(yīng)利用植物的合理配置，不讓人輕易越過綠地而接近相對危險地帶。屋頂須防雷擊，屋頂綠化完成后，應(yīng)復(fù)原和完善避雷系統(tǒng)。

6 屋頂綠化的養(yǎng)護管理

6.1 修剪

屋頂綠化的樹木由于生長基質(zhì)較薄，應(yīng)當通過修剪縮小喬木的樹冠，控制其生長速度，從而防止倒伏和對房屋頂部造成過大壓力。

灌木的修剪目的為保持灌叢狀態(tài)，應(yīng)逐年循序更新老枝，避免下部空虛。控制高度，除去過密枝并隨時清理枯枝和病蟲害侵害的枝條。草坪除遵循不超過1／3高度的修剪原則外，應(yīng)根據(jù)實際情況適當增加或減少修剪次數(shù)，前提是生長速度中等，同時雜草被有效控制。

6.2 水分控制

簡單式屋頂花園基質(zhì)一般比較薄，應(yīng)根據(jù)植物種類和季節(jié)不同，適當增加灌溉次數(shù)。佛甲草、垂盆草等地被植物，在春季來臨之前選溫度較高、日照充足的天氣進行適當補水，促進芽萌動。

6.3 施肥

應(yīng)采取控水、控肥減緩植物生長。但生長較差時，可在生長期內(nèi)按30g／m2至50g／m2每年施1至2次長效復(fù)合肥。

6.4 病蟲害防治

雨季易發(fā)生蝸牛、蛞蝓等啃食莖葉，宜提前預(yù)防。蚜蟲、介殼蟲，可定時觀察蟲體數(shù)量后噴藥劑防治。多雨季節(jié)也易發(fā)生軟腐病，可定期噴灑殺菌劑防治。為保持屋頂好的生態(tài)環(huán)境，宜采用人工防治等對環(huán)境無污染或污染較小的措施。

7 存在的問題及發(fā)展建議

首先，政府相關(guān)法律法規(guī)還不完善。雖然隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)若干大城市，如上海、廣州、杭州等況制定了一些相關(guān)的法律法規(guī)［22］，但多數(shù)城市對屋頂綠化建設(shè)缺少相應(yīng)的法律配套，沒有強制性措施、補償措施和財政支持等。我國屋頂綠化建設(shè)現(xiàn)狀是局部的點狀綠地表現(xiàn)，與整個城市的綠地系統(tǒng)相分離，對整個城市的環(huán)境影響較小。

其次，人們對屋頂綠化的認識還有限，導(dǎo)致商品房上的屋頂綠化發(fā)展建設(shè)比較困難。多業(yè)主商品房的屋頂是共有財產(chǎn)，產(chǎn)權(quán)歸屬于所有業(yè)主，一個業(yè)主不同意，屋頂綠化建設(shè)就難以實施。

此外，屋頂綠化建設(shè)技術(shù)尚未成熟。中國沒有統(tǒng)一的標準模式和規(guī)范工藝，出現(xiàn)了水土流失、污染嚴重、植物配置不合理等問題；安全方面出現(xiàn)不能長時間防滲漏及荷載超標等問題；經(jīng)濟方面產(chǎn)生了建造成本過高的問題。相比較國外開發(fā)屋頂綠化較好的國家，從植物材料的使用到實施過程已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。如日本東京等城市已有專業(yè)、批量生產(chǎn)的現(xiàn)成材質(zhì)、植物、排水澆灌系統(tǒng)，讓屋頂綠化輕而易舉。

建議在吸收國外屋頂綠化發(fā)達國家成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)國情和地方實際，制定和完善相應(yīng)的法律、法規(guī)；從多層次、多渠道、全方位加強屋頂綠化的宣傳工作，增強市民的屋頂綠化理念；政府、房屋開發(fā)商、戶主等多方位籌集建設(shè)資金；加強屋頂綠化人才的培養(yǎng)，在高等和中職業(yè)院校涉及建筑、園林等方向的專業(yè)開設(shè)屋頂綠化的專業(yè)課程甚至設(shè)立屋頂綠化專業(yè)［23］，以解決相關(guān)的專業(yè)問題。

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