美國(guó)華盛頓綠色屋頂?shù)囊嫣?/h1>

2012-11-06 14:35:38         來(lái)源：世界屋頂綠化大會(huì)     瀏覽次數(shù)：

美國(guó)華盛頓綠色屋頂?shù)囊嫣?br />
——美國(guó)運(yùn)輸部綠色屋頂個(gè)案研究

李文杰，大衛(wèi)·邁爾斯

　　李文杰

　　風(fēng)景園林碩士應(yīng)試者

　　植物科學(xué)和園林建筑學(xué)院

　　馬里蘭大學(xué)帕克分校，美國(guó)馬里蘭州

　　大衛(wèi)·邁爾斯，博士，美國(guó)景觀設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)

　　副教授

　　植物科學(xué)和園林建筑學(xué)院

　　馬里蘭大學(xué)帕克分校，美國(guó)馬里蘭州

　　摘要：在華盛頓，綠色屋頂已成為一種流行的綠色基礎(chǔ)設(shè)施。它可以在不占用既少量又昂貴土地的前提下，保持水分，減少因城市化帶來(lái)的雨水徑流污染。本文的第一部分提供了美國(guó)華盛頓綠色屋頂在環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面帶來(lái)的好處。第二部分是就美國(guó)交通運(yùn)輸局 68,000平方英尺（6,317 平方米）綠色屋頂?shù)陌咐芯俊?br />
　　關(guān)鍵字：綠色屋頂?shù)囊嫣?；案例研究；雨水管?/strong>

　　1. 介紹

　　1.1　什么是綠色屋頂？

　　綠色屋頂，也稱(chēng)植物屋頂覆蓋，由特殊耐旱植物以及安裝在已有設(shè)施上的特殊屋面材料（佩克， 1999）構(gòu)成。綠色屋頂還有一層種植在防水膜之上的生長(zhǎng)介質(zhì)，里面也許還裝有根障、排水和灌溉系統(tǒng)。綠色屋頂有諸多益處，比如蓄積雨水、減少降雨高峰期屋頂徑流、減少"熱島效應(yīng)"、減少建筑耗能成本、延長(zhǎng)屋頂壽命、給擁擠的城市提供更多的戶(hù)外空間。在最近幾十年內(nèi)，作為一種構(gòu)思以及雨水控制的施工措施發(fā)揮著日益重要的作用，它被譽(yù)為"應(yīng)對(duì)雨水徑流、緩和由于城市化而日益增長(zhǎng)的雨水徑流峰值、容量和速度的有效雨水管理設(shè)施。"（ARC,2001）。

　　由于城市化建設(shè)，雨水體積增加，影響了城市河流的物理特質(zhì)（馬哈塞，2000），同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在過(guò)去，雨水管理主要是靠運(yùn)輸把雨水徑流從城市中心運(yùn)送到附近的河流、小溪或湖泊中。突破性工程措施--通常用于控制洪水--包括用混凝土或亂石筑成的河堤、矯直渠道或河流管道（鄧恩和利奧波德，1978）。結(jié)果，建成的環(huán)境往往會(huì)成為城市中心附近河流生態(tài)系統(tǒng)退化的一個(gè)肇因。 布斯和杰克遜，1997；費(fèi)肯斌，2000；王，2001）。同時(shí)，由于土地滲透物的減少，不透水覆蓋物對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了負(fù)面影響。（阿諾德和吉本斯，1996）。從根本上來(lái)說(shuō)，非結(jié)構(gòu)控制具有更好的施工場(chǎng)所。

　　1.2　哥倫比亞特區(qū)的綠色屋頂

　　華盛頓多颶風(fēng)，位于季風(fēng)帶，有下水道溢流系統(tǒng)，由于氣候變化和全球變暖，天氣會(huì)變的更加惡劣。自從 2009 年五月一日起，哥倫比亞特區(qū)從零售水以及管道消費(fèi)收集來(lái)的雨水稅應(yīng)根據(jù)等價(jià)居住單元計(jì)算。等價(jià)居住單元為房地產(chǎn)中非滲透土地的 1000 平方英尺（哥倫比亞特區(qū)環(huán)境部）。綠色屋頂可以減少雨水沉淀過(guò)程中的雨水徑流速度和水量，提高雨水質(zhì)量。最重要的是，它是減少城區(qū)非滲透土地的一種新的重要措施。由非滲透土地引起的環(huán)境問(wèn)題，包括雨水管理及處理設(shè)施超負(fù)重、由強(qiáng)降水引起的洪水隱患。

　　2005 年，來(lái)自凱西樹(shù)和貍貓科技的專(zhuān)家指出，合理發(fā)展的情況下，哥倫比亞特區(qū)的綠色屋頂覆蓋率目標(biāo)可以定為：20 年/ 20%覆蓋率/2000 萬(wàn)平方英尺。這個(gè)"20-20-20"的目標(biāo)加上這個(gè)城市的特點(diǎn)，驅(qū)使哥倫比亞政府改善其 2006 年開(kāi)始的綠色屋頂計(jì)劃。這一計(jì)劃包括對(duì)新屋頂以及翻新屋頂進(jìn)行補(bǔ)貼，減少雨水稅和非滲透土地稅（哥倫比亞特區(qū)環(huán)境部，2011）。在華盛頓，從 2012 年 2 月起，每平方英尺的綠色屋頂翻新補(bǔ)貼從三美元提升到了五美元。雨水稅和非滲透面積的收費(fèi)也會(huì)相應(yīng)的減少，但仍在討論中。到 2008 年年底，在綠色屋頂產(chǎn)業(yè)發(fā)展如此迅速以及各種代理商和非營(yíng)業(yè)性機(jī)構(gòu)層出不窮的情況下，哥倫比亞特區(qū)已完成了大約 75 個(gè)綠色屋頂工程（每個(gè)都至少有 1000 平方英尺）。這 75 個(gè)綠色屋頂工程的總覆蓋面積達(dá)到了 350，000 平方英尺。根據(jù)《2011 年年度綠色屋頂項(xiàng)目調(diào)查》，覆蓋了 501,402英尺，華盛頓名列第二。在大型城市，綠色屋頂已成為流行的設(shè)計(jì)元素，同時(shí)也是集生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益與一體的"綠色城市"市場(chǎng)指示牌。

　　2. 哥倫比亞特區(qū)綠色屋頂?shù)囊嫣?/strong>

　　2.1 環(huán)境效益

　　2.1.1 雨水管理

　　就像上文提到的一樣，在華盛頓，不管是已建成的區(qū)域還是新開(kāi)發(fā)的區(qū)域，綠色屋頂已成為雨水管理的首選。北美幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)研究中表明，綠色屋頂為雨水管理提供諸多益處：減少?gòu)搅髁髁?、控制峰流量、調(diào)節(jié)放流時(shí)間、提高水質(zhì)量、減少洪水發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。首先，綠色屋頂可以安裝在無(wú)足夠空間安裝設(shè)施的密集城市地區(qū)。其次，緊密土地可能會(huì)限制像雨水花園和滲透道路等雨水滲透技術(shù)的發(fā)揮，綠色屋頂技術(shù)在這些區(qū)域也可以很好的發(fā)揮作用。華盛頓多颶風(fēng)，位于季風(fēng)帶，由于氣候變化和全球變暖，天氣會(huì)變的更加惡劣。凱西樹(shù)和貍貓科技與環(huán)境保護(hù)局合作，并研制的一最新聯(lián)合模型（ 2006）預(yù)測(cè)，綠色屋頂?shù)挠晁芾硪嫣幹饕性谌A盛頓。這一徹底調(diào)查把哥倫比亞區(qū)不同覆蓋假設(shè)的綠色屋頂雨水管理累積益處量化。一方面，在合流制排水系統(tǒng)中安裝的 5，500 萬(wàn)平方英尺的綠色屋頂每年將減少 43，500 萬(wàn)加侖或 19%的徑流流量。另一方面，綠色屋頂有把幾千磅營(yíng)養(yǎng)物、金屬及其它污染排除出該區(qū)域水道的潛能。

　　2006-2007 年間，來(lái)自霍華德大學(xué)的格拉斯博士組織了一個(gè)項(xiàng)具體的調(diào)查項(xiàng)目，以評(píng)估2006 年五月份建在美國(guó)景觀設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)總部（華盛頓西北眼大街 636 號(hào)）的綠色屋頂工程，這項(xiàng)工程占地 3,000 平方英尺。這項(xiàng)調(diào)查表明美國(guó)景觀設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)綠色屋頂，在十個(gè)月時(shí)間內(nèi)其截留水量占總降雨量的 75%。為了進(jìn)一步調(diào)查大降雨期間雨水控制性能，記錄了從 2006年 10 月 27 號(hào)到 2006 年 11 月 23 號(hào)期間六次連續(xù)大暴雨情況，得出了降雨徑流應(yīng)對(duì)圖標(biāo)及雨水儲(chǔ)存圖表。水位圖展示了大暴雨時(shí)，儲(chǔ)存在植物層的徑流量變化。與整個(gè)監(jiān)測(cè)期間 75%的平均儲(chǔ)水量相比，綠色屋頂在暴雨時(shí)期的的儲(chǔ)水量仍達(dá) 53%，儲(chǔ)水能力降低了 21%。尤其是在第二次降雨中，屋頂?shù)膬?chǔ)水量?jī)H為 10%。然而，水被暫時(shí)的儲(chǔ)存在了儲(chǔ)水層，并能夠在降雨后期達(dá)到其最大承受力（在第六次降雨中，儲(chǔ)水量為 100%。）。格拉斯博士（2006）還表示，雨水中的 COD、磷酸鹽、所有的磷、漂浮物及溶解物都增加到了最大程度；然而，其濃度卻低于 EPA 公布的淡水濃度標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，綠色屋頂中雨水徑流中的氮含量也低到了一定程度。因?yàn)閺搅魉慌诺较滤老到y(tǒng)中，然后再流入河流支流，應(yīng)該有很少的氮元素流入切薩皮克灣中。

　　2.1.2 能量效益

　　城市熱島效應(yīng)是地表吸收并儲(chǔ)存太陽(yáng)的熱量而導(dǎo)致的。與附近的農(nóng)村相比，這使城市溫度提升了 10 華氏度（EPA,2007）。綠色屋頂所帶來(lái)的第二個(gè)環(huán)境益處就是通過(guò)植物及其土壤水分蒸散總量降低熱能，緩解城市熱島效應(yīng)。在這個(gè)自然過(guò)程中，由于蒸發(fā)，水從地表及通過(guò)植物蒸發(fā)釋放到大氣中（美國(guó)地質(zhì)勘查局,2005）。結(jié)果，綠色屋頂上的土壤水分蒸散總量為消極降溫系統(tǒng)，使其建筑物比傳統(tǒng)屋頂建筑物的溫度低。干旱時(shí)期，植物吸收及反射太陽(yáng)能也起到一定的降溫作用。同時(shí)，通過(guò)吸收二氧化碳（造成溫室效應(yīng)及氣候變化的溫室氣體最主要來(lái)源之一）、釋放氧氣，大大提高了空氣質(zhì)量。根據(jù) 2010 年 CNT 報(bào)道的預(yù)測(cè)， 哥倫比亞區(qū)的綠色屋頂每年可以節(jié)省 10 到 20 萬(wàn)千瓦的電力和 17 到 21 億瓦的煤氣。

　　2.1.2　改善野生生物環(huán)境

　　土壤深度、土壤合成及植物選擇，綠色屋頂可以為野生生物創(chuàng)造環(huán)境。自然棲息地修養(yǎng)、當(dāng)?shù)夭牧霞由暇脑O(shè)計(jì)，可以幫助城市區(qū)域的某些物種緩和野生生物環(huán)境（(Brenneisen,Lundholm, 2006）。在哥倫比亞特區(qū)的 12 個(gè)綠色屋頂研究案例中，有設(shè)施維護(hù)人員稱(chēng)，在夏季看到了蝴蝶和蜜蜂，還發(fā)現(xiàn)了鳥(niǎo)巢。隨著哥倫比亞特區(qū)綠色屋頂?shù)钠占?，越?lái)越多的單個(gè)綠色屋頂會(huì)聯(lián)合在一起形成一個(gè)網(wǎng)，創(chuàng)造更多的城市野生生物環(huán)境。

　　2.2　社會(huì)效益

　　除了生態(tài)價(jià)值，綠色屋頂還有社會(huì)及文化效益，提高了人類(lèi)的生活質(zhì)量。首先，屋頂?shù)木G色提高了建筑物及其周?chē)h(huán)境的審美價(jià)值。綠色屋頂在美學(xué)方面的正能量能夠在城市綠化及繁榮關(guān)系中得以體現(xiàn)。為把居住地變的更加綠色，人們?cè)敢飧冻龈?。其次，綠色屋頂為密集的城市提供豐富的消遣空間。在我去美國(guó)景觀設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)參觀綠色屋頂時(shí)得知，天氣炎熱時(shí)，員工和游客都愿意去參觀他們的綠色屋頂并且可能會(huì)在上面待上好幾個(gè)小時(shí)讀書(shū)或與朋友交談。在波托馬克河沿岸的幾個(gè)綠色屋頂能觀賞到這個(gè)城市著名的建筑，比如美國(guó)國(guó)會(huì)山和國(guó)家大教堂。不難想象，在合適的安全控制下，這些綠色屋頂會(huì)成為"空中花園"。

　　再次，包括綠色屋頂在內(nèi)的綠色設(shè)施能夠通過(guò)它的"社區(qū)團(tuán)結(jié)"效應(yīng)--即改善社區(qū)成員之間正式和非正式關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)一個(gè)健康、相互扶持的人類(lèi)環(huán)境（沙利文, 闊和戴泊特2004），把社區(qū)變?yōu)橐粋€(gè)更適于工作和生活的地方。這種社區(qū)完整性也會(huì)幫助提高公共教育的機(jī)會(huì)。家庭和朋友聚到一起借鑒一些有關(guān)水資源、氣候變化問(wèn)題及有關(guān)植物的親身經(jīng)驗(yàn)。最后，植物還具有減少噪音的好處。在像華盛頓這樣的大城市中，飛機(jī)、火車(chē)和汽車(chē)帶來(lái)的噪音非常大，并有可能造成健康威脅。一個(gè)加拿大研究機(jī)構(gòu)，曾就《綠色屋頂技術(shù)的先進(jìn)性》做過(guò)調(diào)查，其測(cè)量結(jié)果顯示，聲音在綠色屋頂傳播過(guò)程中低頻率及中頻率噪音損失比普通屋頂噪音損失增加了5--13分貝，高頻損失則增加了2--8分貝（康奈利和霍奇森2008）。由此可知，綠色屋頂對(duì)個(gè)人及其社區(qū)的健康發(fā)展都是十分有益的。

　　經(jīng)濟(jì)效益

　　綠色屋頂?shù)慕^熱特質(zhì)能夠在很大程度上降低建筑物加熱和降溫所需的能量，從而減少建筑物的操作成本（塞茲, 2006）。不同的城市如芝加哥、波特蘭、多倫多、溫哥華等等，綠色屋頂?shù)慕?jīng)濟(jì)效益也不同。新加坡、香港等國(guó)家或城市的潛在效益已用美元進(jìn)行評(píng)估。在以往的定量成本效益分析中，會(huì)考慮以下方面：降低灰色基礎(chǔ)設(shè)施需要、減少因空氣質(zhì)量而付出的健康投資、降低能量消耗、緩解處理氣候變化和全球變暖的緊迫性。華盛頓已有綠色屋頂帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益約為每年10-20萬(wàn)美元（馬克·巴克雷，湯姆·薩拉斯，2010）。這些收益從用于水治理、雨水基礎(chǔ)設(shè)施灰色需求、能源消耗、空氣質(zhì)量和溫室熱量改善、噪音污染治理等的政府財(cái)政支出中節(jié)省出來(lái)。計(jì)算方法公布于《綠色基礎(chǔ)設(shè)施價(jià)值---其經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益一覽》（CNT 2010）。這一報(bào)道中，對(duì)以下領(lǐng)域進(jìn)行了量化分析和評(píng)估了：徑流量減少所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益、能源減少使用量、污染物減少量、大氣中二氧化碳的減少量。

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編輯：dongjing

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