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屋顶绿化节水灌溉技术与管理

来源：花匠小妙招时间：2024-09-14 22:49

                 屋顶绿化节水灌溉技术与管理
                 北京建筑工程学院张雅君
  北京市政府将 2005 年和 2006 年分别定为北京市屋顶绿化推广年和建设年，很好地推动了北京市屋顶绿化的建设。 2005
  年出台的《屋顶绿化规范》对屋顶绿化的分类、植物选择、种植层的设计、施工、灌溉方式等作了明确规定，对北京市屋顶绿化的建设具有具体指导作用，但对于屋顶绿化的灌溉设施、灌溉水源配置、灌溉水量等尚未作出明确规定。而另一北京市地方标准，《草坪节水灌溉技术规定》仅涉及地面草坪的节水灌溉制度和技术，不能直接套用于屋面植被。目前北京已有屋顶绿化
  100 多万 m 2 ，而北京市四环以内、高度 18m 以下的平面屋顶面积总共达到 6900 万 m 2 ，其中符合屋顶绿化条件的面积约为总数的 1/3
  ，即约 2000 万 m 2 。实现“绿色奥运”、“宜居城市”的目标，屋顶绿化在北京仍有广阔的推广空间。
  屋顶绿化的分类
  根据种植的植物以及屋面结构的不同，屋顶绿化可分为两种形式，即简单式绿化和花园式绿化。
  1、简单式绿化
  简单式绿化是指利用低矮灌木或草坪、地被植物进行屋顶绿化，不设置园林小品等设施，一般不允许非维修人员活动的简单绿化。其种植形式建立在低成本、低维护的水平上，以种植耐旱小灌木、地被植物、草坪、攀援植物为主，植物的滞尘和控温能力强。

2、花园式绿化
花园式绿化是指根据屋顶具体条件，选择小型乔木、低矮灌木和草坪、地被植物进行屋顶绿化植物配置，设置园路、座椅和园林小品等，提供一定游览和休憩活动空间的复杂绿化。其植物的配置以自然群落复层结构为主，植物群落结构由小乔木、灌木和地被草坪层组成。

  节水灌溉制度
  合理灌溉制度的确定需要对屋顶绿化需水量以及变化规律进行长期观测，并对不同的植被、土壤以及节水灌溉技术进行分析后，综合得出结论。灌溉制度包括灌溉定额、灌水定额、灌水频率等。灌溉定额指每次灌水定额之和，灌水定额指一次灌水时，单位面积上的灌水量。灌水定额决定灌溉定额，对灌溉制度的制定起重要的作用。灌水定额与土壤的干容重、植物的性质以及土壤含水率有关。需要对不同的土壤以及植被进行大量试验，得出准确的土壤含水率，以求得与实际相符的灌水定额，一般可根据式（
  1 ）确定，即：
  m=1000H γ ( β 1- β 2)/ η （ 1 ）
  （ 1 ）式中， m —灌水定额 (mm) ； H —计划湿润层深 (m) ；γ—土壤容重（ g/cm3
  ）；η—水利用系数，以喷灌为例，取值范围参照风速确定，即当风速低于 3.4m/s 时，η =0.8 ～ 0.9 ，风速为 3.4 ～ 5.4m/s 时，η
  =0.7 ～ 0.8 ，湿润地区取大值，干旱地区取小值；β 1 、β 2 —适宜土壤含水率上限、下限（重量百分比）。
  以某多功能综合社区的屋顶花园为例，其土壤含水率测定结果如下表所示，取灌溉前含水率为 40% ，灌溉后含水率为 50% ，干容重为 550kg/m 3
  ，计划润湿深度为 15cm ，η取 0.8 ，则根据式（ 1 ）计算得灌水定额为 10.3mm 。而 2005 年 7 ～ 10 月份灌溉水量实测值均高于
  10.3mm ，故应减少灌溉水量，如调整喷头角度或缩短灌溉时间。
  土壤含水率测定试验结果
        序号灌溉前土壤
        含水率（ % ）灌溉后土壤
        含水率（ % ）植被种类土壤厚度
        1 32.9 52.3 冷季型草 25 ～ 40cm
        2 41.4 50.1
        3 41.1 47.0
        4 40.2 58.1

  节水灌溉技术
  推行节水灌溉技术，可在满足植物生长的前提下有效地利用水资源，同时可减少灌溉过程中肥料流失而导致的面源污染。
  1、滴灌
  滴灌是指用塑料管将水直接送到植物根部的附近，水由滴头慢慢滴出，真正做到灌植物而不是灌土，使植物根部的水分处于较好的状态，而离根部较远的土壤则保持干燥，大大降低了土壤板结的可能性。

  2、喷灌
  喷灌是利用专门的设备（喷头）将有压水（流量 q>250L/h
  ）送到灌溉地段，并喷射到空中散成细小的水滴，均匀地分布于植物间进行灌溉。该方法主要适宜于花卉、草皮灌溉及高温季节遮阳蔬菜栽培的降温等。
  3、微喷灌
  微喷灌是指通过低压管道将水输送到植物根部附近，并用微喷头将水喷洒在土壤表面。因此兼有滴灌和喷灌的特点。它的灌溉系统和滴灌相似，不同的是出孔流量较大，过滤的要求较滴灌小，流速大不易堵塞；与喷灌相比，微喷灌更节约能源，对管道材质要求低，雾化程度好，对土壤和植物的冲击小，受风的影响也小。

  4、渗灌
  渗灌系统目前认为是一种较节水的灌溉技术，属于地下微灌技术，在低压条件下，通过埋于植物根系的活动层的灌水器，根据植物的需水量向土壤渗水供给植物。
  5、节水灌溉技术选择与分析
  北京屋顶绿化目前仍以人工浇灌为主。笔者调研的 25 个屋顶绿化中，采用节水灌溉技术的有 7 个，仅占 26% ，大部分都是浇灌。在已有的采用节水灌溉的 7
  个屋顶绿化中，已有喷灌或微喷设施废弃不用的有 2 个，因管理不善不能正常运行的有 1 个，正常运行的只有 4
  个。因此对于正确采用节水灌溉技术，合理地使用和维护灌溉系统均应该引起足够重视。
  简单式绿化所选的植物耐旱性较强，且基质较薄，在正常情况下，不需有规律的灌溉，因此从节水的角度来讲，滴灌的灌溉水利用率高，且因为滴灌的工作压力比喷灌低得多，抽水量少，相应地减少了抽水能耗。

对于花园式绿化，由于其主要是花卉、草坪，根系活动多在 20 ～ 30cm
，因此，勤浇勤灌成为主要特点，加之植物规模、高程、范围不同，传统的灌溉方式不能满足要求，可采用喷灌或微喷灌节水技术。对于面积较大且地形复杂的屋顶应采用多种节水技术相结合，如对草坪、地被类、低矮灌木可使用微喷灌或喷灌，高大的乔、灌木可采用滴灌，以达到水资源的有效利用。

屋顶绿化灌溉应采用自动化控制技术，以提高灌溉水的利用率。避免手动控制灌溉系统随意性大、灌水量和灌水时间无法准确控制、大量灌溉水由于深层渗漏或无效蒸发而损失掉所造成的用水浪费。

灌溉水源的优化配置
水源配置以节水为直接目的，即减少对自来水的摄取量。可选择的灌溉水源除自来水外还有城市再生水、自建收集处理系统的雨水、自建收集处理系统的建筑中水等，各类水源的价格及雨水或建筑中水的制水成本不同，水源选择时应进行经济性分析。

  笔者针对此问题进行了深入的研究，按照《城市污水再生利用城市杂用水水质》要求确立雨水及建筑中水处理的工艺流程，根据《给水排水工程概预算与经济评价手册》和《北京市建设工程预算定额（
  2001 ）》，进行处理设施的投资估算，结合调研资料，在处理设施利用率大于或等于 80%
  情况下，建立了除涵盖设备、设施投资外，还包括原水收集系统费用、人工费、动力费以及药剂费等在内的制水成本费用函数，雨水及建筑中水的制水成本费用函数表明，自建系统的制水成本与屋面类型、绿化面积及制水系统规模等均有关。

  分析表明，当简单式绿化面积大于 3600m2 或花园式绿化面积大于 1080m 2 时，建造雨水收集利用系统的制水成本将低于目前北京市的居民自来水定价（
  3.7 元 /m 3 ）；当建造建筑中水系统的设计规模大于 33.5m 3 /d
  时，建造中水收集利用系统的制水成本也将低于目前北京市的居民自来水定价，且当设计规模大于 50m3/d
  时，建造中水收集利用系统的制水成本还将低于自建雨水系统的制水成本。因此，屋顶绿化的灌溉水源选择宜按图所示的流程进行认真选择。