高密度城市屋頂綠化功能空間應用研究
——以銀川市為例

馬濤 馮偉 馬吉明

寧夏大學新華學院 工程與應用科學系 寧夏 銀川 750021

隨著社會的發展，各類工業建筑與廠房的林立以及高樓大廈的崛起，加上蓄熱材料的使用與人工排熱設施的增多，引發了一系列環境污染問題。所以，在新時代的社會發展中，人們呼吁保護生態環境[1]，堅持綠色生活，堅持可持續發展。在銀川市實行屋頂綠化設計，可以有效緩解城市的熱島效應，降低環境溫度，提高居民生活環境的舒適度[2]，降低建筑能源損耗，有效降低供需矛盾，同時也將提高城市的整體美觀，形成以綠色基調為主體的自然生態建筑，滿足人們對于原始自然的向往。

1 銀川屋頂綠化的市場分析

近年來，無論是2022年提出的“以林養林”新舉措，還是《銀川市美麗河湖實施方案（2020-2025年）》獲批，都可以看出政府對于城市綠化工程的重視與實現綠色銀川建設的決心，這為屋頂綠化的建設提供了政策保障。

經走訪調研，銀川市空置屋頂達到了61.03%，而在各類建筑中，生產型建筑因屋頂需安裝空調，太陽能等相關生產設備，不宜進行綠化改造。而商業建筑，私人建筑，服務型建筑以及公共建筑，由于客戶群體的需求與建筑綠化改造的便利性，成為了屋頂綠化實施的有利場地，該類建筑面積為41.1km2。除去商業，服務，公共建筑，私人建筑的屋頂綠化還應當考慮業主要求、對樓頂的所有權進行明確，以便于更好的開展綠化工作。在我們的調查問卷中顯示：54%的業主支持屋頂綠化，以及7%的業主跟隨（如圖1）。

圖1 銀川市業主對于屋頂綠化的支持度

2 屋頂綠化的功能與特點

2.1 屋頂綠化與常規園林綠化

2.1.1 地點不同

屋頂綠化的主要地點位于建筑頂部，相較于常規園林地形，屋頂較為規則，且面積較小，綠化改造中考慮到建筑物承載力問題，對施工技術要求較高，土體的質量，選擇要求嚴格。在屋頂種植，光線充足，適宜植被生長。

2.1.2 樹木選用

當今建筑多以高層建筑為主，空中風荷載影響較大，考慮到土壤密實度小，植被在風荷載的影響下極易發生斷裂，或脫落，故一般屋頂綠化采用小型植被。

2.1.3 土壤

建筑物在最初的結構設計計算中，對于頂部樓板的承載力設計值較小，因而屋頂綠化設計所需的土壤不能直接使用自然土壤，多以人工土壤為主，人工土壤因具有良好的保水性，保肥性，適種性，且物理構造合理，結構輕便等優點，所以人工土壤優于自然土壤，方便應用在屋頂綠化設計中。

2.1.4 土層

屋頂充足的日照，較快的風速，導致水分蒸發迅速，如果不及時補充水分，會嚴重影響植被的生長。因此，種植土層厚度應根據不同的植被選取，以滿足種植植被正常生長所需，土層厚度可參考表1選用，但一般不小于100mm。

表1 種植土層厚度

2.2 屋頂綠化與傳統綠化

屋頂綠化相較于傳統綠化，擁有者如下特點：

2.2.1 增加了城市綠化面積

為了提高城市土地利用率，減小建筑成本，增大工程收益，使得城市建筑密度增大，對應的城市綠化面積被壓縮，造成了城市綠化不足，屋頂綠化可以很好的改善城市綠化問題[3]。

2.2.2 美化城市環境

屋頂綠化的實施，讓城市的綠色覆蓋率增加，豐富建筑色彩，愉悅居民心情[4]。

2.2.3 有助于屋頂防水

因建筑防水層頂部長時間遭受陽光爆曬，風化作用和雨雪侵蝕，導致其破裂，造成頂部滲水，防水材料大概五年更換一次。經過屋頂綠化后，樓頂面表層會增加土壤和植被，將防水層很好的保護，延長了防水層的使用壽命，減少了材料損耗和浪費。

2.2.4 調節室溫

屋頂綠化改造會在樓板處鋪設一層土壤起到保溫隔熱的作用。

2.2.5 儲存雨水

人工土壤具有很好的保水性，綠植也具有一定的留存雨水作用，可以減少屋頂的排水量，減輕排水系統的負擔，同時有利于植物的蒸騰作用，與自然形成了良性循環。

3 屋頂綠化的設計及選用原則

3.1 現有的屋頂綠化設計形式

現有的屋頂綠化設計形式有：草坪式，組合式，花園式。

草坪式主要采用抗逆性較強的草本植物平鋪栽植于屋頂綠化結構層上，利用植被通常為草坪，地被，小型灌木。特點為重量輕，適用性廣，養護投入少。這種設計形式適用于屋頂承重差，面積小的建筑。

組合式設計允許使用少部分低矮灌木和更多植被，形成高低錯落的景觀。

花園式則可以運用喬木，草本，假山等園林元素的綜合運用進行造景，提供休閑娛樂的空間。

3.2 設計原則

屋頂綠化設計需要按照城市園林景觀的標準進行設計，設計時遵守以下原則：

3.2.1 屋頂綠化要保護生態環境

屋頂綠化在優化生態環境的同時，不僅要有美觀性和新穎性，而且要有適當的生存環境，提高其成活率。

3.2.2 安全性原則

一方面是對人體的安全性影響。在綠植選用時，應調查附近居民的過敏情況，減少過敏疾病的發生率；應避免使用對人體有害的植被，例如萬年青，水仙花，郁金香等，另一方面要考慮對生態環境的影響。許多植被在適應全新的環境中，由于缺少天敵，就會變為入侵物種，不利于維持當地的生態平衡。所以在屋頂綠化改造中，植被的選用尤為重要。

3.2.3 實用性原則

屋頂綠化是距離最近，影響最直接的園林設計。因此，在設計中不僅要考慮到其美觀性和藝術性，而且要充分利用景觀的實用性。例如蔬菜種植，防蚊驅蟲，調節溫度等。

3.2.4 以人為本原則

在屋頂綠化設計中，無論是建筑設計，還是園林設計，應當堅持以人為本的設計理念，從整體出發，照顧到居民的整體需求，實現屋頂綠化的多樣性。

4 適用綠植的選擇

屋頂綠化景觀設計的核心在于綠植的選擇。在不同的氣候條件下，適合生存的綠植不同，而不同的綠植，又能給景觀設計提供不同的類型和功能[5]。為了塑造各種特色的景觀，在植被的選擇上通常從以下五個方面考慮：

4.1 喬木種類

喬木由于其成長體型大，根系復雜且穿刺問題突出，所以在屋頂綠化景觀設計中應用相對較少，其主要作用在于構建景觀的主體骨架，起支撐作用。因此屋頂綠化設計以小喬木為主。

在銀川地區適用的小喬木有：國槐、刺槐等。

4.2 灌木種類

在屋頂綠化景觀設計中，灌木是最廣泛的使用類型，因其具有觀賞性好，種類多，四季變化性廣的特點。灌木的種植形式具有其多樣性，有孤植，列植，對植，也可以將多種灌木組合成灌木叢。

在銀川地區，常見的灌木品種多為紫穗槐、叉子圓柏等。

4.3 地被植物種類

地被植物種類在草坪式綠化設計中應用最多，這種綠植的特點為低矮密集，呈伏地狀，有著凈化空氣，保留水分，吸附灰塵的作用，地被植物的設計可以增強景觀的整體層次性。

在銀川地區常見的有沙地柏、平枝栒子、萱草等。

5 屋頂綠化的景觀設計

5.1 鋪裝設計

屋頂綠化景觀設計中，鋪裝設計是設計的關鍵因素。擁有著優化環境，促進景觀之間相融性的作用。利用鋪裝的形式與周圍環境緊密連接，體現景觀與建筑治療的協調性，增加藝術價值與欣賞價值。

相對于面積較小的屋頂，色彩的選擇，種類的控制是重中之重，從藝術美學的角度分析，小面積內適宜出現的色彩當處于五種以內，避免色彩的繁雜給人帶來視覺上的疲憊。

5.2 構筑物設計

景觀設計方案立足于設計面積的大小，針對面積較大的屋頂，鋪裝設計難免會顯得略微單調，因此加入構筑物成了大型景觀設計必不可少的一環。常見的亭子，廊架，石路，假山等。

5.3 水體設計

景觀的設計就是對自然美的重現與還原，水體設計在景觀設計中，不僅擁有較高的生態作用，更提高了景觀的觀賞性。在屋面這種特殊環境條件下，水體的面積，深度都與地面不同。屋面綠化水體設計是以安全為基礎的前提下，設計出水體景觀，以靜態，動態兩種水的形式表現。靜態是以小型池子為主，池中輔以觀賞魚，荷花，珊瑚等，動態水以噴泉，流水為主，在設計過程中，要做到水體面積和屋頂的良好協調。

5.4 澆灌系統技術

屋頂綠化由于位置特殊，水分蒸發速度快，植物日照時間長，為保障植物的健康成長，應安裝澆灌系統。市面上最常見的灌溉方式有低床地面灌溉，高床地面灌溉，噴灌和滴灌其中方式。根據屋頂景觀綠化條件，最合適的方式為噴灌和滴灌。通過兩種灌溉當時結合，實現合理灌溉，通過控制水量大小與灌溉時間，節約用水的同時也能防止滲水現象的發生。

5.5 防水系統設計

建筑物頂部大多為鋼筋混凝土結構，滲水現象會導致內部鋼筋銹蝕，樓板承載力整體下降，從而影響建筑的安全性。所以在屋頂綠化設計中，必須保證屋頂具有較強的抗滲，抗漏功能。防水方法主要分為剛性防水和柔性防水，剛性防水是將剛性防水結構鋪于屋面，這種結構主材料為混凝土，鋼筋網片，特點是高強度，可以防止植物根系的底部穿刺。柔性防水需采用不同的防水材料，例如：聚氯乙烯，SBS改性瀝青。保證密封性和較高的抗滲性。

5.6 排水系統設計

屋面綠化不僅要考慮澆灌，防水，還應擁有完好的排水系統，解決房頂的積水問題。屋面積水過多，不僅會抑制植物的生長，也會出現滲漏問題，所以在設計時，應當考慮設計一個2%的找破層，排水溝中添加鵝卵石等滲水性能較高的材料，還要設計過濾裝置，防止水中帶出的泥沙堵塞排水管道。排水管道設計也應當合理，方便后期檢查和維修。

6 屋頂綠化的養護

除了設計以外，實施屋頂綠化最困難的是養護管理，缺乏養護的屋頂綠化會使植被肆意生長，影響其美觀性，成活率低下，不能體現出其觀賞及實用價值。

屋頂綠化的管理養護測錄如下：

6.1 屋頂綠化景觀灌溉

在灌溉之前，管理人員應對各種綠植習性進行充分了解，制定完善的灌溉方案，明確灌溉周期、次數和灌溉量，使植被能在適宜的環境下發芽生長，管理人員可以在屋頂設置蓄水箱，收集雨水進行灌溉。

6.2 屋頂綠化景觀施肥

花卉植被在生長過程中對土壤肥力要求較高，對于景觀進行科學的施肥，能使植被生長得更加旺盛；管理人員還能通過施肥控制植被的生長速度，從而使綠化觀賞性更高，觀賞時間更長，有效節省維護管理成本。

6.3 屋頂綠化景觀的排水防堵措施

在不斷地實踐中發現，植物的落葉會堵塞建筑屋面的排水，一旦出現強降雨天氣，會造成排水不暢等問題，對居民的生活影響較大，因此在屋頂綠化需要常清理落葉枯枝，查看排水系統能否正常工作，添加過濾網、修建引水槽等方式輔助排水，在通道處設置擋水板，防止積水倒灌。

6.4 屋頂綠化景觀的防風抗寒措施

屋頂綠化景觀所處位置較高，且周圍缺乏庇護，出現大風天氣極易被吹倒，甚至卷離屋頂，因此管理人員要根據當地的天氣設置不同的防風措施，如設置鐵絲網、修建陽光房等。

基金項目：寧夏大學新華學院科學研究基金項目資助大學生創新項目（G202213325001）。