探讨改善城市生态环境的有效途径——以屋顶绿化为例

蔡文炎

（广州市白云湖水利工程管理中心，广东 广州 510640）

1 城市化带来的环境问题

城市化一般是指人口向城市地区集聚和乡村地区转变为城市地区的过程。城市化能够集约化利用土地资源，节能增效，提高社会生产力和经济效益，促进人类社会物质文明和精神文明发展，然而，因城市人口、工业、建筑的高度集中，城市化不可避免地引发了一系列城市生态与环境问题[1]。

在历史上，城市的生态环境问题几乎与工业发展同时产生。城市多为工业、人口高度集中区域，大量物质和能量集中消耗，产生了远超城市环境自净能力的废弃物，导致环境污染日趋严重，并对周边地区造成负面影响，致使城市陷入生态困境。

传统城市中，受城市人口增加和城市规模扩张的影响，不透水下垫面的面积持续扩大，城市内的天然植被量不断缩减，导致城市绿地覆盖率逐渐降低，城市的自然生态系统将面临更为严重的威胁。在城市热岛与城市阻隔效应的共同作用下，城市内降雨事件发生率升高，不透水下垫面阻隔雨水与自然下垫面之间的水分交换通道，导致雨水下渗、蒸发减少，城市内涝灾害频发[2-3]。基于上述情况，若不能从城市发展规划上采取相应的治理和调整措施，合理开发和利用土地，城市环境问题将愈加严峻。

2 屋顶绿化在新型城市化建设中的重要意义

我国从2010年起实施的新型城市化战略，坚持以人为本，以新型工业化为动力，以统筹兼顾为原则，以和谐社会为方向，以全面、协调、和谐、可持续发展为特征，推动城市现代化、城市集群化、城市生态化、农村城市化，全面提升城市化质量和水平。由此可见，新型城市化战略是社会发展模式的转变，走环境友好型的城市化发展道路，在充分发挥传统城市化优势的同时，尽可能避免或减少城市化所产生的不利影响。

绿地是构建城市生态系统的关键部分，在促进城市生产、保证居民生活方面发挥着不可或缺的作用。城市绿地中的绿色植物提供人类赖以生存的氧气，亦对城市生态环境系统内部碳-氧平衡、物质循环具有重要意义。随着我国城市化建设步伐不断加快，城市人口稠密、混凝土建筑林立，大量自然植被被建设用地的不透水下垫面取代。而屋顶绿化作为城市绿地在立体空间上的延伸，具有显著的生态价值和经济效益，因此备受国内外关注和青睐[4]。

2.1 生态价值

屋顶绿化的生态效益虽难以精确量化，但其在优化城市环境方面的功能却不容忽视，具体表现在缓解城市热岛效应、减轻城市排水体系压力、净化城市空气、美化城市景观、降低城市噪声污染、保护生物多样性等方面。

2.1.1 调节城市微气候

植物的蒸腾作用可增加空气湿度、降低气温，同时也能调节城市小气候，提高人体热舒适性。屋顶绿化种植的植物先大量吸热，再通过蒸腾作用散发热量，减少了建筑表面水泥、沥青等介质对太阳辐射的吸收，有效降低建筑周边温度，对缓解城市热岛效应具有良好作用。

2.1.2 减轻城市排水体系压力

相比普通屋顶，屋顶绿化可吸收和汇集屋面雨水，有效降低雨水的径流速度，消化降雨过程中的部分雨水，减小管道单位时间内的排水压力，避免因短时间内强降雨导致下水道堵塞和排水系统瘫痪。此外，屋顶绿化中的植被和土壤还可以净化雨水，经净化处理后的雨水下渗可补足地下水。可见，屋顶绿化是进行海绵城市建设的有效手段。

2.1.3 改善城市空气污染

城市人类活动、机动车尾气和工业废气排放导致环境空气质量恶化。屋顶绿化与城市绿地一样，植物能有效吸附空气颗粒物，促进空气颗粒物沉降，减少有害气体，发挥“城市绿肺”的功能。根据联合国环境规划署的调查显示，如果城市的屋顶绿化率提高至70%以上，城市上空二氧化硫将下降80%。

2.1.4 美化城市景观

现有的建筑模式下，屋顶空间常以铺装的形式展现，由于屋顶缺乏遮阳挡雨的设施，且观赏性较低，故屋顶空间利用率较低。而屋顶绿化结合了建筑技术与植物造景艺术，其构建的植物景观具有美化城市景观的作用。根据环境心理学相关研究表明，自然环境具有心理恢复潜力，有利于缓解不良情绪和心理疲劳。因此，屋顶花园不仅提供了学习、工作之余的休闲空间，还对身心健康的恢复具有积极影响。

2.1.5 其他作用

屋顶绿化通过增加屋顶与外环境的隔离介质，营造群落生境，并兼具降低城市噪声污染和保护生物多样性等功能。

2.2 屋顶绿化的经济效益

2.2.1 有效延长建筑顶板使用寿命

建筑顶板长期遭受阳光直射和雨水的冲刷，且昼夜温差较大，从而引发结构形变、楼板开裂等问题，严重威胁着使用安全。为解决上述问题，在顶板上覆盖植物能有效隔绝阳光直射，减小顶板表面的温差，进而延长建筑顶板的使用寿命。

2.2.2 有利于建筑节能

屋顶覆盖绿化，不仅增加了屋顶与室外环境隔绝的介质，而且能够有效降低室内外的热交换效率。根据联合国环境规划署相关研究表明，屋顶绿化可使室内外温差降低±2～5 ℃，有效降低建筑空调和供暖设备能耗。

2.2.3 增加城市的绿地率

屋顶绿化作为城市绿地的补充，是探寻城市建设与城市生态相结合的新途径。随着我国城镇化的不断发展，屋顶空间的建设和利用通常缺乏应有的关注。为了有效开发屋顶空间，可在屋顶覆盖绿化，增加绿地面积。在尊重生态的前提下，实现更高效、更经济的城市建设，助力我国城市建设的可持续发展。

2.2.4 种植经济作物

国内外的“屋顶农场”研究与实践显示，在某些酒店和私人住宅的屋顶花园，业主通过种植花卉、水果、蔬菜等作物，补充日常所需，既有效利用了土地，也避免了资源浪费或过剩，另外，观光和产品销售也创造了一定的经济价值[5]。

2.2.5 提供就业岗位，促进经济增长

某些国家和地区的屋顶绿化已经孕育出集设计、安装、栽培、施工为一体的产业链。产业链中各个环节的生产与建设都直接或间接地提供了大量的就业岗位，因此，发展屋顶绿化更有利于促进经济健康有序地发展，助力我国经济内循环。

3 屋顶绿化推广存在的问题

3.1 成本昂贵

多数人认为建设屋顶绿化成本昂贵，然而，屋顶绿化有重型、轻型之分，其成本因类型不同而具有较大差别。轻型屋顶绿化在建筑屋顶成本中只占非常小的比例，具有成本低、植物适应性好的优势[6]。研究显示，德国80%的屋顶绿化采用轻型屋顶绿化模式，其具有绿化屋顶的平均寿命可达到40～50年，裸露屋面的平均寿命为25年，说明屋顶绿化可以延长屋顶寿命，进而降低了屋顶维修成本。因此，建立低维护、低成本、粗放耐用型的灌草型、容器拼装式的薄层轻型屋顶绿化模式，并采用节水灌溉技术，将是未来屋顶绿化的发展趋势[7]。

3.2 屋顶渗漏

建设屋顶绿化有可能造成屋顶渗漏。在建设过程中施工不当、产品质量差、施工规范及监理机制缺乏、偷工减料等问题的确会影响屋顶绿化的工程质量。因此，在大面积推广屋顶绿化前，必须制定严格的技术规范，对屋顶绿化种植基质层厚度、植物选择、重量和屋顶的承重能力提出严格的设计和施工规范要求，以保障建筑安全[7-8]。

4 在新型城市化建设中如何推广屋顶绿化

4.1 加强政策激励

屋顶绿化在很大程度上具有公益性特点，人们由于认知误区等原因通常不愿意投入实施，因此，屋顶绿化的推广需要政府的政策支持。例如，德国等发达国家通过颁布相关政策法规推广屋顶绿化，要求最小化新建筑对环境的影响，按雨水排放面积收取建筑与市政排污系统连接部分的费用，同时，业主的屋顶种植可按折扣费率获取收益。某城市以立法的形式规定建设者必须通过种植屋顶绿化等方式偿还建设占用的城市面积。日本东京规定，占地面积超过1000 m2的新建筑，若屋顶的绿色植物覆盖率不足1/5，开发商就得接受罚款。

在我国，屋顶绿化逐渐在全国各大城市大力推广。其中，《上海市绿化管理条例》为屋顶绿化提供了法律支持，新建住宅和商务楼均将被强制推行屋顶绿化，此项规定可为全市增加1 亿～2 亿m2的空间绿化。

政策激励一般通过奖金制度、绿色空间布局、税收减免、能源有效利用的激励、降低水费、直接投资以及制定法规等措施实行。公共政策的制定应遵循如下原则。

4.1.1 生态补偿原则

生态补偿原则是屋顶绿化相关政策制定的基础。新建建筑物应进行生态补偿，补偿方式包括进行相应面积的绿化、强制就地滞洪蓄水等。

4.1.2 政策引导原则

新建建筑物的屋顶绿化可强制性执行，而已有建筑物的屋顶绿化则应通过政策激励逐步推进。在已有建筑物中，机关、公益类事业单位等的屋顶绿化可由政府直接投资，一般居民住房的屋顶绿化应以政府投资为主，适当收取顶层居民部分费用，其他可考虑由业主投资、政府给予补贴或税收减免等政策作为激励。

4.1.3 经济杠杆原则

对未实施生态补偿的开发商征收生态补偿金，对实施屋顶绿化的可以减免二氧化碳排放费和雨水排放费。德国的雨水排放费与污水排放费价格一致，均为自来水费的1.5 倍。而考虑到我国当前的税负过重，因此在征收二氧化碳排放费和雨水排放费的同时，应适当减少其他税费。

4.2 加快科研成果转化

屋顶绿化将园林建置工程转移到屋顶，涉及较多的技术因素，因此要加快屋顶绿化产业的发展，需要相关部门的政策倾斜。科研机构应在屋顶绿化施工工艺方面、植物新品种和抗逆性的培育方面深入研究，推动科研成果转化，降低建设成本，完善屋顶绿化建设流程中的各项技术环节。

4.3 完善技术标准

屋顶绿化的建设过程中需要按照严格的技术标准进行规范，目前国际上知名且具有权威性的屋顶绿化技术标准为北美的LEED 标准和德国的FLL 标准，该技术标准针对屋顶绿化的设计、材料选择、植物选取、建造技术和维护保养等环节提出了严格的规范，政府应基于此标准进行决策，对屋顶绿化给予相应政策扶持和经济补贴。

在国内屋顶绿化发展初期，不少屋顶绿化的生态效应未得到有效施展，由于设计质量参差不齐，且无人承担日常维护和管理，最终往往陷入“建成—废弃—重建”的恶性循环。近年来，随着屋顶绿化相关技术标准在深圳、北京、上海和广州等城市先后发布与实施，屋顶绿化的设计、施工及养护管理正在逐步规范，此举确保了屋顶绿化的实施效果与安全性，并为后续实践提供了经验指导。

4.4 推动屋顶绿化建设市场化

屋顶绿化是可持续发展的朝阳产业。行业主管部门可出台相关指引和规划，完善屋顶绿化建设体系，给予适当的政策和资金支持，引导行业健康有序地发展；并加强国际交流，举办相关主题的国际学术会议，分派学者访学，推动我国屋顶绿化建设的市场化。

4.5 普及大众宣传

结合国外相关成功经验，大众对于屋顶绿化的认知和接受需要适当的推广和普及。例如，在校园、社区等公共建筑设立科普示范区，让群众切身感受屋顶绿化相比于传统建筑的优点，由点及面，逐步推进屋顶绿化成为社区性的建设标准，进而有效提高城市居民的生活福祉。

5 结语

通过上述建议，以期能完善屋顶绿化相关法规政策的制定，充分发挥政策引导市场的优势。加快推动科研成果的市场化运用，有助于缓解城市建设与生态保护的矛盾，延长建筑的使用寿命，改善居民的生活质量。加强对群众的宣传，有利于普及屋顶绿化的推广及应用，对我国探寻新型的住宅模式，建设可持续发展的生态建筑，具有一定的参考价值。