城市屋顶绿化对水、温环境的影响

论文摘要

随着城市化进程的加快,城市作为高密度的人类聚居地,城市规模越来越大,不透水建筑物越来越多,绿地空间日益减少,导致许多城市高温化、干燥化、城市型洪水、大气污染等环境恶化的现象越来越严重。屋顶绿化以其集约利用城市空间、增加城市绿地面积、改善城市生态环境、提高建筑节能效果等独特优势而日益受到重视并得以迅速发展。本文城市屋顶绿化对水、温环境影响的研究包括：常用屋顶绿化植物蒸腾耗水特性、屋顶绿化降温增湿作用、对屋面径流污染的作用三方面。为了给屋顶绿化灌溉提供一定的理论依据,改善现有绿地水分管理中的盲目性和粗放性。本文以红檵木(Redlowered Loropetalum)、变叶木(Codiaeum variegatum)、大叶黄杨(Euonymus japonicus)、金叶女贞(Ligustrum x vicaryi)四种灌木树种为研究对象,通过盆栽控水试验,弄清不同植物耗水能力的差异。研究结果表明,变叶木和金叶女贞属夏季耗水型植物,大叶黄杨属春季和秋季耗水型植物。而红槛木的蒸腾耗水特性各个季节差异不明显。控水条件下的四种植物蒸腾耗水速率伴随干旱胁迫的发展有逐渐递减的趋势,且在干旱胁迫试验的最后阶段随着土壤水分的下降,四种植物的蒸腾耗水速率均降至很低的水平,蒸腾耗水的日变化规律越来越不明显。在夏季高温同时水分胁迫的条件下,金叶女贞是四种植物中最早出现叶片枯萎现象的植物。红檵木蒸腾耗水速率较低,是保持枝叶外观变化最小、最晚出现叶片枯萎现象的植物。屋顶绿化植物通过光合作用和蒸腾作用及土壤水分蒸发,对空气湿度产生影响,使得屋顶绿化对屋面有降温增湿的作用。轻型屋顶绿化平均降温效应为8.4%,重型屋顶绿化平均降温效应为17.6%,是轻型屋顶绿化的2.1倍。轻型屋顶绿化平均增湿效应为20.0%,重型屋顶绿化平均增湿效应为49.8%,是轻型屋顶绿化的2.5倍。重型屋顶绿化降温增湿作用更佳。屋顶绿化对屋面径流的影响主要表现在减少屋面雨水径流量、削弱径流污染物两个方面。普通屋面径流系数约为0.89,轻型与重型屋顶绿化屋面径流系数分别为0.36、0.21。屋顶绿化屋面径流产流时间、强度峰到来时间均有所推迟,且峰值大大降低。在对径流污染物COD、SS、TN、TP的测定中发现,天然雨水达到V类水要求,普通屋面春、夏两季SS污染较为严重,春季COD超V类水要求倍数为2.77倍,夏季为3.49倍。屋顶绿化屋面径流中仅春季轻型屋顶绿化屋面径流COD、TN浓度略超过V类水要求,超标倍数为0.03、0.04倍。天然雨水中金属元素浓度在各季均较低,且变化不大。普通屋面径流中Fe、Cu、Zn、Pb浓度分别为天然降雨的19.0、9.7、17.1和15.6倍。轻型屋顶绿化屋面径流中Fe、Cu、Zn、Pb浓度分别为普通屋面径流的5.7%、3.0%、5.3%、4.0%。重型屋顶绿化屋面径流中Fe、Cu、Zn、Pb浓度分别为普通屋面径流的5.4%、2.2%、3.4%、2.9%。屋顶绿化屋面径流的金属元素浓度与天然雨水相比较,轻型屋顶绿化屋面径流中的Fe、Cu、Zn、Pb浓度分别是天然雨水的95.2%、30.0%、88.1%、59.1%。重型屋顶绿化屋面径流Fe、Cu、Zn、Pb浓度分别是天然雨水的90.4%、22.5%、57.6%、43.8%。总的来说,天然雨水、普通屋面、轻型与重型屋顶绿化屋面径流的污染程度从严重到轻微的排序依次为：普通屋面>轻型屋顶绿化屋面>天然雨水>重型屋顶绿化屋面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 屋顶绿化的研究
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 屋顶绿化技术的主要内容
• 1.2.3.1 屋顶绿化形式、分类
• 1.2.3.2 屋顶绿化技术
• 1.3 城市屋顶绿化生态效益的研究动态
• 1.3.1 提高城市绿地的覆盖率
• 1.3.2 对城市温度、湿度的改善
• 1.3.3 对建筑屋面的改善
• 1.3.4 削减城市雨水径流量
• 1.3.5 削减城市非点源污染负荷
• 1.4 城市屋顶绿化对水环境作用的研究动态
• 1.4.1 植物蒸腾耗水特性研究
• 1.4.2 屋顶绿化降温增湿的作用
• 1.4.3 屋顶绿化对屋面径流污染的研究
• 1.5 研究意义
• 2 研究区概况、研究内容和研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究内容
• 2.2.1 屋顶绿化植物蒸腾耗水特性
• 2.2.2 屋顶绿化降温增湿的作用
• 2.2.3 屋顶绿化对屋面径流的影响
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 常用屋顶绿化植物蒸腾耗水特性的研究
• 2.3.2 屋顶绿化降温增湿作用的研究
• 2.3.3 屋顶绿化对屋面径流影响的研究
• 2.3.4 数据处理及分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 常用屋顶绿化植物蒸腾耗水特性
• 3.1.1 充分补水下植物蒸腾耗水特性研究
• 3.1.1.1 不同季节植物日耗水进程比较
• 3.1.1.2 不同季节植物蒸腾耗水速率比较
• 3.1.2 控水条件下植物蒸腾耗水特性研究
• 3.2 屋顶绿化降温增湿作用
• 3.2.1 屋顶绿化对屋面温、湿度日变化
• 3.2.1.1 轻型屋顶绿化对屋面温、湿度日变化
• 3.2.1.2 重型屋顶绿化对屋面温、湿度日变化
• 3.2.2 屋顶绿化平均降温、增湿效应
• 3.2.2.1 屋顶绿化平均降温效应
• 3.2.2.2 屋顶绿化平均增湿效应
• 3.3 屋顶绿化对屋面径流的影响
• 3.3.1 普通屋面与屋顶绿化屋面径流系数
• 3.3.2 普通屋面与屋顶绿化屋面降雨—径流过程
• 3.3.3 普通屋面与屋顶绿化屋面径流水质
• 3.3.3.1 天然雨水水质
• 3.3.3.2 普通屋面径流水质
• 3.3.3.3 屋顶绿化屋面径流水质
• 3.3.3.4 金属元素的浓度分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 常用屋顶绿化植物蒸腾耗水特性
• 4.1.2 屋顶绿化降温增湿的作用
• 4.1.3 屋顶绿化对屋面径流的影响
• 4.2 讨论
• 4.2.1 创新点
• 4.2.2 存在的问题及难点
• 参考文献
• 附录A:攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢