上海梅雨期佛甲草轻薄屋顶绿化的3个结论

尽管本研究测取的土壤湿度数据不尽准确，仅为参考，不过试验期间模块的土壤湿度变化基本可对应全期的降雨过程，基质湿度总体较高，并不利于滞蓄雨水。基质厚度是屋顶绿化雨水滞蓄能力的最大影响因子[9]，8cm基质屋顶绿化装置的滞蓄能力普遍不及基质厚度大于15cm者[18,32]，但梅雨全期平、坡屋面模块的滞蓄率基本在30%~40%，虽然低于现有研究所报告的拓展型屋顶绿化平均滞蓄率（为56%）[33]，与同纬度的成都的研究结果（成都2010年7月暴雨期的总雨量约为上海2019年梅雨期的50%，相同基质厚度的佛甲草绿色屋顶滞蓄率约为45%）相比也略有不及[34]，却与相邻城市南京的简易型屋顶绿化在夏季的径流滞蓄率估算值32.9%相当[16]，且略高于广州（更为湿热）30mm以上基质厚度的垂盆草屋顶绿化的年均降雨滞蓄率实测水平[35]。

这一颇为理想的滞蓄表现除了基质成分和配比的影响之外，可能还因为上海梅雨期雨热同期，且此时佛甲草临近开花期，生长旺盛，蒸腾作用较强。蒸腾作用是绿色屋顶滞蓄雨水的驱动因素，可在降雨间隙令基质生成新的滞蓄空间[36]。根据Zheng等[18]对相关研究的统计，植物的高蒸腾作用也有利于绿色屋顶发挥滞蓄效能，高温多雨的热带地区以及大陆性气候条件下植物蒸腾作用显著，绿色屋顶的滞蓄效能相对理想。如长期实测得到的纽约州雪城（大陆性气候）景天屋顶的平均滞蓄率可达95.9%[37]，远远高于德国斯图加特（温带海洋性气候）在干旱年份测得的40%[38]。



上海梅雨期的湿热天气叠合佛甲草的高蒸腾作用，所达到的30%~40%滞蓄率已接近屋顶绿化研究和建设水平领先的德国对于屋顶绿化雨水滞蓄的行业通用标准要求（如对于土壤基质深度为20~40mm、坡度为2%的绿色屋顶，该标准要求年降水滞蓄率为40%~45%）[39]，应能有效缓解上海地区在梅雨期所面临的雨洪问题。按照这一滞蓄率水平，以上海梅雨期降水量占全年水量近30%[40]估算，若推广受试的8cm基质佛甲草屋顶绿化产品，仅在梅雨期就有望贡献至少10%的年径流总量控制率，这对于上海建设海绵城市、防范洪涝灾害可发挥重要作用。

 

本次试验单次降雨事件中滞蓄率随降雨强度、屋面坡度和基质含水量的增大而减小，基本符合既往研究得出的规律[9,41]。尽管同为亚热带季风气候区但更为湿热的香港有研究表明，8cm基质的绿色屋顶在频繁的强降雨下滞蓄效果会减弱，仅能降低径流峰值、延缓峰值时间[42]，但本次试验无论是湿润组还是半湿润组，均在降低径流峰值、减少径流总量和延缓产流时间上发挥一定作用，而延缓峰值时间作用并不显著。这可能是梅雨期雨势连绵、峰值出现之前往往会有较长时间降雨、基质含水趋于饱和、排放与降雨同步的缘故。

 

因此暴雨事件②是入梅初期的首次显著降水过程，也是唯一显现延缓峰值时间的作用（即试验模块的排放峰值后于降雨的第一次峰值出现）的降雨事件，这与广州报告的暴雨事件中拓展型绿色屋顶可有效延迟暴雨峰值时间，但持续的复峰大降雨会令峰值延迟作用消弭相吻合[35]。基质含水量高对于大雨，尤其暴雨情况下模块滞蓄率的影响也非常显著，湿润组在大、暴雨下的滞蓄率仅有20%~25%和10%左右，比半湿润组在同等雨型下低近20%~35%。而广州拓展型绿色屋顶在复峰大降雨中报告的滞蓄率减少也在10%以上[35]。但目前中国城市对于屋顶绿化在自然降雨事件下的滞蓄实测试验数量有限，今后需通过更多研究进行验证并总结规律。

 

平屋面模块相较于坡屋面模块，其滞蓄率以梅雨全期计算会高8.3%，不同雨型下则平均高10.7%，除土壤湿度较高时的大、暴雨事件外，均有明显差异。但本研究未能搜集测得模块的表面径流，借助径流系数估算坡屋面模块的表面径流流失量，难免会有误差，有待进一步研究论证。不过既往研究得出的规律也是平屋面绿化的滞蓄能力高于坡屋面绿化[9,41]，若本着雨水滞蓄效益推广屋顶绿化，应遵循平屋面建筑优先的原则。