張翼維，馬 攀，陳善湘，李嘗君，楊劍華

（湖南天泉生態(tài)草業(yè)工程有限公司，湖南　長(zhǎng)沙 410205）

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天泉生態(tài)屋頂綠化技術(shù)在“海綿城市”建設(shè)中的應(yīng)用
——以湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化工程為例

張翼維，馬 攀，陳善湘，李嘗君，楊劍華

（湖南天泉生態(tài)草業(yè)工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410205）

摘 要：以長(zhǎng)沙湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化工程為例，介紹了天泉生態(tài)屋頂綠化專利技術(shù)的應(yīng)用情況。該技術(shù)以無(wú)土生態(tài)基質(zhì)和耐旱耐貧瘠植物為載體，將防滲、隔離防根、保水、輕型基質(zhì)、植被等合為一體應(yīng)用于城市屋頂綠化。實(shí)踐表明：該技術(shù)可增加儲(chǔ)水量36～50 L/m2，可使建筑內(nèi)部平均降溫2～3℃，同時(shí)節(jié)約空調(diào)耗電量20%～40%，對(duì)城市水資源的減流、削峰、再利用效果顯著，在“海綿城市”建設(shè)中具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：天泉生態(tài)屋頂；海綿城市；蓄水

近年來(lái)，我國(guó)城市水生態(tài)平衡嚴(yán)重受損，影響了城市居民身體健康以及城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。面對(duì)城市水資源現(xiàn)狀，黨中央、國(guó)務(wù)院提出：建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”，即利用城市下墊面對(duì)降雨的蓄存，讓城市似“海綿”吸收和釋放雨水，從而適應(yīng)城市環(huán)境變化，應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害［1］。生態(tài)綠化屋頂作為“建筑屋面—綠地—硬化地面—雨水管渠—城市河道”五位一體的第一步，其源頭減控效果顯著，可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市降雨的“滲透、滯留、蓄存、凈化、回用、外排”，有利于構(gòu)建新型的城市低影響雨水開(kāi)發(fā)系統(tǒng)［2］。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料顯示，“天泉生態(tài)屋頂”具有的技術(shù)特性和創(chuàng)新設(shè)計(jì)已達(dá)到國(guó)外簡(jiǎn)潔屋頂綠化同類技術(shù)的先進(jìn)水平，擁有多項(xiàng)專利和專有技術(shù)。“天泉生態(tài)屋頂”以天泉無(wú)土生態(tài)基質(zhì)、景天科植物和耐旱、耐熱灌木為主要材料［3］，采取將隔離層、過(guò)濾排水層、種植層、植被層合為一體的技術(shù)結(jié)構(gòu)，工廠化生產(chǎn)后安置到屋頂。屋頂植物無(wú)需精細(xì)管理就具有蓄水、保水之功效，且無(wú)積水現(xiàn)象發(fā)生，能實(shí)現(xiàn)對(duì)城市降雨的再利用，既可減少人工灌溉、節(jié)水，同時(shí)又有明顯減流、削峰作用，可在南方“海綿城市”建設(shè)中廣泛應(yīng)用。

1 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化方案

1.1 湘江新區(qū)交通樞紐中心概況

長(zhǎng)沙湘江新區(qū)交通樞紐中心位于長(zhǎng)沙湘江新區(qū)的核心區(qū)域，湘江新區(qū)是中部第1個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，正努力朝全國(guó)兩型社會(huì)建設(shè)引領(lǐng)區(qū)發(fā)展。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，1月平均溫普遍在0℃以上，夏季較熱，7月平均氣溫約25℃，年降水量在1 400 mm以上。隨著“海綿城市”建設(shè)工作的推進(jìn)，城市水系統(tǒng)建設(shè)以及城市立體綠化日趨受到人們的重視，湘江新區(qū)交通樞紐作為集地鐵、長(zhǎng)短途客運(yùn)、城市公交、出租車、社會(huì)車輛等多種交通功能及多種商業(yè)功能于一體的城市交通綜合樞紐，其屋頂節(jié)能綠化措施勢(shì)在必行。

1.2 湘江新區(qū)交通樞紐總體屋頂綠化方案

根據(jù)湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂特點(diǎn)，結(jié)合外界氣候因素以及天泉生態(tài)屋頂植被的生長(zhǎng)特性，確定整個(gè)屋頂以“海綿城市”建設(shè)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，項(xiàng)目將屋頂排水管系統(tǒng)連入地下蓄水池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市水資源的循環(huán)利用，同時(shí)發(fā)揮其對(duì)城市水資源的區(qū)域調(diào)控作用。屋頂植被主要為小喬木、灌木、藤本、地被草坪等，修筑蓄水池，使之與天泉生態(tài)屋頂草毯形成喬-灌-草以及多種水景的景觀配置，通過(guò)一段時(shí)期的生長(zhǎng)形成穩(wěn)定的生物群落，實(shí)現(xiàn)雨養(yǎng)型屋頂綠化（見(jiàn)圖1）。

圖1 湘江新區(qū)交通樞紐屋頂綠化鳥(niǎo)瞰圖

湘江新區(qū)交通樞紐屋頂綠化工程將整個(gè)屋頂設(shè)計(jì)為3個(gè)主要功能區(qū)，該屋頂項(xiàng)目建成后不僅能發(fā)揮收納城市降雨、調(diào)節(jié)所在區(qū)域雨水資源的功能，還能發(fā)揮休閑、運(yùn)動(dòng)、科普的作用，為城市居民提供綠色生態(tài)的娛樂(lè)休閑場(chǎng)所（見(jiàn)圖2和圖3）。

2 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化實(shí)施步驟

2.1 屋頂基礎(chǔ)建設(shè)施工

屋頂基礎(chǔ)建設(shè)施工主要包括：工程放樣、放線，屋頂排水溝、盲溝以及種植區(qū)排水層修筑。施工過(guò)程中需將該工程的排水系統(tǒng)接入建筑物已有的排水管道，通過(guò)湘江新區(qū)交通樞紐中心地下蓄水池對(duì)城市雨水進(jìn)行收集，水體經(jīng)過(guò)處理后可用于屋頂以及建筑物周邊的植物養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市降雨的儲(chǔ)存、緩釋作用。

另外，為了避免因長(zhǎng)時(shí)間降雨導(dǎo)致的屋頂滲漏以及屋頂植物爛根、死亡現(xiàn)象，屋頂綠化工程中還需回填厚約40～50 cm的天泉無(wú)土營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)（采用“高活性腐殖酸復(fù)混肥及其制備方法”的發(fā)明專利技術(shù)，專利號(hào)：ZL201010511374.1），并鋪設(shè)防滲層、隔離層、保水層等（圖4）。同時(shí)，這一措施還可在一定程度上緩解晝夜溫差過(guò)大對(duì)屋頂壽命的不利影響。需注意的是：增加的噴灌設(shè)施需接入建筑物的排水系統(tǒng)，以提供屋頂植物后期生長(zhǎng)所需水分。

圖2 湘江新區(qū)交通樞紐屋頂綠化功能布局圖

圖3 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂現(xiàn)狀實(shí)景

2.2 屋頂植被的種植

圖4 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)回填

屋頂基礎(chǔ)建設(shè)工程完成之后采用天泉特有的屋頂營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行屋頂植物種植。該基質(zhì)源于天泉的專利和專有技術(shù)，產(chǎn)品原材料為農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，無(wú)毒無(wú)害，經(jīng)生物發(fā)酵后無(wú)蟲(chóng)卵，且質(zhì)地輕、保水性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)豐富，有利于植物的正常生長(zhǎng)［4］。

屋頂草坪采用天泉系列配方草種技術(shù)和天泉特有的佛甲草種植盤(pán)（專利號(hào)：ZL200520051596.5X，是天泉為適應(yīng)市場(chǎng)不同層次的需求而研制的獨(dú)有技術(shù)，見(jiàn)圖5），其植被均屬于能適應(yīng)屋頂高溫、干旱氣候環(huán)境的景天科植物。同時(shí)，為滿足屋頂綠化的景觀效益以及噴灌設(shè)施范圍，只需對(duì)佛甲草種植盤(pán)的擺放方式進(jìn)行規(guī)劃，在保持屋頂植被成活的同時(shí)，形成較好的即時(shí)景觀效果。

圖5 天泉新型屋頂綠化種植盤(pán)模型（專利）

3 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化初步成效

3.1 屋頂植被的生長(zhǎng)概況

湘江新區(qū)交通樞紐屋頂綠化工程于2014年5月開(kāi)始修建，到2015年11月屋頂植物生長(zhǎng)狀況如圖6所示。從圖6中可以看出，屋頂植被基本全部恢復(fù)正常生長(zhǎng)，尤其是景天科植物中的佛甲草，其平均株高達(dá)10～15 cm，且呈毯狀，對(duì)降雨的吸收、滯納能力較強(qiáng)，能在一定程度上緩解湘江新區(qū)交通樞紐區(qū)域內(nèi)的雨洪管理壓力。

圖6 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂植被的恢復(fù)概況

3.2 屋頂喬、灌、草配置

該項(xiàng)目根據(jù)湖南地區(qū)的氣候條件以及適應(yīng)高層屋頂綠化的需要，以具有耐旱、抗高溫、耐寒、淺根和易養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)的月季、柏樹(shù)、鐵樹(shù)、石楠、蘭引草毯、佛甲草和蔓長(zhǎng)春等常綠灌木、花卉、草坪作為主要綠化品種。2015年11月，該工程灌木、花卉、草坪的生長(zhǎng)狀況如圖7所示。從圖7中可以看出，灌木、花卉、草坪已完全恢復(fù)正常生長(zhǎng)，95%以上的灌木已萌生新枝，天泉生態(tài)屋頂草100%存活且地上部分和地下部分的生長(zhǎng)勢(shì)均較好，植物根系廣泛分布于整個(gè)屋頂種植層，在滿足屋頂景觀效果的同時(shí)，充分發(fā)揮了滯留雨水、節(jié)能減排、緩解熱島效應(yīng)等作用。

另外，屋頂綠化在增加城市綠色空間的同時(shí)，通過(guò)建筑雨水管斷接技術(shù)，將雨水管線接入湘江新區(qū)交通樞紐中心地下水體收集池集中貯存雨水，水體經(jīng)凈化處理后可“反哺”湘江新區(qū)交通樞紐中心的屋頂綠化、周邊綠化養(yǎng)護(hù)、景觀用水、補(bǔ)給地下水等，從而改善了城市生態(tài)環(huán)境。

圖7 湘江新區(qū)交通樞紐中心喬、灌、草的配置狀況

3.3 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化工程在“海綿城市”建設(shè)中作用

3.3.1 水資源再利用現(xiàn)狀 該項(xiàng)目利用小型、低成本的景觀方式來(lái)控制降雨所產(chǎn)生的徑流，在項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中，設(shè)置水池并種植水生植物（如圖8所示），并將管線接入湘江新區(qū)交通樞紐中心的排水系統(tǒng)，構(gòu)建新型的城市低影響雨水開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了雨養(yǎng)型屋頂綠化。實(shí)踐表明：該技術(shù)可增加儲(chǔ)水量36～50 L/m2。目前，該屋頂綠化工程基本實(shí)現(xiàn)對(duì)城市降雨的資源化利用，收儲(chǔ)的城市降水基本可滿足屋頂綠化植物生長(zhǎng)所需的水分，在一定程度上降低了城市建設(shè)成本。同時(shí)，該項(xiàng)目保護(hù)利用了天然水系，使屋頂中的園林、綠地及景觀水體與建筑物的水利調(diào)蓄設(shè)施相結(jié)合，形成城市防排水體系，降低了城市市政建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)費(fèi)用。此外，該項(xiàng)目還可在一定程度上降低城市水災(zāi)發(fā)生幾率，減少水災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失以及治理水環(huán)境所產(chǎn)生的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.3.2 隔熱保溫效果 天泉大型屋頂綠化為城市形成一片“空中森林”，成功實(shí)現(xiàn)綠地資源再生，將極大地改善城市的小氣候，緩解城區(qū)的“熱島效應(yīng)”。經(jīng)測(cè)試：完整的屋頂綠化可使建筑內(nèi)部平均降溫2～3℃，同時(shí)節(jié)約空調(diào)耗電量20%～40%。

圖8 湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化工程水資源再利用現(xiàn)狀

3.3.3 吸塵降霾作用 天泉大型屋頂綠化，豐富的植物材料和平地的植物一樣，具有釋放氧氣、吸收二氧化碳、吸收有毒氣體、吸附塵埃等作用。據(jù)專業(yè)測(cè)試：每平方米每天吸收二氧化碳15 mg，釋放氧氣9 mg；吸塵滯霾作用明顯，可吸收灰塵150～200 g/（m2·a）左右。

屋頂綠化能調(diào)節(jié)空氣濕度、使城市空氣清新、潔凈、與地面植物相比，屋頂植物生長(zhǎng)位置較高，能在城市上空多層次地凈化空氣，起到地面植物達(dá)不到的效果。還可以調(diào)節(jié)人們的視覺(jué)感受，對(duì)身居鬧市環(huán)境中的人們減緩緊張度、消除工作中的疲勞、減緩心理壓力起到良好的調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)論與討論

為解決城市水生態(tài)失衡及城市雨洪問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)水資源永續(xù)利用，全國(guó)16 個(gè)城市率先進(jìn)行“海綿城市”建設(shè)?！昂＞d城市”也稱為“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”（Low Impact Design or Develop-ment，簡(jiǎn)稱LID），即降雨時(shí)，通過(guò)具有“吸收、存儲(chǔ)、滲透、凈化”功能的系統(tǒng)管理城市降雨。

屋頂綠化作為有限城市空間內(nèi)提高綠地率最有效的方法之一，即有利于改變城市的空中景觀、凈化城市空氣、降低城市熱島效應(yīng)，也可通過(guò)屋頂綠化提高城市蓄水能力，減少城市降雨的下泄和流失。據(jù)估計(jì)，實(shí)施屋頂綠化后，建筑物屋頂可滯留50%的城市降雨，降雨可貯藏于植物根部、栽培基質(zhì)或屋頂水池中［5］，降低對(duì)地下水道的壓力，有利于城市大氣環(huán)境平衡及城市水環(huán)境管理。同時(shí)，屋頂綠化還具有明顯的隔熱保溫效果和吸塵降霾作用。

湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂生態(tài)綠化工程，采用“天泉新型屋頂綠化技術(shù)”與傳統(tǒng)屋頂綠化技術(shù)相結(jié)合的方式，其中“天泉新型屋頂綠化技術(shù)”將防滲層、隔離防根層、保水層、輕型基質(zhì)層和植被層連成整體，方便安裝和維護(hù)，且無(wú)須對(duì)屋頂進(jìn)行特殊處理，適用于各種新、舊建筑屋頂，具有較強(qiáng)的可推廣性［6］。

通過(guò)對(duì)湘江新區(qū)交通樞紐中心屋頂綠化工程的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月內(nèi)，屋頂植被根系可深入營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)或土壤中，植物恢復(fù)正常生長(zhǎng)后，地上部分與地下部分相結(jié)合，可降低土壤以及生態(tài)基質(zhì)的流失率，增加對(duì)城市降水的滯留量，緩解城市內(nèi)部洪澇災(zāi)害；同時(shí)，還可改善城市環(huán)境，加強(qiáng)屋頂綠化工程的景觀效果，促進(jìn)湖南省“海綿城市”的建設(shè)工作。據(jù)估算，該屋頂綠化工程可增加儲(chǔ)水量36～40 L/m2，使建筑物平均降溫2～3℃，節(jié)約空調(diào)耗電量20%～40%，達(dá)到了“海綿城市”建設(shè)的目標(biāo)。

綜上所述，以“天泉新型屋頂綠化技術(shù)”與傳統(tǒng)屋頂綠化技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行屋頂綠化，可實(shí)現(xiàn)快速、有效、可持續(xù)屋頂覆綠，是集生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益于一體的屋頂綠化工程，該工程可滿足“海綿城市”建設(shè)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境影響最低的開(kāi)發(fā)建設(shè)，值得廣泛推廣。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Application of Tianquan Ecological Roof Green Technology in Construction of “Sponge City”——Taking the Roof Greening Project of the Traffic Hub in Xiangjiang New District as An Example

ZHANG Yi-wei，MA Pan，CHEN Shan-xiang，LI Chang-jun，YANG Jian-hua
（Tian-Quan Ecological Grass Engineering Co. Ltd， Changsha 410205， PRC）

Abstract：Taking the roof greening project of the traffic hub in Changsha Xiangjiang New District as an example， introduced the application situation of Tianquan ecological roof green patent technology. The technology took the non-soil ecological substrate and the drought tolerant plant as the carrier， applied prevent leakage， anti-root isolation， water retention， light substrate， vegetation and so on as one to the urban roof greening. Practice showed that the technology can increase the storage capacity 36～50 L/m2， can make the interior of the building an average temperature drop 2～3℃， save the power consumption of air conditioner is 20%～40% at the same time， have the significant effect on the reduction of the urban water resources， peak shaving， and recycling， there is a good application prospects in the construction of “sponge city”.

Key words：Tianquan ecological roof； sponge city； water storage

中圖分類號(hào)：S731.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-060X（2016）05-0069-04

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.05.020

收稿日期：2016-03-16

作者簡(jiǎn)介：張翼維（1963-），男，湖南寧鄉(xiāng)縣人，高級(jí)園林工程師，主要從事生態(tài)屋頂綠化的研究與應(yīng)用、無(wú)土生態(tài)草毯的研究與應(yīng)用、生態(tài)環(huán)境治理等工作。