成都市綠色屋面植物配置及生態經濟效益研究

(西南石油大學， 四川 新都 610500)

成都市綠色屋面植物配置及生態經濟效益研究

余秋君

(西南石油大學， 四川 新都 610500)

本文對成都市西南石油大學香城學府的屋頂綠化進行具體研究，運用stormwater calculator軟件對該區域的雨水截留能力進行分析，通過選擇不同植物配置計算綠色屋面對該地區的抗霾效益，并分析花園式屋頂綠化所帶來的生態效益和經濟效益。研究得出綠色屋面能增加雨水蒸發量，減少區域雨水徑流量以及PM2.5含量，尤其花園式屋頂綠化表現明顯。對于成都市，大葉黃楊+紅花檵木+草坪的花園式屋頂綠化配置具有很強的滯塵能力，而木芙蓉或貼梗海棠+草本植物的花園式配置在降溫增濕，固碳釋氧上有較好的表現。花園式屋頂綠化每年可以為香城學府區域帶來最大約0.766t的滯塵量，經濟效益為180.24元/m2/年。簡單式屋頂綠化每年也可以為該區域帶來約0.073t的滯塵量。綜上所述，本文從低影響開發理念（LID），城市綠化面積，城市空氣質量（PM2.5）以及經濟效益的角度，為成都市的綠色屋面發展提供參考和建議。

成都市；屋頂綠化；霧霾；生態經濟效益

0 引言

由于我國的經濟建設造成綠地面積減少，環境惡化，空氣質量變差。就成都而言，目前空氣主要受PM2.5影響較為嚴重。圖1.1為2013年12月-2017年1月成都pm2.5的平均值，從圖中可以看到，近幾年來成都地區冬天（12月、1月）的pm2.5指數非常高，超過了100μg/m3，達到中度污染的標準（中度污染：115～150 μg/m3）。

圖1.1 2013年12月-2017年1月成都pm2.5平均值（中國空氣質量在線檢測分析平臺）

成都屬亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和、四季分明、雨量充沛。年平均氣溫為16.2℃，年平均總降水量為918.2毫米。目前在成都市屋頂綠化中適應性強的有89種木本植物[1]，如喬木類：天竺桂、金葉女貞；灌木類：貼梗海棠、月季等。而草本類植物如中華景天、垂盆草、佛甲草、細葉結縷草以及一些時令草花等都很適合屋頂綠化。所以成都市屋頂綠化具有廣闊的發展前景。本文通過軟件模擬和計算分析相結合來說明屋頂綠化對控制雨水和治理霧霾所發揮的作用。

1 案例分析

本文從綠色屋頂截留雨水能力，和抗霧霾所能帶來的經濟效益來說明成都地區綠色屋頂的發展前景。

1.1 雨水截留能力分析

圖1.1 香城學府50-55棟屋頂及其小區

表1.1 香城學府有關參數

cover）街道等不透水表面（impervious） 18928.8 37.4%

（注意：在做計算時屋頂也屬于不透水表面）

本節從有綠色屋面和沒有綠色屋面，及采用簡單式和花園式屋頂綠化來分析其對雨水的截留能力。

（1）采用綠色屋面與不采用的對比

模擬基礎參數如圖1.2。

圖1.2 綠色屋面應用與否的參數對比（current:應用綠色屋面 baseline：沒用綠色屋面）

軟件計算結果及分析：

圖1.3 關于徑流、滲透、蒸發的計算結果（一）

從圖1.3中可以看到，采用綠色屋面之后，區域徑流量所占的比例減少了2%，而蒸發量比例提高，所以合理利用綠色屋頂，可以有效的控制雨水量。

（2）采用簡單式和花園式屋頂綠化的對比

模擬基礎參數與圖1.2相同。不同點見表1.2。

表1.2 不同類型綠色屋面有關土壤參數對比（current：花園式 baseline：簡單式）

結果及分析：

圖1.4 關于徑流、滲透、蒸發的計算結果（二）

從圖1.4中可以看到，花園式屋頂綠化平均年徑流量為33.48英寸，簡單式為34.21英寸，且花園式區域徑流量占比比簡單式減少了2%，同理蒸發量占比提高，對整個區域的雨水控制起到了更大的作用。

1.2 植物配置及生態效益分析

本節通過對比不同植物應用于花園式屋頂綠化所帶來的不同生態效益，進而優選出適合成都地區的屋頂植物配置，最后計算綠色屋面在成都地區的抗霾效益。

（1）常用植物

花園式屋頂綠化主要有3種群落結構：少量小喬木+少量灌木+草坪；少量灌木+草坪；少量小喬木+草坪。下列圖表是幾種木本植物的生態效益對比。

表1.3 不同植物的滯塵能力以及葉片蒸騰、釋放水量表[4]

圖1.5 不同植物的平均滯塵量柱狀圖[5]

從上方圖表可以看到，大葉黃楊在小喬木里面具有特別優秀的滯塵能力，木芙蓉和桂花次之。從植物的性狀來看，大葉黃楊葉片為革質，且表面有溝壑，栽植密集呈帶、片狀，外界風力帶來的粉塵被密集的枝葉截留，使粉塵更容易沉降。

灌木里面，紅花檵木的滯塵能力是最好的，原因是紅花繼木葉片表面不均勻分布有1-3分叉的絨毛，對其阻擋和滯留灰塵顆粒起到很大的固定作用，且其葉表下陷的細胞與周圍深脊形成的不規則單層網狀結構，有利于滯留各種粒徑的灰塵顆粒。[6]

表1.4 不同植物的降溫增濕、固碳釋氧及熱量吸收表[1]

圖1.6 不同植物的降溫增濕、固碳釋氧柱狀圖

結合表1.3、1.4和圖1.6分析，喬木類的木芙蓉和灌木類的貼梗海棠在降溫增濕、固碳釋氧能力上有良好的表現，因此，將它們種植在屋頂上可以極大的改善溫濕度和城市二氧化碳濃度，符合屋頂綠化要求和海綿城市建設理念。

相比于雨水，成都近幾年來的生態環境問題重點轉移到了霧霾上面，pm2.5的熱點依然在持續。因此在綠色屋面植物配置上，應該考慮將更多具有滯塵能力的植物優先選擇，如上文得出的大葉黃楊和紅花檵木。

（2）不同植物配置對成都地區的抗霾效益

以滯塵量最大的喬木、灌木及草坪配置來舉例計算。

表1.5 不同植物配置及滯塵量

根據計算，以此種方式配置屋面可使單位面積的年均滯塵量達到0.1054kg。將其應用于香城學府屋頂，計算滯塵效益。

表1.6 相關屋頂面積參數

香城學府屋頂綠化年滯塵量(M/t)=有效綠化面積（S/m2）×單位面積年均滯塵量（Q/t）

假設采用簡單式屋頂綠化，即草坪（100%）。則香城學府屋頂年滯塵量為：

1.3 經濟效益分析

（1）成都市屋頂綠化單位生態效益經濟價值評價

①固碳釋氧效益評價：根據換算，一般樹木的固碳釋氧能力如表1.7。

表1.7 一般樹木的固碳釋氧能力表[7]

國際上通用的瑞典的碳稅率約為C150美元/t[8]，將此碳稅率換算為固定CO2率并將其轉換成人民幣大約為0.2826元/kg。經計算可得，每m2屋頂綠地每年固碳的經濟價值為45.78元。

再采用工業制氧價格來計算植物釋放O2的經濟價值。以工業氧的現價0.4元/kg來計算[9]，成都市每m2屋頂綠地每年釋氧經濟價值為47.13元。

綜上所述，成都市屋頂綠化固碳釋氧的單位經濟價值為92.91元/ m2/年。

②凈化空氣效益評價：成都城區空氣中的有害氣體主要成分是SO2。據統計，屋頂綠化年吸收SO2量約為0.0031 kg/ m2,根據成都市污費征收標準（2010年1月1日）1.26元/kg，則成都屋頂綠化吸收有毒氣體的單位經濟價值為0.0039元/m2/年。

根據成都花園式屋頂綠化年滯塵量0.1054kg/ m2,再按燃煤爐窯大氣污染物排污收費標準的平均值0.56元/kg計算，成都市屋頂綠化的降塵價值為0.059元/m2/年。

③節能降耗效益評價：按照輕型屋頂綠化的節電效果實驗顯示，屋頂綠化節電效果為0.1399kwh/m2/d，根據100天計算，每m2可節約電量139.9kwh，成都市居民用電價格為0.6224元/kwh，據此測算，成都市屋頂綠化的單位節能降耗價值為87.07元/m2/年。

④涵養水源效益評價：根據研究數據，每平方米的綠色屋面每年能夠存水0.05t[10]，按照成都市中心城區居民用水階梯價格表3.85元/t計算，成都市屋頂綠化涵養水源單位生態效益為0.193元/ m2/年。

表1.8 成都市屋頂綠化單位生態效益經濟價值評價表

（2）屋頂綠化的經濟性

屋頂綠化使寸土寸金的土地得到了第二次開發利用。一般屋頂綠化的建設成本為每平方米70-500元[11]，而地面綠化算上征地成本，將是屋頂綠化的10倍以上。以成都為例，在中心城區，綠化1萬m2土地，加上征地，拆遷補償費用在內，約需3000萬元（參考成都市某園林綠化項目造價指標分析和四川省金牛區某拆遷安置房工程造價指標分析）。

再以西南石油大學香城學府為例，屋頂總面積8561.25 m2，計算如下表。

表1.9 香城學府有關綠化費用

（3）屋頂綠化的可行性

以花園式屋頂綠化為例：

表1.10 屋頂綠化報價單（埃恩基景觀工程有限公司）

假設花園式屋頂綠化的平均建設成本為上述報價單的算術平均值575元/ m2，平均后期養護成本取15-20元/ m2的算術平均值17.5元/ m2[12]。根據屋頂綠化生態經濟價值180.24元/ m2/年，計算成都市花園式屋頂綠化單位面積成本與收益比較狀況如下表所示。

表1.11 成都市花園式屋頂綠化單位面積成本與收益比較（元/ m2）

4 0 17.5 180.24 162.74 75.96

可以發現，成都市花園式屋頂綠化在第4年即可收回投資，開始獲得凈收益。

2 結論

（1）采用綠色屋面，以及運用花園式屋頂綠化能對區域雨水的徑流、滲透和蒸發帶來好處。證明了利用低影響開發理念的綠色屋面具有良好的生態效益，符合海綿城市的要求。

（2）對于成都市，花園式屋頂綠化可采用大葉黃楊+檵紅花木+草坪的配置，此配置具有很強的滯塵能力，對PM2.5的治理很有效；而木芙蓉或貼梗海棠+草本植物的配置在降溫增濕、固碳釋氧能力上有良好的表現，可以極大的改善城市溫室效應。

（3）若將西南石油大學香城學府屋頂建設綠色屋面，則按照滯塵能力最好的幾種植物配置的花園式屋頂綠化每年可為該區域帶來約0.766t的滯塵量，而簡單式屋頂綠化每年也可為該區域帶來約0.073t的滯塵量，說明在合理并充分的利用屋頂面積的情況下，綠色屋面可為成都市治理PM2.5帶來不小的貢獻。

（4）屋頂綠化可以有效的節約土地資源并提供良好的生態效益，從而為成都市帶來巨大的經濟收益。成都市花園式屋頂綠化單位生態效益經濟價值為180.24元/ m2/年。建設花園式屋頂綠化的投資回收期大約在第四年，因此，對于成都市建設花園式屋頂綠化，從可行性和經濟性上來看都是不錯的選擇。

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