1 城市雨水問題

　　城市建設(shè)導(dǎo)致自然植被和土壤等覆蓋的自然地表不斷遭到破壞，自然地表被建筑、道路、停車場等人工構(gòu)筑物所替代。長期以來，在這些人工構(gòu)筑物的建設(shè)中一直采用不透水面層的處理，使得降落在其表面的雨水通過排水裝置迅速排入城市雨水管網(wǎng)。隨著城市化進(jìn)程的加快和城市空間區(qū)域的迅速蔓延擴(kuò)張，城市的人工硬質(zhì)表面不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致雨水在短時間內(nèi)大量匯集，城市雨水管網(wǎng)的負(fù)荷不斷加重。城市的雨水大量排出城市，排入河流、溪流等水體，一方面造成下游地區(qū)的洪水威脅，另一方面城市的硬質(zhì)表面切斷了城市自身地下水的補(bǔ)給，造成地下水位下降等嚴(yán)重問題。

2 屋頂綠化在城市雨水利用方面的作用

　　城市雨水收集利用方式主要包括屋面雨水利用、屋頂綠化雨水利用、園區(qū)雨水利用和回灌地下水雨水利用四種，屋頂綠化是城市雨水利用的一個重要組成部分，推廣屋頂綠化可以軟化城市第五立面的硬質(zhì)表面，有效地蓄積與利用雨水，對緩解城市雨水問題起到不可忽視的作用。在歐洲和北美的許多國家的城市，隨著減少城市雨水排放的潮流興起，減少雨水排放被認(rèn)為是屋頂綠化的主要益處，因此屋頂綠化在各類建筑上得到廣泛運(yùn)用，特別是在德國，從上個世紀(jì)50年代就開始了推廣屋頂綠化。

圖1 德國屋頂花園(半密集型)

2.1屋頂綠化可以有效地削減屋面雨水徑流量
　　屋頂綠化系統(tǒng)可使屋面徑流系數(shù)減小到非屋頂綠化的0.3（見表1），部分屋頂都被植被覆蓋后，屋面排水可以大量減少，減輕了城市排水系統(tǒng)的壓力，同時也可以顯著減少處理污水的費(fèi)用。

表1 屋面雨水徑流系數(shù)對比表

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明綠化屋頂可以使排水強(qiáng)度減低70%，在排水工程中可以相應(yīng)的減小下水管道、溢洪管及儲水池的尺寸，節(jié)省建造費(fèi)用。
2.2 屋頂綠化具有儲水功能
　　綠化屋面可以通過植物的莖葉對雨水的截流作用和種植基質(zhì)的吸水把大量的降水儲存起來，實(shí)驗(yàn)表明，大約有一半的降水留存在屋面上。另外，綠化屋面排水層往往又可作蓄水層，多余水蓄在卵石層內(nèi)，當(dāng)種植土干燥時，又可返吸入土中�，F(xiàn)在常采用的塑料蓄排水盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵石作為排水層（見圖2），可在凹處蓄積一部分雨水，在排水的同時還有50%蓄水功能（每平方米可正常蓄水10公升以上），具有保持土壤濕潤的作用。同時由于植物生長的根系是追水而生，蓄排水功能保證了植物生長所需的足夠水分，也使根系快速向下生根，牢固的扎根于土壤中。

　　綠化屋頂上蓄積的雨水不僅可以為屋頂綠化的植物提供水分補(bǔ)給，還可通過水分蒸發(fā)改善建筑的小環(huán)境。在多雨地區(qū)，屋頂綠化可以與蓄水池相結(jié)合，大雨后覆土吸水飽和，多余水積蓄起來，不使流失。當(dāng)土壤干燥時，可以使用積存水澆灌。在一些易受洪水影響的地區(qū)，綠化屋頂通過其蓄積雨水的能力可以控制暴雨雨水流量的70%～100%。
2.3屋頂綠化與雨水滲漏和地下水補(bǔ)給
　　所謂雨水滲漏是指將雨水經(jīng)過一定的處理后讓其滲入地下，一來減少了向城市雨水管網(wǎng)的排水量，二來有利于地下水形成。
　　由于建筑系統(tǒng)的上部結(jié)構(gòu)和下部構(gòu)造都是封閉的，綠化屋頂系統(tǒng)本身不能把地表水滲漏到地下，由綠化屋面滲出的水較之普通屋面大大減少，而且排放速度減緩，可以通過排水管引入地下，讓其緩慢滲入，成為地下水的補(bǔ)給。還可以把屋頂排出的雨水收集在雨水蓄積池中，在需要補(bǔ)充水的時候利用。
　　把屋頂綠化、蓄水池和雨水滲漏補(bǔ)給地下水等措施結(jié)合起來，可以使因?yàn)榻ㄖ�而被破壞的自然的水循環(huán)過程得到恢復(fù)，其核心在于屋頂綠化補(bǔ)償了建筑占據(jù)的自然植被，如果在城市各類建筑上廣泛建設(shè)屋頂花園，就可以大大緩解城市的雨水排放量大和地下水減少等問題，改善城市的水環(huán)境。
　　可見，屋頂綠化是增加城市雨水利用，改善城市水環(huán)境的良好開端。

3屋頂綠化的實(shí)際應(yīng)用

    屋頂綠化除了具有上述雨水利用方面的作用外，還具有緩解城市熱島效應(yīng)，改善屋頂熱工性能等作用，因此，綠化屋頂是一種值得推廣的建筑方式，在德國等發(fā)達(dá)國家，屋頂綠化技術(shù)已經(jīng)日趨成熟并得到廣泛運(yùn)用(見圖3)。
3.1 屋頂綠化的分類與運(yùn)用范圍

　　按照屋頂花園的種植密度和養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，可以將常見的屋頂花園分為三大類，一是普及型（見圖4），厚度15cm以下，主要種植苔蘚、景天科草坪，主要是屋頂綠化；二是半密集型（見圖1），厚度15至25cm，種植草坪和灌木；三是密集型（見圖5），也是真正的屋頂花園，厚度25—100cm，可以種植從草坪、花卉、灌木到喬木等各種植物，也包括園路、水池、各類園林小品。
　　屋頂綠化既可用于平屋頂，也可用于坡屋頂。新舊建筑都可以進(jìn)行屋頂綠化。屋頂花園可以適用于各類用途的建筑。
　　公共建筑，包括商業(yè)建筑、辦公建筑、學(xué)校建筑等，有較大面積的屋面，一般處于城市的中心地段，將這類建筑屋面做成種植屋面，可形成規(guī)模，彌補(bǔ)城市中心地段綠化面積普遍不足的現(xiàn)狀。有條件的可做成屋頂花園，特別是商業(yè)建筑的屋頂花園還有其獨(dú)特的商業(yè)價值。大片的公共建筑，其屋頂?shù)木G化連成一片，不但是城市的又一景觀，也是控制城市空氣污染、減少城市雨水排放，優(yōu)化排放雨水水質(zhì)的有效辦法。

圖6 北京酈城小區(qū)住宅種植屋面

　　住宅建筑可以運(yùn)用種植屋面優(yōu)化建筑的熱工性能，改善居住環(huán)境。當(dāng)前有許多新建的生態(tài)住宅區(qū)廣泛運(yùn)用了屋頂綠化技術(shù)（如圖6），還有一些住宅區(qū)對原有建筑屋面進(jìn)行平改綠、坡改綠等改造，收到良好的效果，如福州市湖濱一至四里平改綠試點(diǎn)工程（如圖7）。

圖7 福州市湖濱一至四里平改綠試點(diǎn)工程

3.2 屋頂綠化的技術(shù)支持
　　德國為解決屋頂?shù)木G化問題作了大量的技術(shù)研究，植物和種植土壤的選擇是屋頂綠化的技術(shù)關(guān)鍵，蓄排水設(shè)施是屋頂花園雨水利用的重要環(huán)節(jié)，防滲漏和屋面荷載則是安全保障。
　　植物應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝妥匀粭l件，篩選本地生的耐旱植物，還應(yīng)與土壤類型、厚度相適應(yīng)。為使植物種植后能形成有活力的生態(tài)系統(tǒng)，植物品種要進(jìn)行合理搭配，一般要多于９個種類。屋頂綠化對屋面種植層的基質(zhì)的厚度、材料成份、構(gòu)造措施也有特殊的要求。種植基質(zhì)應(yīng)選擇孔隙率高、密度小、耐沖刷，且適宜植物生長的天然或人工材料。在德國常用的有火山石、沸石、浮石等，目前大量采用的燒結(jié)土，在我國國內(nèi)也有大量的資源，此土可以保水，并且在水份多的情況下具有快速排水的功能，植物后期生長不易板結(jié)。選種的植物多為色彩斑斕的各種矮小草本植物，十分宜人。屋頂?shù)姆N植層基質(zhì)一般７到９厘米厚。屋頂綠化后，由于種植層有大量孔隙，下雨后可吸收大量雨水，供屋頂植物使用，因此一般都不需對屋頂植被進(jìn)行專門管理。目前國內(nèi)采用的屋頂綠化種植技術(shù)主要有兩種，一種是采用輕型基質(zhì)栽培的空中花園種植技術(shù)；另一種是一次成坪的苗塊及無土草坪氈技術(shù)。
　　屋頂綠化需要著重考慮蓄水和排水的統(tǒng)一。自然降水后，尤其是短時間大量密集的降水若不能在短時間內(nèi)排走，可能會造成屋面短時間內(nèi)積水重量超出屋面荷載，危機(jī)建筑安全。在干旱少雨的季節(jié)，又需要屋頂綠化有蓄水功能保證植物的正常生長。現(xiàn)在多采用蓄排水盤結(jié)合其上的燒結(jié)土基質(zhì)層和其下的保濕層滿足蓄排水的要求（如圖8）。

圖8 屋頂花園構(gòu)造示意圖

　　在屋面種植的防水措施方面，一般情況下，最好采用具有隔根功能的防水材料。 傳統(tǒng)做法多采用注有添加劑的改性瀝青卷材用作防水隔根材料，一些最新的產(chǎn)品如VEDAPLAN-BR-竹根系防穿刺綠色屋面防水卷材，可以用于抵御竹類、莎草等強(qiáng)大的根狀莖。在做屋面種植之前要進(jìn)行48小時的閉水試驗(yàn)，認(rèn)真檢查屋面防水是否有死角。
　　在屋面荷載方面，普及型屋頂綠化一般對于屋面的荷載沒有特殊的要求，在舊房改造、平改綠等工程項(xiàng)目中可以廣泛使用。半密集型屋頂綠化一般要求屋面荷載在每平方米300公斤以上，密集型屋頂綠化要求屋頂荷載每平方米500公斤以上，造價每平方米400元以上，管理養(yǎng)護(hù)要精細(xì)。采用屋頂綠化的建筑最好在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就充分考慮種植屋面的要求，并可省去屋頂?shù)谋�溫層，可以降低建筑成本和屋頂荷載。
3.3 綠化的政策支持
　　由于屋頂花園的建設(shè)往往會增加建筑屋面工程造價，在德國及其它一些發(fā)達(dá)國家的許多城市都頒布了專門的政策法規(guī)推廣屋頂綠化。例如德國聯(lián)邦政府以法規(guī)形式規(guī)定新的建筑產(chǎn)生的對環(huán)境的影響必須降低到最小程度，許多城市都以法規(guī)形式規(guī)定建房者必須通過屋頂綠化等方式償還一定面積的綠化。德國聯(lián)邦法律規(guī)定對于與市政排污系統(tǒng)連接的部分要按照雨水排放面積的總平米數(shù)來收取費(fèi)用，鼓勵業(yè)主通過建造種植屋面可以按折扣費(fèi)率收取費(fèi)用而得到收益。漢諾威等城市頒布了專門的《屋頂綠化建筑規(guī)劃指導(dǎo)方針》，詳細(xì)說明屋頂綠化的優(yōu)缺點(diǎn)，并明確規(guī)定哪些情況下應(yīng)進(jìn)行屋頂綠化。
　　美國芝加哥為減輕城市熱島效應(yīng)，正推動一項(xiàng)屋頂花園工程來為城市降溫。日本東京明文規(guī)定新建筑占地面積只要超過1000平方米，屋頂?shù)?/FONT>1/5必須為綠色植物所覆蓋，否則開發(fā)商就得接受罰款。
　　在我國，屋頂綠化已在北京、上海、成都、深圳、杭州等大城市開始得到政府的大力推廣。例如上海市今年將對屋頂綠化給予法律支持，把其納入《上海市綠化管理?xiàng)l例》，新建住宅和商務(wù)樓均將被強(qiáng)制推行屋頂綠化，這樣全市有可能增添1至2億平方米的空間綠化；北京在2004年至2008年《北京市城市環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》中規(guī)定高層建筑中30％要進(jìn)行屋頂綠化，低層建筑中60％要進(jìn)行屋頂綠化；成都市則規(guī)定，凡是12層樓以下、40米高度以下的中高層和多層、低層非坡屋頂建筑必須按要求實(shí)施屋頂綠化，凡是成都市范圍內(nèi)建筑竣工時間在近20年以內(nèi)、產(chǎn)權(quán)明晰、滿足房屋建筑安全要求的建筑均可實(shí)施屋頂綠化。
　　國內(nèi)大城市的這些相關(guān)政策法規(guī)的相繼出臺，為屋頂綠化的推廣營造了良好的環(huán)境氛圍，還需要進(jìn)一步加大政策支持力度，細(xì)化屋頂綠化的整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工等方面的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，同時通過適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)補(bǔ)償鼓勵和引導(dǎo)業(yè)主建造綠化屋面。