城市屋顶农场开发可行性及经济效益分析

2019-03-27江苏师范大学科文学院盐城市滨海县八巨镇政府江苏省水文水资源勘测局

财会学习 2019年9期

江苏师范大学科文学院盐城市滨海县八巨镇政府江苏省水文水资源勘测局

随着城市化的快速发展，城市不透水面积日益增加，“水泥”城市的迅速发展严重破坏了水循环体系，削弱了城市自身雨洪调蓄能力，城市洪涝灾害，水资源污染等“城市病”问题亟待改善。由于城市大规模开发，土地资源紧张，在建筑密度大、土地供应紧张的主城区增加透水面相当困难，而占城市不透水面40%～50%的屋顶资源尚未得到规模的开发利用。与城市土地资源“寸土寸金”形势相比，我国农业发展同样面临地少、人多及耕作率低的问题。在我国“城市双修”及海绵城市建设背景下，“屋顶农场”的概念逐渐得到大众的认可。[1]屋顶农场作为海绵城市建设中绿色屋顶的衍生模式，其建设不仅符合海绵城市建设理念，加强城市抵抗洪灾的能力，又能增加居民粮食供给，缓解城市热岛效应，屋顶农场的推广将成为我国未来农业发展中的新兴生态产业。

一、屋顶农场的概念及其作用

屋顶农场概念源于屋顶绿化，由美国首次开发的屋顶绿化主要是指充分利用屋顶建筑物及天台等种植树木花卉。屋顶绿化系统的建立极大的推进了我国生态文明城市建设的进程。不仅美化城市，净化空气质量，同时对PM2.5起到较好的防治作用。而屋顶农场是具有一定规模具有生态环保功能的现代新型农业形式，是屋顶绿化的一种，主要包括盈利型屋顶农场、费盈利性屋顶农场、休闲科普一体式屋顶农场。在全民GDP水平不断增长的情形下，发展屋顶农场一方面解决城市生态环境方面的问题，增加城市绿化空间，缓解城市热岛效应，另一方面满足了人们对绿色生活方式的追求，提高居民生活品质，同时对城市局部气候的调节和建筑物的隔热保温起到良好的作用，能够有效降低屋顶建筑物的能耗，延长建筑物屋面整体寿命，在通过截留雨水，减少雨水径流形式缓解城市雨洪压力发挥功效，是集生态效益、社会效益、经济效益、人文效益于一体的多功能现代化农业开发模式。

二、屋顶农场研究现状

屋顶农场技术与屋顶绿化技术联系密切，全球范围内屋顶绿化农业技术最早可追溯到20世纪40年代的俄罗斯圣彼得堡。德国从国家层面出台相关的屋顶绿化相关政策扶持屋顶农场的发展，并且屋顶绿化率已达14%。日本东京于2001年提出“屋顶绿化设施配备计划”相关政策，以奖罚体制，对于屋顶面积大于1000m2强制要求屋顶绿化达20%，否则予以相应罚款，目前日本东京屋顶绿化率也达14%以上。我国屋顶绿化技术起步相对较晚，实施应用率较低，以2017年的中国一线城市上海来说，屋顶绿化面积不足现有建筑面积的百分之六，首都北京更是不足百分之一。目前来看，屋顶农业还是一个比较新的概念，实际应用案例并不多，国内较早主张城市发展农业理论的代表性人物主要由天津大学的张玉坤教授，深圳建筑设计研究院的孟建民设计师，浙江省农业科学院李伯均研究院等，其均主张利用城市闲置屋面等来扩大农业在城市的发展空间。[2]若我国政府能大力提倡并制定相应政策，充分利用屋顶绿化面积，同时结合屋顶农业的发展，将会给屋顶农业发展带来新的机遇。

三、屋顶农场开发的关键技术及开发存在的问题

海绵城市及城市双修背景下的屋顶农场建设，作为我国农业开发及雨洪治理相结合的新模式具有相当大的发展潜力。但目前屋顶农场的研究案例较少，屋顶农场系统设计所涉及学科较多，进行屋顶农场设计时应注意学科间的交叉融合，同时应遵循因地制宜、经济适宜及安全性等原则。主要涉及的关键技术问题包括屋顶荷载技术、雨水回收利用技术、智能自动化灌溉技术及养护管理技术。设计过程中应充分考虑有效荷载及临时荷载，其屋面荷载应≥500kg/m2。[3]屋顶农场植被养护管理离不开水，而我国水资源分布不平衡特性决定了屋顶农场雨水回收利用技术的重要性，雨水收集技术不仅能节约灌溉用水，还能减少地表径流，缓解雨洪压力，具有广泛的推广效应。而在雨水收集技术末端接入智能灌溉技术，在满足植物生长需水要求下提高用水效率，省事省时，同时能够保护种植土层结构的稳定性。最后，应定期对屋顶农场各方面设施进行安全检查，只有良好的养护管理方能将屋顶农场的建设价值最大化，防微杜渐，杜绝面子工程。目前，屋顶农场建设在我国起步较晚，尚未得到广泛认可，已有的屋顶农场案例也是在参考屋顶绿化基础上发展起来，屋顶农场的建设缺乏一套比较规范的标准体系，我国目前大部分屋顶建筑物的荷载能力有限，加上缺乏稳定持续的资金支撑，屋顶农场工程项目的大范围推广仍需加强实践验证，以更好地推进屋顶农场的发展进程。[4]

四、屋顶农场案例及效益分析

屋顶农场作为一个新型生产模式，自身具有较强的可操作性和可实施性。目前不少学者通过实验及模拟的方式验证了屋顶农场的作用。其中兰州大学的郭辉[5]以实验为基础，以300m2的露天平台为试验站点，进行了为期6个月的实验观测，分别对屋顶农场对屋顶温度、蔬菜经济效益等指标进行比较，实验结果验证了屋顶农场具有良好的屋面热能效应缓解作用。且屋顶农场蔬菜产值可供2人全年蔬菜需求，可见如果将屋顶农场规模普及，将很大程度上缓解粮食危机及改善环境问题。李俊生等基于生命周期评价理论与方法对屋顶绿化技术30年生命周期下的雨洪调蓄调控效益进行了定量评价，其结果表明绿色屋顶平均截留率为62.7%，对于中小型降雨具有较强的截留能力，而绿色屋顶的建设成本效率为12.51元/m³，费率比5/12(0.41)，经济效益较高[6]。屋顶农场产生的经济效益是多方面的，屋顶农场的建设延长了建筑物的寿命，在减少屋顶维修次数的基础上降低了城市屋顶维修费用。其次降低能源消耗，研究表明，带有植被覆盖的屋顶夏季屋面温度仅有20～25℃，而冬季未经绿化的屋面房间温度比绿化屋面的温度低6℃左右。不仅降低城市能源消耗，降低了居民能源消费支出的成本，也创造了一定的经济效益。根据城市人均占地100m2和人均年蔬菜消耗量130 ㎏的标准来计算，城市建筑屋顶或平台只要有15%的区域用来屋顶农场建设，种植蔬菜，就基本能够保障城市居民蔬菜的供给，具有巨大的生产潜力和经济效益[7]。