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種植屋面如何做防水呢

發布時間:2017-04-19點擊量:

王天:種植屋面的土與水
 

 

  種植屋面的種植土有四項功能,一是植物生長之母,二是保水,三是隔熱,四是保溫。

 

  水是植物的命根子,干燥的土壤植物不能生活,必依求于水。天降雨水盡量多留住。人工補水不使滴水外溢。保水防旱如積糧防饑。

 

  采用田園土或未耕作的土壤,當干燥而疏松的時候,空隙率達45%,可以含蓄自身體積20%的水不會流出。這部分水稱作保水,種植土的保水成為關注的問題。保水的措施一是種植土自身蓄水量,二是防水層上設置蓄水層,再是減少自然蒸發。屋頂形式和植物品種也是影響保水的因素。本文以保水重要性為主題,探討合適的種植土厚度。

 

種植土的保水量

 

  種植土中吸蓄的水越多越好,因為蓄之水能夠較長時間持續不斷的供應植物生長,避免忽旱忽澇。由于多蓄水,可以減少外排水,從而減少人工補水,節省種植屋面的管理費用。

 

  蓄水多必然減少外排,反之排水就多。如果連一次中雨都不能全部吸納,就會屢屢排水,土壤中的營養成分隨排水而流失。本是肥沃之壤,成為瘠薄之土。所以,種植面排水是不得已的。盡量少排水,甚至不排水。

 

  蓄水和排水是種植屋面的重要問題。土層越厚蓄水越多,屋面荷載越大受到承重結構的制約,不能隨心所欲地增加土層厚度,會因荷載大增加結構造價,放棄種植屋面。較少的增加承重結構的能力,又能多蓄一些水,才是合適的種植土厚度。

 

  自然降雨在一年之中分若干次,每次降雨量不平均,有暴雨、大雨和小雨,還有數十年才出現一次的最大降水量。筆者僅以十年左右一遇最大降水量作為依據條件,設計研究種植土厚度。

 

  中國地域遼闊,氣象懸差,各地的一次最大降雨量不等,所設計的種植土厚度剛好吸納本地一次最大降雨量,是最合適最理想的。但多雨地區要全部吸納一次最大降水量土層很難做到,必然有一部分或一大部分未能吸納而排出,這是不可避免的。多雨則雨水充足,但不是每五六日必有雨,常有半月、二十天晴空無云,炎熱如炙,水分蒸發,仍需人工補水。所以,多雨地區土層保水仍是有益和必要的。

 

  少雨地區滴水貴如油,更需留住天漿雨露,不能因為土層薄而拒納外排。少雨地區種植土不必太厚就能全部吸納一次最大降雨量,只要把一次最大降雨量全部吸納,之后不會有再大的雨,土中水緩慢的蒸發,再降雨時就是自然補水。

 

  根據我國地域降水量大小,試分為三級,一次最大降水量30mm,約占國土面積五分之二,一次最大降水量60mm,約占國土面積同為五分之二,一次最大降水量大于120mm,約占國土面積五分之一。見下表。

 

 

注:土層厚度根據可吸納20%自身體積,計算得出。

 

  種植土厚度選擇15cm,只能種植矮小的地被植物,對于緩解熱島效應不是很明顯。如果選擇60cm的厚土層,荷載較大,結構承力花費高,不適宜高層樓房的屋頂。如果選擇30的種植土,既能滿足許多較高的草本植物,又能栽種灌木,用于結構承載的花費也不大。我國五分之四國土面積的種植屋面不必排水或很少排水,種植土層厚30cm,應視為最佳厚度。

 

  以上只講了種植土自身如何多吸納水,還有一項更有利蓄水的設施,即在防水層上鋪設一道蓄水層,如果蓄水層能蓄存15mm的水,等于增加了7.5cm厚的種植土,這是必須考慮的措施。

 

種植土厚度與水分蒸發

 

  蓄于土中的水,緩慢的蒸發有三種途徑:一是太陽直接曬干;二是植物吸收后,從枝葉中蒸發;三是風吹走水汽。

 

1.太陽蒸發小試驗

 

  把一升水倒在盤子里(1000cm2),夏日放在太陽下暴曬,一天就可以蒸發干。如果把一升水倒在有土的花盆里(1000cm2,深5cm,體積5000cm3),在太陽下暴曬需六七天才能曬干。若把一升水倒入斗形花盆(200cm2,深25cm),土體積也是5000px3,太陽暴曬十七、八天才干。這項小試驗雖然不太準確,但可基本說明水直接暴曬蒸發的快,倒入有土的花盆中,受到土的保護,直接受光面積很小,土表面的水曬干后,下面的水緩慢反滲,每小時只有4cm的滲速,大大延遲了曬干的時間。由此可知,土體積相同的花盆,越深,表面面積越小,延遲曬干的時間越長。

 

  結論:種植土中的水,蒸發速度與表面暴露面積大小成正比,與土層深度成反比。所以,種植土層越厚越有利于保水。在較少增加承載結構造價的前提下,盡量增加土層厚度,尤其少雨地區時更需要保水。如果經常以補水的方式來維持植物生長,會因為用水過多,增加管理費用,使種植屋面難以維持長久,甚至夭折。

 

  水是種植屋面存亡的關鍵。有人曾經說過,5cm厚的種植土就可以種植。此言雖有推薦種植屋面的良意,實則是誤導。因為土層太薄,不能多保水,只能在蒸發快時又補水,而且不能種植高一些的植物,結果扼殺了種植屋面,成了“誘魚之餌”,切勿盲信。

 

2.土中水分蒸發與植物

 

  種植土中水暴曬被蒸發的另一原因是,風吹加速度把水汽帶走。為防止風吹,栽種植物是有效的辦法,枝葉為地面遮陰不使暴露,密集的枝葉構成封閉的空間,阻扼空氣流動,減少水汽散失。

 

  種植高大的喬木,冠蔭可以遮陽,但樹下土地暴露,風快速掠過,將水汽帶走,土壤變得干燥。因此,種植喬木,樹下應植地被植物配合。屋面種植矮小的地被植物,雖然也能成蔭,但因枝葉構成的空間太小,空氣很快被曬成高溫氣體,土中水隨之蒸發。況且,地被植物矮小對緩解城市熱島效應的作用不大。所以,種植屋面需保水,從選擇植物的角度來說,不宜種植高大喬木,也不宜只種植低矮的地被植物,可以選擇不低于50cm的草本,也不高于2m的樹種。(喬木植于樹池中例外)

 

  從種植植物與保水功能的視角出發,種植土厚度最好為30cm。

 

屋面形式與保水

 

  平屋面與坡屋面的兩種屋面形式雖然不同,但都可以覆土種植。因為形式不同,使之種植差異很大?!斗N植屋面規程》中,只能規定種植技術和屋面構造,不能對兩種屋面予加褒貶比較。本文幫助建筑設計者多了解一些坡屋面種植情況,先以保水問題簡約提示。

 

  1.土和水受重力原因,沿屋面坡由上而下滑移。土層越厚滑移力越大,屋面坡度越大,滑移越迅速。土中含水量越多,顆粒間凝聚力越小,滑移易愈產生。因此,防止滑移,應降低屋面坡度;還要設置多道擋板,如不能降低坡度,要設擋墻,種植土厚度要少于375px。由于土層較薄,導致蓄水太少,蒸發反而更快,土中失水又要補水,這是坡屋面種植先天性的缺點。

 

  2.一次中雨量并不大,因時間短促,雨水從土層表面匆匆急流出檐,而土層并未吸飽。若細雨連綿,水滲入蓄水層,由于坡度大,水在蓄水層中流動速度比土中要快,“挽留”很少,雨水成了“串門過客”。坡屋面種植土保水很困難,植物難以茁壯茂盛。

 

  3.因為屋面坡度大,不能花園式設計,不能成為休閑娛樂場所,也不能種植需經常有人管理的蔬菜、花卉、藥材和果樹等植物,可選擇耐干旱的地被植物。還有,因為土層薄,不能種植喬木和灌木,限制了許多植物。

 

  4.種植后的植物,應對其不斷觀察管理。因為坡度大,人在坡面上行動操作不便,而且不安全,一旦種上去就成了“一錘子買賣”。至于植物長勢如何,得看它們自身的“造化”。多雨地區可以得到不斷補水,生存無大難,若在少雨地區,因補水多而吝嗇,土干涸而萎蔫,不死者亦枯黃,癍剝棋布、裸露地皮、加速水分蒸發,呈現戈壁、大風吹襲、沙塵飛揚場景,成為環境的作惡者。

 

  綜上四點,僅以種植而言,屋面形式應有利于植物生長。我們應該充分發揮植物改善環境的作用,不要設計坡屋面種植。(作者為中國建筑防水協會專家委員會委員)


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