屋頂綠化研究進展及其對武漢市的啟示

李風濤

（湖北省武漢市園林種苗中心，湖北 武漢 430042）

1 屋頂綠化建設研究進展及前景分析

2012年底的一場影響中國大江南北的霧霾天氣把人們的視野引向了我們的生存環境。隨著生活品質的提高，城市居民對人居環境越發重視，綠化也逐漸成為了一種人文需求。但是，除了被列入城市規劃內的綠化面積，城市中可“見縫插綠”的空間越來越少。為了開辟更多的綠色空間，屋頂花園應運而生。

屋頂綠化從分類的角度不同，細分的種類也不同。從形式上可以分為［1］:盆栽形式、屋頂花園形式、屋頂菜（果）園形式、簡單屋頂綠化形式；從建設的結構不同可分為:重型屋頂花園、輕型屋頂草皮綠化。屋頂花園綠化建設結構和基礎要求高，投入高，效果好。輕型屋頂綠化屬于粗放型屋頂綠化范疇，趙定國等［2］稱輕型屋頂綠化為“屋頂綠化一次成坪技術”。

1.1 技術相關研究

目前國外的相關技術研究主要集中在植被、基質材料、隔離過濾層、排（蓄）水層、隔根層（防穿刺層）、離滑動層和防水層等材料的選擇與處理技術。

張斌等［3］在2007年對屋頂綠化示范模型進行設計建造并展示，同時還對植物材料、基質及植物生存厚度、輕型坡屋頂綠化施工關鍵技術等方面進行了系統研究，初步形成了一整套模決化、拼裝方便的輕型屋頂綠化一體化技術。

黃微波等［4］，利用噴涂聚脲技術應用到屋頂花園的防水層中，研究表明:涂層連續、致密、隨形好、無接縫、耐老化，防水性能十分突出；將防水、節能和綠化技術有機地結合起來；施工速度快，是sBS、APP等防水卷材的15～20倍；材料柔韌性好、強度高、抗植物根莖穿刺，耐老化性能突出，戶外使用可達30年以上；在施工和使用過程中，均無毒、無污染。姜德民［5］利用廢舊EPS和硅酸鹽水泥，采用合理配合比和工藝，制作具有一定的抗折和抗壓強度，能夠滿足屋頂綠化的要求的環保型輕質混凝土砌塊。

對于基質材料，韓國姜在允［6］試驗選擇竹炭應用于屋頂綠化基質中，竹炭具有含水能力強（不亞于海綿）、含豐富的礦物質成分、緩釋含有的水分等特點，據研究表明摻有大量竹炭的屋面土地表溫度穩和，比較適合植物生長。張飛飛等［7］研究推薦使用草炭∶珍珠巖∶椋櫚絲比為4∶1∶1和6∶1∶2基質配方能顯著促進中華景天根系生物量的增加，具有較大的根冠比。馬永濤針對5種不同配比栽培基質，選擇出基質（壤土∶缸炭土∶蛭石∶珍珠巖2∶1∶2∶1）為最適宜白蠟生長的屋頂綠化栽培基質［8］。

都淼等［9］根據屋頂綠化的特點提出了建立自動灌溉系統的設想，并對灌溉過程建立了混雜自動機模型，從離散事件動態系統與連續變量動態系統的角度共同描述了自動灌溉的過程，最后給出了自動灌溉系統的工程設計方案。

1.2 政策相關研究

民盟浙江省委社會工作委員會、浙江電子科技大學人文學院陳志俊等認為我國應制定一部專門的、完整的、全面的關于城市屋頂綠化的法律。他提出以下幾個方面來完善我們的法律法規:通過制定強制條款來推進城市屋頂綠化；制定強制的施的標準和規范來攤進城市屋頂綠化；制定規范的各方權利和義務來推進城市屋頂綠化；制定完整的法律以協調各環節來減少成本；制定稅收規定鼓勵城市屋頂綠化。

因為歐洲國家，特別是德國隊屋頂綠化的技術比較成熟，實踐經驗豐富，中國學者通過對西方國家的政策解讀，可將屋頂綠化政策大致分為直接財政鼓勵政策、間接財政政策、生態補償政策、納入城市發展規劃、其他非政策手段等5種類型，并將國外屋頂綠化政策模式歸結如圖1［10］。

圖1 國外屋頂綠化政策模式

1.3 設計及植物選擇相關研究

在查閱的大量資料中，針對屋頂花園的設計大都談的是一些設計原則，較少的談及有特點設計理念。但除了設計原則，設計師應更關心使用人群的情感交流的空間，讓社區居民獲得歸屬感，形成和諧共融的花園環境景觀［11］。

近年來，針對屋頂綠化的植物選擇在增多，但多為區域性的研究結果。國外屋頂綠化植物研究也多是集中在肉質或景天植物的研究上，在考察指標上基本是以耐旱性、耐熱性、耐寒性、耐瘠薄能力和覆蓋能力作為考察依據［12］。張杰等［13］研究相關植物材料的耐寒性“夏輝”景天＞苔景天＞金銀花（CK）＞佛甲草＞玉米石＞六角景天＞吉祥草（CK）＞蘚狀景天＞勘察加景天，同時他認為與大田試驗觀察結果相符。黃敏燁［14］對垂盆草、綠景天、太陽花3種常用屋頂綠化地被植物進行生理生化指標對照認為，太陽花隨脅迫程度的增加其生理生化指標均比其他兩種植物變化劇烈，抗性相對較弱，不適宜大面積用于屋頂綠化。張燕利［15］等對4種屋頂綠化常用景天科植物的抗熱性排序，依次為八寶景天＞佛甲草＞反曲景天＞紅葉景天。王軍利［16］等以景天科植物佛甲草、垂盆草、紅景天和黃景天為主要試驗對象，通過4年多的屋頂栽培試驗發現，混合群落的抗病性、抗蟲性、抗草性、耐寒性以及群落的冬季覆蓋率等較之于單一群落都有不同程度的提高；植物的侵略性方面，垂盆草的侵略性最強，紅景天的抗侵略性最強；在利用這些不同顏色的景天科植物進行色彩搭配制作色塊或圖案的試驗中發現，黃景天的單一群落不能安全越冬，不能用來做單色色塊，但其在混合群落中能夠安全越冬；可用紅景天單獨作色塊，或在各色塊之間用紅景天種植帶來抗阻佛甲草和垂盆草等侵略性強的植物，從而保證屋頂草皮色塊形狀的持續保留。胡玉永［17］等研究認為佛甲草的耐熱性最差，花蔓草的耐熱性略高于佛甲草，胭脂紅景天和中華景天的耐熱性要顯著高于佛甲草和花蔓草。宋海鵬［18］等認為抗旱能力大小為垂盆革＞佛甲革＞遍地黃金＞凹葉景天＞胭脂紅景天。綜合抗旱能力強弱為小蚌蘭＞鋪地錦＞蔓花生＞馬纓丹＞南美蟛蜞菊［19］。

王春彥［20］對南京的薄層屋頂綠化（輕型屋頂綠化）研究認為，一年中各季節對屋頂的降溫幅度不同，夏季最強，冬季較弱，且薄層屋頂綠化對屋頂空氣濕度改善不大，最后他認為薄層屋頂綠化應選冬季落葉的植物種類。

1.4 作用及發展前景

北京屋頂綠化協會創始人王仙民［21］教授認為全世界的大都市都在進行屋頂綠化為代表的城市建筑大面積植被化，如果所有的大、中城市都做到了屋頂綠化超過70%的比例，那么全球的熱島效應將消亡，氣溫將下降、大氣變涼。其實很多調查研究發現，人們對綠化植物生態效益的重視程度已達到了和景觀效果相同的高度［22］。

喻圻亮［23］通過對深圳地區實施已有建筑屋頂綠化節能改造研究，認為完全可行。這為現有建筑的改造提供了部分理論基礎，每個城市可結合各自的特點進行因地制宜的相關改造研究。

針對屋頂綠化的優點，很多學者進行了相關量化研究。大都認為在較高的室內溫度情況下，綠化屋頂內表面溫度將會低于等效保溫屋頂，且室內的舒適度明顯提升［24］。吳艷艷等［25］對深圳地區研究結果表明，重型與輕型屋頂綠化降溫增濕效果總體表現為:重型屋頂花園＞輕型屋頂草塊。趙定國等對輕型屋頂綠化節電效果在夏季進行試驗，表明采用屋頂綠化比未有屋頂綠化的房間用電量白天減少20.9%，夜間減少15.3%，全天減少18.4%。室外溫度越高，屋頂綠化的節電效果越大，兩者呈顯著直線關系［26］。同時他在后續研究中采用該技術的綠化屋面下的屋頂內表面溫度與裸屋面下的屋頂內表面溫度相比，春、夏、秋三季低10%左右，冬季高20%；與遮陽板屋頂內表面溫度相比，夏、秋兩季低0.5℃／d，春季相同，冬季高3%［27］。研究證明輕型屋頂綠化對室內具有冬暖夏涼的作，連亞楠等［28］在佛甲草對屋頂溫度調節效應的初步研究中也佐證了這一結論。

與此同時，相關專業利用屋頂綠化結合相關技術，實現抗震和綠化的共贏。胡泳［29］利用屋頂花園作為TMD來控制結構的風振反應，設計出實用的屋頂花園控制器，屋頂花園作為TMD后，屋頂花園的建造上不需要復雜特殊的構造措施，只是在女兒墻、屋頂底板等力集中處，加強其強度，他通過與未加減振控制裝置的結構響應作比較，總結出屋頂花園控制器用于高層建筑抗震的理論，并提出用橡膠彈簧和疊層鋼板支座作為屋頂花園TMD的支撐系統，使該控制裝置用于實際成為可能。

2 武漢市屋頂綠化分析

2.1 武漢市第五立面景觀建設的必要性

武漢市自然條件相對比較極端，冬季寒冷，夏季炎熱。這就使這個城市對屋頂花園有迫切需要，但是，局限于特殊的條件，需要更高的技術特點和植物抗性，但是遺憾的是，武漢市的屋頂綠化研究還不能和北京、上海、深圳相比，甚至與成都、重慶都有一定差距。但武漢市的屋頂綠化建設已經取得了長足發展。

2.2 武漢屋頂花園建設情況

截止2011年，據不完全統計，武漢市建設近400處，約28.5萬m2屋頂綠化，本世紀初，武漢市每年以4.5萬m2的速度遞增，近幾年年增速接近6萬m2。

武漢市2006年度，結合目前立體綠化和社會單位綠化建設項目的實際情況而綜合測算考慮，對社會綠化建設進行“以獎代補”，標準如下。

（1）屋頂綠化。每平方米最低建設標準為250元，社會單位自籌200元，政府補貼每平方米50元。

（2）拆墻透綠。每米建設標準為500元（含拆建費用），社會單位自籌350元，政府補貼每米150元。

（3）垂直綠化。每米建設標準為150元（含種植槽建設和攀緣物體的處理），社會單位自籌100元，政府補貼每米50元。

據了解，2012年度武漢市園林局針對中心城區（含東西湖區）每年支持一處或兩處屋頂花園示范點建設，這些示范點大都集中在學校、醫院等公共事業部門。2012年，武漢市直接投資近3000萬元，建設中心城區屋頂綠化和立體綠化。

除此之外，武漢市的天橋、涵洞、圍墻、辦公樓等垂直綠化建設面積每年都在以較大的速度增長（圖1、圖2、圖3）。

圖1 湖北省石油大廈屋頂花園

圖2 武漢供電公司電能計量中心屋頂綠化

2.3 武漢地區研究情況

有關學者和研究人員針對武漢的屋頂綠化研究大都還是處在理論階段。武漢市園林科研所的姚軍［30］通過總結調查植物的生長狀況和適應性，以下植物可以在武漢市屋面綠化中進行推廣應用。喬木:檜柏、龍柏、筆柏、龍爪槐、欒樹、合歡、紅葉李、雞爪槭、櫻花、海棠。灌木:大葉黃楊（球、高干型、籬）、黃楊、鳳尾絲蘭、金葉女貞（球、籬）、連翹、碧桃、紫薇、棣棠、云南黃馨、月季類（豐花、地被類）、木槿、臘梅、八仙花、石榴、紫荊、繡線菊、金絲桃、灑金柏、含笑、茶花。草本花卉:萱草類、玉簪類、馬藺、鳶尾類、石竹類、美女櫻。地被植物:白三葉、佛甲草、鋪地柏、馬尼拉草、垂盆草、紅花酢漿草。攀援植物:金銀花、凌霄、葡萄、紫藤、藤本月季、花葉蔓長春、常春藤。華中科技大學李敏［31］針對武漢市建筑第五立面的景觀的造園特點，從屋頂綠化的設計層面、技術層面、和經濟層面，提出武漢市屋頂綠化對策之設計要素，并針對武漢市的實際情況提出具體的屋頂綠化的有效設計途徑及手法。

圖3 武漢市小區屋頂花園

3 屋頂綠化發展存在的問題分析

郭睿［32］認為目前屋頂綠化還存在社會認同性和功能定位不足、植物選擇不當、品種單一等幾方面的問題。除此之外，筆者認為雖然城市對屋頂綠化的需求越來越高，但屋頂綠化發展的外部環境仍有待改善。

3.1 技術問題（建設和養護）

施工是工程質量的基礎，養護是施工質量的保證。屋頂綠化的養護涉及到資金、政策、安全、技術等各方面的因素影響，出現一些只建不養、建完少養、養護不專業等現象，造成屋頂綠化的景觀效果達不到預期要求，一些人員開始懷疑屋頂綠化的實施目的。屋頂綠化的設計工作，涉及多個學科，如建筑、化學、化工、力學、園林、生態、土壤、環保等，是一種跨學科的綜合科學。因目前做屋頂綠化逐利的施工單位技術力量參差不齊，施工人員素質難以保證，偷工減料行為時有發生，這就為施工完后的使用帶來一系列的問題，影響人們的選擇。這種現象就是在實踐發展較為成熟的歐洲國家，相關問題也時有發生。沒有技術支撐，對于發展推廣就是空談。

其實，現實技術足以達到屋頂綠化的建設要求，國外的普及就說明了這一點，這些現象的出現都是缺少技術支持、技術創新和技術普及而造成的。

3.2 政策支持力度不夠

屋頂綠化確實能提供一些公共服務產品（如空氣改善，城市水環境改善），但目前，我國屋頂綠化相關法律法規較少，屋頂綠化建設鼓勵措施不多，應該充分利用諸如稅收減免等的優惠手段，增強人們建綠護綠的積極性。

從我國現有的屋頂花園相關政策法規來看，規范主要針對的仍然是屋頂花園的選址和建造，以及施工和植被選擇等技術方面問題來提出相應標準，這充分暴露了我國大型城市在屋項花園方面所出臺的政策法規在立法的完備性、強制性和執法力度上的不足［33］。對于屋頂綠化。國外的政策比較靈活多樣，雖然不宜照搬，但是很多地方仍值得借鑒學習。國內制定相關的管理條例的城市除北京、上海、深圳等城市外，還有成都、重慶、長沙等城市也出臺了相關條例，為屋頂綠化提供相關政策支持。

武漢市曾經編制了《武漢市屋頂綠化及垂直綠化技術指南（試行）》，2006年度也對屋頂綠化進行相關補貼，但沒有相關系統的的鼓勵政策出臺。因此，武漢市應建立相關的法律制度，明確責任主體，從法律層面支持屋頂綠化的推廣，并提供一定的技術支持與資金保證［34］。

3.3 規劃建設管理缺乏

屋頂綠化管理工作還需要規范，屋頂綠化既屬于建設部門管理，又屬于園林部門管理，環保部門也可以管理，多頭管理的結果九龍治水，工作難以開展。所以，武漢市需針對規?；l展屋頂綠化，成立專門的主題工作組負責機構。

3.4 民眾參與不積極

現在的城市土地寸土寸金，雖屋頂綠化投入聽起來似乎有些高，若比起中心城區的拆遷費用，那就顯得很低了。群眾缺乏環保意識由于屋頂綠化提供的是舒適性和環境改善（屬于公共利益）等的好處，對房屋的基本功能并無改善和影響，而且會給住戶的正常生活造成干擾.因此，一般住戶如果缺乏環保意識，會反對屋頂進行綠化。因而應轉變觀念，積極宣傳屋頂綠化的公共效益，從政策上加強其公眾引導。

4 結語

武漢市作為中部中心城市，隨著武漢市及其城市圈發展進程的加速，人居環境逐步漸成混凝土森林，城市中可供綠化的空地減少，越來越多的城市在探討如何開拓城市綠化的空間。同時我們也認識到只有綠色生態理念真正地深入人心，人類才能得以與自然和諧相處，共存共榮。

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