海綿城市

劉洋+方正+婁巖巖+林川靖

摘 要：根據(jù)建設(shè)海綿城市的“滲”“滯”“蓄”“凈”“用”“排”方針，結(jié)合武漢當(dāng)?shù)氐臍夂虻乩硖攸c，提出了利用APP遠程控制滴灌線型排列的九宮格式綠色屋頂?shù)臉?gòu)想，從而使人們在日常生活中就能夠參與到海綿城市的建設(shè)當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：海綿城市 九宮格式綠色屋頂 屋頂?shù)闹饕獎?chuàng)新點

中圖分類號：TU201.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0120-02

1 提出九宮格式綠色屋頂背景

十八屆五中全會提出，促進人與自然和諧共生，構(gòu)建科學(xué)合理的城市化格局、農(nóng)業(yè)發(fā)展格局、生態(tài)安全格局、自然岸線格局，推動建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展產(chǎn)業(yè)體系。關(guān)于建設(shè)海綿城市的構(gòu)想與推進，正是上述綠色發(fā)展思路的一個生動實踐與具體努力——繼2015年4月財政部、住建部和水利部聯(lián)合發(fā)布16個海綿城市建設(shè)試點名單后，10月中旬，國務(wù)院辦公廳又印發(fā)了《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，部署推進海綿城市建設(shè)工作。

屋頂綠化[1]對增加城市綠地面積，改善日趨惡化的人類生存空間環(huán)境，改善城市高樓和眾多道路的硬質(zhì)鋪裝取代自然土地和綠色植物的現(xiàn)狀，改善因過度砍伐樹木、硬化鋪裝面積增多、各種廢氣污染而形成的城市熱島效應(yīng)、減少沙塵暴等對人類的危害，開拓人類綠化空間，建造田園城市，改善人民的居住條件，提高生活質(zhì)量，以及對美化城市環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境等方面都有著極其重要的意義[2]。

2 九宮格式綠色屋頂?shù)闹饕攸c

九宮格式綠色屋頂裝置由宮格裝置、雨水收集裝置、智能滴灌和太陽能動力系統(tǒng)組成。適用于華中地區(qū)幾乎所有平屋頂?shù)慕ㄖ?/p>

由屋頂?shù)墓夥姵匕褰o水泵提供能源，通過手機APP智能控制滴灌系統(tǒng)，在植物缺水時，由水泵抽取頂層永久性集水箱內(nèi)的屋頂雨水（由土壤下滲）進行滴灌。綠色屋頂外觀采用九宮格形式，一株植物種在一個宮格內(nèi)，種植的植物可以直接從裝置中取出，便于更換及養(yǎng)護，同時能減輕屋頂重量、加快滲水。為確保建筑的安全性，九宮格綠色屋頂在建筑平屋頂上采用線型排列的方式。

該系統(tǒng)利用光伏揚水逆變器將光能轉(zhuǎn)化為電能，給水泵的電動機提供動力來源；利用傳感器對土壤中埋放數(shù)據(jù)傳感器，監(jiān)測土壤濕度；利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和遠程客戶端相結(jié)合的技術(shù)，實現(xiàn)手機APP遠程控制。系統(tǒng)具有清潔、節(jié)約、環(huán)保、智能、美觀的優(yōu)點。

3 綠色屋頂?shù)慕M成

該系統(tǒng)主要由以下4個部分組成：（1）采用九宮格式綠色屋頂形狀；（2）屋頂雨水的收集利用；（3）太陽能手機APP滴灌系統(tǒng)；（4）綠色屋頂?shù)呐帕蟹绞健?/p>

3.1 九宮格式綠色屋頂?shù)男螤?/p>

九宮格式綠色屋頂裝置。該裝置的受雨面積主要被分為9個正方形的格子以及中間的透水間隙，透水層主要由透水磚、過濾層和排水層、保濕層、防根層、防水層和結(jié)構(gòu)層構(gòu)成。九宮格綠色屋頂裝置的優(yōu)勢主要包括以下幾點：

（1）宮格式的造型能夠增大受雨面積和透水的能力，當(dāng)該裝置遇到較大的雨水時，土壤的滲水速率不夠，透水間隙可加快滲水，避免雨水的累積，導(dǎo)致植物受澇或者是屋頂?shù)膲毫μ^大。

（2）宮格的造型在穩(wěn)定性上較好，并且便于植物的更換以及養(yǎng)護，種植的植物可以直接從裝置中取出，這樣可選擇不同的植物品種使綠色屋頂更加適應(yīng)季節(jié)的變化。

（3）九宮格的裝置還便于植物的灌溉，每個宮格安裝噴灑裝置，可以減少水資源的浪費。

（4）日常裝置的維護相比于其他的綠色屋頂也更加方便，由于分為幾個部分，在尋找裝置的問題時也更加方便，不需要破壞植物，在日常養(yǎng)護以及清理時，如果覺得植物產(chǎn)生了較大的影響，可以暫時移位，等待養(yǎng)護結(jié)束后再放回原處。

（5）由于設(shè)計成為了宮格造型，則會增加裝置的表面積，空白的表面積可以根據(jù)產(chǎn)品的需要發(fā)揮，例如安裝太陽能，支持節(jié)能減排。

（6）將種植植物的區(qū)域劃分成九宮格造型，所使用的土壤比一般種植植物的土壤要減少很多，可以減輕裝置的重量，適用于更多的屋頂。

3.2 屋頂雨水收集

資料表明武漢市的年平均降雨量為1 260 mm，雨水是水利用的重要組成部分。通過綠色屋頂?shù)某醪絻艋饔?，流入雨落管的雨水相對初期雨水而言水質(zhì)良好，這個時候通過導(dǎo)流槽把雨水收集到集水箱內(nèi)。集水箱可以建造成永久式的，占地面積不大，卻能沖洗衛(wèi)生間，清洗道路，實現(xiàn)雨水的再利用，還能對屋頂?shù)木G色植物進行澆灌。

3.3 太陽能手機APP滴灌系統(tǒng)

主要包括：智能滴灌系統(tǒng)[3]、太陽能作為動力能源、手機APP的監(jiān)控。首先，在土壤中埋放數(shù)據(jù)收集器，用于檢測土壤濕度，從而實現(xiàn)滴灌的自動化和無人化。其次，太陽能作為動力來源，經(jīng)過光伏揚水逆變器將光能轉(zhuǎn)化為電能給水泵的電動機提供動力來源，充分利用自然資源，達到自動控制的目的。最后，手機APP的監(jiān)控。由技術(shù)人員通過設(shè)計程序，開發(fā)出來相應(yīng)的APP來控制綠色屋頂，可以讓我們更方便地來控制綠色屋頂。

（1）智能滴灌系統(tǒng)：首先，在土壤中埋放數(shù)據(jù)收集器，且其表面做金屬處理來延長使用壽命，埋放于土壤之中，利用傳感器來將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，用于檢測土壤濕度，當(dāng)濕度低于植物正常所需時，向控制中心輸出信息，啟動水泵的開關(guān)，開始對植物進行滴灌，在滴灌過程中，如果發(fā)現(xiàn)濕度達到要求，則向系統(tǒng)傳遞一個結(jié)束信號，停止滴灌系統(tǒng)的工作，從而實現(xiàn)滴灌的自動化和無人化。

（2）太陽能作為動力來源：在屋頂安裝太陽能光伏電池板，經(jīng)過光伏揚水逆變器將光能轉(zhuǎn)化為電能給水泵的電動機提供動力來源，充分利用自然資源。當(dāng)土壤濕度低于植物正常所需時，水泵啟動，將集水箱內(nèi)的水往上輸送至滴灌系統(tǒng)，對植物進行滴灌，在滴灌過程中，若濕度達到要求，則向系統(tǒng)傳遞一個結(jié)束信號，停止滴管系統(tǒng)的工作。多余的太陽能還可以用于家庭照明、熱水、供暖等。

（3）手機APP控制：由相關(guān)技術(shù)人員通過設(shè)計程序，開發(fā)出來相應(yīng)的APP來控制綠色屋頂，不僅可以隨時檢測到綠色屋頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，而且可以控制屋頂整個系統(tǒng)的工作，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和遠程客戶端相結(jié)合的技術(shù)，可以讓我們更方便地來控制綠色屋頂，即使工作出差無人在家依舊可以控制系統(tǒng)的工作。

3.4 綠色屋頂?shù)呐帕蟹绞?/p>

當(dāng)在平屋頂上修建綠色屋頂時，土壤、植物等綠色屋頂組成部分勢必會增加建筑物的屋面荷載，在一定程度上會對建筑物的使用造成影響。因此，在修建綠色屋頂之前，筆者需要通過屋面受力等方面的計算，確保建筑物的安全性。除此之外，筆者還提出九宮格式綠色屋頂在平屋頂上的線型排列方式。由于宮格式屋頂，拆卸靈活，筆者根據(jù)實際需要將其線型擺列在主梁、次梁等受力結(jié)構(gòu)上，確保其使用的安全性。

4 結(jié)語

我國海綿城市建設(shè)的試點，正是向這個方向轉(zhuǎn)變邁進的一大步和跨越式發(fā)展的嘗試。而屋頂綠化具有改善城市生態(tài)環(huán)境、美化城市景觀、減少城市熱島效應(yīng)，完善城市生態(tài)系統(tǒng)；緩和周邊小氣候，改善城市環(huán)境；創(chuàng)造城市內(nèi)的生物共棲空間，增加建筑節(jié)能效應(yīng)的作用。因此文章提出的綠色屋頂對我國海綿城市建設(shè)具有重要意義。

參考文獻

[1] 周林園，狄育慧.綠色屋頂?shù)难芯楷F(xiàn)狀及前景分析[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)，2013（3）：49-51.

[2] 陸蕓.綠色屋頂?shù)纳鷳B(tài)效益研究[D].北京林業(yè)大學(xué)，2016.

[3] 梁君，盧珍，李光輝，等.戶用型網(wǎng)絡(luò)智能化太陽能光伏滴灌系統(tǒng)開發(fā)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（2）：155-156.

[4] 俞孔堅，李迪華，袁弘，等.海綿城市理論與實踐[J].城市規(guī)劃，2015，39（6）：26-36.

[5] 吳丹潔，詹圣澤，李友華，等.中國特色海綿城市的新興趨勢與實踐研究[J].中國軟科學(xué)，2016（1）：79-97.