美國華盛頓綠色屋頂?shù)囊嫣?/h1>

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

美國華盛頓綠色屋頂?shù)囊嫣?br />
——美國運輸部綠色屋頂個案研究

李文杰，大衛(wèi)·邁爾斯

　　李文杰

　　風景園林碩士應試者

　　植物科學和園林建筑學院

　　馬里蘭大學帕克分校，美國馬里蘭州

　　大衛(wèi)·邁爾斯，博士，美國景觀設(shè)計師協(xié)會

　　副教授

　　植物科學和園林建筑學院

　　馬里蘭大學帕克分校，美國馬里蘭州

　　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，減少因城市化帶來的雨水徑流污染。本文的第一部分提供了美國華盛頓綠色屋頂在環(huán)境、社會和經(jīng)濟方面帶來的好處。第二部分是就美國交通運輸局 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"、減少建筑耗能成本、延長屋頂壽命、給擁擠的城市提供更多的戶外空間。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，它被譽為"應對雨水徑流、緩和由于城市化而日益增長的雨水徑流峰值、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），同時造成巨大的經(jīng)濟損失。在過去，雨水管理主要是靠運輸把雨水徑流從城市中心運送到附近的河流、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)境往往會成為城市中心附近河流生態(tài)系統(tǒng)退化的一個肇因。 布斯和杰克遜，1997；費肯斌，2000；王，2001）。同時，由于土地滲透物的減少，不透水覆蓋物對河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了負面影響。（阿諾德和吉本斯，1996）。從根本上來說，非結(jié)構(gòu)控制具有更好的施工場所。

　　1.2　哥倫比亞特區(qū)的綠色屋頂

　　華盛頓多颶風，位于季風帶，有下水道溢流系統(tǒng)，由于氣候變化和全球變暖，天氣會變的更加惡劣。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收集來的雨水稅應根據(jù)等價居住單元計算。等價居住單元為房地產(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)境問題，包括雨水管理及處理設(shè)施超負重、由強降水引起的洪水隱患。

　　2005 年，來自凱西樹和貍貓科技的專家指出，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可以定為：20 年/ 20%覆蓋率/2000 萬平方英尺。這個"20-20-20"的目標加上這個城市的特點，驅(qū)使哥倫比亞政府改善其 2006 年開始的綠色屋頂計劃。這一計劃包括對新屋頂以及翻新屋頂進行補貼，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貼從三美元提升到了五美元。雨水稅和非滲透面積的收費也會相應的減少，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業(yè)性機構(gòu)層出不窮的情況下，哥倫比亞特區(qū)已完成了大約 75 個綠色屋頂工程（每個都至少有 1000 平方英尺）。這 75 個綠色屋頂工程的總覆蓋面積達到了 350，000 平方英尺。根據(jù)《2011 年年度綠色屋頂項目調(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)計元素，同時也是集生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益與一體的"綠色城市"市場指示牌。

　　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)域還是新開發(fā)的區(qū)域，綠色屋頂已成為雨水管理的首選。北美幾個現(xiàn)場研究中表明，綠色屋頂為雨水管理提供諸多益處：減少徑流流量、控制峰流量、調(diào)節(jié)放流時間、提高水質(zhì)量、減少洪水發(fā)生風險。首先，綠色屋頂可以安裝在無足夠空間安裝設(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，位于季風帶，由于氣候變化和全球變暖，天氣會變的更加惡劣。凱西樹和貍貓科技與環(huán)境保護局合作，并研制的一最新聯(lián)合模型（ 2006）預測，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 萬平方英尺的綠色屋頂每年將減少 43，500 萬加侖或 19%的徑流流量。另一方面，綠色屋頂有把幾千磅營養(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，來自霍華德大學的格拉斯博士組織了一個項具體的調(diào)查項目，以評估2006 年五月份建在美國景觀設(shè)計師協(xié)會總部（華盛頓西北眼大街 636 號）的綠色屋頂工程，這項工程占地 3,000 平方英尺。這項調(diào)查表明美國景觀設(shè)計師協(xié)會綠色屋頂，在十個月時間內(nèi)其截留水量占總降雨量的 75%。為了進一步調(diào)查大降雨期間雨水控制性能，記錄了從 2006年 10 月 27 號到 2006 年 11 月 23 號期間六次連續(xù)大暴雨情況，得出了降雨徑流應對圖標及雨水儲存圖表。水位圖展示了大暴雨時，儲存在植物層的徑流量變化。與整個監(jiān)測期間 75%的平均儲水量相比，綠色屋頂在暴雨時期的的儲水量仍達 53%，儲水能力降低了 21%。尤其是在第二次降雨中，屋頂?shù)膬λ績H為 10%。然而，水被暫時的儲存在了儲水層，并能夠在降雨后期達到其最大承受力（在第六次降雨中，儲水量為 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 公布的淡水濃度標準。同時，綠色屋頂中雨水徑流中的氮含量也低到了一定程度。因為徑流水被排到下水道系統(tǒng)中，然后再流入河流支流，應該有很少的氮元素流入切薩皮克灣中。

　　2.1.2 能量效益

　　城市熱島效應是地表吸收并儲存太陽的熱量而導致的。與附近的農(nóng)村相比，這使城市溫度提升了 10 華氏度（EPA,2007）。綠色屋頂所帶來的第二個環(huán)境益處就是通過植物及其土壤水分蒸散總量降低熱能，緩解城市熱島效應。在這個自然過程中，由于蒸發(fā)，水從地表及通過植物蒸發(fā)釋放到大氣中（美國地質(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。干旱時期，植物吸收及反射太陽能也起到一定的降溫作用。同時，通過吸收二氧化碳（造成溫室效應及氣候變化的溫室氣體最主要來源之一）、釋放氧氣，大大提高了空氣質(zhì)量。根據(jù) 2010 年 CNT 報道的預測， 哥倫比亞區(qū)的綠色屋頂每年可以節(jié)省 10 到 20 萬千瓦的電力和 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?shù)夭牧霞由暇脑O(shè)計，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 個綠色屋頂研究案例中，有設(shè)施維護人員稱，在夏季看到了蝴蝶和蜜蜂，還發(fā)現(xiàn)了鳥巢。隨著哥倫比亞特區(qū)綠色屋頂?shù)钠占?，越來越多的單個綠色屋頂會聯(lián)合在一起形成一個網(wǎng)，創(chuàng)造更多的城市野生生物環(huán)境。

　　2.2　社會效益

　　除了生態(tài)價值，綠色屋頂還有社會及文化效益，提高了人類的生活質(zhì)量。首先，屋頂?shù)木G色提高了建筑物及其周圍環(huán)境的審美價值。綠色屋頂在美學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，人們愿意付出更多。其次，綠色屋頂為密集的城市提供豐富的消遣空間。在我去美國景觀設(shè)計師協(xié)會參觀綠色屋頂時得知，天氣炎熱時，員工和游客都愿意去參觀他們的綠色屋頂并且可能會在上面待上好幾個小時讀書或與朋友交談。在波托馬克河沿岸的幾個綠色屋頂能觀賞到這個城市著名的建筑，比如美國國會山和國家大教堂。不難想象，在合適的安全控制下，這些綠色屋頂會成為"空中花園"。

　　再次，包括綠色屋頂在內(nèi)的綠色設(shè)施能夠通過它的"社區(qū)團結(jié)"效應--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)一個健康、相互扶持的人類環(huán)境（沙利文, 闊和戴泊特2004），把社區(qū)變?yōu)橐粋€更適于工作和生活的地方。這種社區(qū)完整性也會幫助提高公共教育的機會。家庭和朋友聚到一起借鑒一些有關(guān)水資源、氣候變化問題及有關(guān)植物的親身經(jīng)驗。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、火車和汽車帶來的噪音非常大，并有可能造成健康威脅。一個加拿大研究機構(gòu)，曾就《綠色屋頂技術(shù)的先進性》做過調(diào)查，其測量結(jié)果顯示，聲音在綠色屋頂傳播過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，綠色屋頂對個人及其社區(qū)的健康發(fā)展都是十分有益的。

　　經(jīng)濟效益

　　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)濟效益也不同。新加坡、香港等國家或城市的潛在效益已用美元進行評估。在以往的定量成本效益分析中，會考慮以下方面：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的經(jīng)濟效益約為每年10-20萬美元（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政支出中節(jié)省出來。計算方法公布于《綠色基礎(chǔ)設(shè)施價值---其經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益一覽》（CNT 2010）。這一報道中，對以下領(lǐng)域進行了量化分析和評估了：徑流量減少所帶來的經(jīng)濟效益、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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