北京地區(qū)垂直綠化現(xiàn)狀與應(yīng)用研究?

黃思成 張?jiān)坡?李運(yùn)遠(yuǎn)

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室 北京 100083

北京地區(qū)垂直綠化現(xiàn)狀與應(yīng)用研究?

黃思成 張?jiān)坡?李運(yùn)遠(yuǎn)

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室 北京 100083

垂直綠化作為新型城市綠化方式，集生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益為一體，緩解了城市綠化用地和建筑用地之間的矛盾，是未來城市發(fā)展的必然選擇。文章簡要介紹了垂直綠化的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3大效益，并對北京地區(qū)垂直綠化現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從綜合效益的角度為垂直綠化植物的應(yīng)用、基質(zhì)和技術(shù)的選擇、政策普及等方面提供新思路和方向，旨在促進(jìn)北京地區(qū)垂直綠化的全面發(fā)展。

垂直綠化，應(yīng)用，效益，技術(shù)，北京地區(qū)

立體綠化分為屋頂綠化和垂直綠化兩部分[1]。垂直綠化是一種與地面綠化相對應(yīng)，利用植物材料沿建筑立面或其它構(gòu)筑物表面以攀援、貼植、垂吊等形式形成垂直面的綠化方式[2-3]。近年來，我國城市化進(jìn)程日益加快，為解決城市建設(shè)用地和綠化用地間的矛盾，引入垂直綠化的概念和技術(shù)，將城市綠化空間開始引向縱向發(fā)展，從傳統(tǒng)的 “平面—地表”向 “空間—建筑”延伸[4]，可提高綠化覆蓋率。該技術(shù)具有較高的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 垂直綠化的必要性

1.1 生態(tài)效益

1.1.1 降溫節(jié)能

建筑墻體垂直綠化通過植物層減緩熱傳導(dǎo)和灌溉過程中的水分蒸發(fā)對建筑起到降溫節(jié)能的生態(tài)作用。國內(nèi)有實(shí)驗(yàn)表明，除凌晨2～3個(gè)小時(shí)外，有植物覆蓋的墻體外表面溫度均低于裸露的墻體，差值最大可達(dá)到22.3℃[4]。同時(shí)可有效減少熱輻射約14.64千卡/m2h[5]。除此之外也有類似的實(shí)驗(yàn)顯示，進(jìn)行垂直綠化的建筑墻體室內(nèi)溫度比普通墻體室內(nèi)溫度低2℃ ～4℃，相當(dāng)于節(jié)約30%左右的電能[4]。

1.1.2 滯塵降污與固碳釋氧

植物葉片具有吸附空中粉塵的能力，同時(shí)通過自身光合和蒸騰作用分泌殺菌物質(zhì)，吸收 SO2、CO2、CO等有害氣體和低濃度污染物，釋放負(fù)氧離子。建筑物和道路立交橋運(yùn)用大面積的垂直綠化能有效凈化建筑與道路交通環(huán)境，減少大氣污染物的含量。多個(gè)植物抑菌效應(yīng)研究顯示，攀緣類植物的殺菌率均大于30%[6]。

1.1.3 減少噪音與光污染

植物枝葉與其基層具有削弱聲波傳播能量的能力，可改變噪音聲波的直射方向。當(dāng)噪音聲波通過重疊的植物枝葉時(shí)，約有20%～30%的聲波被植物表面的氣孔和絨毛減弱和吸附。密度大的垂直綠化更有利于依附聲波，起到吸音降噪的作用。除此之外，建筑外墻垂直綠化對光的反射系數(shù)非常低，能極大地降低面磚或玻璃幕墻等材質(zhì)的反射系數(shù)，有效地減少城市光污染。

1.2 經(jīng)濟(jì)效益

垂直綠化最直接的經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在提升建筑商業(yè)價(jià)值、保護(hù)建筑和節(jié)省能源3大方面。相關(guān)調(diào)查顯示，垂直綠化能為住宅和商業(yè)地產(chǎn)提升7%～15%的價(jià)值，使之具有較大的競爭實(shí)力，吸引更多的潛在投資者，為建筑場所帶來巨大的發(fā)展商機(jī)[7]。同時(shí)綠化中的植物層通過減輕過冷過熱負(fù)荷對建筑材料產(chǎn)生的熱脹冷縮，減少墻體表面的溫差裂縫，降低建筑損耗，有效地延長了建筑的使用壽命。此外，垂直綠化利用生態(tài)效應(yīng)降低了建筑室內(nèi)供熱和制冷的成本。

1.3 社會(huì)效益

垂直綠化充分利用了空置的豎向空間，拓展了城市綠化途徑，在不增加城市用地的條件下，最大限度地增加了城市綠化面積。同時(shí)，茂密的植物表面能弱化建筑和構(gòu)筑物單調(diào)、生冷的硬質(zhì)表面，增強(qiáng)建筑和構(gòu)筑物的藝術(shù)效果和觀賞效果；豐富和美化城市豎向界面，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。放置室內(nèi)的垂直綠化還可為工作人員提供舒適的工作環(huán)境，有研究表明，綠色植物能有效調(diào)節(jié)人體的神經(jīng)系統(tǒng)，緩解人們緊張的情緒和工作疲勞，促進(jìn)身心健康[8]，滿足了人們向往自然、回歸自然的心理需求。

2 北京地區(qū)垂直綠化現(xiàn)狀分析

2.1 綠化政策體系

北京市在2008年借助 “綠色奧運(yùn)”的綠化方針開始全面開展立體綠化建設(shè)。隨后，北京市政府及有關(guān)部門相繼出臺(tái)相關(guān)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和鼓勵(lì)性質(zhì)的文件，大力推行立體綠化。截至目前，北京市相關(guān)部門出臺(tái)了 《北京市垂直綠化技術(shù)規(guī)范》《北京城市垂直綠化栽培技術(shù)規(guī)范及養(yǎng)護(hù)管理要求》、“十二五”規(guī)劃剛要、“十三五”規(guī)劃綱要和《北京市人民政府關(guān)于推進(jìn)城市空間立體綠化建設(shè)工作的意見》等共5項(xiàng)強(qiáng)制性政策，以及包含綠地折算、稅收減免和將立體綠化納入 《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》在內(nèi)的3項(xiàng)激勵(lì)性政策和對立體綠化做出杰出貢獻(xiàn)的單位和個(gè)人給予獎(jiǎng)勵(lì)的一系列援助性政策。從整體上看，現(xiàn)有綠化政策基本涵蓋3大基本類型，但政策體系尚未成熟，實(shí)施水平有待提高。

2.2 應(yīng)用途徑與綠化形式

2.2.1 建筑墻體綠化

墻體綠化較常見于20世紀(jì)80年代北京城八區(qū)前后老式建筑的清水墻應(yīng)用中 (表1)，形式以傳統(tǒng)的附壁式為主，綠化植物為地錦等攀緣類植物，在學(xué)校、二環(huán)內(nèi)胡同和機(jī)關(guān)單位等較早建成的建筑立面上多有體現(xiàn)，種類單一。海淀區(qū)和朝陽區(qū)有少部分的新式建筑墻體 (玻璃幕墻、涂料飾面等新型材料建構(gòu))外設(shè)構(gòu)件模塊，如中建技術(shù)中心運(yùn)用種植槽進(jìn)行墻體綠化，使用景天科等不可攀援植物進(jìn)行垂直綠化，美化和生態(tài)效果較為顯著。

表1 北京地區(qū)不同材質(zhì)墻綠化形式統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 道路立交橋綠化

道路垂直綠化運(yùn)用于各環(huán)路及其他主干道的道路分車帶中，已形成主城區(qū)的一道道流動(dòng)特色風(fēng)景線，如在各大環(huán)路、奧運(yùn)會(huì)場館路、八達(dá)嶺高速等主要道路中央分車帶上設(shè)置月季花墻，構(gòu)成環(huán)線式景觀生態(tài)鏈。

立交橋垂直綠化分為墻面綠化、橋柱綠化和防護(hù)欄綠化3大類型。在調(diào)研的85個(gè)樣本中，73%的橋體墻面已進(jìn)行了垂直綠化。其中三環(huán)橋體墻面綠化率最高，約占78%，五環(huán)綠化率最低，僅有32%(圖1)。植物多選用觀葉植物，如五葉地錦、常春藤等，高度約為1.5～3 m，如海淀橋運(yùn)用五葉地錦裝飾厚重的混凝土壁面，呈現(xiàn)一條生態(tài)景觀廊道。橋柱綠化目前運(yùn)用較少，僅有約2%的立交橋柱進(jìn)行了綠化。防護(hù)欄綠化分自由式和種植槽式兩種形式?，F(xiàn)有約20%立交橋進(jìn)行自由式防護(hù)欄綠化；種植槽式的綠化運(yùn)用較少，僅占3%，種植槽內(nèi)種植萬壽菊、牽?；ǖ扔^賞花卉。

圖1 北京地區(qū)各環(huán)線立交橋橋壁綠化率對比圖

2.3 綠化種植技術(shù)

北京地區(qū)垂直綠化采用3種綠化種植技術(shù) (表2)，其中在較早建成的西城區(qū)和東城區(qū)，垂直綠化以攀爬吸附式種植技術(shù)為主要技術(shù)，占垂直綠化總數(shù)的98%。海淀區(qū)和朝陽區(qū)以攀爬吸附式和輔助支撐式為主，這兩種技術(shù)操作簡易，但也存在弊端，如清華大學(xué)第五教學(xué)樓的墻體植物，生長不受約束，自由擴(kuò)張，部分枝條對窗口形成遮擋，影響采光，當(dāng)建筑外立面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損毀時(shí)，植物的枝條會(huì)進(jìn)入縫隙內(nèi)部生長，進(jìn)一步加快損毀。目前僅有一些科研機(jī)構(gòu)和高端酒店運(yùn)用種植槽種植技術(shù)，如中意清華環(huán)境節(jié)能樓采用網(wǎng)架式種植槽種植技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。但該技術(shù)成本較高，未能大面積推廣使用。

表2 北京地區(qū)垂直綠化種植技術(shù)類型統(tǒng)計(jì)表

3 基于綜合效益的應(yīng)用思路

3.1 植物材料

3.1.1 評價(jià)模型構(gòu)建與分析

運(yùn)用層次分析法 (AHP)構(gòu)建垂直綠化植物評價(jià)體系，從生態(tài)特性、美學(xué)價(jià)值、抗逆能力和管理成本四大因素的17個(gè)指標(biāo)對北京地區(qū)可選用的垂直綠化植物進(jìn)行打分 (表3)。由專家確定各因素權(quán)重系數(shù)，通過建立植物景觀評價(jià)AHP模型，計(jì)算權(quán)重結(jié)果[9]，植物分值越高表明越適宜運(yùn)用到垂直綠化中。評價(jià)結(jié)果可為植物的培育、綠化形式的選擇和模式的組合提供指導(dǎo)性建議。

表3 北京地區(qū)垂直綠化植物評價(jià)模型

3.1.2 品種收集與選擇

通過評價(jià)模型分析植物的生態(tài)特性和抗逆特性，將植物材料與綠化形式相匹配，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的最大化。如在道路立交橋垂直綠化應(yīng)用中，應(yīng)選擇木香、五葉地錦、常春藤等吸收有毒氣體和滯塵能力較強(qiáng)的植物。對于建筑物的垂直綠化，將植物的降溫增濕效應(yīng)作為選擇的首要依據(jù)，同時(shí)考慮墻面的朝向，最終選定適宜的植物材料，有效節(jié)約建筑能耗。如東、西、北朝向的墻體應(yīng)種植垂盆草等常綠植物，冬季可減少室內(nèi)的熱流失；南向墻面應(yīng)運(yùn)用落葉植物，冬季葉落有利于吸收較多的輻射熱能，有效降低冬季建筑能耗[4]。此外，還應(yīng)考慮建筑使用功能和外立面材料，如醫(yī)院、工廠廠房等建筑考慮使用殺菌力強(qiáng)的植物，滿足抑菌效益；外墻為玻璃幕墻的建筑宜運(yùn)用枝葉茂密的植物，降低光污染。

目前，通過對北京市垂直綠化調(diào)研和綠化植物的相關(guān)生態(tài)效益研究，總結(jié)出適宜北京地區(qū)垂直綠化的植物材料16種 (表4)，收集和歸類可應(yīng)用于北京垂直綠化的植物仍然需要相關(guān)工作者們進(jìn)行不斷地嘗試。

3.1.3 模式配置與組合

將不同色彩、規(guī)格的植物進(jìn)行組合，形成與周圍環(huán)境相稱的視覺效果。在色彩上，根據(jù)設(shè)計(jì)主題，依附物屬性，整體環(huán)境等因素選擇相應(yīng)的植物，如商業(yè)類建筑垂直綠化植物的色彩應(yīng)較居住區(qū)和辦公樓的垂直綠化更為豐富，起到渲染氣氛的作用。此外，宜將不同觀賞期的植物進(jìn)行組合，創(chuàng)造出四季景觀。在質(zhì)感上，植物的選擇應(yīng)考慮依附物外立面的材質(zhì)。水泥砂漿抹面或馬賽克貼面的外立面應(yīng)以運(yùn)用枝葉柔和的細(xì)質(zhì)型植物為主，如常春藤、垂盆草等，給人柔軟細(xì)膩之感；磚墻、石頭墻外立面宜運(yùn)用大枝大葉的粗質(zhì)型植物，如紫藤、南蛇藤等，體現(xiàn)厚重的歷史感；金屬框架外立面宜運(yùn)用細(xì)質(zhì)型植物，植物軟質(zhì)材質(zhì)與外立面金屬構(gòu)件和模塊支撐構(gòu)件硬質(zhì)材料形成鮮明的對比[7]。

3.2 培養(yǎng)基質(zhì)

培養(yǎng)基質(zhì)的選擇宜根據(jù)綠化形式和種植技術(shù)，要求滿足固定植物，保持根系水分與通氣、提供充足營養(yǎng)等植物生長條件，同時(shí)花費(fèi)較低的成本。如攀援式等地面垂直綠化形式的基質(zhì)應(yīng)選用改良土壤，較自然表層土保水性能好、排水和通氣效果佳；運(yùn)用鋪助支撐式等新型技術(shù)的垂直綠化則宜選用纖維基質(zhì)，相較于傳統(tǒng)的人工輕質(zhì)土壤重量更輕、結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，保水透水性更好，后期維護(hù)成本低。此外，不同植物品種在不同生長階段，對基質(zhì)營養(yǎng)元素的需求不同，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的元素配比。

3.3 灌溉系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)是影響植物生長的重要因素。宜采用目前效果較好的滴管系統(tǒng)，相較于目前使用較多的人工灌溉，可節(jié)約30% ～50%的用水量[10]。此外，與另一種較為先進(jìn)的噴灌方式相比，滴管系統(tǒng)可有效地控制出水量，提高水的利用率，同時(shí)滴灌系統(tǒng)中具有雨水回收設(shè)施，可以將多余的水分、雨水及生活污水吸收后循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

3.4 政策法規(guī)

目前北京市已出臺(tái)的立體綠化政策以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范條例為主，推行力度較弱。對比國外立體綠化發(fā)展較好的國家，北京市政策體系缺少強(qiáng)有力的法律支撐。例如，德國具有完善的法律系統(tǒng)，通過立法強(qiáng)制推行立體綠化。在此基礎(chǔ)上設(shè)立專門的組織機(jī)構(gòu)，出臺(tái)相關(guān)準(zhǔn)則和規(guī)范，以國家法律法規(guī)保障立體綠化有效實(shí)施[11]。北京市可借鑒國外已發(fā)展成熟的政策法規(guī)體系，制定一系列相關(guān)法規(guī)條例，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范與法規(guī)進(jìn)行銜接，確保立體綠化中每個(gè)環(huán)節(jié)都有法律保證和推進(jìn)，將立體綠化向法制化方向發(fā)展。此外，還可通過增加激勵(lì)性政策的形式，如財(cái)政補(bǔ)貼、低息貸款等措施，加強(qiáng)公眾對立體綠化綜合效益的認(rèn)識，進(jìn)一步提高立體綠化的普及率，推動(dòng)立體綠化向規(guī)?；较虬l(fā)展。

表4 北京地區(qū)垂直綠化植物材料表

4 展望

北京地區(qū)垂直綠化起步早，發(fā)展慢，效果不顯著。未來北京地區(qū)應(yīng)注重垂直綠化的多元化應(yīng)用。結(jié)合北京城市規(guī)劃目標(biāo)，在待開發(fā)的新城 (如雄安新區(qū))規(guī)劃中，可引入垂直森林模式。垂直森林來源于意大利設(shè)計(jì)師丹法諾·博埃里的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，而后演變成一種新型建筑模式，該模式下的建筑設(shè)置各式各樣的空中花園，形成特色的立體綠化體系，滿足城市都市農(nóng)業(yè)與觀景通廊等多種需求[12]。垂直森林作為一種城市內(nèi)垂直致密化造林的新模式，在寸土寸金的新城不占用較大的土地資源的同時(shí)，減少建筑能源消耗，在城市里創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)大的生物多樣性系統(tǒng)。該種模式為未來生態(tài)新城的建設(shè)提供了新的思路和經(jīng)驗(yàn)。在正在發(fā)展中的城區(qū)建設(shè)中，可結(jié)合現(xiàn)代材質(zhì)采用多種新型技術(shù)形式，如模塊式、布袋式、板槽式等，體現(xiàn)豐富的時(shí)代氣息，實(shí)現(xiàn)良好的生態(tài)效益。在待保護(hù)的老城區(qū)維護(hù)中，宜延續(xù)傳統(tǒng)的附壁式和附壁牽引式，保留原始的建筑景觀風(fēng)貌。由此形成各城區(qū)主題特色化的綠化模式，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展。

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Status and Utilization of Vertical Greening in Beijing

Huang Sicheng Zhang Yunlu Li Yunyuan
(Schoolof Landscape Architecture， Beijing Forestry University； Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment， Beijing100083， China)

As a new urban landscapingmethod， vertical greening integrates ecological， economic and social benefits，and relieves the conflicts between the greening land use and building land in cities，which will be the necessary choice of future urban development.This study investigated the ecological， economic and social benefits of vertical greening，and also analyzed the status of vertical greening in Beijing.The study provides new methods and directions for the application of vertical greening plants， choice of substrates and technologies， and policy popularization from the perspective of comprehensive benefits，intending to promote the overall development of vertical greening in Beijing.

vertical greening， application， benefit， technology， Beijing

10.3969/j.issn.1672-4925.2017.05.007

2017-07-29

北京市共建項(xiàng)目專項(xiàng)資助 (2015BLUREE01-03)

黃思成 (1993-)，女，碩士，研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)，E-mail:330705413＠qq.com

李運(yùn)遠(yuǎn) (1976-)，男，副教授，研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)，E-mail:lyy0819＠126.com