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《深圳大学学报理工版》

花匠小妙招
2024-11-08 06:20

研究监测期为2018年8月至2019年11月,期间各月绿色屋顶的雨水滞留效应显示出显著的月份差异.图5(a)展示了绿色屋顶在监测期间各月份的雨水滞留量曲线(其中12月份未监测到降雨,缺失1月份的监测数据).从图5(a)可知,绿色屋顶的月雨水滞留量在13～148 mm波动; 2—7月,雨水滞留量逐渐升高,并在7月达到峰值,随后下降,至11月雨水滞留量最小.图5(b)为监测期间绿色屋顶在各月份雨水滞留率的曲线.从图5(b)可知,绿色屋顶的月雨水滞留率在29%～70%波动; 其中,2、7—10月的月雨水滞留率较高,2月最高为60%～70%,8月略有下降,为45%; 而在3、4、5、6和11月份的月雨水滞留率较低,11月份最低为29%.

为进一步分析绿色屋顶雨水滞留效应随月变化的原因,考虑各月份的天气条件的变化对雨水滞留效应的影响,对月降雨量、平均雨前日间干旱时间(ADP daytime)、平均太阳辐射、平均温度和平均风速同月雨水滞留量和月雨水滞留率做相关分析.由于4种植被屋顶的相关性相似,选取洋竹草屋顶的相关系数绘制表3.由表3可知,月雨水滞留量和月降雨量(P<0.01)和平均太阳辐射(P<0.05)呈显著正相关.图5(a)反映了各月雨水滞留量与月降雨量、月均太阳辐射及月均雨前日间干旱时间的关系.降雨量越大,越有机会达到绿色屋顶的最大雨水滞留能力,从而增加雨水滞留量; 而更强的太阳辐射加快了绿色屋顶在干旱期间滞留空间的恢复,为下一场雨提供更大的滞水空间,从而增加雨水滞留量.由于雨水滞留率的月变化规律较为复杂,主要与月平均太阳辐射呈正相关,但仍受到月降雨量及平均雨前干旱时间的影响.如图5(b),2月的雨水滞留率较高,主要是由于月降雨量最小; 而7—10月的雨水滞留率较高,主要是由于较高的太阳辐射能使绿色屋顶的雨水滞留效应在干湿交替的外界环境中快速恢复; 8月雨水滞留率出现下降则是由于降雨频繁,阴雨天较多,平均太阳辐射弱于7月和9月,较短的恢复期难以应对频繁的降雨; 3— 6月雨水滞留率较低是由于期间太阳辐射较弱和月降雨量较高; 11月则因为过长的雨前干旱时间导致绿色屋顶植物萎蔫,滞留雨水能力减弱.

图5 天气条件及绿色屋顶雨水滞留效应的月变化
Fig.5 (Color online)Monthly variation of weather conditions and green roof rainwater retention performance

表3 绿色屋顶(以洋竹草屋顶为例)月雨水滞留效应与天气条件的相关性分析
Table 3 Correlation analysis of green roof monthly rainwater retention performance and weather conditions

不同植物绿色屋顶的月份雨水滞留效应也存在差异,在雨水滞留率更小的月份中差异更明显,如图5(a)和(b),其中太阳花与佛甲草的月份雨水滞留量存在统计上的显著差异(P <0.05). 从图5(a)可见,在3— 6月,太阳花的月雨水滞留量始终最高,随后出现优势植物的更迭,在7— 9月卧地延命草的月雨水滞留量明显升高,在10—次年2月则为洋竹草.不同植物绿色屋顶的月雨水滞留率也出现一样的更替规律,如图5(b).这是因为在3— 6月,深圳地区气候较温和,雨水滞留效应主要取决于植物本身的滞水能力,太阳花相比其他3种植物根系更粗壮,滞水能力更强.在7— 9月初,由于密集的连续降雨较丰富,绿色屋顶的雨水滞留效应取决于系统在干旱期间的滞留空间的恢复能力.通过对基质含水量的连续监测已得到卧地延命草相比其他3种植物绿色屋顶有较强的恢复能力,因此在7— 9月中雨水滞留效应有一定程度的增强.而10—次年2月,除了洋竹草外,其余植物受干旱胁迫的影响出现植物萎蔫和覆盖度减少的现象(图6),降低了对雨水的滞留和干期的恢复,显现出较低的雨水滞留效应.

图6 不同绿色屋顶植物覆盖度月变化
Fig.6 (Color online)Monthly change of vegetation coverage on different green roofs