我国屋顶绿化发展综述

2018-02-27 10:04:54
摘要:概述了屋顶绿化作用、方式和迅速发展原因,对我国目前屋顶绿化应用技术、注意和存在的问题以及国内外重视屋顶绿化情况进行了分析和研究,提出大力发展我国屋顶绿化的对策,并对其广阔的发展前景作出了展望。
    屋顶绿化 现状 应用技术 发展对策 前景展望
    改善城市生态环境非常重要的是城市绿化,而目前城市绿化最大的难题是城区缺少土地。屋顶绿化因解决了这个问题而日渐被人关注。在德国、日本、美国等发达国家,屋顶绿化已很普遍。我国的屋顶绿化经过8年的研究实践,已在上海、深圳、厦门、广州、杭州、南京、武汉等城市成功开展,取得了一定的景观和生态效果。
    屋顶被称为城市建筑的“第五面”,屋顶绿化是在有限的城市空间提高绿地率最有效的方式,有利于改变空中景观,体现现代大城市风采;有利于保护生态、调节气候、净化空气、遮荫覆盖、降低室温、噪声和城市热岛效应、节水节能、保护屋顶结构和延长防水层的使用寿命,环保效益巨大,并且其经济效益同样不容忽视。以绿化成本为例,在杭州中心城区,绿化1万平方米土地,加上征地,拆迁补偿费用在内,约需3000万元,而建造1万平方米屋顶绿化的投入只需约300万元,约为前者的1/10。更为重要的是,屋顶绿化能陶冶情操、改变人们的精神面貌,推动社会进步,有利于城市各种功能的发挥,树立良好的城市形象。
    1 屋顶绿化方式和迅速发展原因
    1.1 屋顶绿化方式 
    由于建筑物的多样性设计,造成面积大小、高度不一、形状各异的各种屋面,加上新颖多变的布局设计,以及各种植物材料、附属配套设施的使用,形成类型多样的屋顶绿化。屋顶花园按高度分为低层建筑屋顶花园和高层建筑屋顶花园两种;按空间组织状况可分为开敞式、封闭式和半封闭式3种;无论哪一种屋顶花园,其设计手法与地面庭院大致相同。从使用功能来看,可以划分为花圃苗圃型、棚架型、庭院型、草坪地毯型、立体多层型、花园型、经济开发型等几种主要类型。目前屋顶绿化方式主要有3种。一是针对承载力较弱、事前没有绿化设计的轻型屋面,采用适合少量种植土生长的草种密集种植的地毯式绿化,地毯式绿化种植各类地被植物,若采用图案化则效果更佳。如上海市农业科学院研究成功的适用于轻型平屋顶绿化的“屋顶绿化一次成坪技术”,该项技术已获国家知识产权专利,并通过了上海市高新技术转化项目认证,已在上海和北京均有5万平方米以上的应用面积,是上海和北京屋顶绿化面积最大的一个推广项目[1] 。此技术选用景天科的佛甲草,其特性肉质、矮小、匍匐生长、节上生枝、自生自繁、极耐旱抗寒耐瘠薄,冬季绿色减淡而不死,春来又返绿,节水、省工,几乎不用管理。用2~3cm厚的基质材料在基地培植的草坪块,能在屋顶一次铺植成坪。与刷涂料、铺塑板(垫)、平改坡等屋顶治理方法比较,成本较低。专家和媒体称这种景天科植物为目前屋顶绿化的的最佳植物。二是针对承载力较强的屋面,种植乔灌木树种的花园式绿化,这种方式适用于面积较大的屋顶,多用于高级酒店、宾馆和高层建筑,使屋顶空间变化多,产生层次丰富、色彩斑斓的效果,如杭州武林广场东侧一屋顶花园建在有拱桥相连的两座3层楼顶上面,有足球场大,园内栽有50多种花木,四季如春,在它的四周是高出几层的居民楼,住户只要打开门窗就如同置身于花园一般。三是组合式,即自由摆放,主要在屋顶四角和承重墙边用缸栽盆栽方式布置的屋顶绿化,这种方式比较灵活。选用何种方式要根据屋顶的荷载量、载重墙的位置、人流量、周边环境、用途等来确定。棚架式绿化用于种植藤本植物,如葡萄、猕猴桃等,因为栽培基质和棚架立柱可集中安放在承重墙上,棚架和植物荷载较小。这种绿化方式对屋顶所加载荷较小,一般的屋顶结构均可承受,特别适用于高层建筑前低矮裙房的屋顶。花圃苗圃型如重庆一些楼房屋顶种起了红薯、辣椒及花卉;成都一些屋顶不仅种花,还建起苗圃、药圃、瓜园,其屋顶绿化面积已超过10万平方米,屋顶花园已达数百座,较大的花园面积达2000平方米。[2]
    1.2 屋顶绿化迅速发展原因
    一是由于人们对城市绿化认识的提高,迫切要求搞好绿化改善和美化环境;二是都市市区人多地少,用地紧张,绿化用地不足,需要寻求新的绿化途径;三是建筑技术水平提高,提供了质量可靠的屋顶,绿化技术和艺术水平的提高,使得屋顶绿化荷载减轻、造价降低、技术简便、效益明显,从而大受欢迎。[3]四是利用空间经济便捷。城市是建筑物密集区,也是人口密集区,在一定的地域范围内、发挥着政治、经济、文化、交通、商贸等中心地位的作用。合理、经济地利用城市空间环境,始终是城市规划者、建设者、管理者追求的目标。除地面绿化形式外、其他的立体绿化形式如棚架、墙体、阳台等都在城市绿地系统构成中发挥着各自的作用。棚架绿化的作用往往局限于一点,墙体绿化的作用是在一个面上,屋顶绿化则是在城市的立体平面上发挥作用。长期以来、城市大量闲置的平顶屋面往往未得到充分的利用。发展屋顶绿化为此提供了经济便捷地利用城市屋面空间的手段。
   2 屋顶绿化技术
    屋顶绿化是以建筑物顶部平台为依托,进行蓄水、覆土并栽种植物的一种绿化形式。
    2.1 种植区构造及施工
    种植区在屋顶防水层以上包括排水层、过滤层、种植基质层三部分。种植基质用人造轻质土,配置的基质需要具备以下特性:质轻、保水、透气、保肥、低成本,不易被雨水冲走。可用腐叶土、锯木屑、珍珠岩、蛭石、泥煤、粉煤灰、草碳等材料按比例混合而成,容重约900kg/m3,或用专业工厂生产的人造轻质土。基质层厚度根据栽培植物不同,一般在10~75cm之间,一般栽植草皮的厚度需10~15cm,栽植低矮的草花需20~30cm,灌木土深40~50cm,小乔木土深60~75cm。[4]过滤层的作用是防止种植基质随雨水或灌溉流失堵塞排水管道。可用玻璃纤维、尼龙布、金属丝网、无纺布等。防水层的作用是排去多余雨水和灌溉水份。可用陶粒、碎石、泡沫块、蛭石、塑料粒等。为充分利用雨水,减少灌溉,可将排水层下部作为蓄水层来储存水份。排水层厚度一般5~20cm,如果设计蓄水功能,排水层厚度不能底于10cm,设计蓄水高度占排水层厚度的1/2~3/4,设置完整的排水系统。除溢水孔、天沟外,还应设置出水口、排水管道等,满足日常排水及暴雨时泄洪的需要。[5]另外,在严寒地区种植屋面的边墙,要考虑种植土冻胀对边墙的推力。花台床埂严禁使用女儿墙作为其边缘之一,并应在床埂与女儿墙间留出净宽符合要求的天沟。[6]
    2.2 屋顶防水抗渗漏设计 
    植物根有很强的穿刺能力,特别是树根,年代越久,扎得越深,并且分泌一种腐蚀力强的液汁,许多防水材料经受不住它的腐蚀。科学合理设计好保护层、防水层、隔离层等,尤为关键。保护层用来保护防水层,它处在防水层和排水层之间。其作用有两个:一是防止铺作排水层的卵石伤害防水层;二是防止植物根扎伤防水层。迄今尚未找到最有效、最耐久的保护层材料,目前一般选用铝箔面沥青油毡、聚乙烯卷材或中密聚乙烯土工布。防水层:种植屋面应为二级建筑设防,至少作两道防水。如用合成高分子卷材和涂料,上为1.5cm厚的p型宽幅聚乙烯卷材,或1cm厚的高密度聚乙烯,下为2cm厚的聚氨酯涂膜或硅橡胶涂膜,或上为高密度聚乙烯卷材,下为硅橡胶和聚氨基涂膜。如用沥育基卷材,可采用迭层,均为聚酯胎sbs、app改性沥育卷材,厚度为4~5cm,满黏法黏结,覆面材料为金属箔。在屋顶绿化实施过程中,无论加砌花台、水池及安装水、电管线等,均不得打开或破坏屋面的防水层或保护层,宜在建筑物设计时同步设计绿化屋顶,预置管线和亭、台、架、立柱等设施位置。隔离层:有时候出现耐根穿刺层和防水层不相容的现象,为此中间加一道隔离层。隔离层采用聚乙烯膜、纤维布、无纺布或抹一道水泥砂浆均可。[6] 
    2.3 植物选择 
    植物成活与生长的好坏决定于其生长的立地条件的优劣。由于屋面自然条件的限制、用于屋面种植的植物材料比地面使用的植物材料要严格。一殷来说、应选择适应性强、长日照的浅根性小乔木以及灌、花、草、藤类植物;深根性、钻透性强的植物材料不宜选用,生长快、长得高大的乔木应慎用。一般而言,屋顶绿化用的植物应适应当地的气候土壤条件,乡土植物材料比较适宜、在经济许可的情况下也可选用其他的植物材料。[3]对符合下列条件的植物应优先应用:抗风力、抗倒伏力强的;耐极端温度的;耐干旱和耐瘠薄土层的;叶子革质或腊质,抗干热风能力及辐射能力强的;根系对屋顶侵蚀破坏作用小的。屋顶绿化一般用草坪、地被、灌木、藤本植物较多。小乔木作为孤赏树可适当点缀,大乔木极少应用。草坪可选用佛甲草、马尼拉、狗牙根等;地被可选用红花酢浆草、麦冬等;灌木选择范围较广,如梅花、月季、牡丹、榆叶梅、石榴、黄杨等;藤本可用紫藤、凌宵、三叶地锦、常春藤、葡萄、木香、金银花等;小乔木选用长成后树冠较小的树种,如红叶李、女贞、龙柏等;果树和蔬菜宜选用矮化苹果、金橘、草莓、青椒等。根据德国资料,山毛榉、欧洲黑桦、松树、欧洲红松、金合欢属、桤木属、山毛柳属、落羽杉属、竹科等植物不宜在屋顶绿化中应用。在具体的植物设计中,要综合考虑以下因素:⑴屋顶高度 一般说来,距地面越高的屋面,自然条件越恶劣,植物选择要更为严格;⑵应尽可能地选用适应性强、生长缓慢、病虫害少、浅根性植物材料; ⑶考虑布局设计的需要、功能发挥和观赏效果、防风等安全性的要求、水肥供应状况;⑷退台式屋面还要考虑墙体材料和受光条件等。[3]
    3 屋顶绿化应注意的问题
    3.1 新建筑物的屋顶绿化,园林设计人员应提前介入
    在工程设计时作为一项专业工种参与设计,使屋顶绿化与建筑物同时设计、同时施工、同时交付使用,使屋顶绿化的设计风格与建筑物的设计风格达到完善的统一。同时可节约资金,提高建设质量,最大限度地发挥屋顶绿化的使用价值。[4]
    3.2 在旧建筑物上增建屋顶绿化工程,必须慎重
    首先应查明旧建筑物的设计结构及承载能力,必须在建筑物的安全承重范围内进行设计施工。施工前对屋顶防水要彻底翻建或检修,经灌水试验确定屋顶不漏水后,才可进行屋顶绿化施工。
    3.3 屋顶绿化荷载量要求和计算
    屋顶是房屋最上层起覆盖作用的围护和承重结构。屋顶绿化设计时,首先要考虑屋面荷载的大小,总荷载量包括种植基质层的重量、排水层和蓄水层的重量、长成的植物重量、风雨雪给建筑物增加的荷载量、人的活动给建筑物增加的荷载量、各种建筑小品的重量等,对屋顶绿化的荷载量要认真计算,不可漏计或少计,屋顶绿化的设计总荷载量要绝对控制在建筑物的安全荷载量内。[4]屋面的荷载的大小直接影响着花园的布局形式、园林设施、介质种类和植物材料的选择等。在屋面的不同部位,承载力有所不同,如小开间的卫生间、厨房等,以及墙体、柱子等部位的承载力较大。在布局时,应尽量把重量大的部分如大乔木、山石、亭、花架等放置在梁、柱和承重墙等主要结构构件上;在小开间位置,可将覆土厚度相对增加,为植物选材等设计提供更好的条件[2]。一般来说,屋顶绿化对建筑物承受压力最低要求不应少于200kg/m2,建筑物承受压力为200~300kg/m2,可选用地毯式模式进行屋顶绿化。据调查,屋顶铺上25~35cm厚的人造土,再与植物重量相加只有200 kg/m2左右的压力,不会压坏屋顶。花园式屋顶绿化(群落式)对屋顶的荷载要求较高,一般为400 kg/m2以上,土层厚度约30~50cm。[7]
    3.4 屋顶绿化的管理
    精心的管理是屋顶绿化植物正常生长、维持屋顶绿化正常使用的保证。屋顶绿化阻断了植物与大地的联系,植物生长完全靠灌溉和人工施肥来满足对水、肥的需要。同时,屋顶的气候环境也比地面恶劣得多,其上面风大,极端温度差大于地面,蒸发量大,空气湿度也比地面小,不利于植物生长,管理不善将会使植物生长不良,严重影响屋顶绿化的效果,甚至造成屋顶绿化失败。必须做好定期清洁、疏导工作,保证水分供应是植物成活和生长的需要,在绿化屋顶上应设水管,一般在100m2以内应设置一个,最好采用喷灌或滴灌形式补充土壤水分,供植物生长和蒸发,设置各种喷头进行调节,保证水分喷洒到有植物生长的区域。适当地进行施肥以补充土壤养分,松土、密度调节、支撑、修剪、遮荫、防病虫、牵引、保温等日常管理措施仍然是不可少的。[8]
    4 屋顶绿化存在的问题
    根据上海市屋顶绿化试点地区静安区的经验,笔者认为屋顶绿化在政策和措施上还存在3个瓶颈。首先是资金来源不足。老房子的屋顶绿化必须先进行防渗水处理和承重检测,需要大量资金投入,但政府和使用单位还没有此项专款。其次是法律配套还不完善。独立产权的房屋问题不大,但多业主商品房问题就大了。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;最重要的是观念还没有转变。许多业主存在“多一事不如少一事”的想法,认为进行了屋顶绿化,会平白无故增加养护工作的费用支出。此外,屋顶绿化在技术上也存在许多难点。屋顶绿化不像地面绿化那么容易。屋顶受负荷的影响,不可能放上许多供植物生长的栽培土壤或基质,影响供水供肥和固定植物。屋顶空气流动量大,水分挥发损失快,没有地下水可以持续供应,不但植物容易失水,难以很好生长,而且较大的植物难以固定。许多屋顶难以上人,给养护管理也带来诸多不便。屋顶绿化还应考虑到减少或防止屋顶渗漏、注意不引起火灾、种植后应起码有10年以上自然生长期、养护管理应达到少管理或不管理的目标等。这些在进行屋顶绿化前都要事先考虑到。[9]
    5 国内外重视屋顶绿化情况
    由于受资金、技术等条件限制,立体绿化在我国还未得到普及,因此政府部门有必要在政策、资金方面予以支持,逐步培育这个市场。据报道,从1999年开始,日本政府决定对修建楼顶花园的业主提供低息贷款;建筑面积在2000平方米以上、楼顶花园面积占楼顶总面积40%以上的,不仅可以得到修建楼顶花园所需资金的低息贷款,而且主体建筑也可享受部分低息贷款;东京城市建设管理部门规定:兴建大型建筑必须有一定比例的绿化面积,楼顶花园可以作为绿化面积使用。北京最近出台的《北京市城市环境建设规划》明确要求,北京市高层建筑中30%的层顶和低层建筑中60%的层顶要进行绿化。深圳市政府主管部门将屋顶绿化当作一项改善城区生态环境,提高城区景观质量的系统工程来抓。政府主管部门将在三大政策上加以扶持。这三大政策包括:第一,在产业政策上明确提出发展屋顶绿化,使之作为住宅产业化的一项重要内容。第二,在经济政策上运用税收、减息等经济杠杆,扶持引导房地产、物业管理企业等发展屋顶绿化。第三,在技术政策上研究、发展一套屋顶绿化的技术标准,解决屋顶绿化所产生的防水、防腐等一系列问题。上海明年准备将屋顶绿化纳入《上海绿化管理条例》,以法规形式确定屋顶绿化的地位,明确责任主体,支持屋顶绿化的推广,届时,新的住宅和商务楼,将在规划之初就要做出屋顶绿化设计。[10]
    6 屋顶绿化发展对策
    6.1 制定屋顶绿化的地方性法规和技术规范
    省级人大或政府应制定鼓励发展屋顶绿化的地方性法规和技术规范,政府要从规划开始就融入屋顶绿化的理念,为屋顶绿化建设创造前期条件,这需要绿化、住宅、规划等诸多部门的共同协调。老房子的屋顶绿化建设意义最大,问题也最大,因而应落实相关的政策和法规,责成相关单位,把屋顶绿化建设的硬指标定下来。
    6.2 加强对屋顶绿化的宣传
    以各种形式生动的、内容具体的实例宣传屋顶绿化的意义和作用,以及做屋顶绿化的法规和技术,并做好养护管理等配套工作,消除人们的思想顾虑,使发展屋顶绿化成为全社会的共识。[3]
    6.3 进一步规范管理和总结已取得的屋顶绿化的经验
    做好屋顶绿化的植物合理配置、轻质土选择、屋顶绿化植物的养护管理,切实解决屋顶安全负载、防排水、防渗漏等技术难题。认真学习屋顶绿化先进城市的经验和方法,对当地屋顶绿化工程进行规范管理和技术指导。
    6.4 推广科学的屋顶绿化技术,加强技术攻关和科研工作
    深入探讨适合当地屋顶绿化的优良草种及无土栽培,多花地被植物及观赏价值高的灌木、小乔木的筛选和引种试验,建立繁殖园,向市场提供量多质优的屋顶绿化植物,同时,研究设计更科学先进的建筑设计和绿化设计方案,提高屋顶绿化的技术水平,创建生态型屋顶绿化示范工程。
    6.5 抓紧培养城市屋顶绿化的专业人才
    在高等院校和职技校中开设屋顶绿化专业,抓紧培养城市屋顶绿化的专业人才,特别是一些既懂园林设计又懂建筑设计的复合型人才。
    7 屋顶绿化前景与展望
    我国是世界上发展最快的发展中国家,也是人口最多的国家之一,人均占有绿地极少、随着我国经济的高速发展,城市化进程的加快、城市人口日趋稠密,建筑日趋拥挤,城市闹市区日益增多,城市人均绿地占有面积将越来越少,屋顶绿化无疑是解决这一矛盾的最佳途径。日本、美国、波兰等国所处的纬度与我国相近,气候大体相似,而我国的海南、两广和福建的气候又与新加坡差不多,这些国家的屋顶绿化经验非常值得我们国家借鉴,可使我们少走许多弯路,对迅速改善我国城市环境质量、美化城市环境无疑有积极的推动作用。近来有人从研究城市生态系统的角度出发,对未来城市提出几种设想、其中设想之一是阶梯城市,即城市建筑物的楼层高矮不一、并把一幢楼房的楼顶建造成另一幢较高楼房的花园,或果园、菜地、绿地……这一设想就是充分利用楼顶空间进行屋顶绿化,增加城市的绿色空间和自然因素,达到保护、改善城市环境、健全城市生态系统,促进城市经济、社会、环境协调发展的目的。[11]
    屋顶绿化是节约土地、开拓城市空间、“包装”建筑的有效办法,是建筑与绿化艺术的有机结合,也是人类与自然的有机结合,是一种融建筑物的空间潜能与绿色植物的多种效益完美结合和充分发挥的产物。对多数城市来说,屋顶绿化至今还是人们所忽视的有待开垦的处女地。据估计,一座城市的屋顶面积总和,约为居住区的1/5,面积十分可观,开发前景非常广阔。建设部近日发出关于创建“生态园林城市”的通知,这将为屋顶绿化迎来巨大的商机和发展高峰。可以预见,若干年后,屋顶绿化这朵建筑与园艺相结合的奇葩,将为我们的都市空间增添更绚丽的色彩。无疑,我国发展屋顶绿化的前景很广,也很有必要,但是,必须坚持实事求是、因地制宜和科学合理地发展。各地应先进行不同模式的试验,选择适合当地屋顶绿化的植物、基质和管理体制及方法,切莫盲目推广。
    参考文献:
    [1]赵定国.屋顶绿化一次成坪.中国绿色时报,2004
    [2]白钊义.浅谈屋顶绿化.科技情报开发与经济,2003,(5):117-118
    [3]杨玉培,靳敏.发展屋顶绿化区 增加城市绿量.四川建筑,2002,(2):16-19
    [4]胡连真.提倡屋顶绿化促进城市建设.河南林业科技,2001,(2):38-39
    [5]吴焕忠,罗建春.屋顶绿化建植的探讨.四川林勘设计,2002(4):29-31
    [6]温渑,魏琨. 浅谈建筑立体绿化及推广.科技情报开发与经济,2003,13(12):139-140
    [7]王冬红,杨建明.太原市屋顶绿化应注意的若干问题.太原科技,2003(3):4-5
    [8]张阳,武六元.建筑立体绿化相关问题研究.西安建筑科技大学学报,2003,35(2):166-169
    [9]赵定国.屋顶绿化拓展新视野.中国绿色时报,2004
    [10]曾彩云.屋顶绿化——新的绿化产业.中国绿色时报,2004
    [11]赢文风,闪红光.国外生态城建设中立体绿化的发展动态.辽宁城乡环填科技,2000(4):60-61