屋頂綠化在蘭州建設(shè)“海綿城市”中的應(yīng)用初探

劉 赟 田 恬

（1甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050；2甘肅省綠色建筑與建筑節(jié)能工程研究中心，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

中國《城市園林綠化評價標(biāo)準(zhǔn)》于2010年5月正式發(fā)布，從“綜合管理、綠地建設(shè)、建設(shè)管控、生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排、市政設(shè)施、人居環(huán)境、社會保障”等八個方面進行評判[1]。蘭州市地處西北地區(qū)，城市園林建設(shè)相對滯后，近幾年才引起高度重視，開始著力打造“山水之城，黃河之都”，由于地形限制，屋頂綠化無疑成為改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市綠化率的有效途徑之一。2014年10月，國家住建部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》（試行），指南中指出低影響開發(fā)技術(shù)包含有透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、雨水濕地、植草溝等16種單項技術(shù)措施[2]。雖然蘭州生態(tài)環(huán)境所有改善，但在“海綿城市”建設(shè)方面還基本處于空白。在充分考慮蘭州建筑特征、生態(tài)條件、經(jīng)濟水平、規(guī)劃思路等因素的基礎(chǔ)上，探討蘭州在構(gòu)建海綿城市的過程中，如何更好的發(fā)揮屋頂綠化的優(yōu)勢將是亟待解決的新問題。

2 相關(guān)概念

2.1 “海綿城市”的內(nèi)涵

“海綿城市”的概念最早被澳大利亞學(xué)者用來隱喻對周邊鄉(xiāng)村人口的吸附效應(yīng)[3]，我國對于“海綿城市”的理解是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時對雨水進行“吸、蓄、滲、凈”，需要時可將貯藏的雨水釋放并加以利用[4]。海綿城市的核心目標(biāo)是保證開發(fā)前后城市的水文特征不變，為保證良好的水循環(huán)及可持續(xù)發(fā)展，《指南》中提出了“低影響開發(fā)（LID）”的概念，即在城市開發(fā)建設(shè)過程中，采用源頭消減、中途傳輸、末端調(diào)蓄等多種手段，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)[5]，實現(xiàn)城市良性水循環(huán)，提高對徑流雨水的利用和控制能力，從而維持或恢復(fù)城市的“海綿”功能[6]。

2.2 “屋頂綠化”的概念

屋頂綠化其實并不是一個新概念，歷史上第一個屋頂花園其實是古巴比倫的“空中花園”。發(fā)展至今，屋頂綠化已成為一種融建筑規(guī)劃、園林藝術(shù)、生態(tài)保護為一體的綜合技術(shù)。目前，我國對“屋頂綠化”還沒有明確的定義，一般狹義的認(rèn)為屋頂綠化是指將植物栽種在離開地面的屋頂區(qū)域的綠化形式。廣義的屋頂綠化不僅包含在屋頂種植，還包括在橋梁（立交橋）、露臺、天臺、墻體、地下車庫頂部等一切不與地面相連接的構(gòu)筑物上種植植物的形式[7]。屋頂綠化的種植土一般為人工合成，與自然土壤并不相連，在光照、溫度、濕度、基質(zhì)等方面均與地面綠化差異較大。屋頂花園在設(shè)計和建造過程遇到的問題不同，設(shè)計風(fēng)格不同，使得屋頂花園在國際上還沒有形成統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。一般分為簡單式屋頂綠化和花園式屋頂綠化[5]。依據(jù)功能和用途的不同可分為：游憩娛樂型屋頂綠化、商業(yè)盈利型屋頂綠化、家庭實用型屋頂綠化、科研生產(chǎn)型屋頂綠化[8]。依據(jù)建筑高度可分為低層建筑屋頂綠化、高層建筑屋頂綠化、室內(nèi)屋頂綠化等[9]。依據(jù)空間形式可分為開敞性屋頂花園、版開敞型屋頂花園和封閉型屋頂花園等[7]。

3 蘭州市屋頂綠化發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 蘭州市屋頂綠化現(xiàn)狀

近些年來，隨著城市化的推進和政策的引導(dǎo)，蘭州市開始嘗試“垂直綠化”、“空間綠化”等新綠化形式，積極倡導(dǎo)將地面綠化擴展到屋頂綠化，有效解決城市用地矛盾，改善市區(qū)生態(tài)環(huán)境。蘭州市第一座進行屋頂綠化的建筑是橋門大廈，建成于1999年，綠化面積約2200m2。2014年，蘭州市園林局正式下文要求對新建建筑物，在滿足屋頂荷載、防水、排水等要求的基礎(chǔ)上應(yīng)該進行屋頂綠化[1]。此后，雖陸續(xù)有建筑進行了屋頂綠化，但總面積仍不足2萬平米。秦冬梅[10]對蘭州的屋頂綠化情況做了統(tǒng)計。

表1 蘭州市屋頂綠化現(xiàn)狀調(diào)查

3.2 蘭州發(fā)展屋頂綠化的必要性

3.2.1 降低城市污染

蘭州屬于重工業(yè)城市，石化、機械等產(chǎn)業(yè)園區(qū)均分布在市區(qū)，再加上地勢原因，很不利于污染物的擴散，大氣污染一直是困擾市民的首要問題。減少污染源排放、增加綠地面積是有效解決城市大氣污染的途徑。面對蘭州城市用地面積緊張的問題，屋頂綠化無疑是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要手段之一。

3.2.2 完善城市綠地系統(tǒng)

目前蘭州南北兩山綠化已初見成效，黃河風(fēng)情線和城市主干道都采取了相應(yīng)的綠化措施，但蘭州城市建成區(qū)的綠地率和綠化覆蓋率還遠(yuǎn)達不到按照《國家園林城市標(biāo)準(zhǔn)》的要求。結(jié)合蘭州市建筑物特點，推廣屋頂綠化是極具潛力的。

3.2.3 提升城市形象

蘭州是省會城市，歷史底蘊深厚，有中山橋、五泉山、白塔山等著名景點。近十年來，城市的快速發(fā)展使得城區(qū)內(nèi)高樓林立、房屋密集，但從航拍圖像來看，城市屋頂一片狼藉、毫無生機。由此可以看出，發(fā)展屋頂綠化則是提升城市整體形象，發(fā)展城市旅游業(yè)和商業(yè)的主要手段之一。

3.3 蘭州發(fā)展屋頂綠化存在的問題

3.3.1 認(rèn)知度不高、缺乏鼓勵政策

蘭州市是國內(nèi)較早開展屋頂綠化實驗的城市之一，但近幾年發(fā)展較為滯后。造成目前這種困境的主要原因有：第一，城市居民對屋頂綠色的認(rèn)識不夠全面，有些甚至不了解屋頂綠化；第二，政府部門推廣宣傳不到位，沒有出臺相應(yīng)的補償措施或鼓勵措施。

3.3.2 缺少相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范

蘭州市目前并未制定出適合于本地的屋頂綠化種植標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范，雖然可以借鑒其他地區(qū)屋頂綠化的經(jīng)驗，但在推廣過程中暴露了屋面層防水抗?jié)B措施、防根系穿刺、屋頂荷載超標(biāo)、維護費用較高等一系列問題，嚴(yán)重阻礙了屋頂綠化在蘭州的發(fā)展和普及。

3.3.3 自然條件限制，植物種類單一

蘭州市屬于西北內(nèi)陸城市，全年降雨量較少且分布不均，主要集中在7、8、9三個月，年平均蒸發(fā)量可達降水量的45倍。惡劣的自然條件并不利于植物的生長，所在蘭州市屋頂綠化可選種的植物并不多，一般多為生長快、抗寒耐旱的植物，搭配較為簡單。

4 屋頂綠化對蘭州構(gòu)建海綿城市的意義

4.1 屋頂綠化可緩解城市內(nèi)澇和徑流污染

近幾年，蘭州市經(jīng)常遭遇暴雨襲擊，多次出現(xiàn)“看海”模式，城市內(nèi)澇現(xiàn)象日益嚴(yán)重。調(diào)查表明30%的城市雨水來源于屋頂[11]，屋頂綠化對雨水的消減率可達54%-58%[12]。因此，對屋頂進行綠化可將大量雨水?dāng)r截在空中，特別是采用高強度聚乙烯放射孔狀模塊蓄水板塊進行種植，吸水率可達80L/m2。

城市徑流是造成水系污染的主要原因，屋面雨水污染負(fù)荷主要包括降雨污染負(fù)荷和屋面徑流污染負(fù)荷。蘭州地區(qū)雨水徑流中有機物、氨氮、總氮、總磷含量較多[13]。屋頂綠化對雨水具有一定的凈化作用，主要通過以下三方面進行作用：第一，通過屋頂綠化層截留、吸納部分雨水，并利用植物和人工種植土層中的微生物降解所蓄積的污染物質(zhì)。第二，利用土壤滲透作用凈化雨水中的部分污染物質(zhì)。第三，減少屋面建筑材料對雨水的二次污染。

4.2 屋頂綠化可緩解城市熱島效應(yīng)，改善城市環(huán)境

蘭州城市化的迅速發(fā)展導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)一直呈遞增趨勢，且特殊的地形和大氣層結(jié)的穩(wěn)定度造成污染物和熱量擴散緩慢，在冬季熱島效應(yīng)尤為嚴(yán)重[14]。以綠色屋面代替?zhèn)鹘y(tǒng)水泥屋面，充分利用植物的蒸騰和光合作用控制建筑物內(nèi)溫度的變化，增加濕度，減少光照反射，從而有效的緩解城市熱島效應(yīng)。同時，種植在屋頂?shù)闹参镞€可以吸收部分空氣中的有害氣體、粉塵、細(xì)顆粒物等。

4.3 屋頂綠化可改善風(fēng)環(huán)境，營造生物多樣性

對城市風(fēng)道上的屋頂進行綠化，可局部減少屋頂高溫對風(fēng)的消減作用，使氣流通暢經(jīng)過全城。風(fēng)與屋頂綠化協(xié)同作用，既可以稀釋降解空氣污染，也可以將被植物凈化后的新鮮空氣與周邊空氣混合，擴大屋頂綠化的生態(tài)效應(yīng)范圍。

城市化進程使得蘭州本就脆弱的生態(tài)系統(tǒng)變得更為不堪，已有研究表明，通過系統(tǒng)化的景觀設(shè)計，如屋頂綠化，可以為蝴蝶、蜜蜂等昆蟲或小型動物提供棲息、繁殖的“避難所”。

4.4 屋頂綠化可改善建筑屋頂性能，保護建筑物

蘭州市建筑多為平屋頂，沒有進行綠化時，夏季光照時間長，屋頂最高溫可達80℃以上，而冬季氣溫較低，多在零度以下，較大的溫差易造成屋頂建筑材料老化，防水失效。經(jīng)過綠化的屋頂有一定的阻滯作用，可降低屋面內(nèi)外表面的溫度波動，減少了建筑物產(chǎn)生裂隙的可能性，延緩材料老化時間，從而增加屋面及建筑物的使用壽命。

5 結(jié) 語

屋頂綠化可以有效緩解城市內(nèi)澇、減少徑流污染、減緩城市熱島效應(yīng)、改善建筑屋頂?shù)?，是蘭州構(gòu)建海綿城市的重要對策之一，但在建設(shè)初期還需要結(jié)合本地氣候條件、地質(zhì)特征進行大量的實驗和研究，探尋出更為適合蘭州本土種植的植物和屋頂綠化施工工藝，從而為今后的推廣工作夯實基礎(chǔ)。

[1]李琳，蘭州屋頂綠化及其發(fā)展研究[D].甘肅：蘭州交通大學(xué)，2015

[2]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）的通知[EB/OL].http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjcsjs/201411/t20141102_219465.html.

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