屋顶绿化与城市防内涝.pdf

88 1 概述 城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排 水能力致使市内产生积水灾害的现象。近年来，城市内涝 灾害频发，且规模、强度和破坏力均呈直线上升态势。内 涝灾害已经由原本的破坏城市形象、妨碍市民出行等一般 性负面影响，演变成严重影响生产生活秩序、直接危及人 民群众生命财产安全的重大公共安全隐患，解决城市内涝 问题迫在眉睫。 与此同时，屋顶绿化这一全新的概念正在国内悄然 兴起并在部分城市开展实验性应用。广义地说，屋顶绿化 是在各类古今建筑物、构筑物、城围、桥梁（立交桥）等 的屋顶、露台、天台、阳台或大型人工假山山体上进行造 园，种植树木花卉等各类工程的统称。屋顶绿化具有调节 楼房室内气温、减少城市空气污染、降低二氧化碳排放、 美化环境等诸多优点 1，在许多发达国家已经纳入强制性 建设规范。在我国，尽管屋顶绿化尚处于萌芽状态，但因 其具有减轻城市内涝灾害的独特功效而受到广泛关注，具 有广阔发展空间。 2 城市内涝问题现状 近年来，我国城市内涝问题凸现，呈现“三多一大” 的特点。首先，受灾城市多，区域广。仅 2013 年夏季， 全国就有十数座城市遭受暴雨侵袭并产生内涝，受灾区域 从上海、广州、深圳等雨水充沛的城市，拓展到北京、济 南、 长沙等气候相对干燥的内陆城市 2。 其次， 受灾次数多， 内涝频现。 2011年6月23日， 北京城区平均降水63毫米， 最大降水量达到192.6毫米，创观测站建站以后的最大值， 城区积水严重，而这一纪录很快又被 2012 年 7 月的一场 大雨刷新。第三，受灾领域多，影响大。受灾领域由原先 的城市低洼区、棚户区等特殊区域，转向道路积水、地下 空间雨水倒灌、停水断电、停产停工等社会生活全领域。 最后，造成损失大，破坏力明显提高。2012 年 7 月 21 日， 北京遭遇特大暴雨袭击，道路积水严重，造成 77 人遇难； 2013年8月14日至19日， 暴雨洪涝灾害造成抚顺、 沈阳、 铁岭等 9 市受灾，因灾死亡 54 人，失踪 97 人，造成了 重大的人员伤亡和财产损失。 图 1 严重积水导致北京市内一片汪洋 屋顶绿化与城市防内涝 Roof greening with the function of preventing urban waterlogging 韩 冰 王旭峰（同济大学土木工程学院，上海 200092） 摘 要：随着全球气候变暖和现代城市面积的不断扩大，大型城市热岛、雨岛效应日趋严重，导致城市内涝灾害频发， 传统的城市防涝工程面临巨大压力。本文在分析城市内涝形成原因的基础上，以“分级集水、蓄排结合”理论为指导，创 新性提出将城市防内涝工程与屋顶绿化结合抵御内涝的思路， 借鉴国外先进经验， 阐述了屋顶绿化防涝的优势和发展前景， 论证了其可行性，希望以此启发广大同仁对城市防洪防内涝规划新方式的进一步思考。 关键词：城市内涝；屋顶绿化；分级排水 Abstract：Because of the influence of global warming and the expansion of the cities area,the effect of Heat Island and Rain Island becomes more and more serious in metropolis,which causes the increasing frequency of waterlogging and brings a lot pressure to the drainage system of the city. Guided by the theory of “Grade the drainage and combine the drainage and the store”,this paper, based on discussion of the origin of waterlogging,brings up a innovative way to solve the problem,which is by combining roof greening with the waterlogging-defence system.Also,with the reference of foreign advanced experience,this paper states the advantage and foreground of combining roof greening the waterlogging-defence system,and demonstrate the practicability of this thought.The author hopes that this paper could enlighten the further exploration from technical personnels in programming the waterlogging-defence system of cities. Key words：waterlogging；roof greening；grade the drainage 中图分类号：TU231 文献标识码：B 文章编号：1003-8965(2014)02-0088-03 综 述 89 图 2 沈阳一处受灾较严重的停车场 3 城市内涝灾害频发原因分析 3.1 气候变暖导致集中降水增多 气候变化是近年来暴雨与城市内涝事故频发的直接 原因。近年来，由于全球气候变暖，导致大气气流季节性 异常，极端天气频发，降雨总量有所增加。在我国，因降 雨有随时间、空间分布不匀等较突出特点，更加容易产生 局部强降雨。 尤为重要的是，随着城市规模迅速扩张，生产活动 加剧、人口不断增长、人类活动范围空前广泛等因素交互 作用，加剧了雨岛效应，城市降水量增大 3，短时强降雨 导致城市内涝几率提高，城市防洪面临严峻考验。 3.2 城市地下管网规划建设滞后 城市地下管网体系是雨后排水的主力军。但在我国， 许多城市的地下管网建设规划缺乏前瞻性、科学性和系统 性，明显滞后于气候变化导致的对提高排水能力的客观需 要。按照我国现行的排水设施建设标准，城市一般排水设 计标准为：暴雨产生市区积水的频率为半年到三年一次， 重要地区也只有三到五年。实施过程中，大部分工程均倾 向于取标准下线，甚至达不到标准的工程也屡见不鲜。因 此，许多城市早在地下管网建设之时就埋下了内涝隐患。 3.3 排水理念落后 1970 年开始，我国城市进入快速发展阶段，由于恰 逢气候枯水期，城市排水没有受到足够重视，在“快排” 理论指导下，更多地依靠修建沟渠等人工措施排水。因此， 随着城市化进程的加快，大量城市湿地、绿地被填埋 4， 破坏了自然排水、蓄水系统；大面积实施道路硬化，又降 低了地面保水能力。随着气候变暖、降雨量增多，人工排 水设施能力不足，自然蓄水排水系统难以恢复，地下排水 管网压力骤增。 4 屋顶绿化发展现状 屋顶绿化技术在部分欧美发达国家已日臻完善，其 中德国技术居世界前列，美国、日本紧随其后，其先进技 术和实践经验对发展我国屋顶绿化项目具有重要的借鉴意 义。在国内，北京、上海、杭州、武汉、成都等城市的实 验型建筑已经取得了初步成果。笔者认为，对现有屋顶绿 化方式进行优化改进，将其与城市防内涝有机结合，充分 发挥植被的保水作用，在短时强降雨来袭时减轻地面排水 压力，不失为屋顶绿化的一个发展方向，也将为屋顶绿化 在我国的推进提供更多现实需求、政策支持和资金保障。 图 3 在德国屋顶绿化已经成为强制性建设要求 图 4 我国部分先行城市屋顶绿化成效初显 5. 屋顶绿化与城市防内涝的结合优势 5.1 缓解热岛、雨岛效应 城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、 植被具有更大的吸热率和更小的热容量，使得城市地区升 温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成同一时间城区 气温普遍高于周围郊区气温的现象，称为热岛效应。大城 市高楼林立，空气循环不畅，加之盛夏时节，建筑物空调、 汽车尾气更加重了热量的超常排放，使城市上空形成的热 气流越积越厚，最终形成降水，称为“雨岛效应”5。 以上两种效应的存在恰好是屋顶绿化产生、兴起的 原因。一定规模的屋顶绿化不仅可以增加城市绿化面积， 而且可以发挥植物的蒸腾作用，实现加快空气循环、减缓 热量吸收和尽快散热等功效， 同时还能有效调节楼内气温， 减少空调对室外的热气排放和能耗，以更好地维持城市的 生态平衡。同时，屋顶绿化通过吸收空气中的污染气体、 过滤空气、降尘等方式，可以有效提高城市空气质量，在 美化环境的同时，减弱或缓解热岛、雨岛效应，降低短时 强暴雨的发生几率，进而从源头上减少城市内涝的发生。 5.2 增强城市保水能力，分级集水 美国已故的著名城市规划师凯文林奇在对以自然 雨水系统解决人工排水系统的一些问题进行论述时，推荐 采用分级集水、蓄排结合的方式削减雨洪峰值；英国著名 综 述 90 学者乔纳森帕金森和丹麦著名学者奥尔马克在对城市 排水系统面临问题进行充分剖析的基础上，提出了城市排 水系统设计的生态途径，即更多地利用绿地的蓄水作用， 以减轻城市排水压力。 从发达国家城市排水发展历程不难看出，新时代城 市排水的模式应当从“快排”转变为“分级集水、蓄排结 合”，而这种策略恰好适合中国国情。目前，地下管网建 设的缺陷已既成事实，进行大规模改建虽是治本之策，但 实施难度太大，可操作性不强。绿化植物和土壤具有较好 的保水性质， 是地面硬化严重的城市中难得的天然储水池。 一旦暴雨来袭，成规模的屋顶绿化保水量十分可观，可以 有效分流雨水、减轻积水现象。因此，以分级集水、蓄排 结合的方式来减轻城市地下排水管网压力，无疑是当前能 期待的最好结果。 5.3 吸引民营资本投资，动员社会力量防内涝 图 5 屋顶绿化与城市内涝关系示意图 屋顶绿化应用在办公综合体、会议中心、购物中心 和民居时，会令项目更具吸引力，吸引更多的企业进驻或 市民居住，能够有效提高整个地区的商业销售额、利润和 店铺租金，进而为开发商和使用者带来不菲的经济回报， 这种回报必然能够吸引投资商的兴趣 6。同时，作为政府 部门，结合屋顶绿化美化来提高城市防涝减灾水平，积极 引导社会资金投入到城市防内涝设施建设中，既增加了民 营资本的投资渠道，又大大减轻了政府的资金压力。 6 可行性分析 以屋顶绿化的方式防止城市内涝，其前提条件是形 成规模效应，因此政府的先期投入非常必要。只有屋顶绿 化形成足够的工程量并带来丰厚的投资回报时，社会各界 和投资人才会积极参与建设，才能为日后的强制推行奠定 社会基础。 在德国， 43%的城市为屋顶绿化提供财政资助， 其中 27 个城市推行了只有建有屋顶绿化的大楼才能得到 平屋顶建筑许可证的强制措施。近年来，“北上广”等地 区纷纷尝试兴建带有屋顶绿化的建筑，各地也先后出台了 屋顶绿化相关地方性行业法规，提高了建设的标准化、规 范化水平。随着这一新生事物的蓬勃发展，国家层面必将 出台规范系统、具有普遍束力的行业规范或法律法规，则 屋顶绿化在城市防涝中发挥更大的作用指日可待。 7 结语 用改进屋顶绿化的方式防止城市内涝，在我国还处 于探索试验阶段。作为一个新生事物，它不可避免地面临 着诸如社会认知、资金投入、技术支撑、政策支持、实际 效果等问题、困难和考验，特别是对屋顶建筑结构在承 重、防水、排水等设计施工方面提出了新的更高的技术要 求 7，因此，无论从理论、技术还是政策层面，都需要一 个较长的认识、实践过程。本文意在抛砖引玉，期待专家 学者进一步探讨、研究和论证，也期待广大建设者完成更 多的工程实例，使这一设想不断得到检验、优化和完善， 成为现实成果。 参考文献 1魏艳 . 我国屋顶绿化建设的发展研究A. 林 业科学，2007 年，43(4)：95-101. 2任希岩 . 在城市发展转型中重构A. 城市发 展研究，2000 年，19(