城市屋顶绿化的效益和技术要点初探

骆爱玲

(广州增城区职业技术学院，广东 广州 511300)

城市屋顶绿化的效益和技术要点初探

骆爱玲

(广州增城区职业技术学院，广东 广州 511300)

随着我国经济的发展，城市绿化面积的缩小和人们追求大自然间的矛盾日益突出，在这种情况下，屋顶绿化对改善生态环境、推动城市经济健康增长有着不可估量的作用。基于此，分析屋顶绿化的经济效益和生态效益，阐述屋顶绿化的相关技术要点，并对其前景进行展望。

城市屋顶绿化；生态效益；经济效益；技术要点

随着城市化、工业化水平不断提高，人口快速增长，城市居民的居住环境和空气质量受到诸多困扰。高耸的大厦、密集的道路使城市变成了水泥丛林，地面的硬质铺装加剧了城市热岛效应和其他各种环境污染问题。人们对大自然的追求和日益缩小的城市绿化面积间的矛盾十分突出，使得人们不得不以高能耗、高成本为代价来换取冷热舒适度。人们开始寻找新方式——如何在有限的用地指标条件下改善环境质量与城市景观，因此，屋顶绿化应运而生。

屋顶绿化(也称屋顶花园)是以建筑物的顶部平台为依托进行蓄水、覆土来营造园林景观的一种空间绿化美化形式[1]，是一种脱离了地面的种植技术。既不占用土地资源，又可增加绿化面积，能够有效地改善室内外热环境，因而逐渐成为城市绿化的新思路。

1 屋顶绿化研究现状

国外屋顶绿化起步较早，早在4 000年前的古巴比伦时代，人们就已经开始对屋顶绿化进行研究，古老的乌尔城所建的大庙塔是世界公认的屋顶花园的发源地[2]。德国、美国、日本、英国对屋顶绿化及其相关技术经过几十年的研究，已形成了一整套相对完整的技术，是目前世界上屋顶绿化技术水平较高的几个国家[3]。20世纪60年代以后，西方发达国家相继建造了各种规模的屋顶花园和屋顶绿化工程，其中较具代表性的有：美国DT&T公司屋顶花园、美国华盛顿水门饭店屋顶花园、美国标准石油公司屋顶花园、加拿大温哥华凯泽资源大楼屋顶花园、英国爱尔兰人寿中心屋顶花园、德国霍亚市牙科诊所屋顶花园，等等[4]。此外，俄罗斯、意大利、澳大利亚等国的大城市，也都在积极发展各式各样的屋顶绿化。屋顶绿化事业得到越来越多的关心和参与，并且正在迅速蓬勃地发展。

受制于我国传统坡屋顶木架结构在承重以及相关规划方面限制等多因素的影响，与发达国家相比，我国屋顶绿化研究起步相对滞后。20世纪60年代初，在重庆、成都等地出现了利用平顶屋种植瓜菜现象，其目的不是要改善环境，但实际起到了绿化效果[5]。70年代，在10层高的广州东方宾馆建成的屋顶花园被认为是我国第一个大型屋顶花园[6]。但当时国内经济状况不佳，建造大型屋顶花园造价太高，因此，主要利用单层或多层砖混结构的住宅、公共建筑屋顶绿化来提高城市绿地覆盖率。随着经济的发展和对人居环境的重视，20世纪90年代后，屋顶绿化事业开始在我国逐渐兴起，北京、广州、上海等大城市都自发地展开了屋顶绿化方面的研究[7]。到目前为止，我国的屋顶绿化研究主要集中在屋顶负荷力、屋顶排水和轻型基质选择、植物筛选性研究、植物适应性研究(抗寒性研究、抗旱性研究、耐热性研究、抗逆性研究)等方面。我国虽然在技术创新、选择、学术研究等方面有一定成果，但其发展速度及规模还远不及国外的很多发达城市。

2 屋顶绿化的效益分析

目前，城市用地寸土寸金，在城市绿地面积发展受限制的条件下，向“第五面——城市屋顶”索取绿色的设想，成为扩大绿色区域的一种有效办法[8]。通过这种建筑方式能有效降低城市温度和缓解热岛效应，显著提升经济效益和生态效益。

2.1 屋顶绿化的经济效益

做好城市屋顶绿化可以降低能耗，改善人居环境和增加城市的绿化面积，具有显著的经济效益。城市屋顶约占城市总面积的20%，若能弃瓦复绿，科学利用，将给人们带来更多的经济效益。

屋顶绿化最显著的优点在于它能够为屋顶提供额外的保温和隔热作用，有助于降低能耗，是冬暖夏凉的绿色空调。王和祥等[9]研究表明，绿化屋顶比非绿化屋顶可有效降低室内温度4.5℃，可有效降低环境温度0.5—4.0℃。而建筑物周围环境的气温每降低1℃，建筑物内部的空调用量就可降低6%。传统的深色屋面，尤其是直晒屋面，吸热量大很难冷却，对热岛效应有推波助澜的作用[8]。而经绿化的屋顶，约有80%的太阳辐射热量消耗在水分蒸发或被植物吸收，并因种植层的阻滞热量不会使屋顶结构表面温度继续升高，使屋顶住宅室温得到了改善，保护了建筑物板面，从而减少热胀冷缩对顶层面板的破坏，有助于减缓它们的老化速度，延长城市屋顶建筑物的使用面积[1，10]。

若设计时考虑了与其他项目连接，屋顶绿化同样有助于城市区域的更新[11]。购物中心、办公综合体、会议中心、剧院，等等，都需要有大量的停车场来满足其功能。在停车场上方加建屋顶花园可以增加停车场地及其相连项目的价值，吸引企业和零售商进驻附近项目，吸引游客在此逗留。

当代都市，一座座高楼拔地而起，在那些地皮价格昂贵的地段上，开发商们以更少的花费建筑屋顶花园，增加绿化覆盖面积，提供绿色开敞空间，作为增加建筑高度、面积和密度的交换条件，来满足地方政府制定的土地利用规划不失为一良策。

2.2 屋顶绿化的生态效益

在国内很多人认为音乐剧是：中国戏曲+唱+跳+演。但是我认为音乐剧不是简的加法就能解释清楚的。引用沈承宙老先生的话说：“音乐剧是熔多种艺术元素于一炉的综合性表演艺术”。

人类的活动在城市生态系统里居统治地位。在城市化进程中，城市环境已由绿化田园环境演变为人工灰化城市，人们不得不考虑城市的第五面绿化——屋顶绿化来改善城市生态环境，以满足人类生活需求。

屋顶绿化在改善城市环境方面有着明显的作用[12]，尤其是在高温季节，屋顶绿化能够通过改善城市下垫面来缓解城市热岛效应，节约能源，从而降低城市用电压力。城市热岛效应使城市上空云雾增加，使有害气体、尘粒在市区上空聚积，形成不同程度的大气污染。屋面的植物能够吸附、滞留和固定大气中的重金属元素、烟尘、细菌等，减少二次扬尘，并能分解、吸收空气中的氮氧化物、氨气、氯气等有害气体，对环境净化起到了积极的作用[1]。据估算，1 000万m2的屋顶绿化面积，可吸收100万kg二氧化碳，制造75万kg氧气，满足30万人碳氧平衡的需求，并可以降低城市温度2—3℃。

在水资源日益紧张的今天，屋面雨水的收集和利用为缓解用水压力又提供一条路径。污染较少、水质较好的屋面雨水，稍加处理即可投入日常生活使用，如厕所用水、绿化浇灌用水等。屋顶雨水通过蒸发和植物的蒸腾作用扩散到大气，除了可以调节城市气候外，还可以消弱屋顶雨水径流量，延长雨水峰值时间，是建设“海绵城市”的主要途径[13，14]。

随着城市化进程的加快，人们居住在高楼林立的市区中，由于生存竞争日益激烈，都处于高度紧张的状态下。城市屋顶绿化不仅能起到丰富城市建筑色彩的作用，更是调节人们生活压力的缓冲剂。无论是老年人还是小孩，在屋顶散步、玩耍都很清静安全，连年轻人也愿意坐在园椅上窃窃私语，悠然自得。经过精心设计，屋顶绿化与建筑物巧妙融合，赋予人们良好的视觉享受，能陶冶人们的情操，让人们在宁静的气氛中得到休息和调整。

3 屋顶绿化技术要点

3.1 屋顶绿化对建筑承载力的要求

由于屋顶花园大多数是在建筑主体完成之后再在原有建筑上进行的，因此，在绿化过程中会对屋顶产生一些附加荷载，为保证整座建筑的安全，屋顶绿化必须考虑屋顶荷载问题。设计屋顶绿化时应根据房屋的不同结构，采取不同的平台绿化形式。以平台允许载重量(按kg/m2计)为依据，精确考虑承载力的问题以及对植物和土壤等材料作出准确的判断，做到平台允许承载重量>一定厚度种植层最大湿重+一定厚度的防水排水物质重量+植物重量+其他物质(如建筑小品等)重量[15]。

表1 平台绿化的主要形式与平台载重

屋顶绿化中各类植物所占比例应大于70%，尽量少建建筑小品。树槽、花坛等重物应设置在承重墙或承重柱上，必要时采用如GRC塑石假山等轻型材料。此外，随着植物自身生长而逐渐增加的荷载，以及人员流动的数量、外加自然力等荷载都是不可忽略的[16]。

屋顶种植环境有别于地面和室内，有着一定的特殊性。田园土一般用量较大，若直接用做屋顶植物生长基质会造成屋顶荷载过大，且土壤中病虫害会影响植物正常生长。目前一般采用田园土与经高温杀菌发酵形成的有机肥和草炭土按适当比例配置而成的轻型营养基质种植土，铺置厚度根据植物种类确定。普通的草坪和一些常见的花卉，浅层土壤可以满足生长的需要，要求土壤厚度为15cm；小灌木类植物生长需要的土壤厚度稍大，为20—45cm；大灌木类植物的土壤厚度在45—60cm；浅根乔木的土壤厚度在90cm以上才可以满足其生长发育；深根乔木需要的土壤厚度更高，必须在150cm及以上[16]。

3.3 屋顶绿化对植物种类选择的要求

屋顶因为受到承载力的影响，一般种植的土壤厚度比较薄，而且随着建筑物的高度越高风力、风速相对越大，比较容易造成植物被吹倒甚至连根拔起的现象。因此，必须选择比较矮小而且抗风能力强或者紧密生长不容易倒的植物类型。要考虑屋顶植物种植的阳光射入量的因素等，在阳光充足的地方应该种植一些喜阳植物和长日照植物；在光照少甚至在阴影区应种植阴性植物或耐阴植物。屋顶的小气候也是植物选择要考虑的因素。此外，屋顶花园的植物应尽量选用叶形、株形秀丽的深绿植物，配置少量色叶树种，以增加城市绿化面积，美化“第五立面”。

3.4 屋顶绿化对施工技术的要求

3.4.1 设计有效的防水层

防水层设计是否合理、科学、有效直接影响屋顶绿化建筑层的使用效果及建筑层的使用安全。为了防止雨水和灌溉水往建筑物内部渗透，一般的防水层材料包括柔性防水层、刚性防水层和涂膜防水层等三种类型[17]。要设计有效的防水层，除了考虑防水层的材料，防水层的施工技术也是屋顶绿化建筑关键所在。造成屋顶漏水有多方面的原因，如设计不合理、施工程序不当、防水的材料不符合使用要求、排水不畅通，等等，也可能是选择了植根系比较发达的植物或者土壤酸碱度不当造成了防水层的损坏。因此，在防水层设计阶段就要对施工的材料、质量、程序、使用要求等做严格的要求，在施工阶段要做好防水试验，确保防水层的设计有效、科学。同时，应考虑雨水量、灌溉用水、植物根系的生长趋势、土壤的酸碱度对防水层造成的影响。在施工前设计有效的防水层，可以避免在使用过程中出现渗漏的问题。

3.4.2 设计合理的蓄排水系统

屋顶绿化植物的生长需要大量水分，无论是雨水还是人工灌溉，都会对屋顶绿化造成蓄水量的增加。同时，受土壤厚度的限制难以利用植物进行排水。因此，在屋顶绿化设计方面要求合理设计蓄排水系统。屋顶绿化常见的排水方式有两种：一种是无组织排水，另一种是有组织排水。无组织排水是屋面的雨水直接从屋檐口排到室外地面上，有造价低廉的特点，但是会影响到屋檐外围的房屋层使用年限，比较适用于雨水较少的地区和底层建筑。有组织排水是利用人工排水系统将雨水、灌溉水排放至室外地面或者地下管道的一种排水方式，具有建造复杂、造价较高的特点。目前，屋顶绿化广泛使用塑料管道作为蓄排水系统的材料，其优点是排水速度快，不易形成积水，而且对植物的生长有促进作用。

3.5 屋顶绿化的维护和管理

屋顶绿化的维护与管理关系到今后绿化综合效益的发挥。地毯式屋顶绿化管理粗放，花园式屋顶绿化管理更为精细，必须适时灌溉、施肥、修剪、防治病虫害，确保屋顶绿化景观生态、经济效益的发挥[16]。养护管理的具体技术要求如下：定期观察植物生长状况，判定土壤水分状况，及时浇灌保证植物生长，一般应在上午9点前和下午4点后各浇一次水，有条件的应安装喷灌系统；根据植物对养分的需求不同适时适量施肥；发现枯枝、徒长枝、杂草和外来植物时，要及时修剪或拔除，平衡树势，调节养分，防止病虫害的发生。

4 展望

屋顶绿化在增加城市绿化面积、提高城市的生态效益等方面有着重要的作用。在城市化进程加快的今天，屋顶绿化越来越受到青睐，也将成为我国城市绿化建设的一个理想途径之一。相信在不久的将来，屋顶绿化与城市建设、景观设计相结合的方式会为城市的发展提供绿色保障，为城市增添色彩，使人们与自然增加接触的愿望成为可能。

[1]徐振华,刘俊,尹新彦.我国屋顶绿化研究概述[J].林业科技开发,2010,24(4):10—13.

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[4]百度文库.屋顶花园,2007,12.03,http://wenku.baidu.com/view/a01c6dc22cc58bd63186bd79.ht.ml.

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[17]张奇虎,林科.屋顶绿化施工技术要点[J].现代园艺,2015(7):199.

责任编辑：富春凯

Discussion on the Efficiency and Technical Points of Urban Roof Greening

LUO Ai-ling

(Zengcheng Vocational Technical School, Guangzhou 511300, China)

With the growth of economic, the contradictions between the reduction of urban green land and the pursuit of harmony with natural are sharpening. Under this circumstances,roof greening shows significant importance to ecosystem improvement and economic growth. We analyze the ecological and economic benefits of roof greening, expounded the main technical points of the roof greening, and prospected its vista.

Urban roof greening; Ecological benefits; Economic benefits; Technical points

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.03.005

2017-03-21

骆爱玲(1983—)，女，广东增城人，助理讲师。研究方向：园林。

TU986.5+8

A

1674-6341(2017)03-00014-03