1 城市雨水問題

　　城市建設導致自然植被和土壤等覆蓋的自然地表不斷遭到破壞，自然地表被建筑、道路、停車場等人工構筑物所替代。長期以來，在這些人工構筑物的建設中一直采用不透水面層的處理，使得降落在其表面的雨水通過排水裝置迅速排入城市雨水管網。隨著城市化進程的加快和城市空間區域的迅速蔓延擴張，城市的人工硬質表面不斷擴大，導致雨水在短時間內大量匯集，城市雨水管網的負荷不斷加重。城市的雨水大量排出城市，排入河流、溪流等水體，一方面造成下游地區的洪水威脅，另一方面城市的硬質表面切斷了城市自身地下水的補給，造成地下水位下降等嚴重問題。

2 屋頂綠化在城市雨水利用方面的作用

　　城市雨水收集利用方式主要包括屋面雨水利用、屋頂綠化雨水利用、園區雨水利用和回灌地下水雨水利用四種，屋頂綠化是城市雨水利用的一個重要組成部分，推廣屋頂綠化可以軟化城市第五立面的硬質表面，有效地蓄積與利用雨水，對緩解城市雨水問題起到不可忽視的作用。在歐洲和北美的許多國家的城市，隨著減少城市雨水排放的潮流興起，減少雨水排放被認為是屋頂綠化的主要益處，因此屋頂綠化在各類建筑上得到廣泛運用，特別是在德國，從上個世紀50年代就開始了推廣屋頂綠化。

圖1 德國屋頂花園(半密集型)

2.1屋頂綠化可以有效地削減屋面雨水徑流量
　　屋頂綠化系統可使屋面徑流系數減小到非屋頂綠化的0.3（見表1），部分屋頂都被植被覆蓋后，屋面排水可以大量減少，減輕了城市排水系統的壓力，同時也可以顯著減少處理污水的費用。

表1 屋面雨水徑流系數對比表

　　實驗數據表明綠化屋頂可以使排水強度減低70%，在排水工程中可以相應的減小下水管道、溢洪管及儲水池的尺寸，節省建造費用。
2.2 屋頂綠化具有儲水功能
　　綠化屋面可以通過植物的莖葉對雨水的截流作用和種植基質的吸水把大量的降水儲存起來，實驗表明，大約有一半的降水留存在屋面上。另外，綠化屋面排水層往往又可作蓄水層，多余水蓄在卵石層內，當種植土干燥時，又可返吸入土中�，F在常采用的塑料蓄排水盤代替傳統的卵石作為排水層（見圖2），可在凹處蓄積一部分雨水，在排水的同時還有50%蓄水功能（每平方米可正常蓄水10公升以上），具有保持土壤濕潤的作用。同時由于植物生長的根系是追水而生，蓄排水功能保證了植物生長所需的足夠水分，也使根系快速向下生根，牢固的扎根于土壤中。

　　綠化屋頂上蓄積的雨水不僅可以為屋頂綠化的植物提供水分補給，還可通過水分蒸發改善建筑的小環境。在多雨地區，屋頂綠化可以與蓄水池相結合，大雨后覆土吸水飽和，多余水積蓄起來，不使流失。當土壤干燥時，可以使用積存水澆灌。在一些易受洪水影響的地區，綠化屋頂通過其蓄積雨水的能力可以控制暴雨雨水流量的70%～100%。
2.3屋頂綠化與雨水滲漏和地下水補給
　　所謂雨水滲漏是指將雨水經過一定的處理后讓其滲入地下，一來減少了向城市雨水管網的排水量，二來有利于地下水形成。
　　由于建筑系統的上部結構和下部構造都是封閉的，綠化屋頂系統本身不能把地表水滲漏到地下，由綠化屋面滲出的水較之普通屋面大大減少，而且排放速度減緩，可以通過排水管引入地下，讓其緩慢滲入，成為地下水的補給。還可以把屋頂排出的雨水收集在雨水蓄積池中，在需要補充水的時候利用。
　　把屋頂綠化、蓄水池和雨水滲漏補給地下水等措施結合起來，可以使因為建筑而被破壞的自然的水循環過程得到恢復，其核心在于屋頂綠化補償了建筑占據的自然植被，如果在城市各類建筑上廣泛建設屋頂花園，就可以大大緩解城市的雨水排放量大和地下水減少等問題，改善城市的水環境。
　　可見，屋頂綠化是增加城市雨水利用，改善城市水環境的良好開端。

3屋頂綠化的實際應用

    屋頂綠化除了具有上述雨水利用方面的作用外，還具有緩解城市熱島效應，改善屋頂熱工性能等作用，因此，綠化屋頂是一種值得推廣的建筑方式，在德國等發達國家，屋頂綠化技術已經日趨成熟并得到廣泛運用(見圖3)。
3.1 屋頂綠化的分類與運用范圍

　　按照屋頂花園的種植密度和養護強度，可以將常見的屋頂花園分為三大類，一是普及型（見圖4），厚度15cm以下，主要種植苔蘚、景天科草坪，主要是屋頂綠化；二是半密集型（見圖1），厚度15至25cm，種植草坪和灌木；三是密集型（見圖5），也是真正的屋頂花園，厚度25—100cm，可以種植從草坪、花卉、灌木到喬木等各種植物，也包括園路、水池、各類園林小品。
　　屋頂綠化既可用于平屋頂，也可用于坡屋頂。新舊建筑都可以進行屋頂綠化。屋頂花園可以適用于各類用途的建筑。
　　公共建筑，包括商業建筑、辦公建筑、學校建筑等，有較大面積的屋面，一般處于城市的中心地段，將這類建筑屋面做成種植屋面，可形成規模，彌補城市中心地段綠化面積普遍不足的現狀。有條件的可做成屋頂花園，特別是商業建筑的屋頂花園還有其獨特的商業價值。大片的公共建筑，其屋頂的綠化連成一片，不但是城市的又一景觀，也是控制城市空氣污染、減少城市雨水排放，優化排放雨水水質的有效辦法。

圖6 北京酈城小區住宅種植屋面

　　住宅建筑可以運用種植屋面優化建筑的熱工性能，改善居住環境。當前有許多新建的生態住宅區廣泛運用了屋頂綠化技術（如圖6），還有一些住宅區對原有建筑屋面進行平改綠、坡改綠等改造，收到良好的效果，如福州市湖濱一至四里平改綠試點工程（如圖7）。

圖7 福州市湖濱一至四里平改綠試點工程

3.2 屋頂綠化的技術支持
　　德國為解決屋頂的綠化問題作了大量的技術研究，植物和種植土壤的選擇是屋頂綠化的技術關鍵，蓄排水設施是屋頂花園雨水利用的重要環節，防滲漏和屋面荷載則是安全保障。
　　植物應根據當地氣候和自然條件，篩選本地生的耐旱植物，還應與土壤類型、厚度相適應。為使植物種植后能形成有活力的生態系統，植物品種要進行合理搭配，一般要多于９個種類。屋頂綠化對屋面種植層的基質的厚度、材料成份、構造措施也有特殊的要求。種植基質應選擇孔隙率高、密度小、耐沖刷，且適宜植物生長的天然或人工材料。在德國常用的有火山石、沸石、浮石等，目前大量采用的燒結土，在我國國內也有大量的資源，此土可以保水，并且在水份多的情況下具有快速排水的功能，植物后期生長不易板結。選種的植物多為色彩斑斕的各種矮小草本植物，十分宜人。屋頂的種植層基質一般７到９厘米厚。屋頂綠化后，由于種植層有大量孔隙，下雨后可吸收大量雨水，供屋頂植物使用，因此一般都不需對屋頂植被進行專門管理。目前國內采用的屋頂綠化種植技術主要有兩種，一種是采用輕型基質栽培的空中花園種植技術；另一種是一次成坪的苗塊及無土草坪氈技術。
　　屋頂綠化需要著重考慮蓄水和排水的統一。自然降水后，尤其是短時間大量密集的降水若不能在短時間內排走，可能會造成屋面短時間內積水重量超出屋面荷載，危機建筑安全。在干旱少雨的季節，又需要屋頂綠化有蓄水功能保證植物的正常生長�，F在多采用蓄排水盤結合其上的燒結土基質層和其下的保濕層滿足蓄排水的要求（如圖8）。

圖8 屋頂花園構造示意圖

　　在屋面種植的防水措施方面，一般情況下，最好采用具有隔根功能的防水材料。 傳統做法多采用注有添加劑的改性瀝青卷材用作防水隔根材料，一些最新的產品如VEDAPLAN-BR-竹根系防穿刺綠色屋面防水卷材，可以用于抵御竹類、莎草等強大的根狀莖。在做屋面種植之前要進行48小時的閉水試驗，認真檢查屋面防水是否有死角。
　　在屋面荷載方面，普及型屋頂綠化一般對于屋面的荷載沒有特殊的要求，在舊房改造、平改綠等工程項目中可以廣泛使用。半密集型屋頂綠化一般要求屋面荷載在每平方米300公斤以上，密集型屋頂綠化要求屋頂荷載每平方米500公斤以上，造價每平方米400元以上，管理養護要精細。采用屋頂綠化的建筑最好在建筑結構設計中就充分考慮種植屋面的要求，并可省去屋頂的保溫層，可以降低建筑成本和屋頂荷載。
3.3 綠化的政策支持
　　由于屋頂花園的建設往往會增加建筑屋面工程造價，在德國及其它一些發達國家的許多城市都頒布了專門的政策法規推廣屋頂綠化。例如德國聯邦政府以法規形式規定新的建筑產生的對環境的影響必須降低到最小程度，許多城市都以法規形式規定建房者必須通過屋頂綠化等方式償還一定面積的綠化。德國聯邦法律規定對于與市政排污系統連接的部分要按照雨水排放面積的總平米數來收取費用，鼓勵業主通過建造種植屋面可以按折扣費率收取費用而得到收益。漢諾威等城市頒布了專門的《屋頂綠化建筑規劃指導方針》，詳細說明屋頂綠化的優缺點，并明確規定哪些情況下應進行屋頂綠化。
　　美國芝加哥為減輕城市熱島效應，正推動一項屋頂花園工程來為城市降溫。日本東京明文規定新建筑占地面積只要超過1000平方米，屋頂的1/5必須為綠色植物所覆蓋，否則開發商就得接受罰款。
　　在我國，屋頂綠化已在北京、上海、成都、深圳、杭州等大城市開始得到政府的大力推廣。例如上海市今年將對屋頂綠化給予法律支持，把其納入《上海市綠化管理條例》，新建住宅和商務樓均將被強制推行屋頂綠化，這樣全市有可能增添1至2億平方米的空間綠化；北京在2004年至2008年《北京市城市環境建設規劃》中規定高層建筑中30％要進行屋頂綠化，低層建筑中60％要進行屋頂綠化；成都市則規定，凡是12層樓以下、40米高度以下的中高層和多層、低層非坡屋頂建筑必須按要求實施屋頂綠化，凡是成都市范圍內建筑竣工時間在近20年以內、產權明晰、滿足房屋建筑安全要求的建筑均可實施屋頂綠化。
　　國內大城市的這些相關政策法規的相繼出臺，為屋頂綠化的推廣營造了良好的環境氛圍，還需要進一步加大政策支持力度，細化屋頂綠化的整體規劃、設計和施工等方面的各項技術指標，同時通過適當的經濟補償鼓勵和引導業主建造綠化屋面。

4 結論

　　傳統的屋面在城市的水環境中僅有排除雨水的作用，經過現代成熟的屋頂綠化技術改造后的屋面則能夠起到蓄積雨水、下滲補給地下水，緩慢排除雨水的一系列作用，為城市雨水利用開辟了一條生態的、可行的途徑。目前國際上在此方面已經有許多先進的成熟的經驗，而國內的屋頂綠化建設才剛剛起步，隨著我國對城市生態環境建設的不斷重視，屋頂綠化在我國的發展前景廣闊。
　　在我國城市中的各類建筑屋頂表面推廣各種形式的屋頂綠化，對于改善城市的水環境具有重要的意義，需要借鑒國際先進經驗，并結合我國實際情況，形成一套獨具特色的屋頂綠化技術體系，不斷提高城市屋面綠化覆蓋率，全面提升屋頂綠化的數量與質量。