大树断折风险诊断及安全措施

向见+吴道军

摘要 综合阐述了大树断折的内部诱因和外部诱因，以及大树断折风险诊断的调查内容、无损和有损树干的力学分析公式，提出了安全管理上的完善措施以及标准规范等，以期为大树断折诊断提供参考。

关键词 大树断折；风险；诊断；措施

中图分类号 S687.1 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2017）17-0165-02

随着我国城镇化进程的加快，城市园林绿化建设日新月异。作为城市园林绿化的骨架——大树的广泛栽植使城市环境更加优美，但同时也增加了大风对树的破坏风险。特别是作为行道树栽植的大树，因土壤、空气和生长空间等条件限制，普遍存在长势弱、恢复缓慢等状况，部分大树出现树体开裂、空洞，枝干腐朽等状况，在强对流气候下常常发生断折或倒伏，带来较多安全隐患。及时发现这些问题，并作出科学准确的评估，因地制宜地采取整改和完善措施，可为园林树木发挥其城市生态功能起到积极作用。

1 大树断折的诱因

大树断折是指大树树干基部以上的部位发生断裂而导致部分树冠倒伏的现象。大树断折的诱因较多，主要内因是树干木质部腐朽、力学结构发生变化，外因是病虫害危害、机械损伤、自然灾害等。但基于力学分析的解释是树干所受弯曲应力超过树干某处最薄弱部位的最大应力承受值。正是因为各种诱因，导致树干的最大弯曲应力承受值不同程度地减小，从而出现断折倒伏的情况。

1.1 内因

1.1.1 树干木质部腐朽。树干木质部腐朽是大树意外断折的主要因素。引起木质部腐朽的因素较多，如钻蛀性虫害形成孔洞，病害造成腐烂、缺失，以及树势极度衰弱造成局部生理性死亡等。

1.1.2 树干木质部强度。不同树种，其树干木质部的强度和韧性关系到树体的抗断折能力大小。有相关研究表明，杨树与刺桐相比，杨树树干在受到16.72 MPa的应力下，断折受损率为11%；刺桐树干在受到2.01 MPa的应力下，断折受损率达到100%[1]。

1.1.3 大树的干形比。干形比是指树干胸径与树高的比值。比值越大，树干受到的弯曲应力越大，越容易发生断折[2]；反之，则不易断折。

1.1.4 树冠的宽度/高度比值。树冠的宽度和高度比值也是影响树干所受应力大小的影响因素，但这一因素应与干形比进行综合分析。树冠的宽度/高度比值多用于大树断折风险的力学分析研究方面。

1.2 外因

1.2.1 病虫害危害。病虫害危害导致树干木质部出现损伤、孔洞和腐烂，同样降低了树干的弯曲应力强度，导致大树容易断折。

1.2.2 机械损伤。机械损伤主要是指树体受到外力而受损造成木质部缺失，进而引起腐烂等。比如栽植时不规范地采用铁钉、铁爪等固定树干，导致木质部受损腐烂；修剪分枝的方法不规范，留枝过短或拉扯枝条都会导致周围木质部受损，从而导致腐烂。

1.2.3 自然灾害。引起断折的主要自然因素是强对流天气，其次是受强降雨、降雪等影响，均会造成树干弯曲应力过大而断折；雷电灾害则是对树干造成高温损伤，使得树干局部或整体失活从而降低其弯曲应力强度。

2 大树断折风险的诊断

2.1 调查分析高危环境

高危环境的调查分析，主要包含2个部分，一是直接对大树断折產生影响的因素；二是影响到断折发生后产生后果的严重程度。

2.1.1 直接安全因素。主要包括以下因素：周围建筑有无形成风道效应作用于树冠；有无因周围建筑遮挡造成树体生长空间受限而发生倾斜生长；是否处于被破坏的高危情况之下（道路中央，视角盲区等）；有无处于其他易倒伏物体的损伤范围内。

2.1.2 间接安全因素。除了大树自身的安全外，在城市中，更多地还要考虑大树断折后对周边安全造成的损害。例如是否处于车站、商场出入口等人流密集区域；是否靠近加油站、加气站等高危区域；是否靠近高速路车道或车流密集地区。

2.2 调查树干腐损情况

无论是病虫害导致的树干木质部受损，还是因为自然灾害或物理机械导致的木质部损伤都在调查范围内，主要收集损伤部位、深度和面积等资料。但此类调查应进行分类，为后期的隐患排除提供整改依据。例如因虫害严重导致的损伤，后期进行大树复壮时，就需要同时进行病虫害防控；或因为冻伤导致溃疡而致木质部腐烂，后期复壮的同时也需对同类树种进行保护预防。调查树干受损情况的方法较多，应根据实际情况合理采用1种或数种方法进行调查。主要方法有表面观测诊断、直接诊断法、敲击听诊法、生长锥检测法、电钻法、应力波无损探测法。

2.3 分析树木断折风险

无论是对树干腐损的程度还是对环境因素的调查，这种基于目测和经验的判断都无法准确地对某一目标树进行断折风险评估。因此，借助必要的仪器设备进行检测、基于材料力学的合理的分析才能够为评估提供准确的参考依据。

2.3.1 无腐损树木的分析。针对树干没有腐烂和孔洞的树木，可以用Mattheck的数学模型进行测算：

MF=δF×πR3/4

式中，MF—树干所能承受的最大应力；δF—树木抗弯强度，R—树干的半径。

树木在强度为δF时，可承受的最大风力是：

FW=δFc×πR2/4h

式中，h—树冠到地面的高度。

利用Mattheck公式，可测算无腐损树木能够承受的最大风力，进而结合气象资料进行评估分析。

2.3.2 有腐损树木的分析。相对于没有腐损的树木，有腐损树木的断折风险情况是相当复杂的。树干因腐朽而形成空洞时，对于管理者来说从安全的角度必须首先作出决定：是否应该伐去以免造成危险、如果保留的话能保留多长时间、能抵御多大的风力等。要作出较为准确的分析判断，必须对内部腐损情况进行准确的调查。可利用生长锥探测、应力波无损探伤仪器进行准确的检测，但因为腐损大小和部位对分析造成的复杂性，若进行细化的力学分析会导致工作难度极高，这里可借用简化的公式进行判断。endprint

（1）树干有腐损且有开口。开口处宽度不超过树干维度的30%、健康木质部厚度大于干径的1/3时，可判断该树和无腐损树强度相近。

（2）树干有腐损无开口。健康木质部厚度大于干径1/6时，可判断该树和无损树强度相近。

3 大树安全管理措施

3.1 及時采取安全措施

一是树体支撑。针对风险较高的树，可采取树干或主枝的辅助支撑。设立硬质支杆承受上方的树体重量，减轻主干和主枝的压力。二是吊枝。利用树体其他健康主枝或者在树冠中央设立支柱，用螺杆或缆索固定，让受损部位减少压力。三是清创防腐。针对有腐损的树体，对腐损部位进行清理，并进行防水和防腐处理，避免孔洞进一步扩大。四是复壮树势。针对长势衰弱的树体，采用改土、促根、施肥等措施对树体进行复壮，增强树体自身抗风能力。五是异地保护或伐除。针对高危树，常规方法无法彻底排除安全隐患时，可采取伐除没有经济价值和景观价值的高危树，或者将具有挽救价值的大树进行异地保护性移栽，在立地条件较好且相对安全的苗圃等地进行异地复壮。

3.2 建立树木安全管理体系

在开展大树安全评估调查、基础调研的基础上，逐步收集数据、总结经验、分析原因、形成标准，逐渐形成一套规范的有针对性的评估方法。①确定树木安全性指标，根据树木受损情况、干形比等划分安全等级；②建立树木安全性定期检查制度；③建立树木安全性管理信息系统，对重要地段的大树古树进行登记管理，记录检查、处理的基本情况；④形成树木安全评估的地方标准。

3.3 开展公众宣传活动

大树古树时刻处于人们生活的环境当中，市民群众参与其中相当于把树木安全工作延伸到大众的视野里。通过网络、短片、公益广告等形式，普及树木安全知识，提倡树木的保护，同时建立通畅的联系方式，让树木的安全工作深入人心。

大树作为有生命的研究对象，使断折风险评估工作充满了复杂性。不能依靠单一的公式判断，也不能采取常规的观察法莽下结论。要从环境因素、树木生理生化、材料力学分析等各个方向将断折风险评估工作做好、摸透，是一个漫长积累的过程。既需要基础调查、研究工作的不断积累，也需要新仪器、新方法的介入，更需要从业者在基础理论和标准体系上不断思考和实践，才能让大树断折风险评估工作达到科学、准确、规范的目标。

4 参考文献

[1] 李国旗，安树青.海岸带防护林4种树木的风压应力分析[J].南京林业大学学报，1999（23）：76-80.

[2] 郭宝章，詹明勋.简论森林之风害及其调查[J].台大实验林研究报告，1993，7（2）：133-147.

[3] 夏聪，大树健康评估新技术[J].广东园林，2008，30（1）：79.

[4] 宋晓鹤.云杉风倒静力学模型的建立及其分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.

[5] 段溪.亚热带泥质海岸68个防护林树种抗风性能比较分析[D].南京：南京林业大学，2012.endprint