屋顶绿化发展的回顾与展望＊

2013-04-13倪国平

湖州职业技术学院学报 2013年3期

倪国平，张艳

（湖州职业技术学院建筑工程分院，浙江湖州 313000）

随着现代城市规模的不断扩展，城市环境污染、城市绿量等问题日益凸现。愈来愈多的人开始关注城市环境的质量问题，探索多种途径缓解或解决这一问题。在这一背景下，屋顶绿化（roof greening）便被愈加重视。

在国内发表的文章中，屋顶绿化与屋顶花园、立体绿化非常近，常不加区分［1］。目前，有学者将屋顶绿化分为：简单式屋顶绿化（extensive roof greening）和花园式屋顶绿化（intensive roof greening），后者与屋顶花园同义。屋顶绿化有诸多不同于地面绿化的特殊性和复杂性，是当代园林发展的新亮点、新阶段。屋顶绿化其范畴属于垂直绿化（vertical greenery或skyrise greenery）的室外空间绿化中平面空间绿化的一种形式［2］。虽然在植物应用上，垂直绿化其所包含的各种绿化形式有很多相近之处，但在建筑要素上差异甚大。本文采用狭义的定义，即介绍局限于屋顶上开展的植物绿化与美化。

1 屋顶绿化的意义与作用

屋顶绿化的功效表现在多个方面，大致可归纳为以下方面：（1）缓解城市热岛效应，调节城市气候［3］。（2）屋顶植物可吸收二氧化硫、氮氧化物等有毒气体，滞留粉尘，净化城市空气［4］。（3）缓解城市“干岛效应”。城市“干岛效应”是指城市相对湿度比郊区小。屋顶绿化将降水保存在基质中或被植物吸收，通过植物的蒸腾作用和土壤基质的蒸发，使得城市空气中的水分增加［5］。（4）降低噪音。屋顶花园可以降低3分贝的噪声，隔绝约8分贝的噪声［6］。（5）增加城市绿地面积，改善城市生态系统。（6）屋顶绿化能将自然降水的70%截流，从而减少城市排水系统压力。（7）营造优美的生活、工作环境，调节人的心理和改善人的精神状态，满足高层建筑用户追求自然的心理需求［7］。（8）屋顶绿化为社交活动提供一个新的场所［8］。（9）减少夏季高温和冬季严寒带来的温差变化，有效减缓建筑材料的老化，延长建筑使用寿命［9］。（10）节约能源。在夏季有屋顶花园的建筑比无屋顶花园的建筑室内温度要低2－4℃，可节约空调耗电量20%－40%；而在冬季，有屋顶花园的建筑比无屋顶花园的建筑室内温度平均高2.4℃［10］。（11）屋顶绿化能为其所在的建筑增值。

2 屋顶绿化发展简史

以屋顶花园为代表的屋顶绿化建设历史悠久。早在公元前约2000年，生活在现今伊拉克的古代苏美尔人建造了“大庙塔”，该处被认为是屋顶花园的发源地。真正意义上被公认为世界上最早的屋顶花园，是建于公元前6世纪的巴比伦“空中花园”。公元前5世纪后在希腊的鼎盛时期，创造了阿多尼斯园（Adonis Garden）屋顶庭园。13世纪法国的圣米歇尔山（Mont－Saint－Michel）上建有宏伟和精美的屋顶花园。17世纪俄罗斯克里姆林宫修建了一个在拱型柱廊之上的总面积为1 000m2屋顶花园。在盆钵等容器中种植葡萄等果树和花灌木［11］。19世纪中叶，草坪屋顶被广泛应用。在北欧挪威等国家建设草坪屋顶主要是起到冬季保温。19世纪末，为了适应柏林冬季寒冷、常年多雨的气候，德国建筑师卡尔·拉比茨（Karl Rabbitz）在柏林修建了一个玻璃屋顶花园。

中国最早意义上的屋顶花园是古代春秋时代的姑苏台，位于苏州城外西南隅的姑苏山上［12］。姑苏台的四周种植了多种花木、果树，横跨2 500m。由于中国古代建筑主要是坡屋顶形式和木结构承重，与西方建筑使用的材料不同，无法在屋顶上大面积建造花园种植植物，所以中国屋顶绿化的发展非常缓慢［13］。

中国自上世纪60年代起才开始涉足屋顶绿化。四川作为开展屋顶绿化最早的省份，在成都、重庆等城市的工厂车间、办公楼、仓库等建筑的平屋顶上种植瓜果、蔬菜［14］。上世纪70年代，广东建造了广州东方宾馆屋顶花园。它是中国最早按统一规划设计，与建筑物同步建成的屋顶花园。1983年，北京修建了中国北方第一座大型露天屋顶花园——长城饭店屋顶花园。随着经济的发展，近些年屋顶绿化发展速度和层次有明显的提升。如1998年设计2003年建成的深圳CBD屋顶花园，是世界上首次尝试在低层建筑屋顶上建造大规模人工花园，面积约为450 000m2，种植1 000多种植物。

3 屋顶绿化的植物选择及配置

3.1 植物选择

屋顶风大，夏季炎热而冬季又寒冷；但通常阳光充足，易造成干旱。因此，屋顶绿化植物的选择较地面要严格。在保证为适合当地气候的植物的前提下，建议从以下方面进行屋顶绿化植物的选择：

①选择耐旱、耐热、抗寒性强的低矮灌木和草本植物，如砂地柏（Sabina vulgatis）、银纹沿阶草（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选择抗污染性强，能吸收有毒气体或吸附能力强的植物。在提高对环境的净化效果的同时，保证所栽植物的自身健康。

③选择抗风、不易倒伏、耐短时积水的植物种类。一般屋顶上空风力较地面大，特别是雨季，风雨交加对植物的生存危害更大。另外由于屋顶种植层较薄，土壤的蓄水性能差，易造成短时积水。因此在植物选择上尽可能多用一些抗风、不易倒伏，同时又能耐短时积水的植物。

④为了达到美化环境的效果，屋顶绿化的植物应以常绿多年生花灌木以及藤本为主，乔木为辅，植物宜用形状秀美的品种。为了体现季相变化，还可适当栽植一些色叶树种。在条件许可时可布置一些盆栽时令花卉，达到四季有花［15］。

⑤尽量选用乡土植物，适当引种绿化新品种。乡土植物对当地的气候有高度的适应性，在环境相对恶劣的屋顶种植乡土树种可以保证树木生长茂盛，并具有地方特色。同时考虑到屋顶花园面积一般较小，为将其布置得较为精致，可选用一些观赏价值较高的新品种，以提高档次。

⑥选择须根发达、易移植、耐修剪、耐粗放管理、生长缓慢的植物，如油松（Pinus tabulaeformis）、圆柏（Sabina chinensis）、桑（Morus alba）等。尽量少使用高大有主根的乔木，若要使用大乔大，应种植在承重柱和主墙所在的位置上。

对水资源匮乏的屋顶条件下，可种植株丛密集、低矮、经简单管理即可代替草坪的多年生低矮草本，如佛甲草、垂盆草、八宝景天（Sedum spectabile）、虎耳草（Saxifraga stolonifera）、丛生福禄考（Phlox subulata）等，及适应性强的低矮匍匐型的灌木和藤本植物，如富贵草（Pachysandra terminalis）、铺地柏（Sabina procumbens）、花叶蔓长春（Vinca major‘Variegata’）等［16］。

3.2 植物配置模式

常见的植物配置模式有一层式、二层式及三层式。一层式是纯草坪或者木本整形绿篱，是最简单的方式。二层式是草坪加整形绿篱或灌木球、草坪加小乔木、整形绿篱加整形灌木球、整形绿篱加小乔木等，最为常用。三层式是地被加整形灌木球加小乔木，层次最为丰富，但对屋顶建筑要求高［17］。

3.3 地形

屋顶绿化的地形、地貌与地面不同，受到承重范围的限制，这就对屋顶花园上的种植土的种类、厚度有严格的要求。竖向设计一般不能设置过大的山景，在地形处理上以平地为主，局部设置微地形，同时可以在承重范围内设置一些小巧的山石，安置在支撑柱的顶端。为增加竖向效果，可以利用乔灌木的复式配置，来突出微地形。

4 屋顶绿化的种植基质

屋顶绿化一般以泥炭作为主要基质，干重在0.2－0.3g／cm3之间［18］。泥炭干重和湿重分别是普通土壤的18%－20%、33%。在施工中，一般采用2份普通土壤中掺入1份泥炭做成混合土使用，或者加入适量的糠灰。这样既减轻了土壤重量，又改善了土壤的透气性和养分。其他常见的基质有：岩棉、珍珠岩、蛭石、煤渣、发酵后的锯末屑、椰糠、山灰、堆肥土、树皮、秸杆、陶粒等。可根据当地资源合理选配基质，原则上应不同轻重、大小进行搭配，混配后的基质容重应小于天然土壤，呈中性或微酸性［1］。

5 屋顶绿化的建筑施工要素

5.1 荷载设计

屋面荷载是屋顶绿化建设的最基本问题。荷载分为静荷载和活荷载两部分。静荷载主要包括种植土荷载、植物荷载、排水层荷载、水体荷载。活荷载也称可变荷载﹐是施加在结构上的由人群﹑物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载。根据GB50009－2001荷载规范，上人屋顶的活荷载为200kg／m2，如果屋顶建造花园，活荷载应提高到200kg／m2－350kg／m2。

（1）种植土荷载：土层厚度对种植土荷载有决定性作用。在自然土壤中，土壤表层以下30cm处分布着60%－70%的根系，而60cm以下则分布着80%－90%的根系［19］。（2）植物荷载：德国资料记载屋顶植物平均荷载，地被草坪为5kg／m2，灌木和小丛木本植物为10kg／m2，1.5m高灌木为20kg／m2，3m高灌木为30kg／m2，高大乔木则作为集中荷载考虑。（3）排水层荷载：卵石、砾石和粗砂的密度为2 000kg／m3－2 500kg／m3，陶粒密度为600kg／m3，塑料空心制品重量更轻。（4）水体荷载：在屋顶承载足够的情况下，屋顶花园能设计小型水景，其水池荷载应根据水深和池壁材料来确定，如水深30mm，荷载300kg／m2，水深50mm，荷载500kg／m2；池壁重量根据使用材料容重推算，水池高度应换算成每平方的荷载，在动水和喷泉设计的时候要考虑到动势所产生的重量［20］。（5）其他荷载：一般盆栽植物荷载约为127kg／m2；假山、置石可按实际山体的体积乘以0.8～0.9的孔隙系数，再按不同石材换算成每平方米的荷载。

5.2 防水处理

屋面的防水处理是屋顶绿化建设的又一关键问题。屋顶绿化的防水处理主要有刚性防水和柔性防水两种。应重视防水设计与施工工艺、防水材料与结构及基层、施工时间与环境之间的匹配、协同。根据建筑物的结构、地理位置、当地气候条件选择适合的防水材料；根据防水材料的性能、防水等级，确定防水层的厚度，建造经济合理，又能充分发挥效果的防水层。

5.3 防渗漏处理

为防止植物根系侵入防水层，破坏房屋屋面结构造成渗漏，在屋面铺设的防水层应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）、热塑性聚烯烃防水卷材（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沥青防水卷材（PPE）、聚乙烯丙纶防水卷材配套胶粘料、EVA高分子复合自粘防水材料［21］。

5.4 给排水系统处理

屋顶绿化的给排水系统必须符合屋面给排水基础设计。如果土壤过湿，会对植物生长造成危害。同时，如果长时间积水易造成楼板渗漏。排水层可用塑料排水板、橡胶排水板、PVC排水板、陶粒、绿保石。排水层上放置隔离层，其目的是种植层中因下雨或浇水后多余的水能及时通过过滤后排出，以防止植物烂根，同时也可将种植层介质保留下来，以免流失。

5.5 灌溉技术

屋顶基质与大地土壤隔绝，使得其失去了蓄存水分的基础。在多雨或雨量较大时，基质很容易饱和；在干旱少雨时，基质又很容易干旱。由此，对于屋顶绿化植物的灌溉，宜采用喷灌和滴灌等节水的灌溉方式，少量多次。

5.6 安全措施

屋顶须有防护措施。屋顶周边应为绿化种植，不设置园路和场地；应利用植物的合理配置，不让人轻易越过绿地而接近相对危险地带。屋顶须防雷击，屋顶绿化完成后，应复原和完善避雷系统。

6 屋顶绿化的养护管理

6.1 修剪

屋顶绿化的树木由于生长基质较薄，应当通过修剪缩小乔木的树冠，控制其生长速度，从而防止倒伏和对房屋顶部造成过大压力。

灌木的修剪目的为保持灌丛状态，应逐年循序更新老枝，避免下部空虚。控制高度，除去过密枝并随时清理枯枝和病虫害侵害的枝条。草坪除遵循不超过1／3高度的修剪原则外，应根据实际情况适当增加或减少修剪次数，前提是生长速度中等，同时杂草被有效控制。

6.2 水分控制

简单式屋顶花园基质一般比较薄，应根据植物种类和季节不同，适当增加灌溉次数。佛甲草、垂盆草等地被植物，在春季来临之前选温度较高、日照充足的天气进行适当补水，促进芽萌动。

6.3 施肥

应采取控水、控肥减缓植物生长。但生长较差时，可在生长期内按30g／m2至50g／m2每年施1至2次长效复合肥。

6.4 病虫害防治

雨季易发生蜗牛、蛞蝓等啃食茎叶，宜提前预防。蚜虫、介壳虫，可定时观察虫体数量后喷药剂防治。多雨季节也易发生软腐病，可定期喷洒杀菌剂防治。为保持屋顶好的生态环境，宜采用人工防治等对环境无污染或污染较小的措施。

7 存在的问题及发展建议

首先，政府相关法律法规还不完善。虽然随着经济的发展，国内若干大城市，如上海、广州、杭州等况制定了一些相关的法律法规［22］，但多数城市对屋顶绿化建设缺少相应的法律配套，没有强制性措施、补偿措施和财政支持等。我国屋顶绿化建设现状是局部的点状绿地表现，与整个城市的绿地系统相分离，对整个城市的环境影响较小。

其次，人们对屋顶绿化的认识还有限，导致商品房上的屋顶绿化发展建设比较困难。多业主商品房的屋顶是共有财产，产权归属于所有业主，一个业主不同意，屋顶绿化建设就难以实施。

此外，屋顶绿化建设技术尚未成熟。中国没有统一的标准模式和规范工艺，出现了水土流失、污染严重、植物配置不合理等问题；安全方面出现不能长时间防渗漏及荷载超标等问题；经济方面产生了建造成本过高的问题。相比较国外开发屋顶绿化较好的国家，从植物材料的使用到实施过程已实现产业化。如日本东京等城市已有专业、批量生产的现成材质、植物、排水浇灌系统，让屋顶绿化轻而易举。

建议在吸收国外屋顶绿化发达国家成功经验的基础上，根据国情和地方实际，制定和完善相应的法律、法规；从多层次、多渠道、全方位加强屋顶绿化的宣传工作，增强市民的屋顶绿化理念；政府、房屋开发商、户主等多方位筹集建设资金；加强屋顶绿化人才的培养，在高等和中职业院校涉及建筑、园林等方向的专业开设屋顶绿化的专业课程甚至设立屋顶绿化专业［23］，以解决相关的专业问题。

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