兴山县新县城屋顶绿化改善城市环境效果的思考

熊丽华

(湖北省兴山县环境保护局,湖北兴山443700)

1 引言

兴山县是汉明妃王昭君的故乡,始建于公元260年,位于举世瞩目的长江三峡库区长江西陵峡北侧,新县城古夫镇距宜昌市176km,距三峡大坝97km,北距神农架林区木鱼镇60km,属国务院确定的长江三峡经济开发区。兴山是三峡旅游重点区域,也是长江三峡、神农架、武当山黄金旅游线的主要通道。兴山县辖2乡6镇、114个村(居委会),国土面积2 327km2,总人口18.26万人。

近年来,兴山县在中央各部委、省市各部门和对口支援单位的大力支持下,牢牢把握搬迁、发展、稳定的工作大局,以搬迁促发展,以发展保搬迁,3个文明建设取得了较大成绩。兴山新县城近年来先后荣获中国人居环境奖、国家卫生县城、省级文明县城、楚天杯、全国绿化模范城市、国家园林县城等多项殊荣,2009年兴山县新县城又在开始申请创建“湖北省环境保护模范城市”,预计2011年底实现创建目标。

早在2004年1月13日,兴山县新县城获“中国人居环境奖”,标致着新县城的建设以营造崇尚自然、回归自然为主的绿色生态型城市已成为城市人居环境建设的典范。有学者提出了向“第五面”(即城镇屋顶)索取绿色的设想,屋顶绿化的概念应运而生。屋顶绿化是指在各类建筑物、构筑物、城围、桥梁等的屋顶、露台或天台上进行绿化、种植树木花卉的统称。我国内地从20世纪60年代开始研究屋顶绿化的建造技术。20世纪70年代我国第一个大型屋顶绿化工程在广州东方宾馆建成。20世纪80年代开始,在个别大城市出现了一批较为著名的屋顶绿化工程。2002年提出了“对现有建筑物第五立面,采取政府给予一定补偿的形式,进行绿化改造。”目前,全国很多城市都将屋顶绿化工作列入议事日程。

2 屋顶绿化改善城市环境效果分析

2.1 对城市绿化面积和城市景观的改善分析

城市人均绿化面积是衡量城市生态环境质量的重要指标。据国际生态和环境组织的调查：要使城市获得最佳环境,人均占有绿化地需达到60m2以上。而我国多数城市人均绿化面积不足4m2,兴山县新县城是绿化较好的也只7.24m2。

屋顶绿化使绿化面向空间发展,为提高城市绿化面积提供了一个新的途径。按新县城建筑总面积20万m2,屋顶面积按20%计,即有4万m2的屋顶面积,若有50%的屋顶加以绿化,可使整个县城绿化面积增加2万m2。如果能在县城选择一些适合的房屋和住宅进行屋顶绿化,即使只有少部分,则在改善百姓生活和城市景观的同时,对绿化面积的增长也具有不可小视的作用。

现代建筑材料对阳光反射所形成的刺眼眩光,会损坏人的视力。绿色是最适宜人眼观看的颜色,当在视野中比例达到25%时,人的心情是最舒畅的。屋顶绿化的绿色植物,可减少来自领低屋面反射的眩光和阳光辐射热,俯视或平视时,绿色空间与建筑空间的相互作用和相互渗透,还给人以视觉的缓冲,使人感受到绿色植物生命力的旺盛,并进一步与建筑物建立起愉快的视觉联系。同时,屋顶绿化与主体建筑几何空间的对比,柔和、丰富并充满生机,可形成多层次的城市空中绿化景观。

2.2 对城市气温及湿度的改善

笔者在兴山新县城立项之前,曾对未来的新县城进行了环境影响评价,评价中为减轻其可能产生的“热岛效应”提出了建议。传统的深色屋面,尤其是直晒的屋面,吸热量大却很难冷却,对“热岛效应”具有推波助澜的作用。屋顶绿化能够缓解这一效应。

屋顶绿化后,由于绿色屋面与水泥屋面的物理性质完全不同,前者对阳光的反射率比后者大,加上绿色植物的同化作用和遮光作用,使绿色屋面的净辐射热量远小于未绿化屋面,同时,绿色屋面因植物的蒸腾和蒸发作用消耗的潜热明显比未绿化的屋面大。这样就使得绿色屋面的贮热量以及地-气间的显热交换量大为减少,从而使绿化屋顶空气获得的热量少,热效应降低,破坏或减弱了城市的“热岛效应”。有资料表明,屋顶绿化对“热岛效应”的减弱量可达20%,有助于改善城市气温。此外,屋顶绿化对城市环境温度也有显著改善,一方面,绿色植物的蒸腾和潮湿的蒸发会使空气的绝对湿度增加;另一方面,由于绿化后温度有所减低,其相对湿度也会明显增加,种植屋面的平均温度比常规屋面要高10%。

2.3 建筑屋顶性能及温度的改善

没有屋顶绿化覆盖的平屋顶,夏季阳光照射,屋面温度很高,最高可达80℃以上,较大的温差使屋顶材料经常处于热胀冷缩状态,加上长期紫外线照射会引起屋面建筑材料老化,屋顶防水层较易遭到破坏造成屋顶漏水。兴山县新县城的“平改坡”主要就是解决这一问题。

屋顶绿化为保护屋面防水层,防止屋顶漏水开辟了新的途径。有资料表明,夏季绿化较好的屋顶种植屋下表面温度近20～25℃。同时,由于屋面不直接接受太阳直射,延缓了各种密封材料的老化,也增加了屋面的使用寿命。在有效保护屋顶的同时,绿色屋面还具有隔热、保暖作用。夏季,当气温大约在30℃时,没有绿化的屋顶温度可达40～50℃;冬季,在一个比较低的温度范围内,绿色屋顶本身可保持一个相对恒定的温度,而没有绿化的平屋顶温度变化却很大。

2.4 对城市雨水径流量的削减

到2006年底,新县城建筑占地约20万m2,今后,两年内建成区建筑占地面积还将增加1/3以上,达到26.7万m2,占新县城总面积的16%,绝大多数屋面未经绿化。在雨季,坡屋顶几乎全部雨水流量及平屋顶约90%的雨水流量都将排入市政管道。再加上由混凝土道路所形成的地面径流,暴雨峰流量明显增大,雨季极易造成排水不畅,2003年两次大雨就使得新县城昭君广场一带积水达30cm深。

屋顶绿化后,由于植物对雨水的截留、蒸发作用,以及人工种植土对雨水的吸纳作用,屋顶汇流的雨水量可大幅降低。有资料表明：在暴雨强度最大的前15min时间内,当屋面汇流的雨水量为33.6L时,平屋面汇流为30.2 L,绿色屋面汇流为11.1 L,其后屋面雨水全部由人工种植土层吸纳或净化后渗透出流,屋面不再形成表面雨水径流。屋顶绿化对暴雨峰值流量的大幅削减,有利于县城的防洪排涝,相应提高防涝标准,同时,可调节雨水的自然循环和平衡。

2.5 对城市非点源污染的削减

2.5.1 对气体污染负荷的削减

屋顶绿化对气体污染负荷的削减主要表现在2方面：降低灰尘和吸收CO2。屋顶绿化对大气中灰尘的降低有两条途径：降低风速,即种植植物可增大屋面的粗糙程度,增大风的摩擦阻力;同时屋顶绿化对“热岛效应”的减弱,并在一定程度上也减弱了热岛环流,使风速减小。随着风速的降低,空气中携带的灰尘也随之下降。吸附作用,即绿色植物叶片表面生长的绒毛,有皱褶且能分泌黏液,能够阻挡、过滤和吸附各种尘埃。

屋顶绿化对大气中CO2的吸收,主要通过植物的光合作用完成。据资料：如果按成年人每人每天呼吸消耗 0.75kgO2,排出0.9 kg CO2计,则绿化面积达到人均10m2,就可以吸收全部呼出的CO2。据科学测定,如果一个城市中的屋顶全部绿化,则这个城市中的CO2较没有绿化前要降低70%以上。

2.5.2 对雨水污染负荷的削减

屋面雨水污染负荷包括两部分,降雨污染负荷和屋面经流污染负荷。降雨污染负荷是指降雨过程中雨水与大气中污染物接触所形成的污染负荷。屋面径流污染负荷是指雨水在屋面汇流过程中所形成的污染负荷。天然雨水中污染物浓度普遍较低,但COD最高时可达200m g/L。未经绿化屋顶的径流雨水尤其是初期径流污染严重,主要污染物是COD和SS。屋顶绿化主要可从3个方面削减雨水中的污染物质。

(1)通过屋顶绿化层截留、吸纳部分天然雨水,并逐渐利用植物和人工种植土层中微生物作用降解所蓄集的污染物质。

(2)利用土壤渗透过程净化天然雨水中的部分污染物质。在渗透过程中,屋顶绿化层对雨水中的污染物质具有净化作用,一般COD去除率可达50%以上。

(3)避免了因建筑材料对径流雨水的污染。屋面材料对径流雨水水质影响很大,沥青油毡屋面初期雨水中的COD和SS甚至可高达1 000m g/L以上。屋顶绿化几乎可100%削减这部分污染负荷。

3 结语

屋顶绿化是节约土地、开拓城市空间、改善城市环境的有效方法。屋顶绿化后,不仅将增大城市绿化面积,城市景观、城市温度湿度、建筑室内气温、城市大气环境、城市水环境等多方面因素都将得以改善。