屋頂庭院-環(huán)境生態(tài)學(xué)

1、屋頂庭院城市里的花園屋頂庭院介紹現(xiàn)代城市的發(fā)展趨勢是在垂直方向上不斷延伸，這使得城市形成了大量的“空中空間”和“地下空間”。屋頂庭院能夠?qū)崿F(xiàn)在不占用稀缺城市建設(shè)用地的前提下，利用城市的垂直發(fā)展產(chǎn)生的大量限制空間，增加城市綠化面積。屋頂庭院的發(fā)展古巴比倫 空中花園19世紀(jì)中葉的挪威，由于草皮屋頂具有的保溫功效，而被廣泛運(yùn)用并產(chǎn)生了極大的影響。現(xiàn)今，很多草原和沙漠地區(qū)草皮屋頂技術(shù)仍然被廣泛使用，很多城市老舊建筑由于承載力有限，也采用草地式屋頂綠化美化環(huán)境保護(hù)屋面。19世紀(jì)末在歐洲風(fēng)靡一時(shí)的屋頂花園劇場和酒店屋頂花園，如今也應(yīng)用到很多現(xiàn)代高級酒店和私人會所，深得顧客喜愛。20世紀(jì)至今，由于屋頂綠化技

2、術(shù)和建植工程逐漸成熟，而且屋頂花園所具有的打破建筑高層遠(yuǎn)離地面局限的優(yōu)勢，屋頂花園在許多國家應(yīng)運(yùn)而生。日本與德國在一向重視綠化的日本和擁有世界上第一流屋頂綠化設(shè)施的德國，屋頂花園的建造更是達(dá)到了相當(dāng)高的水平。綠色收獲城市垂直農(nóng)場在由加拿大溫哥華市所發(fā)起的一項(xiàng)設(shè)計(jì)大賽中，加拿大羅姆斯建筑事務(wù)所所設(shè)計(jì)的“綠色收獲城市垂直農(nóng)場”一舉奪冠。在設(shè)計(jì)作品中，羅姆斯建筑事務(wù)所使用了“收獲”一詞，他們的設(shè)計(jì)目的是這棟建筑可以用來植物水果、蔬菜、草藥、可以用來養(yǎng)魚、養(yǎng)雞、產(chǎn)蛋、產(chǎn)奶等。整棟建筑利用太陽能、地?zé)崮芎惋L(fēng)能作為主要能源，同時(shí)還可以通過混合材料產(chǎn)生沼氣。此外，在這個(gè)農(nóng)場里還有大型的農(nóng)業(yè)超市、農(nóng)業(yè)研究和教

3、育中心以及居民居住區(qū)和休閑區(qū)等。 峽谷生活合作社“峽谷生活合作社”方案由美國洛杉磯標(biāo)準(zhǔn)建筑事務(wù)所所設(shè)計(jì)，也是“達(dá)拉斯遠(yuǎn)景”設(shè)計(jì)大賽的入圍作品之一。該方案的設(shè)計(jì)靈感來自于科羅拉多大峽谷中懸崖邊的阿薩齊村莊，設(shè)計(jì)目的是為了將一種公社的概念和可持續(xù)的思想帶入到城市中心。這個(gè)合作社可以容納1000位居民，并擁有足夠的可持續(xù)能力，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、電力供應(yīng)和水資源利用都完全可以內(nèi)部解決。屋頂庭院的價(jià)值(1)室內(nèi)物理環(huán)境的改善，降低熱島效應(yīng)（保溫隔熱）(2)增加綠化面積和生物多樣性(3)有一定經(jīng)濟(jì)效益（公園，游樂場，種植作物）研究發(fā)現(xiàn)庭院氣溫的時(shí)空變化，在后半夜和下午垂直變化顯著，時(shí)間變化較弱；而上午和前半夜時(shí)間

4、變化較強(qiáng)，垂直變化較弱?；炷两Y(jié)構(gòu)的下墊面對庭院近層大氣具有加熱作用，而草地則有冷卻作用，其效應(yīng)在冬季明顯。經(jīng)濟(jì)效益屋頂多功能舞臺，可舉辦各種活動兒童游樂設(shè)施面對日益增長的人口和逐漸落后的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，建筑設(shè)計(jì)師奧利弗-洛雷斯特提出了一個(gè)可以部分解決這個(gè)全球危機(jī)的方案，即“O型垂直農(nóng)場”。他的設(shè)計(jì)方案不僅僅關(guān)注糧食生產(chǎn)問題，而且還充分考慮到建筑物在城市中所處的最理想位置。O型垂直農(nóng)場必須坐落于最合適的位置才有可能發(fā)揮最大的效能。O型垂直農(nóng)場屋頂庭院的分類按照屋頂花園的使用者類型可分為：公共游憩性屋頂花園、贏利性屋頂花園；按照屋面使用要求可分為：休閑屋面、生態(tài)屋面、種植屋面、復(fù)合屋面；按照屋面使用要

5、求可分為：坡屋頂綠化、平屋頂綠化、曲面屋頂綠化；按屋面承載力不同可分為：拓展型屋頂花園、半密集型屋頂花園、密集型屋頂花園：按照屋頂花園的位置可分為：單多層屋頂花園、高層建筑屋頂花園；按照空間開敞程度可分為：開敞式屋頂花園、半開敞式屋頂花園、封閉式屋頂花園：按照屋頂綠化設(shè)計(jì)總體布局手法可分為：自然式園林布局、混合式園林布局；按照屋頂綠化的內(nèi)容可分為：屋頂草坪、屋頂菜園、屋頂果園、屋頂水池、屋頂濕地、屋頂植物園、屋頂展覽園等；生態(tài)學(xué)原理的應(yīng)用生物多樣性原理 生物多樣性理論不僅反映了群落或環(huán)境中物種的豐富度、均勻度等，也反映了群落的動態(tài)結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性，以及不同的環(huán)境條件與群落的相互關(guān)系。城市中的生境條

6、件比較惡劣，環(huán)境資源比較匾乏，物種通過本身一系列的相應(yīng)變化來增加自己的適合度，以充分利用有限的環(huán)境資源，從而保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。群落中物種多樣性尤其是遺傳多樣性越高，物種對環(huán)境的適應(yīng)能力就越強(qiáng)，群落抗干擾的能力和維系自身動態(tài)平衡的能力也就越強(qiáng)。景觀生態(tài)學(xué)中強(qiáng)調(diào)景觀的異質(zhì)性可提高物種總體共存的潛在機(jī)會。因此在屋頂庭院的構(gòu)建過程中以生物多樣性原理為指導(dǎo)是其最基本的前提。 生態(tài)位原理 生態(tài)位理論已在種間關(guān)系、種的多樣性、種群進(jìn)化、群落結(jié)構(gòu)、群演替以及環(huán)境梯度分析中得到了廣泛應(yīng)用。但生態(tài)位的概念不同的學(xué)者有不同的看法。主要有格林尼爾的“生境生態(tài)位”；埃爾頓的“功能生態(tài)位”；哈奇森的“超體積生態(tài)位”。在這里

7、引用馬世駿的生態(tài)位概念：是指一個(gè)物種在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用以及它在時(shí)間和空間中的地位，反映了物種與物種之間、物種與環(huán)境之間的關(guān)系。屋頂庭院綠化植物的選配，實(shí)際上取決于植物生態(tài)位的配置，這直接關(guān)系到庭院綠地系統(tǒng)景觀審美價(jià)值的高低和綜合功能的發(fā)揮。 在現(xiàn)代屋頂庭院規(guī)劃過程中，應(yīng)充分考慮物種的生態(tài)學(xué)習(xí)性與生態(tài)環(huán)境條件，利用不同物種在空間、時(shí)間和營養(yǎng)生態(tài)位上的差異，合理地選配植物種類，避免種間或種內(nèi)的直接競爭，形成結(jié)構(gòu)合理、功能健全、種群穩(wěn)定的復(fù)層群落結(jié)構(gòu)，以利于種間互補(bǔ)，既充分利用光、溫、水、氣及養(yǎng)分等環(huán)境資源，又保證了群落和景觀的穩(wěn)定性。 生態(tài)位原理 互惠共生原理 互惠共生又稱互利共生，是指兩個(gè)物

8、種長期共同生活在一起，彼此相互依賴、相互共存、雙方獲利。一些植物種類的分泌物對加一些植物和生長發(fā)育是有利的，如黑接骨木對云杉根的分布有利，皂英、白蠟與九里香等在一起生長時(shí)，互相都有顯著的促進(jìn)作用；但另外一些植物的分泌物則對其他植物的生長不利，如胡桃能分泌一種叫胡桃醒的物質(zhì)，它能抑制其他植物的生長，因此在胡桃樹下的土表層中一般是沒有其他植物的。在生態(tài)園林建設(shè)過程中應(yīng)用植物間的這種相互關(guān)系，能有效地促進(jìn)群落的穩(wěn)定。 生態(tài)平衡原理 生態(tài)平衡是生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要原則，其含意是指處于頂極穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與功能相互適應(yīng)與協(xié)調(diào)，能量的輸入和輸出之間達(dá)到相對平衡，系統(tǒng)的整體效益最佳。在屋頂

9、庭院的建設(shè)中，強(qiáng)調(diào)綠地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局形式與自然地形地貌和城市功能分區(qū)的關(guān)系，著眼于整個(gè)城市生態(tài)環(huán)境，合理布局，使城市綠地不僅圍繞在城市四周，而且把自然引入城市之中，以維護(hù)城市的生態(tài)平衡。生態(tài)調(diào)控原理生態(tài)調(diào)控是生態(tài)系統(tǒng)研究的一個(gè)重要理論，主要研究以人為中心的社會一經(jīng)濟(jì)一自然復(fù)合的城市人工生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)的中心事物是生物群體，它與外部環(huán)境的關(guān)系是消極地適應(yīng)環(huán)境，并在一定程度上改造環(huán)境，因而自然生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)、演替，無論是生物種群的數(shù)量、密度的變化，還是生物對外部環(huán)境的相互作用、相互適應(yīng)，均表現(xiàn)為“通過自然選擇的負(fù)反饋進(jìn)行自我調(diào)節(jié)”的特征。屋頂庭院是城市生系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，要使其具有合理的結(jié)

10、構(gòu)、能最大限度地發(fā)揮其功能，系統(tǒng)本身可以自我調(diào)節(jié)，達(dá)到良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，就需要以生態(tài)調(diào)控原理作為指導(dǎo)，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生、協(xié)調(diào)共生、持續(xù)自生。在屋頂庭院這一生態(tài)系統(tǒng)中，由于人的社會性與能動性，表明了它同自然生態(tài)系統(tǒng)間的重大區(qū)別，它可以通過人類進(jìn)行有限度的協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)的生態(tài)效益最高，使各組成成分之間相互協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)更加適應(yīng)外部環(huán)境。 屋頂庭院的基本構(gòu)造種植基不是傳統(tǒng)意義上的土壤，一般含有特定的礦物質(zhì)，比如陶土。陶土密度小，較容易吸附，是一種良好的輕型種植基。此外還有珍珠巖等。過濾層。它阻止水份任意流動，使其保持在種植基內(nèi)起蓄水與供水作用。并且防止種植基質(zhì)隨雨水或灌溉流失堵塞排水管道?？捎貌?/p>

11、璃纖維、尼龍布、金屬絲網(wǎng)、無紡布等。容器，這種容器一般是金屬或塑料材質(zhì)，用來支持種植基。排水層，水在排水層可以自由流動，達(dá)到排水目的。保護(hù)層，保護(hù)層是防止屋面膜在安裝過程中遭到破壞。植物的根系可以穿過保護(hù)層。材質(zhì)可以是輕質(zhì)混凝土，透氣性好的厚塑料板，銅箔或是這幾種材料的混合。影響因素一般來講，房屋越高，屋頂?shù)娘L(fēng)速越大。并且常常由于建筑之間相互位置的影響，屋頂也會產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流效應(yīng)。而風(fēng)對于植物和土壤有一定的風(fēng)干效應(yīng)，可能導(dǎo)致土層的流失，甚至破壞植物的根系。因此要盡量選擇低矮，抗風(fēng)能力強(qiáng)的植物。從設(shè)計(jì)上考慮，屋頂花園可設(shè)計(jì)成場院式或退臺式，或增加一些遮蓋措施，從而減小風(fēng)對植物的影響。屋頂溫度相對

12、地面而言差異較大。屋頂在沒有遮蓋的情況下，由于太陽輻射作用，溫度會比地面高。在冬季，具有較厚土層的屋頂花園溫度會比地面高出5-10，這會有助于植物的生長。對于坡屋頂而言，陽坡屋頂?shù)臏囟容^背陰坡高。冬季，如果種植屋頂?shù)耐临|(zhì)較薄，便易結(jié)凍，這樣便會導(dǎo)致土壤溫度比地面要低。所以在進(jìn)行物種選擇時(shí)也要考慮屋頂處復(fù)雜的溫度狀況。濕度也是影響屋頂植被的一個(gè)重要因素。相比較厚的種植基，厚度較薄的濕度變化更大，更不穩(wěn)定。在干旱的季節(jié)里，種植屋頂常常需要人工灌溉。而在多雨季節(jié)，則須做好排水措施。進(jìn)行植物種類選擇時(shí)耐旱型優(yōu)先。影響因素影響因素由于涉及到安全，設(shè)計(jì)種植屋頂必須要考慮建筑物的承載能力，注意預(yù)留出植物生長

13、帶來的荷載增量。種植屋頂對建筑物承受壓力最低要求不應(yīng)小于200 kgm2對于建筑靜荷載大于等于250 kgm2的建筑物在設(shè)計(jì)中盡量利用整個(gè)屋面現(xiàn)有的排水系統(tǒng)，不要破壞屋面排水的整體性。一些排水系統(tǒng)同時(shí)具有蓄水功效，這樣當(dāng)雨水來臨時(shí)，不但可以及時(shí)排走多余水分，還可以儲存一部分以備干旱時(shí)所需。屋頂庭院設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)建筑物要求1.坡度坡度平屋頂及屋面坡度小于15度的坡屋頂，宜做屋頂綠化；平屋頂適用于花園式、組合式或草坪式屋頂綠化，坡屋頂適用于草坪式屋頂綠化。2.高度高度6層以下、18m高度以下的建筑物屋頂。3.荷載荷載屋頂綠化設(shè)計(jì)須充分考慮綠化的荷載。花園式和組合式屋頂綠化屋頂設(shè)計(jì)，其屋面荷載應(yīng)4.

14、50KN/m2（營業(yè)性屋頂花園6.0KN/m2）；草坪式屋頂綠化屋頂設(shè)計(jì)，其屋面荷載應(yīng)2.5KN/m2。屋頂綠化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)由屋面荷載驗(yàn)算資質(zhì)的相關(guān)單位進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，并出具證明。4.防水防水屋頂綠化屋頂必須達(dá)到屋面工程技術(shù)規(guī)范GB50345-2004建筑二級防水標(biāo)準(zhǔn)、重要建筑須達(dá)到一級防水標(biāo)準(zhǔn)。5.排水排水屋頂綠化屋頂應(yīng)設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)，保證暴雨后1小時(shí)內(nèi)排水，在排水口應(yīng)有過濾結(jié)構(gòu)。建筑物要求屋頂綠化養(yǎng)護(hù)1.灌溉灌溉應(yīng)根據(jù)樹木習(xí)性適時(shí)適量澆水；應(yīng)根據(jù)氣候條件進(jìn)行灌溉。夏季一般要在清晨或傍晚澆水，冬季一般在中午澆水；灌溉設(shè)施必須性能良好，接口處嚴(yán)禁滴、滲、漏現(xiàn)象發(fā)生；保證排水管道暢通，以便及時(shí)排澇；灌

15、溉水不應(yīng)超過種植邊界，不應(yīng)超過屋面女兒墻的高度，灌溉后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉澆灌設(shè)施。2.修剪修剪除應(yīng)根據(jù)園林綠地養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)外，必須嚴(yán)格控制植物高度、疏密度，保持適宜根冠比及水分養(yǎng)分平衡，保證屋頂綠化的安全性。3.有害生物控制有害生物控制貫徹“預(yù)防為主，綜合治理”的防治方針，采取無毒害、無污染或低污染的防治措施，嚴(yán)禁使用劇毒化學(xué)藥劑和有機(jī)氯、有機(jī)汞化學(xué)農(nóng)藥，對惡性入侵有害植物宜采用手工拔除的方式清除。4.防寒防寒冬季必須采取防寒措施，保證植物及灌溉設(shè)施安全越冬。5.施肥施肥可采取控水控肥措施或生長抑制技術(shù)，控制植物過快生長，降低建筑荷載和管護(hù)成本。屋頂綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)施維護(hù)（1） 定期檢查屋頂排水系

16、統(tǒng)的通暢情況，及時(shí)清理枯枝落葉，防止排水口堵塞。（2） 屋頂綠化園林小品應(yīng)定期檢查，消除安全隱患。（3） 樹木固定措施和周邊護(hù)攔應(yīng)經(jīng)常檢查，防止脫落。引申：家庭種植庭院種植方式多種多樣，葉菜類觀賞蔬菜庭院栽培種植，可根據(jù)庭院環(huán)境和條件特點(diǎn)，選擇合理的栽培方式并對葉菜類進(jìn)行合理的栽培管理。露地種植是直接在庭院露地土壤進(jìn)行蔬菜種植的一種方式。適合空間大，適宜未進(jìn)行硬化的庭院。其特點(diǎn)是種植比較簡單，只需對土壤進(jìn)行簡單的改良，就可以開始種植，適合大多數(shù)庭院應(yīng)用。種植點(diǎn)的要求：要有充足的陽光，要避開建筑物以及大樹的遮擋，地面要有一定的坡度，以方便排有助于保持葉片干爽，減少真菌和細(xì)菌的傳播。形狀設(shè)計(jì)：根據(jù)各自的喜好可以設(shè)計(jì)成規(guī)則式的也可以設(shè)計(jì)成自然式的，地面的寬度最好在1 m左右，這樣可以方便進(jìn)行田間管理的操作。容器栽培容器栽培是將植物種植于不同形狀、顏色、大小、材料的容器中的栽培方式容。器栽培更為靈活多變可以根據(jù)需要合理的組合，以充分利用有限的庭院空間，如門廊、庭臺等；影響因素容器栽培大大減少了環(huán)境因素如光照、土壤對蔬菜生長的影響；但由于容器的限制需要加強(qiáng)水肥管理。容器的選擇：