屋顶绿化的雨水收集作用以及它的构造

屋顶绿化的雨水收集作用以及它的构造

雨水收集是城市改善城市水环境的一个重要方面，屋顶绿化为城市雨水收集开辟了一条生态的可行的途径。城市中大面积的硬质不透水表面导致了城市雨水大量排放、地下水位降低等一系列问题，而城市中屋面的面积占去了整个城市硬质表面的30%左右，采用种植屋面可以吸收汇集部分雨水，增加城市雨水的回收利用，减缓雨水排放，改善城市水环境。在这里我将从几个方面来分析屋顶绿化在城市雨水收集的作用。

首先从城市建设所带来的问题入手。城市建设导致自然植被和土壤等覆盖的自然地表不断遭到破坏，自然地表被建筑、道路、停车场等人工构筑物所替代。长期以来，在这些人工构筑物的建设中一直采用不透水面层的处理，使得降落在其表面的雨水通过排水装置迅速排入城市雨水管网。随着城市化进程的加快和城市空间区域的迅速蔓延扩张，城市的人工硬质表面不断扩大，导致雨水在短时间内大量汇集，城市雨水管网的负荷不断加重。城市的雨水大量排出城市，排入河流、溪流等水体，一方面造成下游地区的洪水威胁，另一方面城市的硬质表面切断了城市自身地下水的补给，造成地下水位下降等严重问题。

城市雨水收集利用方式主要包括屋面雨水利用、屋顶绿化雨水利用、园区雨水利用和回灌地下水雨水利用四种，屋顶绿化是城市雨水利用的一个重要组成部分，推广屋顶绿化可以软化城市第五立面的硬质表面，有效地蓄积与利用雨水，对缓解城市雨水问题起到不可忽视的作用。在欧洲和北美的许多国家的城市，随着减少城市雨水排放的潮流兴起，减少雨水排放被认为是屋顶绿化的主要益处，因此屋顶绿化在各类建筑上得到广泛运用，特别是在德国，从上个世纪50年代就开始了推广屋顶绿化。

图1 德国屋顶花园(半密集型)

屋顶绿化可以有效地削减屋面雨水径流量，屋顶绿化系统可使屋面径流系数减小到非屋顶绿化的0.3，部分屋顶都被植被覆盖后，屋面排水可以大量减少，减轻了城市排水系统的压力，同时也可以显著减少处理污水的费用。

实验数据表明绿化屋顶可以使排水强度减低70%，在排水工程中可以相应的

减小下水管道、溢洪管及储水池的尺寸，节省建造费用。且屋顶绿化具有储水功能绿化屋面可以通过植物的茎叶对雨水的截流作用和种植基质的吸水把大量的降水储存起来，实验表明，大约有一半的降水留存在屋面上。另外，绿化屋面排水层往往又可作蓄水层，多余水蓄在卵石层内，当种植土干燥时，又可返吸入土中。现在常采用的塑料蓄排水盘代替传统的卵石作为排水层，可在凹处蓄积一部分雨水，在排水的同时还有50%蓄水功能（每平方米可正常蓄水10公升以上），具有保持土壤湿润的作用。同时由于植物生长的根系是追水而生，蓄排水功能保证了植物生长所需的足够水分，也使根系快速向下生根，牢固的扎根于土壤中。

绿化屋顶上蓄积的雨水不仅可以为屋顶绿化的植物提供水分补给，还可通过水分蒸发改善建筑的小环境。在多雨地区，屋顶绿化可以与蓄水池相结合，大雨后覆土吸水饱和，多余水积蓄起来，不使流失。当土壤干燥时，可以使用积存水浇灌。在一些易受洪水影响的地区，绿化屋顶通过其蓄积雨水的能力可以控制暴雨雨水流量的70%～100%。

屋顶绿化在雨水渗漏和地下水补给方面也有很大的作用。所谓雨水渗漏是指将雨水经过一定的处理后让其渗入地下，一来减少了向城市雨水管网的排水量，二来有利于地下水形成。

由于建筑系统的上部结构和下部构造都是封闭的，绿化屋顶系统本身不能把地表水渗漏到地下，由绿化屋面渗出的水较之普通屋面大大减少，而且排放速度减缓，可以通过排水管引入地下，让其缓慢渗入，成为地下水的补给。还可以把屋顶排出的雨水收集在雨水蓄积池中，在需要补充水的时候利用。

把屋顶绿化、蓄水池和雨水渗漏补给地下水等措施结合起来，可以使因为建筑而被破坏的自然的水循环过程得到恢复，其核心在于屋顶绿化补偿了建筑占据的自然植被，如果在城市各类建筑上广泛建设屋顶花园，就可以大大缓解城市的雨水排放量大和地下水减少等问题，改善城市的水环境。

可见，屋顶绿化是增加城市雨水利用，改善城市水环境的良好开端。

屋顶绿化除了具有上述雨水利用方面的作用外，还具有缓解城市热岛效应，改善屋顶热工性能等作用，因此，绿化屋顶是一种值得推广的建筑方式，在德国等发达国家，屋顶绿化技术已经日趋成熟并得到广泛运用。

下图为屋顶绿化的实例：

按照屋顶花园的种植密度和养护强度，可以将常见的屋顶花园分为三大类，一是普及型，厚度15cm以下，主要种植苔藓、景天科草坪，主要是屋顶绿化；二是半密集型，厚度15至25cm，种植草坪和灌木；三是密集型，也是真正的屋顶花园，厚度25—100cm，可以种植从草坪、花卉、灌木到乔木等各种植物，也

包括园路、水池、各类园林小品。

屋顶绿化既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶。新旧建筑都可以进行屋顶绿化。屋顶花园可以适用于各类用途的建筑。

公共建筑，包括商业建筑、办公建筑、学校建筑等，有较大面积的屋面，一般处于城市的中心地段，将这类建筑屋面做成种植屋面，可形成规模，弥补城市中心地段绿化面积普遍不足的现状。有条件的可做成屋顶花园，特别是商业建筑的屋顶花园还有其独特的商业价值。大片的公共建筑，其屋顶的绿化连成一片，不但是城市的又一景观，也是控制城市空气污染、减少城市雨水排放，优化排放雨水水质的有效办法。

北京郦城小区住宅种植屋面

住宅建筑可以运用种植屋面优化建筑的热工性能，改善居住环境。当前有许多新建的生态住宅区广泛运用了屋顶绿化技术，还有一些住宅区对原有建筑屋面进行平改绿、坡改绿等改造，收到良好的效果。

下面我们再从屋顶绿化的技术支持上讲讲。德国为解决屋顶的绿化问题作了大量的技术研究，植物和种植土壤的选择是屋顶绿化的技术关键，蓄排水设施是屋顶花园雨水利用的重要环节，防渗漏和屋面荷载则是安全保障。

植物应根据当地气候和自然条件，筛选本地生的耐旱植物，还应与土壤类型、厚度相适应。为使植物种植后能形成有活力的生态系统，植物品种要进行合理搭配，一般要多于9个种类。屋顶绿化对屋面种植层的基质的厚度、材料成份、构造措施也有特殊的要求。种植基质应选择孔隙率高、密度小、耐冲刷，且适宜植物生长的天然或人工材料。在德国常用的有火山石、沸石、浮石等，目前大量采用的烧结土，在我国国内也有大量的资源，此土可以保水，并且在水份多的情况下具有快速排水的功能，植物后期生长不易板结。选种的植物多为色彩斑斓的各种矮小草本植物，十分宜人。屋顶的种植层基质一般7到9厘米厚。屋顶绿化后，由于种植层有大量孔隙，下雨后可吸收大量雨水，供屋顶植物使用，因此一般都不需对屋顶植被进行专门管理。目前国内采用的屋顶绿化种植技术主要有两种，一种是采用轻型基质栽培的空中花园种植技术；另一种是一次成坪的苗块及无土草坪毡技术。

屋顶绿化需要着重考虑蓄水和排水的统一。自然降水后，尤其是短时间大量密集的降水若不能在短时间内排走，可能会造成屋面短时间内积水重量超出屋面荷载，危机建筑安全。在干旱少雨的季节，又需要屋顶绿化有蓄水功能保证植物

的正常生长。现在多采用蓄排水盘结合其上的烧结土基质层和其下的保湿层满足蓄排水的要求。

屋顶花园构造示意图

在屋面种植的防水措施方面，一般情况下，最好采用具有隔根功能的防水材料。传统做法多采用注有添加剂的改性沥青卷材用作防水隔根材料，一些最新的产品如VEDAPLAN-BR-竹根系防穿刺绿色屋面防水卷材，可以用于抵御竹类、莎草等强大的根状茎。在做屋面种植之前要进行48小时的闭水试验，认真检查屋面防水是否有死角。

在屋面荷载方面，普及型屋顶绿化一般对于屋面的荷载没有特殊的要求，在旧房改造、平改绿等工程项目中可以广泛使用。半密集型屋顶绿化一般要求屋面荷载在每平方米300公斤以上，密集型屋顶绿化要求屋顶荷载每平方米500公斤以上，造价每平方米400元以上，管理养护要精细。采用屋顶绿化的建筑最好在建筑结构设计中就充分考虑种植屋面的要求，并可省去屋顶的保温层，可以降低建筑成本和屋顶荷载。

现在我们都很提倡做生态建筑，屋顶花园就是典型的代表，政府在绿化生态方面的政策支持很大。

由于屋顶花园的建设往往会增加建筑屋面工程造价，在德国及其它一些发达国家的许多城市都颁布了专门的政策法规推广屋顶绿化。例如德国联邦政府以法规形式规定新的建筑产生的对环境的影响必须降低到最小程度，许多城市都以法规形式规定建房者必须通过屋顶绿化等方式偿还一定面积的绿化。德国联邦法律规定对于与市政排污系统连接的部分要按照雨水排放面积的总平米数来收取费用，鼓励业主通过建造种植屋面可以按折扣费率收取费用而得到收益。汉诺威等城市颁布了专门的《屋顶绿化建筑规划指导方针》，详细说明屋顶绿化的优缺点，并明确规定哪些情况下应进行屋顶绿化。

美国芝加哥为减轻城市热岛效应，正推动一项屋顶花园工程来为城市降温。日本东京明文规定新建筑占地面积只要超过1000平方米，屋顶的1/5必须为绿色植物所覆盖，否则开发商就得接受罚款。

在我国，屋顶绿化已在北京、上海、成都、深圳、杭州等大城市开始得到政府的大力推广。例如上海市今年将对屋顶绿化给予法律支持，把其纳入《上海市绿化管理条例》，新建住宅和商务楼均将被强制推行屋顶绿化，这样全市有可能

增添1至2亿平方米的空间绿化；北京在2004年至2008年《北京市城市环境建设规划》中规定高层建筑中30％要进行屋顶绿化，低层建筑中60％要进行屋顶绿化；成都市则规定，凡是12层楼以下、40米高度以下的中高层和多层、低层非坡屋顶建筑必须按要求实施屋顶绿化，凡是成都市范围内建筑竣工时间在近20年以内、产权明晰、满足房屋建筑安全要求的建筑均可实施屋顶绿化。

国内大城市的这些相关政策法规的相继出台，为屋顶绿化的推广营造了良好的环境氛围，还需要进一步加大政策支持力度，细化屋顶绿化的整体规划、设计和施工等方面的各项技术指标，同时通过适当的经济补偿鼓励和引导业主建造绿化屋面。

传统的屋面在城市的水环境中仅有排除雨水的作用，经过现代成熟的屋顶绿化技术改造后的屋面则能够起到蓄积雨水、下渗补给地下水，缓慢排除雨水的一系列作用，为城市雨水利用开辟了一条生态的、可行的途径。目前国际上在此方面已经有许多先进的成熟的经验，而国内的屋顶绿化建设才刚刚起步，随着我国对城市生态环境建设的不断重视，屋顶绿化在我国的发展前景广阔。

在我国城市中的各类建筑屋顶表面推广各种形式的屋顶绿化，对于改善城市的水环境具有重要的意义，需要借鉴国际先进经验，并结合我国实际情况，形成一套独具特色的屋顶绿化技术体系，不断提高城市屋面绿化覆盖率，全面提升屋顶绿化的数量与质量。