建筑屋顶绿化雨水资源绿化利用设计

1 前言
1.1 概述 屋顶绿化包括生长介质、过滤系统、蓄排水系统，阻 根系统等[1]。屋顶绿化发展最早、技术最成熟的是德国， 绿化率已达10%以上，且有专业组织如国际屋顶绿化协会 （IGRA）[2]。联合国环境署统计数据显示：当一个城市屋 顶绿化面积达到70%，该城市被认为是环境健康的[3]。 1.2 国外屋顶绿化状况 （1）日本：东京2001年5月在修订的城市绿地保护法 中规定凡是新建建筑物占地面积超过1,000m 2者，屋顶必 须有20%为绿色植物覆盖，否则要被罚款[4]。 （2）德国：德国从屋顶收集雨水，借助风、鸟、虫 等自然之力传播种子，任由适合屋顶生境的草本生长，雨 水顺管而下，进入花园后，渗入地下[5]。
3 设计Hale Waihona Puke Baidu算
3.1 降雨量的计算 3.1.1 初始资料 以单体屋顶为例，屋顶可用顶平面面积为2,000m 2； 暴雨累计持续时间t暴约为20天；取小雨累计持续时间t小约 为20天；暴雨时降雨强度为1.05～2.08mm/h，取2.08mm/ h，即i 暴=5.8×10 -7m/s；小雨时降雨强度为小于0.42mm/ h，取0.4mm/h，即i 小 =1.1×10 -7 m/s；屋顶径流系数为 0.3。 3.1.2 计算雨水的流量Q
2 设计说明
2.1 设计资料 规划国内某市屋顶绿化，屋顶面积为40m×50m；该市 春季干旱，夏季多雨，秋季干燥，冬季少雨；单位时段内 的降雨量以mm/min或mm/h计。一般采用的降雨强度标准： 小雨：12h内雨量小于0.2mm～5mm；中雨：12h内雨量为 5mm～15mm；大雨：12h内雨量为15.1mm～30mm；年平均降 水量在420mm至430mm之间。 2.2 设计方案拟选 从污泥干化场的模型展开设计思路，污泥干化场是一 片平坦、滤水性能良好的场地，含水率较高的污泥在干化 床上形成薄层，由于水分的自然蒸发和渗透而逐渐变干， 体积逐渐减小，同时逐渐失去流动性——这个过程和屋顶 绿化中雨水的间或使用过程十分相象。图2.1为屋顶绿化
屋顶绿化
R o o f to p L a n d s c a p i n g
现代物业・新建设
2012年第11卷第12期
建筑屋顶绿化雨水资源绿化利用设计
陆静丹 （上海市地矿工程勘察院，上海 200072 ） 摘 要：供水紧张是城市主要问题之一，屋顶绿化是城市雨水利用的重要组成部分。在借鉴国外建筑节能技术的基础 上，根据实际情况和选材特性，设计屋顶绿化在某市的雨水资源化利用，提出了利用植物特性减小隔根问题、用排水 板替代排水层、用贮水槽收集雨水等一些方案。 关键词：建筑节能；屋顶绿化；城市；雨水资源 中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）12-0018-03
结构图。
图2.1
屋顶绿化结构图
2.2.1 雨水在屋顶绿化过程中的机理 雨水经历三个主要过程：（1）重力沉降：雨水所 受重力大于绿化对它的阻力时，雨水微粒就容易沉降； （2）蒸发过程：贮水槽内的水分汽化，槽内的水蒸气压 低于介质（绿化体系）中的水蒸气分压，水分从塑料贮水 槽内移入介质；（3）扩散过程：当物料表面水分被蒸发 掉，形成物料表面的湿度低于物料内部湿度，此时，需要 热量的推动力将水分从内部转移到表面。 2.2.2 屋顶绿化植物的选择 根据该市的气候特点，本设计选择佛甲草作为屋顶绿 化植物，考虑原因如下： （1）佛甲草有耐阴、耐寒、耐旱、耐瘠、易养护等 特性，能抗夏季60℃高温，到冬季-10℃能存活，对生长 介质要求较低，施工灵活。 （2）佛甲草代谢量比其他植物要高十几倍，对大气 中氧气和二氧化碳平衡有积极作用。具有无（少）土种植 减少屋面负荷、根系无穿透力不破坏屋面结构。
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陆静丹：建筑屋顶绿化雨水资源绿化利用设计
2.2.3 屋顶绿化土壤基质选择 土壤基质是核心部分，土壤较轻可以减小屋顶的载 荷；足够的持水力可帮助在无雨的时候维持植物生长所需 的一定水分。本设计选择煤灰与砂壤土的混合土按比例构 成，有松软的特质有利于植物生长；并添加一些棉子壳、 混合肥料、珍珠石、蛭石等，对防止水土的流失，起到一 定的固土作用。 2.2.4 过滤层的设计 植物生长层和排水板之间应设置过滤层。过滤层可防 止生长层中的微粒冲进排水层，保证排水顺畅。本设计在 种植土的底部设置玻璃纤维布作为过滤层，隔离过滤层铺 设在基质层下，搭接缝的有效宽度达到10cm～20cm，并向 建筑侧墙面延伸至基质表层下方5cm处。一般玻璃纤维布 的门幅为50cm2，厚度为2cm。 2.2.5 排水板结构的设计 本设计采用HW-PEM20排水板，是用聚乙烯（PE）原料 注塑而成，抗压强度高，不容易产生变形。具有质轻、耐 高负荷、排水、蓄水、隔热、运输方便、易施工等优点， 特性如表2.2。
HW-PEM20 排水板耐高负荷的叠起部分均匀地承担了 土壤的载荷。随着绿化时间的加长，土壤、过滤层将密致 结合在一起，起到很好的固土作用，并减少根系穿透屋顶 表面形成裂痕的现象。 2.2.6 贮留槽的设计 该市存在暴雨期和枯雨期。本设计采用在根系阻断 层下面设置310mm高的贮留槽。贮留槽内水位低于标准水 位时，由雨水贮留槽补给。主要考虑建筑物的负载能力、 贮留槽标准水位线的水量足够在枯雨期时提供给植物使用 等。 贮留槽材料选用硬塑料，厚度为2cm，不生锈腐蚀。
聚乙烯 1800 （PE）
Q iC A （3.1） （式中：Q——雨水的流量，m3/s；i——降雨强度，
m/s；C——屋顶径流系数，取0.3；A——屋顶面积，m2） 暴雨时雨水流量：
图2.2 HW-PEM20排水板示意图
Q暴 i暴 C A 5.8 1 0 7 0.3 2000 3. 4 8 1 0 4 m 3 / s
表2.2 型号 HW-PEM20 底板 颜色 黑 HW-PEM20排水板性能 材质 质量 厚度 抗压度 排水板规格 （g/m2） (mm) (kpa) (mm) 20 350 333×333 图2.3 回水利用示意图
2.2.7 防水层的设计 防水层防止屋面渗漏。本设计采用二毡三油结合聚氯 乙烯胶泥处理。将防水材料铺设在贮水槽下面，向建筑侧 墙面延伸高于基质表面15cm以上。 2.2.8 回水利用设计 屋顶排水管流下来的雨水存在贮留槽中，如果降雨强 度过大，可通过溢水管排放到建筑物外的储水池，可供植 物或景水利用，回水利用示意图见图2.3。