陳興幫　鄧蘭英　　陳　波

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·綠色環(huán)保·建筑節(jié)能·

基于海綿城市理念的綠色屋頂建構(gòu)探討★

陳興幫1鄧蘭英2陳波3

(1．四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川遂寧629000;2．遂寧市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理局，四川遂寧629000; 3．遂寧市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理局河?xùn)|新區(qū)分局，四川遂寧629000)

摘要:初步分析了綠色屋頂建設(shè)的必要性以及現(xiàn)階段面臨的問題，探討了不同類型綠色屋頂?shù)募夹g(shù)指標(biāo)，提出了不同類型建筑所適合的綠色屋頂類型，以實(shí)現(xiàn)綠色屋頂規(guī)劃和建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞:海綿城市，綠色屋頂，雨水系統(tǒng)，屋頂載荷

0　引言

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)主要有三種途徑:1)對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù);2)生態(tài)恢復(fù)和修復(fù);3)低影響開發(fā)。作為我國海綿城市建設(shè)內(nèi)容之一，綠色屋頂滿足低影響開發(fā)、生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)的要求，能夠有效降低雨水徑流量，消減暴雨峰值，降低雨水匯流時(shí)間。

如何抓住海綿城市建設(shè)契機(jī)促進(jìn)綠色屋頂?shù)膶?shí)施，實(shí)現(xiàn)土地效益和提升城市空間品質(zhì);如何根據(jù)不同類型建筑建設(shè)綠色屋頂，實(shí)現(xiàn)綠色屋頂與建筑的契合;如何對已建和新建建筑綠色屋頂設(shè)計(jì)和施工，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工的標(biāo)準(zhǔn)化，已成為各大城市在海綿城市建設(shè)中積極探索的重點(diǎn)問題。

1　綠色屋頂建設(shè)必要性

1．1提升人居環(huán)境

由國際生態(tài)和環(huán)境組織調(diào)查數(shù)據(jù)得出，城市建設(shè)中人居最佳環(huán)境的指標(biāo)為人均綠地超過60 m2，在我國，由于土地的稀缺性和城市建設(shè)的盲目開發(fā)，城市綠地面積和人居綠地指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。在大多數(shù)城市舊城區(qū)，都存在建設(shè)用地稀缺、建設(shè)密度過高和開發(fā)強(qiáng)度過大等現(xiàn)象，缺乏可以改造為綠地的建設(shè)用地，大量的建筑屋面特別是以平屋頂為主的建筑，具備改造成為綠色屋頂?shù)臐摿?，一?0%的已建建筑改造成為綠色屋頂，可增加大量綠地面積，提高人均綠地指標(biāo)，最終提升人居環(huán)境［1，2］。

1．2服務(wù)海綿城市建設(shè)

通過綠色屋頂建設(shè)，每平方米的綠色屋頂能存水50 L左右，可有效減少屋面徑流總量和徑流污染負(fù)荷，具有節(jié)能減排的作用;同時(shí)，通過綠色屋頂雨水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)有組織排水，儲水及回用的功能。

2　綠色屋頂分類及建造選擇

在高樓林立的城市中，建筑屋面是城市重要的雨水匯集面和雨水徑流發(fā)生地、匯集和排放地，同時(shí)也是雨水污染的匯集地，發(fā)生地和消除地。根據(jù)海綿城市建設(shè)要求，建筑屋面在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇對徑流雨水水質(zhì)無影響或影響較小的建筑屋面及外立面材料，建筑屋面不宜采用瀝青或?yàn)r青油氈。經(jīng)分析，常用建筑材料對海綿城市影響如表1所示［3，4］。

表1　不同屋頂海綿指標(biāo)

綜合分析，要滿足海綿城市建設(shè)的最終目的，新建建筑宜選擇綠色屋頂作為常用屋頂形式，具備改造條件的已建建筑，應(yīng)選擇綠色屋頂作為改造目標(biāo)。

人力資本理論起源于經(jīng)濟(jì)學(xué)研究，17世紀(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)家威廉·配第首次提出勞動(dòng)決定價(jià)值基本理論，之后亞當(dāng)·斯密、馬歇爾、費(fèi)雪等人對其進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。人力資本理論的構(gòu)建者美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家西奧多·W·舒爾茨認(rèn)為，人力資本是凝結(jié)在人身上的資本，包括教育、職業(yè)培訓(xùn)支出以及機(jī)會成本，是以人為載體的各種知識技能存量的總和；人力資本是最重要的資源，其促進(jìn)國民收入增加的作用優(yōu)于其他物質(zhì)資本；應(yīng)當(dāng)把人力資本看作是一種投資而非消費(fèi)行為，教育投資是提升人力資本的主要手段［1］。

2．1改建建筑建構(gòu)選擇

在屋頂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防滲條件允許的情況下，平屋面、坡度小于15°的屋面以及坡度小于30°的裙房屋面可進(jìn)行綠色屋頂改造，綠化形式優(yōu)先選擇簡單式屋頂綠化。條件不適合的進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)改建雨水立管，采用斷接等方式將屋面雨水引入建筑周邊低影響開發(fā)設(shè)施入滲或下接儲水罐儲存。

2．2新建建筑建構(gòu)選擇

低層及多層住宅方案以坡屋頂為主的建筑，基于成本考慮不建議采用屋頂綠化，新建局部坡屋頂住宅，可建設(shè)花園式屋頂綠化;高層居住建筑宜采用平屋頂，可建設(shè)簡單式屋頂綠化或組合

3　綠色屋頂建構(gòu)要點(diǎn)

為達(dá)到海綿城市建設(shè)要求，綠色屋頂在設(shè)計(jì)應(yīng)以雨水的滯和凈為基礎(chǔ)，以達(dá)到雨水有組織排放的目標(biāo)，滿足屋頂載荷情況下宜考慮雨水的蓄水和回用，即滿足海綿城市建設(shè)中的滯、蓄、凈、用、排的功能。重點(diǎn)考慮以下要素:屋頂結(jié)構(gòu)荷載、雨水排放和蓄積、景觀和植物種植方式、風(fēng)力影響、防火、耐根穿刺和保溫、澆灌、種植區(qū)隔離帶、養(yǎng)護(hù)和上人通道、系統(tǒng)運(yùn)作和建造成本。

3．1設(shè)計(jì)步驟

在充分調(diào)查前期資料后，可開始設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)步驟如下: 1)改建建筑計(jì)算屋面結(jié)構(gòu)荷載(新建建筑在建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮載荷);2)確定屋面構(gòu)造層次;3)絕熱層設(shè)計(jì)(確定絕熱材料的品種規(guī)格和性能);4)防水層設(shè)計(jì)(確定耐根穿刺防水材料和普通防水材料的品種規(guī)格和性能);5)保護(hù)層和排蓄水系統(tǒng)設(shè)計(jì);6)種植設(shè)計(jì)(確定種植土類型、種植形式和植物種類);7)灌溉及電氣照明系統(tǒng)設(shè)計(jì);8)園林小品和細(xì)部構(gòu)造。

3．2屋頂結(jié)構(gòu)載荷

屋頂結(jié)構(gòu)載荷是綠色屋頂?shù)暮诵模唵问骄G色屋頂荷載不應(yīng)小于1．0 kN/m2，花園式綠色屋頂荷載不應(yīng)小于3．0 kN/m2，均應(yīng)納入屋面結(jié)構(gòu)永久荷載。屋頂綠化系統(tǒng)的重量計(jì)算是以所有材料的飽和重量進(jìn)行計(jì)算的(即可變載荷)，主要包括基質(zhì)層、蓄水模塊和植物三個(gè)方面。

1)基質(zhì)層。基質(zhì)層需考慮在濕容重和干容重狀態(tài)下的重量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，基質(zhì)層在濕容重狀態(tài)下的重量為干容重的1．2倍～1．5倍?；|(zhì)層在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同排水要求選擇基質(zhì)材料，根據(jù)不同類型的植物選擇基質(zhì)層深度。

2)植物荷重。在計(jì)算植物重量時(shí)，應(yīng)包括初栽植物荷重和植物生長期增加的可變荷載，除須考慮初始植物載荷對屋頂?shù)挠绊?，還需考慮植物生長后荷重(見表2)。

表2　不同類型植物荷重

3)蓄水模塊荷重。在設(shè)計(jì)蓄水模塊容量時(shí)，需以屋頂載荷為基礎(chǔ)，建議計(jì)算公式如下:

蓄水模塊容量=(屋頂載荷－結(jié)構(gòu)層重量－基質(zhì)層濕容重－植物生長載荷)×0．7。

3．3雨水排放和蓄積

在海綿城市建設(shè)中，雨水系統(tǒng)的建設(shè)是核心。當(dāng)屋頂綠化吸收大部分雨水后，建筑屋面雨水排放的達(dá)峰時(shí)間將會被推遲至少20 min以上，通過減少雨水的排放量和推遲達(dá)峰時(shí)間可以減少城市排水管網(wǎng)的壓力。因此，在綠色屋頂設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮雨水系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)雨水的有組織排放和再利用。

在雨水系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，將降落在綠色屋面的雨水經(jīng)過初期棄流后，宜優(yōu)先考慮雨落管斷接方式，將建筑屋面雨水引入周邊綠地中分散到海綿城市設(shè)施(如雨水花園、植草溝、雨水桶等)下滲、凈化、收集回用。

3．4雨水凈化功能

在基質(zhì)層和綠化植物選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇具備雨水凈化功能的基質(zhì)層和植物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，雨水在通過屋頂綠化各結(jié)構(gòu)層及過濾層后，能夠?qū)⒂晁?5%以上重金屬物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)蓄留在屋頂綠化中。這種雨水凈化功能在屋頂綠化建成5年后基本達(dá)到最高峰。

4　結(jié)語

綠色屋頂?shù)慕ㄔ?，有利于海綿城市建設(shè)，符合海綿城市的各項(xiàng)指標(biāo)，是一個(gè)多效益的工程。建設(shè)完成后，可以用較低的成本實(shí)現(xiàn)雨水蓄流、減少熱島效應(yīng)、提高空氣質(zhì)量、降低雨水排放、提供生物棲息地等多個(gè)功能。為此，借助海綿城市建設(shè)的東風(fēng)，綠色屋頂將面臨更為廣闊的發(fā)展前景，建議各大城市在海綿城市建設(shè)過程中，以100元/m2～200元/m2的標(biāo)準(zhǔn)給予業(yè)主單位補(bǔ)償，提高業(yè)主建設(shè)積極性。通過海綿城市的建設(shè)，能讓綠色屋頂有序推廣，促進(jìn)城市雨水變廢為寶，使我們的城市中處處見綠，最終恢復(fù)被城市建設(shè)所破壞的生態(tài)［7］。

參考文獻(xiàn):

［1］ 李衛(wèi)．淺談綠色屋頂?shù)墓?jié)能效應(yīng)及其景觀價(jià)值［J］．城鄉(xiāng)建設(shè)，2013(3):156-160．

［2］ 牛皓，周集體，Peter，等．華盛頓綠色屋頂環(huán)境效益的經(jīng)濟(jì)評價(jià)［J］．建筑經(jīng)濟(jì)，2010(12):87-90．

［3］ 牛皓，周集體，Peter，等．城市范圍綠色屋頂環(huán)境效益評價(jià)方法研究——以華盛頓市為例［J］．建筑經(jīng)濟(jì)，2013(2):71-74．

［4］ H．D．萬·波赫曼，A．L．A．弗瑞哲，M．歐特勒．生態(tài)工程:綠色屋頂和綠色垂直墻面［J］．鐘璐，譯．風(fēng)景園林，2009 (1):42-49．

［5］羅鴻兵，劉瑞芬，鄧云，等．綠色屋頂徑流水質(zhì)監(jiān)測研究進(jìn)展［J］．環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2012，24(3):12-17．

［6］ 陳小平，黃佩，周志翔，等．綠色屋頂徑流調(diào)控研究進(jìn)展［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26(8):2581-2590．

［7］ 賀坤，項(xiàng)耿銘，韋捷峰，等．城市綠色屋頂生物棲息生境設(shè)計(jì)與營建研究［J］．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013(9):15-18．

中圖分類號:TU201．5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0194-02

收稿日期:2016-04-10★:四川省教育廳課題(課題編號:16ZB0394)

作者簡介:陳興幫(1984-)，男，碩士，講師式屋頂綠化。辦公建筑以平屋頂為主的推薦進(jìn)行綠化處理，宜采用花園式屋頂綠化;商業(yè)建筑屋頂以平屋頂為主，宜結(jié)合商業(yè)對屋頂進(jìn)行屋頂花園景觀設(shè)計(jì)，有條件的可以使用太陽能;一般性公共建筑(如學(xué)校、醫(yī)院等)屋頂宜采用平屋頂，并應(yīng)進(jìn)行綠化處理;口岸功能性公建(如車站等)等大型公共建筑屋頂根據(jù)建筑性質(zhì)選擇適當(dāng)形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，非坡屋頂應(yīng)進(jìn)行綠化。

Discussion on green roof construction based on the ideas of sponge city★

Chen Xingbang1Deng Lanying2Chen Bo3
(1．Sichuan Vocational and Technical College，Suining 629000，China; 2．Suining Urban and Rural Planning Administrative Bureau，Suining 629000，China; 3．Hedong District Branch of Suining Urban and Rural Planning Administrative Bureau，Suining 629000，China)

Abstract:Preliminary proposed the necessity of green roof construction and the problem of the present stage，analyzed of technical indicators of different types of green roofs，and then put forward the suitable for different types of building green roof types，in order to achieve the standardization of the planning and construction of green roofs．

Key words:sponge city，green roof，rainwater system，roof load