大樹斷折風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)診斷的調(diào)查內(nèi)容、無損和有損樹干的力學(xué)分析公式，提出了安全管理上的完善措施以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，以期為大樹斷折診斷提供參考。

關(guān)鍵詞 大樹斷折；風(fēng)險(xiǎn)；診斷；措施

中圖分類號(hào) S687.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-5739（2017）17-0165-02

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市園林綠化建設(shè)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(shí)也增加了大風(fēng)對(duì)樹的破壞風(fēng)險(xiǎn)。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(shì)弱、恢復(fù)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(qiáng)對(duì)流氣候下常常發(fā)生斷折或倒伏，帶來較多安全隱患。及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問題，并作出科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)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(dǎo)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(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，外因是病蟲害危害、機(jī)械損傷、自然災(zāi)害等。但基于力學(xué)分析的解釋是樹干所受彎曲應(yīng)力超過樹干某處最薄弱部位的最大應(yīng)力承受值。正是因?yàn)楦鞣N誘因，導(dǎo)致樹干的最大彎曲應(yīng)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(shì)極度衰弱造成局部生理性死亡等。

1.1.2 樹干木質(zhì)部強(qiáng)度。不同樹種，其樹干木質(zhì)部的強(qiáng)度和韌性關(guān)系到樹體的抗斷折能力大小。有相關(guān)研究表明，楊樹與刺桐相比，楊樹樹干在受到16.72 MPa的應(yīng)力下，斷折受損率為11%；刺桐樹干在受到2.01 MPa的應(yīng)力下，斷折受損率達(dá)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(yīng)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(yīng)力大小的影響因素，但這一因素應(yīng)與干形比進(jìn)行綜合分析。樹冠的寬度/高度比值多用于大樹斷折風(fēng)險(xiǎn)的力學(xué)分析研究方面。

1.2 外因

1.2.1 病蟲害危害。病蟲害危害導(dǎo)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(yīng)力強(qiáng)度，導(dǎo)致大樹容易斷折。

1.2.2 機(jī)械損傷。機(jī)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(jìn)而引起腐爛等。比如栽植時(shí)不規(guī)范地采用鐵釘、鐵爪等固定樹干，導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致周圍木質(zhì)部受損，從而導(dǎo)致腐爛。

1.2.3 自然災(zāi)害。引起斷折的主要自然因素是強(qiáng)對(duì)流天氣，其次是受強(qiáng)降雨、降雪等影響，均會(huì)造成樹干彎曲應(yīng)力過大而斷折；雷電災(zāi)害則是對(duì)樹干造成高溫?fù)p傷，使得樹干局部或整體失活從而降低其彎曲應(yīng)力強(qiáng)度。

2 大樹斷折風(fēng)險(xiǎn)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(gè)部分，一是直接對(duì)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(yán)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(fēng)道效應(yīng)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(duì)周邊安全造成的損害。例如是否處于車站、商場(chǎng)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(dǎo)致的樹干木質(zhì)部受損，還是因?yàn)樽匀粸?zāi)害或物理機(jī)械導(dǎo)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(yīng)進(jìn)行分類，為后期的隱患排除提供整改依據(jù)。例如因蟲害嚴(yán)重導(dǎo)致的損傷，后期進(jìn)行大樹復(fù)壯時(shí)，就需要同時(shí)進(jìn)行病蟲害防控；或因?yàn)閮鰝麑?dǎo)致潰瘍而致木質(zhì)部腐爛，后期復(fù)壯的同時(shí)也需對(duì)同類樹種進(jìn)行保護(hù)預(yù)防。調(diào)查樹干受損情況的方法較多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理采用1種或數(shù)種方法進(jìn)行調(diào)查。主要方法有表面觀測(cè)診斷、直接診斷法、敲擊聽診法、生長錐檢測(cè)法、電鉆法、應(yīng)力波無損探測(cè)法。

2.3 分析樹木斷折風(fēng)險(xiǎn)

無論是對(duì)樹干腐損的程度還是對(duì)環(huán)境因素的調(diào)查，這種基于目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)的判斷都無法準(zhǔn)確地對(duì)某一目標(biāo)樹進(jìn)行斷折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。因此，借助必要的儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、基于材料力學(xué)的合理的分析才能夠?yàn)樵u(píng)估提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

2.3.1 無腐損樹木的分析。針對(duì)樹干沒有腐爛和孔洞的樹木，可以用Mattheck的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行測(cè)算：

MF=δF×πR3/4

式中，MF—樹干所能承受的最大應(yīng)力；δF—樹木抗彎強(qiáng)度，R—樹干的半徑。

樹木在強(qiáng)度為δF時(shí)，可承受的最大風(fēng)力是：

FW=δFc×πR2/4h

式中，h—樹冠到地面的高度。

利用Mattheck公式，可測(cè)算無腐損樹木能夠承受的最大風(fēng)力，進(jìn)而結(jié)合氣象資料進(jìn)行評(píng)估分析。

2.3.2 有腐損樹木的分析。相對(duì)于沒有腐損的樹木，有腐損樹木的斷折風(fēng)險(xiǎn)情況是相當(dāng)復(fù)雜的。樹干因腐朽而形成空洞時(shí)，對(duì)于管理者來說從安全的角度必須首先作出決定：是否應(yīng)該伐去以免造成危險(xiǎn)、如果保留的話能保留多長時(shí)間、能抵御多大的風(fēng)力等。要作出較為準(zhǔn)確的分析判斷，必須對(duì)內(nèi)部腐損情況進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)查。可利用生長錐探測(cè)、應(yīng)力波無損探傷儀器進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，但因?yàn)楦瘬p大小和部位對(duì)分析造成的復(fù)雜性，若進(jìn)行細(xì)化的力學(xué)分析會(huì)導(dǎo)致工作難度極高，這里可借用簡化的公式進(jìn)行判斷。

（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(shí)，可判斷該樹和無腐損樹強(qiáng)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(shí)，可判斷該樹和無損樹強(qiáng)度相近。

3 大樹安全管理措施

3.1 及時(shí)采取安全措施

一是樹體支撐。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高的樹，可采取樹干或主枝的輔助支撐。設(shè)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(shè)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(duì)有腐損的樹體，對(duì)腐損部位進(jìn)行清理，并進(jìn)行防水和防腐處理，避免孔洞進(jìn)一步擴(kuò)大。四是復(fù)壯樹勢(shì)。針對(duì)長勢(shì)衰弱的樹體，采用改土、促根、施肥等措施對(duì)樹體進(jìn)行復(fù)壯，增強(qiáng)樹體自身抗風(fēng)能力。五是異地保護(hù)或伐除。針對(duì)高危樹，常規(guī)方法無法徹底排除安全隱患時(shí)，可采取伐除沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和景觀價(jià)值的高危樹，或者將具有挽救價(jià)值的大樹進(jìn)行異地保護(hù)性移栽，在立地條件較好且相對(duì)安全的苗圃等地進(jìn)行異地復(fù)壯。

3.2 建立樹木安全管理體系

在開展大樹安全評(píng)估調(diào)查、基礎(chǔ)調(diào)研的基礎(chǔ)上，逐步收集數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析原因、形成標(biāo)準(zhǔn)，逐漸形成一套規(guī)范的有針對(duì)性的評(píng)估方法。①確定樹木安全性指標(biāo)，根據(jù)樹木受損情況、干形比等劃分安全等級(jí)；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(duì)重要地段的大樹古樹進(jìn)行登記管理，記錄檢查、處理的基本情況；④形成樹木安全評(píng)估的地方標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 開展公眾宣傳活動(dòng)

大樹古樹時(shí)刻處于人們生活的環(huán)境當(dāng)中，市民群眾參與其中相當(dāng)于把樹木安全工作延伸到大眾的視野里。通過網(wǎng)絡(luò)、短片、公益廣告等形式，普及樹木安全知識(shí)，提倡樹木的保護(hù)，同時(shí)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(duì)象，使斷折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作充滿了復(fù)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(jié)論。要從環(huán)境因素、樹木生理生化、材料力學(xué)分析等各個(gè)方向?qū)嗾埏L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作做好、摸透，是一個(gè)漫長積累的過程。既需要基礎(chǔ)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(chǔ)理論和標(biāo)準(zhǔn)體系上不斷思考和實(shí)踐，才能讓大樹斷折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作達(dá)到科學(xué)、準(zhǔn)確、規(guī)范的目標(biāo)。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 李國旗，安樹青.海岸帶防護(hù)林4種樹木的風(fēng)壓應(yīng)力分析[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（23）：76-80.

[2] 郭寶章，詹明勛.簡論森林之風(fēng)害及其調(diào)查[J].臺(tái)大實(shí)驗(yàn)林研究報(bào)告，1993，7（2）：133-147.

[3] 夏聰，大樹健康評(píng)估新技術(shù)[J].廣東園林，2008，30（1）：79.

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

[5] 段溪.亞熱帶泥質(zhì)海岸68個(gè)防護(hù)林樹種抗風(fēng)性能比較分析[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2012.