王選懿 饒良懿

摘要 綠色屋頂對緩解城市化的不利影響有著重要意義。天津地區(qū)城市化程度高，綠色屋頂發(fā)展相對滯后，缺乏綠色屋頂規(guī)模性建設(shè)的可行性評估及規(guī)劃方案。該文以天津市南開區(qū)為例，選取建筑屬性和綠化需求度作為評價標(biāo)準(zhǔn)，建立綠色屋頂適建潛力評估體系?；贕IS和優(yōu)劣解距離法（TOPSIS）呈現(xiàn)天津市南開區(qū)綠色屋頂綜合適建潛力空間分布。研究結(jié)果表明，南開區(qū)綠色屋頂適建面積約5.17 km2，適建潛力平均分為0.53，適建潛力呈“北高南低”趨勢。南開區(qū)共有46個高度適建社區(qū)，優(yōu)先于適建社區(qū)開展綠色屋頂建設(shè)可更有效地發(fā)揮綠色屋頂在改善城市環(huán)境方面的作用。

關(guān)鍵詞 綠色屋頂;屋面類型;綠化覆蓋率;建筑密度;優(yōu)劣解距離法

中圖分類號：S731.2? DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-03-004

Assessment of green roof potential：A case study in Nankai District， Tianjin

WANG Xuanyi1， RAO Liangyi2

（1.School of Soil and Water Conservation， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China;2.Key Laboratory of State Forestry and Grassland Administration on Soil and Water Conservation， Beijing 100083， China）

Abstract Green roofs are of great significance in mitigating the adverse effects of urbanization. The Tianjin area is highly urbanized， but the development of green roofs is relatively lagging behind， and there is a lack of feasibility assessment and planning schemes for the large-scale construction of green roofs. This study takes Nankai District of Tianjin as an example， and selects building attributes and greening demand degree as evaluation criteria to establish a system for assessing the potential of green roofs suitable for construction. Based on GIS and TOPSIS， the spatial distribution of green roofs in Nankai District of Tianjin is presented. The results of the study show that the suitable area of green roofs in Nankai District is about 5.17 km2， and the average score of suitable potential is 0.53， and the suitable potential shows a trend of "high in the north and low in the south". There are 46 highly suitable communities in Nankai District， and prioritizing the construction of green roofs in suitable communities can more effectively play its role in improving the urban environment.

Keywords green roof; roof type; green coverage; building density; TOPSIS

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市化進程不斷推進。2022年末，中國城市化率已達(dá)到65.22％。持續(xù)的城市化使城市生態(tài)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。大面積的自然植被混凝土、瀝青等反射率較低的不透水材料取代，加劇了熱島效應(yīng)和城市內(nèi)澇［1］。增加植被是緩解城市化負(fù)面影響的最佳策略之一。然而，城市地區(qū)密集的建筑布局和復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)極大地限制了綠地的可用性。綠色屋頂作為一種在建筑物屋頂種植植物的綠化形式，能有效解決建筑用地和綠地之間的矛盾。相比裸露屋頂，綠色屋頂能反射更多太陽輻射，并將部分太陽輻射用于植物的光合作用，植物的蒸騰作用可進一步降低建筑溫度和空氣溫度。芝加哥的一項研究表明，綠色屋頂?shù)膹V泛應(yīng)用將使城市環(huán)境溫度降低3 ℃［2］。此外，綠色屋頂可減少雨水徑流，降低并推遲徑流峰值，改善城市水文循環(huán)。Hutchinson［3］等長期監(jiān)測結(jié)果表明，基質(zhì)厚度為10～13 cm的綠色屋頂對降水的平均保持率為69％。另一項研究中，Simmons［4］觀測發(fā)現(xiàn)，綠色屋頂對中雨的保持率高達(dá)88％，徑流量顯著低于裸露屋頂。

我國綠色屋頂建設(shè)起步較晚，僅深圳、上海等少數(shù)發(fā)達(dá)城市在推廣綠色屋頂上取得進展，其他城市由于缺乏綠色屋頂?shù)墓膭钫?、可行性評估以及技術(shù)指導(dǎo)， 綠色屋頂發(fā)展相對滯后，屋頂綠化覆蓋率較低。通過分析城市布局、建筑屬性、綠化分布等具體條件，評估綠色屋頂在不同地區(qū)的適建潛力，可為城市綠化工程的優(yōu)先推進提供依據(jù)。目前關(guān)于綠色屋頂適建潛力的研究較少。邵天然等［5］以建筑年代、建筑結(jié)構(gòu)等建筑屬性為綠色屋頂適建要素對深圳福田區(qū)進行了案例分析，結(jié)果表明，研究區(qū)有51％的建筑滿足綠色屋頂建設(shè)的基本條件。王晶晶［6］以建筑高度、屋面形式、建筑年代、歷史保護等級為適建要素對南京鼓樓區(qū)建筑篩選，并模擬了綠色屋頂建設(shè)后的降溫效應(yīng)?，F(xiàn)行研究主要以建筑屬性作為適建潛力的評估標(biāo)準(zhǔn)，很少有研究者考慮不同地區(qū)對綠色屋頂?shù)男枨蟪潭龋?］。此外，現(xiàn)有評估體系并未體現(xiàn)適建性因素間的重要性差異，導(dǎo)致評估結(jié)果缺乏科學(xué)性和客觀性。因此，本研究以天津市南開區(qū)為例，從建筑屬性、綠化需求兩方面選取綠色屋頂適建潛力指標(biāo)，采用專家打分法賦予指標(biāo)權(quán)重并進行等級劃分，創(chuàng)建屋頂綠化適建潛力評估體系。最后應(yīng)用GIS技術(shù)對城市建筑進行系統(tǒng)篩選和綜合評分，分析綠色屋頂適建潛力空間分布格局，為推廣城市綠色屋頂建設(shè)提供科學(xué)的規(guī)劃方案及指導(dǎo)建議。

1 研究區(qū)概況

南開區(qū)位于天津市西南部，總面積為40.63 km2，屬溫帶季風(fēng)型氣候。截至2021年底，南開區(qū)綠化覆蓋率為37.95％，擁有綠地13.55 km2，公園2.81 km2。南開區(qū)綠地分布不均衡，且屋頂綠化率幾乎為零。大量綠地集中在南開區(qū)東南部分的天津水上公園、天津動物園、南翠屏公園以及天大南開校區(qū)，其他區(qū)域綠化率普遍較低。因此，本文將除天津水上公園、天津動物園、南翠屏公園、天大南開校區(qū)以外的區(qū)域作為研究對象，旨在評估綠色屋頂適建潛力，以期推廣屋頂綠化建設(shè)，改善南開區(qū)綠地的分布狀況，提高整體綠化水平。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

①南開區(qū)2023年建筑輪廓和層數(shù)矢量數(shù)據(jù)來源：天地圖地理信息平臺。②高分影像來源：Google Earth Pro。③建筑年代獲取途徑：高德地圖AOI矢量數(shù)據(jù)、安居客小區(qū)信息匯總數(shù)據(jù)，高德地圖、全國房價行情等地圖房產(chǎn)平臺，建筑所屬單位官方網(wǎng)站。④南開區(qū)綠地分布數(shù)據(jù)來源：文獻(xiàn)［8］通過深度學(xué)習(xí)方法，基于GoogleEarth影像和城市邊界繪制的柵格數(shù)據(jù)。⑤地表溫度數(shù)據(jù)來源：基于GEE開發(fā)的在線landsat地表溫度獲取系統(tǒng)。⑥天津市社區(qū)邊界矢量來源：天地圖地理信息平臺。

2.2 適建潛力指標(biāo)選取及劃分標(biāo)準(zhǔn)

本研究基于現(xiàn)有研究結(jié)論和建設(shè)規(guī)范，以建筑屬性和綠化需求度為評價標(biāo)準(zhǔn)，選取建筑層數(shù)、屋面類型、建筑年代、綠化覆蓋率、地表溫度、容積率、建筑密度7項綠色屋頂適建潛力評價指標(biāo)［5-7，9-10］。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1）建筑高度。屋頂不是植物的天然生長空間，隨著建筑高度增加，風(fēng)力增大，植物生長環(huán)境更加惡劣，屋頂綠化的安全性也隨之降低［5，11］。建筑高度的增加還將顯著增加運輸、建造以及維護成本?！冻啥际形蓓斁G化及垂直綠化技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，不宜在12層以上的建筑建設(shè)綠色屋頂。姜之點等［12］和Zhang等［13］研究表明，綠色屋頂?shù)娜S空間降溫強度隨高度增加而遞減，當(dāng)綠化高度小于12 m（4或5層）時，冷空氣向地面?zhèn)鬏數(shù)木嚯x更短，能起到更好的近地降溫效果。文獻(xiàn)［14］提出，綠化高度的增加將降低城市綠地的連通性。通過查閱《民用建筑設(shè)計通則》，建筑按層數(shù)可劃分為：低層建筑（1～3層）、多層建筑（4～6層）、中高層建筑（7～9層）、高層建筑（10層以上）。 結(jié)合設(shè)計規(guī)范和相關(guān)研究結(jié)論， 以建筑層數(shù)作為建筑高度衡量標(biāo)準(zhǔn)， 將研究區(qū)建筑屋頂按建筑層數(shù)越高， 植物生長環(huán)境質(zhì)量降低、 建造成本增加、 環(huán)境效益降低的原則， 分為3個等級：1～3層、4～6層以及7～12層，12層以上建筑不適合建設(shè)綠色屋頂。

2）屋面類型。

建筑屋頂按照坡度可分為平屋頂和坡屋頂，屋頂綠化的難度和成本隨屋面坡度的增加而增加，常見的顆粒基質(zhì)材料只能應(yīng)用于平坦或略微傾斜的屋面［6，15］?！段蓓斁G化技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，綠色屋頂坡度需小于15°，《天津市屋頂綠化技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)屋面坡度超過30°時，不應(yīng)建設(shè)綠色屋頂。經(jīng)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，天津地區(qū)坡屋頂為了達(dá)到更好的排水性能，坡度一般在30°以上，均不適宜建設(shè)綠色屋頂。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑，其屋面材料多為現(xiàn)澆混凝土板和預(yù)制混凝土板，上人屋面活荷載在2.0 kN／m2以上。鋼結(jié)構(gòu)適用于跨度較大的建筑，例如體育館、車間、廠房等，屋面多為不上人設(shè)計，屋面活荷載在0.5 kN／m2以上。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，屋頂花園屋面活荷載應(yīng)大于3.0 kN／m2，但粗放型綠色屋頂對屋面的承載能力要求更低（活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于1.0 kN／m2）［16-18］。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑的上人屋面可滿足粗放型綠色屋頂?shù)幕境休d要求，大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑屋頂則不宜建設(shè)綠色屋頂。綜上所述，將研究區(qū)建筑屋頂按屋面類型劃分為混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂（滿足建設(shè)條件）、其他形式屋頂（不宜建設(shè)綠色屋頂）。

3）建筑年代。

建筑年代是制約綠色屋頂建設(shè)的關(guān)鍵要素。隨著建筑年代的增加，屋面防水層最易受到破壞。而綠色屋頂植物需要基質(zhì)長期處在濕潤狀態(tài)，加上土壤的化學(xué)腐蝕作用以及植物根系的物理穿刺作用，進一步增加了屋面滲漏的風(fēng)險。因此，綠色屋頂對防水層質(zhì)量提出了更高的要求?！禞GJ 155—2013 種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，綠色屋頂防水層的合理使用年限不應(yīng)少于15 a，采用二道及二道以上設(shè)防，其中上道必須具備耐根穿刺作用［19］。在建設(shè)綠色屋頂之前，應(yīng)對原有屋面進行嚴(yán)格的防水性能檢測，通過閉水處理找出滲漏部位并進行修補。待修補完成后，對屋面做二次防水處理，并采取物理阻根或化學(xué)阻根措施［16，20］?！段菝婀こ碳夹g(shù)規(guī)范》中指出，一般建筑和非永久性建筑的防水層合理使用年限為5～10 a?！斗课菪蘅樇夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，當(dāng)房屋已使用年限小于25 a時，屋面的修繕周期為12 a。Brucker等［21］對傳統(tǒng)平屋頂?shù)氖褂脡勖M行了預(yù)測并提出了維護計劃，分析結(jié)果表明，傳統(tǒng)平屋頂?shù)拇纱u（上人屋面）、防水層以及保溫層的使用壽命約為30～40 a，承重結(jié)構(gòu)的使用壽命則約為40～60 a。當(dāng)建筑年代超過30 a時，屋面防水層水密性降低，屋面保溫層受潮破壞。此外，隨著時間推移，屋面承重結(jié)構(gòu)中鋼筋、混凝土的老化以及裂縫等問題將進一步降低建設(shè)綠色屋頂?shù)陌踩裕?2］。綜上所述，當(dāng)建筑使用年限小于5 a時，防水層、保溫層等功能性良好，改造綠色屋頂不需進行額外的修繕工作;當(dāng)建筑使用年限在5～12 a時，改造綠色屋頂需對原有屋面防水層適當(dāng)修補，成本增加;當(dāng)建筑使用年限在13～30 a時，屋面防水層的破壞程度較大，需進行較為系統(tǒng)的修繕才可滿足屋頂綠化條件，成本進一步提高;當(dāng)建筑使用年限大于30 a時，建筑的整體結(jié)構(gòu)和屋面防水層都出現(xiàn)明顯老化，結(jié)構(gòu)加固和防水修繕將耗費大量成本。

4）綠化覆蓋率。

綠化覆蓋率是指綠化垂直投影面積之和與總用地面積的比率，代表了單位區(qū)域內(nèi)植被覆蓋水平。植被可以凈化空氣、改善城市水循環(huán)、緩解熱島效應(yīng)，在城市中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能［23-24］。植被缺失可能引發(fā)生態(tài)功能衰退、居住舒適度下降等問題。通過引入綠色屋頂，可以增加綠化覆蓋，有效改善城市生態(tài)環(huán)境，為居民提供更舒適的居住環(huán)境。

5）地表溫度。

夏季地表溫度反映了熱島效應(yīng)的劇烈程度［25-26］。綠色屋頂具備蒸散和遮陽作用，可促進城市冷卻［27-28］。通過分析地表溫度，可以確定各區(qū)域?qū)G色屋頂降溫效應(yīng)的需求程度［9］。

6）建筑密度和容積率。

城市幾何是影響城市氣候、宜居性的重要因素，而建筑密度和建筑容積率是城市幾何的關(guān)鍵參數(shù)。建筑密度是范圍內(nèi)建筑底面積與總用地面積之比，與不透水表面比例存在密切聯(lián)系。容積率則是指建筑物的容積面積與總用地面積之比，反映了建設(shè)用地使用強度和居住舒適度。高密度的城市建設(shè)使綠化水平的發(fā)展遠(yuǎn)滯后于城市開發(fā)，建筑聚集壓縮了土地和植被空間，增加了不透水表面和城市熱源，導(dǎo)致了城市熱島、地表徑流加劇、居住舒適度降低、環(huán)境污染等問題，綠色屋頂可有效緩解建筑堆積帶來的負(fù)面效應(yīng)。

2.3 適建潛力指標(biāo)權(quán)重確定

1）建立層次目標(biāo)模型及判斷對比矩陣。

2）對天津市綠化行業(yè)的12位專家進行線下問卷調(diào)查，記錄評價結(jié)果。

3）根據(jù)學(xué)歷、職稱、綠色屋頂熟悉程度確定專家權(quán)重。

4）計算判斷矩陣相對權(quán)重并檢驗一致性。

5）根據(jù)權(quán)重組合構(gòu)建權(quán)重矩陣，計算適建潛力指標(biāo)最終權(quán)重。評估結(jié)果見表2、3。

2.4 數(shù)據(jù)處理

1）對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、裁剪、連接、修正等預(yù)處理?；趯痈邤?shù)據(jù)和Google Earth Pro衛(wèi)星影像，應(yīng)用要素篩選和目視解譯等方法，剔除層數(shù)和屋面類型不滿足屋頂綠化要求的建筑，將剩余建筑作為適建潛力評價對象，圖1為屋面類型識別標(biāo)準(zhǔn)。

2）基于空間連接、字段重分類、匯總統(tǒng)計等工具對建筑矢量添加層數(shù)評分、建筑年代評分、綠化覆蓋率、地表溫度、容積率、建筑密度等屬性，導(dǎo)出綜合適建屬性表。

3）應(yīng)用優(yōu)劣解距離法（TOPSIS）進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計算建筑要素綜合適建潛力評分，連接GIS呈現(xiàn)天津南開區(qū)建筑綜合適建潛力空間分布。

3 結(jié)果分析

3.1 綠色屋頂適建潛力指標(biāo)分析

研究區(qū)共有12 171座建筑，其中符合屋頂綠化基本要求的有7 093座，占比58.3％。在滿足建設(shè)要求的建筑中，1～3層建筑占比為43.2％，共3 066座;4～6層建筑占比45.7％，共3 240座;7～12層建筑占比11.1％，共787座。由圖2（a）可見，基本適建建筑以低層和多層建筑為主，這可能與南開區(qū)老城區(qū)和商業(yè)底商建筑較多有關(guān)。對建筑年代的進一步統(tǒng)計驗證了這一推測，對于滿足屋頂綠化基本要求的中低層建筑，有91.7％建于2011年前，35.5％建于1993年前。盡管中低層建筑更有利于植物生長和減少建造維護成本，但在對老舊建筑進行綠色屋頂改造時，需要額外的工作來修復(fù)防水層甚至加固屋面結(jié)構(gòu)，以滿足綠色屋頂建設(shè)要求。

南開區(qū)社區(qū)的平均綠化覆蓋率為19.6％，標(biāo)準(zhǔn)差為0.12。由圖2（c）可見，南開區(qū)社區(qū)綠化水平存在較大差異，迎風(fēng)里、俊城淺水灣等28個社區(qū)的綠化覆蓋率已超過30.0％，而衛(wèi)安西里、幸福南里、宜君里等71個社區(qū)的綠化覆蓋率卻不足15％。以保山道和天大南開校區(qū)分界將南開區(qū)劃分為南北兩部分，發(fā)現(xiàn)南北方向上社區(qū)綠化覆蓋率呈現(xiàn)“南高北低”的趨勢。南部地區(qū)由于公園面積龐大，綠化水平較高，社區(qū)平均綠化覆蓋率達(dá)到27.7％，而北部地區(qū)社區(qū)平均覆蓋率僅有15.4％，特別是在南開區(qū)西北部，共有30個低覆蓋率社區(qū)，綠化缺失嚴(yán)重。通過分析衛(wèi)星影像和社區(qū)綠化覆蓋率空間分布發(fā)現(xiàn)，南開區(qū)西北部的向陽路西側(cè)區(qū)域工業(yè)區(qū)面積較大，且存在建筑拆除后待開發(fā)的土地，這可能是綠化覆蓋率較低的原因。此外，工業(yè)區(qū)產(chǎn)生的廢物和殘留的建筑垃圾對城市環(huán)境的危害不容忽視。因此，在南開區(qū)西北部，特別是向陽路西側(cè)區(qū)域建設(shè)綠色屋頂將有效改善綠化分布并緩解環(huán)境污染。

由圖2（d）可見，南開區(qū)共有49個建筑密集區(qū)，其中有45個分布在北部，占比高達(dá)91.8％。工業(yè)和商業(yè)用地的空間分布、優(yōu)質(zhì)教育資源的吸引力是北部地區(qū)建筑聚集的主要原因。例如，延長里、南泥灣路、廣靈里、華美里等高密度社區(qū)分布著大面積的工業(yè)園區(qū)，而天津大學(xué)、南開中學(xué)、南開大學(xué)附屬中學(xué)作為天津市重點學(xué)校，附近存在大量學(xué)區(qū)房，人口和建筑高度集中。相比之下，南開區(qū)南部分布著水上公園、南翠屏公園、天津動物園、奧體中心等旅游景區(qū)，工業(yè)區(qū)、住宅區(qū)和教育資源相對較少，建筑密度相對較低。建筑密集社區(qū)不透水表面積更大，增加了城市雨水管理設(shè)施壓力。與普通不透水屋面不同，綠色屋頂能存儲雨水，并以較慢的速度釋放，而不是通過排水管道直接排放。在建筑密集區(qū)建設(shè)綠色屋頂有助于減少不透水表面比例，加強城市雨洪管理。此外，根據(jù)2023年天津統(tǒng)計年鑒，南開區(qū)醫(yī)療條件發(fā)達(dá)，共有醫(yī)院53座，位列天津市各區(qū)首位。南開區(qū)中小學(xué)、幼兒園共計154所，其中，南開區(qū)小學(xué)人均建筑面積僅有3.89 m2，為天津市各區(qū)最低。醫(yī)院、學(xué)校及其周邊區(qū)域建筑密度大，人員密集，而綠色屋頂具備吸收污染物、改善空氣質(zhì)量、降低噪音，緩解情緒壓力等功能。以醫(yī)療和教育資源為中心建設(shè)綠色屋頂有助于改善學(xué)習(xí)或療養(yǎng)環(huán)境，促進青少年和病人的身心健康［29-34］。

為更好地分析南開區(qū)夏季地表溫度在空間上的分布規(guī)律，研究利用空間連接、匯總統(tǒng)計等功能，計算了南開區(qū)社區(qū)平均地表溫度。由圖2（e）可見，南開區(qū)社區(qū)地表溫度普遍較高，有87個社區(qū)的平均地表溫度超過43.5 ℃。對比圖2（d）、圖2（e）發(fā)現(xiàn)，地表溫度與建筑密度相關(guān)性較高，在87個高溫社區(qū)中，高建筑密度和中建筑密度社區(qū)分別占49.4％和47.1％，在9個地表溫度較低的社區(qū)中有6個社區(qū)為低建筑密度社區(qū)，這一結(jié)果與Zhan等［35］的研究結(jié)論相似。此外，地表溫度也與工業(yè)區(qū)的分布密切相關(guān)，延長里、華美里、廣陵里等主要由工業(yè)園區(qū)構(gòu)成的社區(qū)，平均地表溫度均高于45.0 ℃。這是因為工業(yè)園區(qū)建筑密度大，在生產(chǎn)過程中釋放大量熱量，是城市的主要熱源之一，且工業(yè)廠房多采用導(dǎo)熱性較高的鋼材料，保溫措施相對混凝土建筑較差。為了緩解工業(yè)園區(qū)對熱島效應(yīng)的加劇以及污染問題，應(yīng)在其內(nèi)部增加綠化，在周邊地區(qū)建設(shè)綠色屋頂。

根據(jù)圖2（f）、圖2（a）、房產(chǎn)小區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)東北部容積率較高，容積率與綠化覆蓋率、地表溫度、建筑密度無顯著相關(guān)性。容積率主要受區(qū)域內(nèi)建筑的平均層數(shù)影響，高層小區(qū)的容積率遠(yuǎn)高于多層和低層小區(qū)，高層建筑群通常會拉大社區(qū)容積率。此外，通過調(diào)查社區(qū)人口密度發(fā)現(xiàn)，容積率與人口密度正向相關(guān)，容積率高的社區(qū)普遍存在人均綠化率、居住舒適度偏低的問題。在容積率高的區(qū)域建設(shè)綠色屋頂有助于提高人均綠化率和居住舒適度。

3.2 綜合適建潛力分析

研究根據(jù)綜合適建潛力評分將研究區(qū)劃分為5個適建等級， 適建等級越高適建潛力越大。 圖3呈現(xiàn)了研究區(qū)建筑綜合適建潛力空間分布格局。 研究區(qū)共有7 093座適建建筑，適建面積約為5.17 km2?；诰C合適建潛力評分結(jié)果， 利用匯總統(tǒng)計等功能， 得到社區(qū)建筑適建平均分和適建面積比。 結(jié)果表明， 南開區(qū)北部區(qū)域比南部區(qū)域更適合建設(shè)綠色屋頂。 北部地區(qū)適建建筑數(shù)量4 537座，適建面積約3 km2，適建潛力平均分為0.56;南部地區(qū)適建建筑數(shù)量2 556座，適建面積約2.17 km2，適建潛力平均分為0.49。根據(jù)自然分段點分級結(jié)果，將平均分大于0.54且適建面積比大于26.4％的社區(qū)定義為高度適建社區(qū)，研究區(qū)共有高度適建社區(qū)46個，有42個位于北部地區(qū)，占比91.3％。南泥灣路社區(qū)、紫光苑社區(qū)、昆裕里社區(qū)、華美里社區(qū)、廣靈里社區(qū)、延長里社區(qū)、云陽里社區(qū)為最佳適建社區(qū)（適建面積比>30.0％，適建平均評分>0.60）。

4 結(jié)論與建議

本研究基于現(xiàn)有研究及相關(guān)規(guī)范選取了綠色屋頂適建潛力指標(biāo)，通過GIS技術(shù)、 AHP法以及TOPSIS法，最終呈現(xiàn)了天津南開區(qū)綠色屋頂適建潛力空間分布格局。 主要結(jié)論如下。 ①建筑層數(shù)和建筑年代是限制綠色屋頂建設(shè)的主要因素， 研究區(qū)共有58.3％的建筑滿足綠色屋頂建設(shè)的基本要求。 南開區(qū)建筑的屋面類型以平屋頂為主、 建筑類別多為低層和多層，建筑年代整體偏高。 ②綠化覆蓋率、 地表溫度、 建筑密度3項指標(biāo)主要用于評估綠色屋頂?shù)男枨蠖纫约碍h(huán)境效益。 南開區(qū)綠化覆蓋率、 地表溫度、 建筑密度均在南北方向上呈現(xiàn)顯著差異， 且與工業(yè)區(qū)分布存在較強的相關(guān)性。 ③南開區(qū)約有5.17 km2的建筑屋頂滿足綠色屋頂建設(shè)基本要求， 適建潛力平均分為0.53，研究區(qū)北部較南部更適宜建設(shè)綠色屋頂。研究區(qū)共有高度適建社區(qū)46個，南泥灣路社區(qū)、紫光苑社區(qū)、昆裕里社區(qū)、華美里社區(qū)、廣靈里社區(qū)、延長里社區(qū)、云陽里社區(qū)為最佳適建社區(qū)。

研究根據(jù)評估結(jié)果和南開區(qū)屋頂綠化現(xiàn)狀提出如下建議。

1）南開老城區(qū)較多，改造綠色屋頂?shù)慕ㄔO(shè)維護成本較高。為降低成本，建議采用容器式屋頂綠化。這種方式對屋面的承載能力和防水性能要求較低，有助于降低根刺破壞和滲漏風(fēng)險，從而節(jié)省建設(shè)維護成本。此外，南開區(qū)相關(guān)部門可考慮將屋頂綠化納入房屋修繕整體規(guī)劃。

2）南開區(qū)約有35％的建筑屋面類型為坡屋頂，改造綠色屋頂受到限制。對于坡屋頂建筑，可以考慮采用垂直綠化的方式，在建筑墻面種植攀援植物，如地棉、金銀花、紫藤等。垂直綠化可有效吸收光照、隔離雨水、吸附污染物，延長墻面壽命，提高建筑美學(xué)價值和綠化連通性。

3）南開區(qū)綠化覆蓋率在南北方向上呈現(xiàn)顯著差異，在南開區(qū)北部推廣綠色屋頂建設(shè)可有效改善綠地分布現(xiàn)狀。此外，南開區(qū)存在較多工業(yè)科技園區(qū)，園區(qū)內(nèi)外存在綠化缺失、高溫問題。建議圍繞工業(yè)園區(qū)重點進行綠色屋頂建設(shè)，并根據(jù)工業(yè)區(qū)類型選擇特定的抗污染植物種。

4）目前南開區(qū)缺乏綠色屋頂建設(shè)經(jīng)驗和案例參考，建議借鑒天津其他市區(qū)的成功案例，了解不同地區(qū)的適應(yīng)性方案，結(jié)合南開區(qū)實際情況進行創(chuàng)新。以7個最佳適建社區(qū)為試點對象，收集數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化建設(shè)方案，制定南開區(qū)綠色屋頂指南。明確基質(zhì)、植物、屋面結(jié)構(gòu)等方面的要求，為南開區(qū)綠色屋頂建設(shè)提供詳細(xì)的指導(dǎo)。并在此基礎(chǔ)上，進一步于其他高度適建社區(qū)開展綠色屋頂建設(shè)。

在城市綠地缺失、生態(tài)環(huán)境惡化的背景下，綠色屋頂被視為重要的解決方案，有必要進一步評估綠色屋頂在城市中的適建潛力并將綠色屋頂建設(shè)納入城市生態(tài)規(guī)劃。

參考文獻(xiàn)

［1］ FANG Y， DU X T， ZHAO H Y， et al. Assessment of green roofs potential to improve the urban thermal environment： The case of Beijing［J］.Environmental Research， 2023， 237： 116857.

［2］ SMITH K R， ROEBBER P J. Green roof mitigation potential for a proxy future climate scenario in Chicago， Illinois［J］.Journal of Applied Meteorology and Climatology， 2011， 50（3）： 507-522.

［3］ HUTCHINSON D， ABRAMS P， RETZLAFF R， et al. Stormwater monitoring two ecoroofs in Portland， Oregon， USA［J］.Greening Rooftops for Sustainable Communities，2003：1-18.

［4］ SIMMONS M T， GARDINER B， WINDHAGER S， et al. Green roofs are not created equal： The hydrologic and thermal performance of six different extensive green roofs and reflective and non-reflective roofs in a sub-tropical climate［J］.Urban Ecosystems， 2008， 11（4）： 339-348.

［5］ 邵天然， 李超骕， 曾輝. 城市屋頂綠化資源潛力評估及綠化策略分析：以深圳市福田中心區(qū)為例［J］.生態(tài)學(xué)報， 2012， 32（15）： 4852-4860.

SHAO T R， LI C S， ZENG H. Resource potential assessment of urban roof greening and development strategies： A case study in Futian central district Shenzhen China［J］.Acta Ecologica Sinica， 2012， 32（15）： 4852-4860.

［6］ 王晶晶. 城市綠色屋頂建設(shè)潛力評估及降溫效應(yīng)評價：以南京市鼓樓區(qū)為例［D］.南京：南京大學(xué)， 2017.

［7］ 楊潔， 周東東， 彭重華. 醴陵市綠色屋頂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)潛力評估及規(guī)劃［J］.生態(tài)科學(xué)， 2021， 40（1）： 120-128.

YANG J， ZHOU D D， PENG Z H. Potential assessment and planning of green roof ecosystem services in Li Ling［J］.Acta Ecologica Sinica， 2021， 40（1）： 120-128.

［8］ SHI Q， LIU M X， MARINONI A， et al. UGS-1m： Fine-grained urban green space mapping of 31 major cities in China based on the deep learning framework［J］.Earth System Science Data， 2023， 15（2）： 555-577.

［9］ 李虹， 馮仲科， 唐秀美， 等. 區(qū)位因素對綠地降低熱島效應(yīng)的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2016， 32（S2）： 316-322.

LI H， FENG Z K， TANG X M， et al. Effect of green space location factors on reducing urban heat island effect［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2016， 32（S2）： 316-322.

［10］王新軍， 席國安， 陳聃， 等. 屋頂綠化適建性潛力評估指標(biāo)體系的構(gòu)建［J］.北方園藝， 2016（2）： 85-88.

WANG X J， XI G A， CHEN D， et al. Establishment of an evaluation index system for roof greening constructability［J］.Northern Horticulture， 2016（2）： 85-88.

［11］SHAFIQUE M， KIM R， RAFIQ M. Green roof benefits， opportunities and challenges： A review［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2018， 90： 757-773.

［12］姜之點， 楊峰. 建筑立體綠化方式和設(shè)計高度對三維空間降溫潛力的影響［J］.風(fēng)景園林， 2023， 30（5）： 75-82.

JIANG Z D， YANG F. Influence of green building planting form and design height on cooling potential of 3D space［J］.Landscape Architecture， 2023， 30（5）： 75-82.

［13］ZHANG G C， HE B J， ZHU Z Z， et al. Impact of morphological characteristics of green roofs on pedestrian cooling in subtropical climates［J］.International Journal of Environmental Research and Public Health， 2019， 16（2）： 179.

［14］TAHGUY L L， CLINE C， FLAVIE M， et al. Role of green roofs in urban connectivity， an exploratory approach using landscape graphs in the city of Paris， France［J］.Urban Forestry ＆ Urban Greening， 2022， 78： 127765.

［15］CASCONE S. Green roof design： State of the art on technology and materials［J］.Sustainability， 2019， 11（11）： 3020.

［16］郭柳. 屋頂綠化施工技術(shù)要點分析［J］.河北林業(yè)科技， 2016（6）： 70-72.

GUO L. Green roof construction technology and development［J］.The Journal of Hebei Forestry Science and Technology， 2016（6）： 70-72.

［17］陳藝中. 淺談屋頂綠化施工工藝流程［J］.中國花卉園藝， 2017（22）： 50-52.

CHEN Y Z. Introduction to the green roof construction process［J］.China Flowers ＆ Horticulture， 2017（22）： 50-52.

［18］余偉增. 屋頂綠化技術(shù)與設(shè)計［D］.北京：北京林業(yè)大學(xué)， 2006.

［19］方富喜. 屋頂綠化規(guī)劃建設(shè)應(yīng)注意的問題［J］.中國花卉園藝， 2018（8）： 54-55.

FANG F X. Green roof planning and construction should pay attention to the problem［J］.China Flowers ＆ Horticulture， 2018（8）： 54-55.

［20］劉波. 屋頂綠化施工關(guān)鍵技術(shù)控制淺析［J］.現(xiàn)代園藝， 2021， 44（12）： 168-169.

LIU B. Green roof construction key technology control analysis［J］. Xiandai Horticulture， 2021， 44（12）： 168-169.

［21］BRUCKER JURICIC B， KRSTIC H， CULO K. Theoretical analysis and comparison of the thermal performance， construction costs， and maintenance complexity between a conventional and an intensive green roof［J］.Journal of Engineering， 2021（1）： 1-16.

［22］全明研. 老化和損傷的鋼筋混凝土構(gòu)件的性能［J］.工業(yè)建筑， 1990，20（2）： 15-19.

QUAN M Y. Performance of aged and damaged reinforced concrete members［J］.Industrial Construction， 1990，20（2）： 15-19.

［23］FERRINI F， FINI A， MORI J， et al. Role of vegetation as a mitigating factor in the urban context［J］.Sustainability， 2020， 12（10）： 4247.

［24］DIMOUDI A， NIKOLOPOULOU M. Vegetation in the urban environment： Microclimatic analysis and benefits［J］.Energy and Buildings， 2003，35（1）：69-76.

［25］許睿， 董家華， 王鳳蘭. 城市熱島效應(yīng)的影響因素、研究方法及緩解對策研究進展［J］.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報， 2020， 33（4）： 65-70.

XU R， DONG J H，WANG F L. Review on the influencing factors methods and countermeasures of urban heat island effect［J］.Journal of Zhongkai University of Agriculture and Engineering， 2020， 33（4）： 65-70.

［26］MATHEW A， KHANDELWAL S， KAUL N. Analysis of diurnal surface temperature variations for the assessment of surface urban heat island effect over Indian cities［J］.Energy and Buildings， 2018， 159： 271-295.

［27］TAN C L， WONG N H， TAN P Y， et al. Impact of plant evapotranspiration rate and shrub albedo on temperature reduction in the tropical outdoor environment［J］.Building and Environment， 2015， 94： 206-217.

［28］CASCONE S， COMA J， GAGLIANO A， et al. The evapotranspiration process in green roofs： A review［J］.Building and Environment， 2019， 147： 337-355.

［29］GUO L， LUO J， YUAN M， et al. The influence of urban planning factors on PM2.5 pollution exposure and implications： A case study in China based on remote sensing， LBS， and GIS data［J］.The Science of the Total Environment， 2019， 659： 1585-1596.

［30］YIN C H， YUAN M， LU Y P， et al. Effects of urban form on the urban heat island effect based on spatial regression model［J］.Science of The Total Environment， 2018， 634： 696-704.

［31］YUAN M， YAN M R， SHAN Z R. Is compact urban form good for air quality？ A case study from China based on hourly smartphone data［J］.Land， 2021， 10（5）： 504.

［32］GASCON M， SNCHEZ-BENAVIDES G， DADVAND P， et al. Long-term exposure to residential green and blue spaces and anxiety and depression in adults： A cross-sectional study［J］.Environmental Research， 2018， 162： 231-239.

［33］VAN DEN BERG M M， VAN POPPEL M， VAN KAMP I， et al. Do physical activity， social cohesion， and loneliness mediate the association between time spent visiting green space and mental health？［J］.Environment and Behavior， 2019， 51（2）： 144-166.

［34］YANG L， HO J Y S， WONG F K Y， et al. Neighbourhood green space， perceived stress and sleep quality in an urban population［J］.Urban Forestry ＆ Urban Greening， 2020， 54： 126763.

［35］ZHAN Q， MENG F， XIAO Y. Exploring the relationships of between land surface temperature， ground coverage ratio and building volume density in an urbanized environment［J］.The International Archives of the Photogrammetry， Remote Sensing and Spatial Information Sciences， 2015， XL-7-W3： 255-260.

（編 輯 亢小玉）

基金項目：北京市科技新星計劃（2006A22）

第一作者：王選懿，男，從事屋頂綠化研究，wangxuanyi35@163.com。

通信作者：饒良懿，女，教授，從事水土保持、生態(tài)修復(fù)與管理研究，raoliangyi@bjfu.edu.cn。