大樹斷折風險診斷及安全措施

向見+吳道軍

摘要 綜合闡述了大樹斷折的內(nèi)部誘因和外部誘因，以及大樹斷折風險診斷的調(diào)查內(nèi)容、無損和有損樹干的力學分析公式，提出了安全管理上的完善措施以及標準規(guī)范等，以期為大樹斷折診斷提供參考。

關鍵詞 大樹斷折；風險；診斷；措施

中圖分類號 S687.1 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2017）17-0165-02

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，城市園林綠化建設日新月異。作為城市園林綠化的骨架——大樹的廣泛栽植使城市環(huán)境更加優(yōu)美，但同時也增加了大風對樹的破壞風險。特別是作為行道樹栽植的大樹，因土壤、空氣和生長空間等條件限制，普遍存在長勢弱、恢復緩慢等狀況，部分大樹出現(xiàn)樹體開裂、空洞，枝干腐朽等狀況，在強對流氣候下常常發(fā)生斷折或倒伏，帶來較多安全隱患。及時發(fā)現(xiàn)這些問題，并作出科學準確的評估，因地制宜地采取整改和完善措施，可為園林樹木發(fā)揮其城市生態(tài)功能起到積極作用。

1 大樹斷折的誘因

大樹斷折是指大樹樹干基部以上的部位發(fā)生斷裂而導致部分樹冠倒伏的現(xiàn)象。大樹斷折的誘因較多，主要內(nèi)因是樹干木質(zhì)部腐朽、力學結構發(fā)生變化，外因是病蟲害危害、機械損傷、自然災害等。但基于力學分析的解釋是樹干所受彎曲應力超過樹干某處最薄弱部位的最大應力承受值。正是因為各種誘因，導致樹干的最大彎曲應力承受值不同程度地減小，從而出現(xiàn)斷折倒伏的情況。

1.1 內(nèi)因

1.1.1 樹干木質(zhì)部腐朽。樹干木質(zhì)部腐朽是大樹意外斷折的主要因素。引起木質(zhì)部腐朽的因素較多，如鉆蛀性蟲害形成孔洞，病害造成腐爛、缺失，以及樹勢極度衰弱造成局部生理性死亡等。

1.1.2 樹干木質(zhì)部強度。不同樹種，其樹干木質(zhì)部的強度和韌性關系到樹體的抗斷折能力大小。有相關研究表明，楊樹與刺桐相比，楊樹樹干在受到16.72 MPa的應力下，斷折受損率為11%；刺桐樹干在受到2.01 MPa的應力下，斷折受損率達到100%[1]。

1.1.3 大樹的干形比。干形比是指樹干胸徑與樹高的比值。比值越大，樹干受到的彎曲應力越大，越容易發(fā)生斷折[2]；反之，則不易斷折。

1.1.4 樹冠的寬度/高度比值。樹冠的寬度和高度比值也是影響樹干所受應力大小的影響因素，但這一因素應與干形比進行綜合分析。樹冠的寬度/高度比值多用于大樹斷折風險的力學分析研究方面。

1.2 外因

1.2.1 病蟲害危害。病蟲害危害導致樹干木質(zhì)部出現(xiàn)損傷、孔洞和腐爛，同樣降低了樹干的彎曲應力強度，導致大樹容易斷折。

1.2.2 機械損傷。機械損傷主要是指樹體受到外力而受損造成木質(zhì)部缺失，進而引起腐爛等。比如栽植時不規(guī)范地采用鐵釘、鐵爪等固定樹干，導致木質(zhì)部受損腐爛；修剪分枝的方法不規(guī)范，留枝過短或拉扯枝條都會導致周圍木質(zhì)部受損，從而導致腐爛。

1.2.3 自然災害。引起斷折的主要自然因素是強對流天氣，其次是受強降雨、降雪等影響，均會造成樹干彎曲應力過大而斷折；雷電災害則是對樹干造成高溫損傷，使得樹干局部或整體失活從而降低其彎曲應力強度。

2 大樹斷折風險的診斷

2.1 調(diào)查分析高危環(huán)境

高危環(huán)境的調(diào)查分析，主要包含2個部分，一是直接對大樹斷折產(chǎn)生影響的因素；二是影響到斷折發(fā)生后產(chǎn)生后果的嚴重程度。

2.1.1 直接安全因素。主要包括以下因素：周圍建筑有無形成風道效應作用于樹冠；有無因周圍建筑遮擋造成樹體生長空間受限而發(fā)生傾斜生長；是否處于被破壞的高危情況之下（道路中央，視角盲區(qū)等）；有無處于其他易倒伏物體的損傷范圍內(nèi)。

2.1.2 間接安全因素。除了大樹自身的安全外，在城市中，更多地還要考慮大樹斷折后對周邊安全造成的損害。例如是否處于車站、商場出入口等人流密集區(qū)域；是否靠近加油站、加氣站等高危區(qū)域；是否靠近高速路車道或車流密集地區(qū)。

2.2 調(diào)查樹干腐損情況

無論是病蟲害導致的樹干木質(zhì)部受損，還是因為自然災害或物理機械導致的木質(zhì)部損傷都在調(diào)查范圍內(nèi)，主要收集損傷部位、深度和面積等資料。但此類調(diào)查應進行分類，為后期的隱患排除提供整改依據(jù)。例如因蟲害嚴重導致的損傷，后期進行大樹復壯時，就需要同時進行病蟲害防控；或因為凍傷導致潰瘍而致木質(zhì)部腐爛，后期復壯的同時也需對同類樹種進行保護預防。調(diào)查樹干受損情況的方法較多，應根據(jù)實際情況合理采用1種或數(shù)種方法進行調(diào)查。主要方法有表面觀測診斷、直接診斷法、敲擊聽診法、生長錐檢測法、電鉆法、應力波無損探測法。

2.3 分析樹木斷折風險

無論是對樹干腐損的程度還是對環(huán)境因素的調(diào)查，這種基于目測和經(jīng)驗的判斷都無法準確地對某一目標樹進行斷折風險評估。因此，借助必要的儀器設備進行檢測、基于材料力學的合理的分析才能夠為評估提供準確的參考依據(jù)。

2.3.1 無腐損樹木的分析。針對樹干沒有腐爛和孔洞的樹木，可以用Mattheck的數(shù)學模型進行測算：

MF=δF×πR3/4

式中，MF—樹干所能承受的最大應力；δF—樹木抗彎強度，R—樹干的半徑。

樹木在強度為δF時，可承受的最大風力是：

FW=δFc×πR2/4h

式中，h—樹冠到地面的高度。

利用Mattheck公式，可測算無腐損樹木能夠承受的最大風力，進而結合氣象資料進行評估分析。

2.3.2 有腐損樹木的分析。相對于沒有腐損的樹木，有腐損樹木的斷折風險情況是相當復雜的。樹干因腐朽而形成空洞時，對于管理者來說從安全的角度必須首先作出決定：是否應該伐去以免造成危險、如果保留的話能保留多長時間、能抵御多大的風力等。要作出較為準確的分析判斷，必須對內(nèi)部腐損情況進行準確的調(diào)查?？衫蒙L錐探測、應力波無損探傷儀器進行準確的檢測，但因為腐損大小和部位對分析造成的復雜性，若進行細化的力學分析會導致工作難度極高，這里可借用簡化的公式進行判斷。endprint

（1）樹干有腐損且有開口。開口處寬度不超過樹干維度的30%、健康木質(zhì)部厚度大于干徑的1/3時，可判斷該樹和無腐損樹強度相近。

（2）樹干有腐損無開口。健康木質(zhì)部厚度大于干徑1/6時，可判斷該樹和無損樹強度相近。

3 大樹安全管理措施

3.1 及時采取安全措施

一是樹體支撐。針對風險較高的樹，可采取樹干或主枝的輔助支撐。設立硬質(zhì)支桿承受上方的樹體重量，減輕主干和主枝的壓力。二是吊枝。利用樹體其他健康主枝或者在樹冠中央設立支柱，用螺桿或纜索固定，讓受損部位減少壓力。三是清創(chuàng)防腐。針對有腐損的樹體，對腐損部位進行清理，并進行防水和防腐處理，避免孔洞進一步擴大。四是復壯樹勢。針對長勢衰弱的樹體，采用改土、促根、施肥等措施對樹體進行復壯，增強樹體自身抗風能力。五是異地保護或伐除。針對高危樹，常規(guī)方法無法徹底排除安全隱患時，可采取伐除沒有經(jīng)濟價值和景觀價值的高危樹，或者將具有挽救價值的大樹進行異地保護性移栽，在立地條件較好且相對安全的苗圃等地進行異地復壯。

3.2 建立樹木安全管理體系

在開展大樹安全評估調(diào)查、基礎調(diào)研的基礎上，逐步收集數(shù)據(jù)、總結經(jīng)驗、分析原因、形成標準，逐漸形成一套規(guī)范的有針對性的評估方法。①確定樹木安全性指標，根據(jù)樹木受損情況、干形比等劃分安全等級；②建立樹木安全性定期檢查制度；③建立樹木安全性管理信息系統(tǒng)，對重要地段的大樹古樹進行登記管理，記錄檢查、處理的基本情況；④形成樹木安全評估的地方標準。

3.3 開展公眾宣傳活動

大樹古樹時刻處于人們生活的環(huán)境當中，市民群眾參與其中相當于把樹木安全工作延伸到大眾的視野里。通過網(wǎng)絡、短片、公益廣告等形式，普及樹木安全知識，提倡樹木的保護，同時建立通暢的聯(lián)系方式，讓樹木的安全工作深入人心。

大樹作為有生命的研究對象，使斷折風險評估工作充滿了復雜性。不能依靠單一的公式判斷，也不能采取常規(guī)的觀察法莽下結論。要從環(huán)境因素、樹木生理生化、材料力學分析等各個方向?qū)嗾埏L險評估工作做好、摸透，是一個漫長積累的過程。既需要基礎調(diào)查、研究工作的不斷積累，也需要新儀器、新方法的介入，更需要從業(yè)者在基礎理論和標準體系上不斷思考和實踐，才能讓大樹斷折風險評估工作達到科學、準確、規(guī)范的目標。

4 參考文獻

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[2] 郭寶章，詹明勛.簡論森林之風害及其調(diào)查[J].臺大實驗林研究報告，1993，7（2）：133-147.

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[4] 宋曉鶴.云杉風倒靜力學模型的建立及其分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2006.

[5] 段溪.亞熱帶泥質(zhì)海岸68個防護林樹種抗風性能比較分析[D].南京：南京林業(yè)大學，2012.endprint