江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 鹽城市濱?？h八巨鎮(zhèn)政府 江蘇省水文水資源勘測(cè)局

隨著城市化的快速發(fā)展，城市不透水面積日益增加，“水泥”城市的迅速發(fā)展嚴(yán)重破壞了水循環(huán)體系，削弱了城市自身雨洪調(diào)蓄能力，城市洪澇災(zāi)害，水資源污染等“城市病”問(wèn)題亟待改善。由于城市大規(guī)模開(kāi)發(fā)，土地資源緊張，在建筑密度大、土地供應(yīng)緊張的主城區(qū)增加透水面相當(dāng)困難，而占城市不透水面40%～50%的屋頂資源尚未得到規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用。與城市土地資源“寸土寸金”形勢(shì)相比，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展同樣面臨地少、人多及耕作率低的問(wèn)題。在我國(guó)“城市雙修”及海綿城市建設(shè)背景下，“屋頂農(nóng)場(chǎng)”的概念逐漸得到大眾的認(rèn)可。[1]屋頂農(nóng)場(chǎng)作為海綿城市建設(shè)中綠色屋頂?shù)难苌Ｊ剑浣ㄔO(shè)不僅符合海綿城市建設(shè)理念，加強(qiáng)城市抵抗洪災(zāi)的能力，又能增加居民糧食供給，緩解城市熱島效應(yīng)，屋頂農(nóng)場(chǎng)的推廣將成為我國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的新興生態(tài)產(chǎn)業(yè)。

一、屋頂農(nóng)場(chǎng)的概念及其作用

屋頂農(nóng)場(chǎng)概念源于屋頂綠化，由美國(guó)首次開(kāi)發(fā)的屋頂綠化主要是指充分利用屋頂建筑物及天臺(tái)等種植樹(shù)木花卉。屋頂綠化系統(tǒng)的建立極大的推進(jìn)了我國(guó)生態(tài)文明城市建設(shè)的進(jìn)程。不僅美化城市，凈化空氣質(zhì)量，同時(shí)對(duì)PM2.5起到較好的防治作用。而屋頂農(nóng)場(chǎng)是具有一定規(guī)模具有生態(tài)環(huán)保功能的現(xiàn)代新型農(nóng)業(yè)形式，是屋頂綠化的一種，主要包括盈利型屋頂農(nóng)場(chǎng)、費(fèi)盈利性屋頂農(nóng)場(chǎng)、休閑科普一體式屋頂農(nóng)場(chǎng)。在全民GDP水平不斷增長(zhǎng)的情形下，發(fā)展屋頂農(nóng)場(chǎng)一方面解決城市生態(tài)環(huán)境方面的問(wèn)題，增加城市綠化空間，緩解城市熱島效應(yīng)，另一方面滿足了人們對(duì)綠色生活方式的追求，提高居民生活品質(zhì)，同時(shí)對(duì)城市局部氣候的調(diào)節(jié)和建筑物的隔熱保溫起到良好的作用，能夠有效降低屋頂建筑物的能耗，延長(zhǎng)建筑物屋面整體壽命，在通過(guò)截留雨水，減少雨水徑流形式緩解城市雨洪壓力發(fā)揮功效，是集生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、人文效益于一體的多功能現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)模式。

二、屋頂農(nóng)場(chǎng)研究現(xiàn)狀

屋頂農(nóng)場(chǎng)技術(shù)與屋頂綠化技術(shù)聯(lián)系密切，全球范圍內(nèi)屋頂綠化農(nóng)業(yè)技術(shù)最早可追溯到20世紀(jì)40年代的俄羅斯圣彼得堡。德國(guó)從國(guó)家層面出臺(tái)相關(guān)的屋頂綠化相關(guān)政策扶持屋頂農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展，并且屋頂綠化率已達(dá)14%。日本東京于2001年提出“屋頂綠化設(shè)施配備計(jì)劃”相關(guān)政策，以獎(jiǎng)罰體制，對(duì)于屋頂面積大于1000m2強(qiáng)制要求屋頂綠化達(dá)20%，否則予以相應(yīng)罰款，目前日本東京屋頂綠化率也達(dá)14%以上。我國(guó)屋頂綠化技術(shù)起步相對(duì)較晚，實(shí)施應(yīng)用率較低，以2017年的中國(guó)一線城市上海來(lái)說(shuō)，屋頂綠化面積不足現(xiàn)有建筑面積的百分之六，首都北京更是不足百分之一。目前來(lái)看，屋頂農(nóng)業(yè)還是一個(gè)比較新的概念，實(shí)際應(yīng)用案例并不多，國(guó)內(nèi)較早主張城市發(fā)展農(nóng)業(yè)理論的代表性人物主要由天津大學(xué)的張玉坤教授，深圳建筑設(shè)計(jì)研究院的孟建民設(shè)計(jì)師，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院李伯均研究院等，其均主張利用城市閑置屋面等來(lái)擴(kuò)大農(nóng)業(yè)在城市的發(fā)展空間。[2]若我國(guó)政府能大力提倡并制定相應(yīng)政策，充分利用屋頂綠化面積，同時(shí)結(jié)合屋頂農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將會(huì)給屋頂農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。

三、屋頂農(nóng)場(chǎng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)及開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題

海綿城市及城市雙修背景下的屋頂農(nóng)場(chǎng)建設(shè)，作為我國(guó)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)及雨洪治理相結(jié)合的新模式具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?。但目前屋頂農(nóng)場(chǎng)的研究案例較少，屋頂農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及學(xué)科較多，進(jìn)行屋頂農(nóng)場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意學(xué)科間的交叉融合，同時(shí)應(yīng)遵循因地制宜、經(jīng)濟(jì)適宜及安全性等原則。主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括屋頂荷載技術(shù)、雨水回收利用技術(shù)、智能自動(dòng)化灌溉技術(shù)及養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮有效荷載及臨時(shí)荷載，其屋面荷載應(yīng)≥500kg/m2。[3]屋頂農(nóng)場(chǎng)植被養(yǎng)護(hù)管理離不開(kāi)水，而我國(guó)水資源分布不平衡特性決定了屋頂農(nóng)場(chǎng)雨水回收利用技術(shù)的重要性，雨水收集技術(shù)不僅能節(jié)約灌溉用水，還能減少地表徑流，緩解雨洪壓力，具有廣泛的推廣效應(yīng)。而在雨水收集技術(shù)末端接入智能灌溉技術(shù)，在滿足植物生長(zhǎng)需水要求下提高用水效率，省事省時(shí)，同時(shí)能夠保護(hù)種植土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。最后，應(yīng)定期對(duì)屋頂農(nóng)場(chǎng)各方面設(shè)施進(jìn)行安全檢查，只有良好的養(yǎng)護(hù)管理方能將屋頂農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)價(jià)值最大化，防微杜漸，杜絕面子工程。目前，屋頂農(nóng)場(chǎng)建設(shè)在我國(guó)起步較晚，尚未得到廣泛認(rèn)可，已有的屋頂農(nóng)場(chǎng)案例也是在參考屋頂綠化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，屋頂農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)缺乏一套比較規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系，我國(guó)目前大部分屋頂建筑物的荷載能力有限，加上缺乏穩(wěn)定持續(xù)的資金支撐，屋頂農(nóng)場(chǎng)工程項(xiàng)目的大范圍推廣仍需加強(qiáng)實(shí)踐驗(yàn)證，以更好地推進(jìn)屋頂農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)程。[4]

四、屋頂農(nóng)場(chǎng)案例及效益分析

屋頂農(nóng)場(chǎng)作為一個(gè)新型生產(chǎn)模式，自身具有較強(qiáng)的可操作性和可實(shí)施性。目前不少學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)及模擬的方式驗(yàn)證了屋頂農(nóng)場(chǎng)的作用。其中蘭州大學(xué)的郭輝[5]以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以300m2的露天平臺(tái)為試驗(yàn)站點(diǎn)，進(jìn)行了為期6個(gè)月的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，分別對(duì)屋頂農(nóng)場(chǎng)對(duì)屋頂溫度、蔬菜經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了屋頂農(nóng)場(chǎng)具有良好的屋面熱能效應(yīng)緩解作用。且屋頂農(nóng)場(chǎng)蔬菜產(chǎn)值可供2人全年蔬菜需求，可見(jiàn)如果將屋頂農(nóng)場(chǎng)規(guī)模普及，將很大程度上緩解糧食危機(jī)及改善環(huán)境問(wèn)題。李俊生等基于生命周期評(píng)價(jià)理論與方法對(duì)屋頂綠化技術(shù)30年生命周期下的雨洪調(diào)蓄調(diào)控效益進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，其結(jié)果表明綠色屋頂平均截留率為62.7%，對(duì)于中小型降雨具有較強(qiáng)的截留能力，而綠色屋頂?shù)慕ㄔO(shè)成本效率為12.51元/m3，費(fèi)率比5/12(0.41)，經(jīng)濟(jì)效益較高[6]。屋頂農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是多方面的，屋頂農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)延長(zhǎng)了建筑物的壽命，在減少屋頂維修次數(shù)的基礎(chǔ)上降低了城市屋頂維修費(fèi)用。其次降低能源消耗，研究表明，帶有植被覆蓋的屋頂夏季屋面溫度僅有20～25℃，而冬季未經(jīng)綠化的屋面房間溫度比綠化屋面的溫度低6℃左右。不僅降低城市能源消耗，降低了居民能源消費(fèi)支出的成本，也創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)城市人均占地100m2和人均年蔬菜消耗量130 ㎏的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，城市建筑屋頂或平臺(tái)只要有15%的區(qū)域用來(lái)屋頂農(nóng)場(chǎng)建設(shè)，種植蔬菜，就基本能夠保障城市居民蔬菜的供給，具有巨大的生產(chǎn)潛力和經(jīng)濟(jì)效益[7]。

五、結(jié)論與展望

屋頂農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)，切合海綿城市發(fā)展的需求，切合城市居民生活及生產(chǎn)的需要，切合當(dāng)今“城市雙修”理論的宗旨。本文通過(guò)對(duì)屋頂農(nóng)場(chǎng)及研究現(xiàn)狀加以分析，認(rèn)為屋頂農(nóng)場(chǎng)相比普通綠化屋頂形式，具有更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及生態(tài)效益，在今后的研究道路上，屋頂農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有相當(dāng)?shù)臐摿Α?/p>