植物对屋顶绿化滞留雨水功能调控研究

There is growing recognition of green roofs as one option to retain and detain stormwater. While the bulk of the standing stock of rain on a green roof is held in the substrate, plants may significantly influence the water capture in green roofs. By now, little research regarding the effect of plants in the function of stormwater retention in green roofs has been conducted. In this study, based on the field monitoring of three consecutive years, we will research the initial time of runoff, runoff volumes and substrate moisture content changes of green roofs in response to different rainfall events , so as to detect the effect of three different kinds of plants of green roof hydrological processes. Besides, greenhouse experiments will be conducted to research the interaction between plants and substrate moisture, in order to detect the physiological mechanism of plants in the regulation of stormwater retention in green roofs . And models of green roof evapotranspiration and capacity of stormwater retention will be established. This study will help to promote the green roof construction and low impact develoment.

作为一种能够有效滞留雨水的低影响开发措施，屋顶绿化受到越来越多的关注。在整个屋顶绿化系统中，尽管基质层在雨水滞留过程中起主要作用，但植物可以通过蒸腾作用对屋顶绿化滞留雨水的功能进行调控。该方面研究十分缺乏。本研究基于连续三年的实地监测，针对不同降水事件，从产流时间、产流量、基质水分变化等方面探讨三类植物对屋顶绿化水文过程的影响；同时通过室内实验对不同植物与基质水分之间的交互影响进行研究，探究植物在调控屋顶绿化滞留雨水功能的生理机制；在此基础上构建耦合多项气象因素和植物生理与形态因素的屋顶绿化蒸散模型与滞留雨水能力预测模型。本研究将为屋顶绿化的规划与建设提供直接的指导，为我国海绵城市的建设提供理论依据和决策建议。

作为一种能够缓解城市内涝等城市问题的绿化技术，屋顶绿化在全球受到越来越广泛地关注与应用。适宜的植物对于屋顶绿化发挥生态、经济和社会效益至关重要。人工灌溉可以促进植物的生长，但同时将削弱屋顶绿化对雨水的滞留能力。本研究选择了三类在北京地区依靠自然降水即可生长的屋顶绿化植物，于2018－2020年在无灌溉的屋顶条件下开展实验，通过对降水、各模拟绿化屋顶的基质含水量、产流量、植物生长情况进行持续监测，研究了三类植物对屋顶绿化水文过程的影响。基于室内实验，研究了各模拟屋顶的蒸散变化，明确了三种景天科植物的CAM类型。研究发现，在北京的降水条件下，各类型绿化屋顶对雨水均具有良好的滞留效果。各类型绿化屋顶的雨水滞留能力因降水量不同而不同。对大多数小雨和中雨而言，各类绿化屋顶几乎可以完全滞留，对大雨和暴雨的滞留能力则因降雨强度和雨前基质含水量不同而有明显不同。与裸露基质处理相比，各植物处理均具有较高的雨水滞留率，其中以景天三七的滞留率最高，共滞留了总降水量的76.1%。植物叶表面积是影响植物滞留能力的主要因素。就功能群而言，地下芽植物组合表现良好抗旱能力的同时其基质具有较低的含水量，推断其对雨水具有较好的滞留能力。本研究对北京及相似气候地区的海绵城市建设、低维护屋顶绿化建设具有重要的借鉴意义。