我国屋顶农场的现状分析与关键技术研究

廖妍珍

近两年,一个叫开心农场的网络游戏横扫全国,男女老少网迷都爱上了“网络农场”。同时,一些市民将网络游戏搬到了现实生活中,他们利用屋顶空地,开拓出菜地,打造起现实生活中的“开心农场”。近几年城市的快速扩张,人口高密度聚集,导致地面绿化用地的严重紧缺,建筑的“第五面”屋顶空间逐渐被人们发掘利用,并且成为城区发展空间特色绿化的一条有效途径。

1 屋顶农场的内涵

屋顶农场,顾名思义就是在各种建筑物的屋顶平台种植花草、蔬菜和瓜果,其目的是利用有限的空间增加城市绿化量,其价值不仅体现在能美化生活环境和改善空气质量,同时它还能给人们带来数量可观的绿色食品。

2 我国屋顶建造的现状分析

我国屋顶建造技术起步较晚,于20世纪60年代才开始研究屋顶的花园和绿化技术,经过几十年的努力,部分大城市的屋顶建设已初见成效,国内经济发达的城市已将屋顶绿化建设列入城市规划之中。例如北京,2004年～2008年《北京市城市环境建设规划》要求,北京市的高层建筑中30%要进行屋顶绿化,多层建筑中60%要进行屋顶绿化。从2006年～2008年,北京市计划以每年25万m2～30万m2的速度进行屋顶绿化建设。截至2009年,全市屋顶绿化总面积为100多万平方米。2009年7月1日,深圳通过政府公报发布并实施《屋顶绿化设计规范》标准,称屋顶绿化要保证有足够的绿化面积,其中简单式屋顶绿化种植面积宜大于85%以上,花园式屋顶绿化面积宜大于60%。目前深圳城市屋顶绿化面积已经超过100万m2,总量居全国大城市前列。上海市2005年2月对屋顶绿化给予法律支持,把其纳入《上海市绿化管理条例》,成为我国第一个以立法形式规范屋顶绿化的城市。尽管目前屋顶绿化技术趋于成熟,但大量的屋顶绿化在建成后的使用过程中仍然存在许多的问题,这集中体现在我国地区发展不平衡,政府和行政主管部门关注不够,技术推广不利,成本过高等,由此可见屋顶农场在我国城市推广应用步履艰难,进展缓慢。以上海为例,偌大的上海市有2亿多平方米屋顶,目前绿化面积仅12余万平方米,可谓“沧海之一粟”。

3 屋顶农场的意义

1)屋顶农场绿化相对地面绿化投资少,见效快,立足于现有土地条件,开拓城市绿化空间,美化城市景观,是完善城市地面,空间绿化布局的重要手段。2)屋顶农场对雨水的截留效应,可以蓄存60%～70%的天然降雨,可以减缓城市水涝,同时通过植物的蒸腾作用,改善生态环境。3)屋顶农场具有夏季隔热,降温,冬季保暖的作用,能够减少空调的使用,有利于节约电力资源。4)保护防水层和建筑屋顶结构,有利于延长屋顶建材乃至整体建筑的使用寿命。5)屋顶农场种植物具有维持大气中氧气和二氧化碳平衡,吸滞尘埃,吸收有毒有害气体,杀菌等净化空气的作用。6)屋顶农场作物收获之后或者是自家吃,或者是卖,投资不多,还会带来少许的收入。

4 屋顶农场关键技术的研究

1)屋顶农场的种植选择。我国气候南北差异较大,选择瓜果蔬菜,植物的品种也大不相同,在选种与种植过程中,应根据地区实际情况,以乡土植物为主,由于屋顶的生态环境与地面有明显的不同,光照,温度,湿度,风力等随着层高的增加而呈现不同的变化,所以用于屋面种植的花草瓜果材料比地面使用的植物材料要严格。一般来说,需选择一些适应性强,长日照的浅根性小乔木以及喜光照、浅根系、耐旱、耐寒、耐热、抗风、抗病虫害性强、抵抗空气污染并能吸收空气污染物,具有较低的养护管理要求,适于粗放管理的灌,草,花,藤类植物。从北京的气候条件出发,屋顶绿化植物一般选择爬蔓攀缘植物。2)屋顶农场的荷载分析。屋顶面板的质量标准应符合国家有关的结构设计与施工范围要求。一般情况下,要求提供350 kg/m2以上的外加荷载。在具体设计中,除考虑屋面静荷载外,还应考虑非固定设施,人员数量流动,外加自然力等因素。屋顶农场的形式应考虑房屋结构,设计时以屋顶允许的荷载重量为依据,屋顶允许荷载重量需大于种植层最大湿度重量,排水物质重量,植物重量,以及其他物质重量,其中植物荷载的计算相对缺乏准确性,因为植物存在自身生长所带来的质量动态变化,而且不同种类和大小的植物重量差异较大,一般植物的质量能依照经验值进行估算。只有了解所有种植的特性,才能设计出不同功能的农场。3)屋顶农场的栽培基质。种植介质是屋面种植的植物赖以生长的土壤层,不同的土壤和植物材料给屋顶增加的平均荷载也不同。传统的土壤不仅重量重,而且容易流失,如果土层太薄则极易迅速干燥,对植物的生长发育不利,在刮风的情况下,容易造成城市的二次污染;如果土层厚一些,满足了植物生长,但屋顶承受不住。因此,为了减轻绿化对屋顶的负荷,通常在建设屋顶绿化时选用保水保肥,不板结的轻质土,并将土层厚度控制在最低限度。4)屋顶农场的防渗漏措施。由于屋顶绿化中植被下面长期保持湿润,并且有酸,碱,盐的腐蚀作用,会对防水层造成长期破坏。同时,植物的根系会侵入防水层,破坏房屋屋面结构造成渗漏。所以,防渗漏是实施屋顶绿化必须解决的前提技术条件。屋面防水需保证长时间的防渗透和安全使用,防渗材料的选择需符合国家使用要求和标准,应选择高温不流淌、低温不碎裂、不易老化、防水效果较好的防水材料。近年来,防水材料层出不穷,如已投入屋顶施工的有三元乙丙卷材,国外还尝试用中空类的泡沫塑料制品作为绿化土层与屋顶之间的良好排水层和填充物,无论采用哪种形式和材料,均应在做屋顶防水层时妥善处理好其节点构造,特别要注意与土壤的连接部分和排水沟水流的终止部分。5)屋顶农场的安全防护。屋顶农场种植场地较为特殊,屋顶层高,风大等都是造成危险的潜在因素,因此建议于屋顶种植物周边设置安全护栏,防止人身伤害和高空坠物,且护栏高度不得低于1.1 m;确保屋顶水的流向和排水口的通畅,防止屋面积水;对配电系统应防止漏电,考虑用电安全。

5 结语

屋顶种植是一项系统的工程,涉及面较宽,有植物种植、建筑防水、建筑节能保温、建筑施工、植物病虫害学、建筑维护与管理等多方面的内容,因此,屋顶种植须谨慎,应该尽量交专业公司进行设计与施工,包括后期的维护,以免带来不必要的损失。近几年来,屋顶种植技术虽然取得了非常快的发展,但在关键技术和产品的检验及评价方法上,我们与国外存在一定的差距,需要依靠大家的努力,共同创造屋顶种植的春天。

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