興山縣新縣城屋頂綠化改善城市環境效果的思考

熊麗華

(湖北省興山縣環境保護局,湖北興山443700)

1 引言

興山縣是漢明妃王昭君的故鄉,始建于公元260年,位于舉世矚目的長江三峽庫區長江西陵峽北側,新縣城古夫鎮距宜昌市176km,距三峽大壩97km,北距神農架林區木魚鎮60km,屬國務院確定的長江三峽經濟開發區。興山是三峽旅游重點區域,也是長江三峽、神農架、武當山黃金旅游線的主要通道。興山縣轄2鄉6鎮、114個村(居委會),國土面積2 327km2,總人口18.26萬人。

近年來,興山縣在中央各部委、省市各部門和對口支援單位的大力支持下,牢牢把握搬遷、發展、穩定的工作大局,以搬遷促發展,以發展保搬遷,3個文明建設取得了較大成績。興山新縣城近年來先后榮獲中國人居環境獎、國家衛生縣城、省級文明縣城、楚天杯、全國綠化模范城市、國家園林縣城等多項殊榮,2009年興山縣新縣城又在開始申請創建“湖北省環境保護模范城市”,預計2011年底實現創建目標。

早在2004年1月13日,興山縣新縣城獲“中國人居環境獎”,標致著新縣城的建設以營造崇尚自然、回歸自然為主的綠色生態型城市已成為城市人居環境建設的典范。有學者提出了向“第五面”(即城鎮屋頂)索取綠色的設想,屋頂綠化的概念應運而生。屋頂綠化是指在各類建筑物、構筑物、城圍、橋梁等的屋頂、露臺或天臺上進行綠化、種植樹木花卉的統稱。我國內地從20世紀60年代開始研究屋頂綠化的建造技術。20世紀70年代我國第一個大型屋頂綠化工程在廣州東方賓館建成。20世紀80年代開始,在個別大城市出現了一批較為著名的屋頂綠化工程。2002年提出了“對現有建筑物第五立面,采取政府給予一定補償的形式,進行綠化改造。”目前,全國很多城市都將屋頂綠化工作列入議事日程。

2 屋頂綠化改善城市環境效果分析

2.1 對城市綠化面積和城市景觀的改善分析

城市人均綠化面積是衡量城市生態環境質量的重要指標。據國際生態和環境組織的調查：要使城市獲得最佳環境,人均占有綠化地需達到60m2以上。而我國多數城市人均綠化面積不足4m2,興山縣新縣城是綠化較好的也只7.24m2。

屋頂綠化使綠化面向空間發展,為提高城市綠化面積提供了一個新的途徑。按新縣城建筑總面積20萬m2,屋頂面積按20%計,即有4萬m2的屋頂面積,若有50%的屋頂加以綠化,可使整個縣城綠化面積增加2萬m2。如果能在縣城選擇一些適合的房屋和住宅進行屋頂綠化,即使只有少部分,則在改善百姓生活和城市景觀的同時,對綠化面積的增長也具有不可小視的作用。

現代建筑材料對陽光反射所形成的刺眼眩光,會損壞人的視力。綠色是最適宜人眼觀看的顏色,當在視野中比例達到25%時,人的心情是最舒暢的。屋頂綠化的綠色植物,可減少來自領低屋面反射的眩光和陽光輻射熱,俯視或平視時,綠色空間與建筑空間的相互作用和相互滲透,還給人以視覺的緩沖,使人感受到綠色植物生命力的旺盛,并進一步與建筑物建立起愉快的視覺聯系。同時,屋頂綠化與主體建筑幾何空間的對比,柔和、豐富并充滿生機,可形成多層次的城市空中綠化景觀。

2.2 對城市氣溫及濕度的改善

筆者在興山新縣城立項之前,曾對未來的新縣城進行了環境影響評價,評價中為減輕其可能產生的“熱島效應”提出了建議。傳統的深色屋面,尤其是直曬的屋面,吸熱量大卻很難冷卻,對“熱島效應”具有推波助瀾的作用。屋頂綠化能夠緩解這一效應。

屋頂綠化后,由于綠色屋面與水泥屋面的物理性質完全不同,前者對陽光的反射率比后者大,加上綠色植物的同化作用和遮光作用,使綠色屋面的凈輻射熱量遠小于未綠化屋面,同時,綠色屋面因植物的蒸騰和蒸發作用消耗的潛熱明顯比未綠化的屋面大。這樣就使得綠色屋面的貯熱量以及地-氣間的顯熱交換量大為減少,從而使綠化屋頂空氣獲得的熱量少,熱效應降低,破壞或減弱了城市的“熱島效應”。有資料表明,屋頂綠化對“熱島效應”的減弱量可達20%,有助于改善城市氣溫。此外,屋頂綠化對城市環境溫度也有顯著改善,一方面,綠色植物的蒸騰和潮濕的蒸發會使空氣的絕對濕度增加;另一方面,由于綠化后溫度有所減低,其相對濕度也會明顯增加,種植屋面的平均溫度比常規屋面要高10%。

2.3 建筑屋頂性能及溫度的改善

沒有屋頂綠化覆蓋的平屋頂,夏季陽光照射,屋面溫度很高,最高可達80℃以上,較大的溫差使屋頂材料經常處于熱脹冷縮狀態,加上長期紫外線照射會引起屋面建筑材料老化,屋頂防水層較易遭到破壞造成屋頂漏水。興山縣新縣城的“平改坡”主要就是解決這一問題。

屋頂綠化為保護屋面防水層,防止屋頂漏水開辟了新的途徑。有資料表明,夏季綠化較好的屋頂種植屋下表面溫度近20～25℃。同時,由于屋面不直接接受太陽直射,延緩了各種密封材料的老化,也增加了屋面的使用壽命。在有效保護屋頂的同時,綠色屋面還具有隔熱、保暖作用。夏季,當氣溫大約在30℃時,沒有綠化的屋頂溫度可達40～50℃;冬季,在一個比較低的溫度范圍內,綠色屋頂本身可保持一個相對恒定的溫度,而沒有綠化的平屋頂溫度變化卻很大。

2.4 對城市雨水徑流量的削減

到2006年底,新縣城建筑占地約20萬m2,今后,兩年內建成區建筑占地面積還將增加1/3以上,達到26.7萬m2,占新縣城總面積的16%,絕大多數屋面未經綠化。在雨季,坡屋頂幾乎全部雨水流量及平屋頂約90%的雨水流量都將排入市政管道。再加上由混凝土道路所形成的地面徑流,暴雨峰流量明顯增大,雨季極易造成排水不暢,2003年兩次大雨就使得新縣城昭君廣場一帶積水達30cm深。

屋頂綠化后,由于植物對雨水的截留、蒸發作用,以及人工種植土對雨水的吸納作用,屋頂匯流的雨水量可大幅降低。有資料表明：在暴雨強度最大的前15min時間內,當屋面匯流的雨水量為33.6L時,平屋面匯流為30.2 L,綠色屋面匯流為11.1 L,其后屋面雨水全部由人工種植土層吸納或凈化后滲透出流,屋面不再形成表面雨水徑流。屋頂綠化對暴雨峰值流量的大幅削減,有利于縣城的防洪排澇,相應提高防澇標準,同時,可調節雨水的自然循環和平衡。

2.5 對城市非點源污染的削減

2.5.1 對氣體污染負荷的削減

屋頂綠化對氣體污染負荷的削減主要表現在2方面：降低灰塵和吸收CO2。屋頂綠化對大氣中灰塵的降低有兩條途徑：降低風速,即種植植物可增大屋面的粗糙程度,增大風的摩擦阻力;同時屋頂綠化對“熱島效應”的減弱,并在一定程度上也減弱了熱島環流,使風速減小。隨著風速的降低,空氣中攜帶的灰塵也隨之下降。吸附作用,即綠色植物葉片表面生長的絨毛,有皺褶且能分泌黏液,能夠阻擋、過濾和吸附各種塵埃。

屋頂綠化對大氣中CO2的吸收,主要通過植物的光合作用完成。據資料：如果按成年人每人每天呼吸消耗 0.75kgO2,排出0.9 kg CO2計,則綠化面積達到人均10m2,就可以吸收全部呼出的CO2。據科學測定,如果一個城市中的屋頂全部綠化,則這個城市中的CO2較沒有綠化前要降低70%以上。

2.5.2 對雨水污染負荷的削減

屋面雨水污染負荷包括兩部分,降雨污染負荷和屋面經流污染負荷。降雨污染負荷是指降雨過程中雨水與大氣中污染物接觸所形成的污染負荷。屋面徑流污染負荷是指雨水在屋面匯流過程中所形成的污染負荷。天然雨水中污染物濃度普遍較低,但COD最高時可達200m g/L。未經綠化屋頂的徑流雨水尤其是初期徑流污染嚴重,主要污染物是COD和SS。屋頂綠化主要可從3個方面削減雨水中的污染物質。

(1)通過屋頂綠化層截留、吸納部分天然雨水,并逐漸利用植物和人工種植土層中微生物作用降解所蓄集的污染物質。

(2)利用土壤滲透過程凈化天然雨水中的部分污染物質。在滲透過程中,屋頂綠化層對雨水中的污染物質具有凈化作用,一般COD去除率可達50%以上。

(3)避免了因建筑材料對徑流雨水的污染。屋面材料對徑流雨水水質影響很大,瀝青油氈屋面初期雨水中的COD和SS甚至可高達1 000m g/L以上。屋頂綠化幾乎可100%削減這部分污染負荷。

3 結語

屋頂綠化是節約土地、開拓城市空間、改善城市環境的有效方法。屋頂綠化后,不僅將增大城市綠化面積,城市景觀、城市溫度濕度、建筑室內氣溫、城市大氣環境、城市水環境等多方面因素都將得以改善。