园林植物防火功能(中国科协).ppt

园林植物的防火功能及防火型园林绿地的配置手法 中国农业大学园林系系主任 教授李树华2008 12 20 1 引言 1 1923年9月1日 日本东京发生了7 9级的大地震 即关东大地震 地震后的东京发生火灾134处 并且连续燃烧了3天 3599公顷的城市燃烧 占全市总面积的1 2 218994栋房屋被烧毁 占房屋总数的3 5 仅东京市的遇难人数就达59065人 行踪不明者34821人 当时东京市内总人口为244万 其中7 10以上的市民因在学校 公园等公共空间中避难而幸存下来 1 引言 2 当时的陆军被服厂旧厂址 现在的墨田区横纲町公园 为一4公顷的没有栽植任何植物的空旷地 当时已经被预定为公园建设用地 地震后周围的市民拉着装满被褥 家具等的两轮人力车在该空地避难 当时空地的周围已被火海包围 由于热旋风大作 从周围飞溅而来的火球 火花落到人力车的被褥与家具上 引发了空地内避难人群间的大火 内外火海连成一片 烧死者约为38000人 其中的6 7已无法辨别性别 火灾的惨状可想而知 1 引言 3 另一方面 与上述地点同样位于隅田河沿岸的岩崎旧邸 现在江东区清澄公园 处 有2万左右的人在此避难 其面积与陆军被服厂旧厂址相当 当时周围也被火海包围 但由于其周围有2m高的砖墙遮挡 墙内高3m 宽7m的土堤上种满了尖叶栲 红楠等常绿阔叶树 加之场所内部散置了大量的树木 这样避免了火灾的发生而保障了人身与财产的安全 这就是园林植物防灾避险功能的一个典型例证 2 园林植物的防火功能及其在地震发生时的功能 地震发生时 园林树木与群落能够减轻火灾危害 建筑物倒塌危害及从周边建筑物坠落物体的危害 并可以支援市民避难生活 以及具有促进心理康复和作为地标等作用 如表1所示 1995 1 17阪神淡路大地震AbigearthquakeinHanshin Awaji 1995 1 17阪神淡路大地震AbigearthquakeinHanshin Awaji Message PleasekeepthisMagnoliatree 表1地震发生时园林树木与群落的防灾功能 表1地震发生时园林树木与群落的防灾功能 1 减轻火灾危害 树木 树林的防火作用 在市街地发生火灾的情况下 树木 树林对火灾的抑制作用可以分为 作为遮蔽物 作为空间以及作为水分供给源 如表2所示 2 减轻建筑物倒塌的危害 表2树木 树林的防火功能 2 减轻建筑物倒塌的危害 阪神大地震时 令人瞩目的是建筑物倒塌现象十分严重 但以行道树为主的公园绿地 住宅区中的树木基本上没有倾倒而保留下来 这些树木在很大程度上防止了房屋与砖墙的倒塌 保护了屋内的财产和人身安全 确保了避难道路与紧急交通道路的畅通 3 减轻从周边建筑物坠落物体的危害 树木能够减轻从周边建筑物坠落的物体所产生的危害 如爬山虎类的墙面绿化等可以防止墙面水泥层的剥离脱落 行道树的树冠部分可以发挥对建筑脱落物的缓冲作用 并且可以减轻坠落物坠落到步道等的危害 这些在阪神大地震中已经得到证明 4 地标的作用 根据观察证明 震灾区的建筑物全部倒塌时 周围景物发生巨大变化 保持原样的树木成为寻找家园与特殊地点的标志 5 支援市民避难生活的作用 防灾公园中种植的树木能够支援避难者的生活 根据日本造园学会阪神大地震特别委员会的调查 树木能够作为支撑帐篷的支柱 断电盘和照明器具的安装固定处 及代替电线杆 告示板的固定支柱等 6 具有促进心理康复等作用 阪神大地震时 除了外在的物质方面的危害之外 地震给受难者的内心也造成了很大的伤害 以园林专家为主体的义务奉献组织等为了医治与抚慰被害者的心灵 在震区与临时住宅前种植花草树木 发挥了较大作用 另外 在震灾地神户市内 以精神科医生为主体的团体利用花草对被害者进行了心灵与精神方面的治疗实践 虽然对于该方面的研究尚未十分清楚 但可以断定植物确实具有能够促进被害者的心理康复的作用 3 火灾对树木的危害形式与评价园林树木防火性能的指标 3 1火灾对树木的危害形式 通过观察 火灾对树木的危害形式依照危害的轻重程度可以排列如下 受火灾热烘烤的影响 叶片机能降低 受害症状肉眼不可见 一部分或者全体的叶片组织被烤伤 烤死 虽然叶片没有燃烧 但由于热量而导致组织坏死 叶片软化 然后变成褐色 最后导致叶片脱落 叶片发生烧伤 损害 叶片炭化或者灰化 一部分干 枝或者全体枝干的形成层被烧伤 烧死 或者形成层被烧死 或者韧皮部被烧死 但木质部尚存输导机能 一部分干 枝或者全体枝干的被烧伤 烧损 枝干炭化或者灰化 木质部也受到危害 另外 火灾发生时有毒气体对叶的危害 火灾发生时 没有直接发生火灾的公园内部的树木叶片所受危害 3 2评价园林树木防火性能的指标 园林树木的防火性能与其大小与树形 亦即遮蔽率 含水率与含油率 生长势与燃烧方式有关 3 2 1大小与树形 1 遮蔽率与防火性能的关系树木的大小和树形与遮蔽性能有关 遮蔽物越大越密 其遮蔽性能越好 即树越高 冠幅越大 枝叶越密 树木的防火性能越好 根据小型炉试验测定 1枚叶片的遮热率为 常绿阔叶树40 落叶阔叶树30 但银杏的遮热率为48 3 落叶树冬季的防火效果主要在于枝干的遮热力 所以其防火性能比夏季低 因此 在植物配置时 应当注意落叶树与常绿树的搭配 2 遮蔽率的测定 防火植株的遮蔽率是指树冠与干部重叠后对辐射热的遮断比例 如前所述 为了高效率的遮断热辐射 提高栽植带的遮蔽性十分重要 因为测定方法不同 得到的数值也不同 但可以看出 常绿阔叶树与针叶树的遮蔽率高 落叶树的遮蔽率低 另外 落叶树即使落叶后也具有50 程度的遮蔽率 3 2 2含水率与含油率 1 树木的耐火性可以从难着火性与难燃烧性两个方面进行评价 对于主要的树种要测定它的含水率与含油率 因为含水率标示着树木的难着火性 含油率标示着树木的难燃烧性 含水率越高则难着火性越高 即含水率与难着火性成正比 含油率越高则难燃烧性越低 即含油率与难燃烧性成反比 即使同一树种 也会因树木的树龄 生长状态 季节 时间的不同而含水率不同 因此 园林树木应当进行养护管理 使其健壮的生长以增加含水率 一般树种都含有60 80 的水分 树木的含水率成为影响树木耐火性的重要因素 一般来讲 枝叶的含水率为防火性的基础的指标 3 2 2含水率与含油率 2 含油成分不同 燃烧时产生的热量不同 所以也应当根据树木含油成分的不同评价园林树木的难燃烧性 而不能单纯从含油量来衡量树木的难燃烧性 含有较多树脂的树木 一旦着火则会引起全株起火 这类树木 如果当作防火树木种植的话则十分危险 被认为具有较高耐火性的珊瑚树 银杏等具有70 以上的高含水率 另外 樟树 桂花 红桧 香柏 八角等的含油率较高 桃叶珊瑚 珊瑚树 银杏 青椆 尖叶栲 东北红豆杉 罗汉松等含油率低 表6为各种树木的含水率与含油率 3 2 3生长势 在城市绿化空间中 由于树木的根系不能充分伸展生长 高层建筑的遮光致使树木不能进行健壮的生长发育 生长势减弱 枝叶生长不完全 导致其枝叶量 枝叶着生方式 含水量等发生变化 所以即使同一种树种因生长势不同也会导致防火性能不同 因此 在防灾园林绿地的规划设计阶段 必须选择适合于该地生长的树种进行种植 在施工阶段 必须进行客土施肥 施工后进行精细的养护管理 以保证树木的健壮生长 3 2 4燃烧方式 1 山下邦博利用树木枝叶进行了热气流中的发火试验 在稍高于有焰发火温度的实验条件下 针叶树从叶的中央部开始 阔叶树从叶脉等叶的内部开始燃烧 在比有焰发火温度高出较多的实验条件下 针叶树从叶的顶端开始 阔叶树从叶的先端开始燃烧 有锯齿的叶片则最先从锯齿开始无焰发火 山下邦博 1986 3 2 4燃烧方式 2 岩河信文的实验证明 常绿阔叶树的耐火临界温度 叶面温度 为455 落叶阔叶树为407 针叶树为409 一般园林植物的热辐射自然发火界限为12 000 13 900Kcal hr 以飞散的火球 火花等导火因素为条件的着火界限为5 400 5 800Kcal hr 这些指标成为园林植物配置的参考标准 表7为数种藤本植物的耐火性 也就是说 自然发火界限以上的热量领域 其着火的危险性高 低于自然发火界限到着火界限为止的范围 如果存在飞散的火球等条件的话则着火 在着火界限以下配置的话则着火的危险性低 因为界限位置与火灾的规模相关 因而把握周边市街地的火灾危险状况非常重要 岩河信文 1995 表7藤本植物的耐火性 4 防灾型园林绿地的植物配置手法 4 1防灾型园林绿地的植物配置手法 在防灾园林绿地的植被中 主要有形成燃烧遮断功能的防火植被 避难广场的植被 除此之外 还有地标植被 诱导植被 治疗被害者心灵与精神的花草植被等 4 1 1配置要点 1 关于配置的要点可以整理如下 位于市街地内部的避难广场 为了保护广场内部不受市街地火灾的影响 广场四周要种植树木以围合广场空间 在木结构建筑密集区和工厂等具有发生大规模火灾的可能地区 应在周边配植具有足够高度与宽度的植被带 以阻止大火的蔓延 为了充分发挥植被带的作用 在与市街地保留一定距离的前提下 配植植被带 这样可以使树冠部不被火焰所包围 如果树冠部被火焰包围的话 大部分的树叶会脱落 而失去树木与植被的防火功能 4 1 1配置要点 2 为了发挥对热辐射的遮断功能 有必要提高栽植带的遮蔽性 障蔽的作用 同时 以火焰面与避难广场 植栽带的相对位置来有效地决定树高与乔木 灌木构成是必要的 由于栽植带地面存在落叶 枯草等进行燃烧 而妨碍了避难行动 因此 在进行彻底清除的同时 还应该在绿地规划设计阶段 就选择落叶 枯草比较少的树种与常绿地被植物 为了平时园林绿地的灵活运用 从安全的角度出发 还应该确保其通透性 以及具有一定的亮度 这在规划阶段就应该注意 另外 为了抚慰被害者受伤害的心灵 还应该确保园林绿地的美观 4 1 2树种的选择 在树种选择时 应当选择 不易着火的树种 难以燃烧的树种 遮蔽性高的树种 防灾绿地树种具备以上条件是必要的 以上三个特性中 以哪种作为重点进行选择 要根据市街地火灾危险性高低的状况 是否能确保与市街地保持一定距离等条件 综合考虑进行决定 同时 被选择树种的生育条件是否与该防灾绿地的气象 土壤等条件相适合 也相当重要 即使有的树种非常适合上述条件但不适合生长发育条件 也很难发挥防灾功能 4 1 3规模 防火植栽带的规模 断面构造 高度 宽度 取决于与火灾的相互关系 把握周边市街地的火灾危险性 预想火灾的发生程度是必要的 从理论上讲 如果能够形成与火苗相对应的高度与遮蔽作用的植物墙壁 而其宽度又与一般墙壁的宽度相当的话 则可以了 但是 具有防灾避险功能的大型园林绿地 必须预想到 大火 的发生 数十米高度的植被是必要的 而只有高度也难于防止大火的蔓延 事实上 如果树木带 高度 宽度的效果 与绿地空间 宽度与距离的效果 相配合 则可以确保避难广场的安全性 总之 如果能够确保遮蔽性 未必一定要在防火栽植带上全部种满树木 还应该在充分考虑通风 安全 美观等的基础上进行配植 4 2对于防火种植设计的新提案 4 2 1防火种植设计新提案的依据日本公园绿地防灾技术研究会对树木的防灾功能中的防火功能进行了研究 在此就以下3个技术进行提案 第一 在考虑树木的耐火性 遮蔽性等特性的基础上 为了最大程度的发挥防火性能而对防火植物的配置进行研究 第二 在形成遮断热辐射墙壁的同时 还应该在植被带之间留有适度的空间 这样可以同时发挥两个功能 对于这种栽植模型进行了研究尝试 第三 在考虑含水率与含油率的前提下进行树种的选择 4 2 2防火种植设计的新提案 FPS栽植 所谓FPS栽植 是指在市街地发生大规模火灾的情况下 在具有防灾避险功能的城市公园中 为了保护在公园中避难的人们免受火灾的蔓延与热辐射的危害而进行的防火植物的配植方法 对于FPS栽植 在火灾现场到避难广场之间 从树木的耐火界限距离与人的耐火界限距离的方面出发可以把整个空间分为以下3种 F区 称为火灾危险带 P区 称为防火植被带 S区 称为避难广场 因为各区的功能不同 植物的配植也不同 4 2 2 1F区 火灾危险带 1 从火灾现场到树木的耐火界限距离的范围 利用Fire Front的第一个字母 起名为F区 该区包括公园绿地以外的道路 河川 空地等 生长于该区的树木 如果火灾规模小的话 1栋楼 数栋楼的火灾 可以起到遮断热辐射墙壁的作用 但如果市街地发生大火的话则被损伤 所以F区的栽植 应当尽量选择难于着火 叶片难于立即燃烧的树种 树木的本质为可燃物 在被火焰包围的情况下 水分急剧蒸发而着火燃烧 到着火燃烧为止 树木通过叶的震动 反射及水分表现出抵抗性 但过一定时间后树木开始燃烧并成为火灾新的能源 常绿阔叶树的着火时间为30 40秒 距离越大着火所需时间越长 火焰接触的危险距离与起火建筑的种类和风速 周围的状况有关 根据事例观察发现如果发生大火的话 5m之内的树木会受到烘烤 4 2 2 1F区 火灾危险带 2 比火焰接触危险区域稍远 叶片受到热辐射的影响而起火的距离称为辐射受热危险区域 试验表明各类树木的辐射受热着火界限为常绿阔叶树15 58KW 落叶阔叶树16 16KW 针叶树为13 95KW 通过计算 辐射热量能够达到的距离为10m左右 适于接焰危险区域种植的树种的特性具有以下3点 可燃性气体少 受飞散火球 火花影响着火时间长 含水率高 4 2 2 1F区 火灾危险带 3 树叶表层的角质层厚 反射率高 水分保持力高等的特性综合发挥作用 成为该区域防火树木的最主要特征 另外 含水率较高则会使着火时间变长 适于该区域种植的树种有八仙花 东北红豆杉 溲疏类 夹竹桃 铁冬青 日本金松 珊瑚树 日本毛女贞 冬青卫茅 厚皮香 八角金盘 交让木 桃叶珊瑚 银杏 青椆 尖叶栲 女贞 刚竹 日本山茶花等 4 2 2 2P区植栽 防火栽植带 1 从树木的耐火界限距离到人的耐火界限距离的范围 以Plant Protect的第一个字母进行命名为P区 在P区设置防火植被带 通过遮断热辐射 保护公园内的避难广场 S区 在此必须注意地是P区不是指的防火植被带的宽度 而是指的到避难广场 S区 的距离 也就是说 如果能够达到标准的遮蔽率与树高的话 在防火功能上P区没有必要全部设置栽植带 因为P区的树木位于耐火界限以下 所以无论栽植何种树木一般都不会出现着火现象 在规划防火栽植的情况下 必须首先将其作为障壁提高遮蔽性 4 2 2 2P区植栽 防火栽植带 1 在P区中 应当以比F区具有更高耐火性的树种为主体进行配植 但是 高耐火性的树种一般多为常绿阔叶树 如果考虑到日常使用的话 则应当在适当场所配植落叶树与花灌木 另外 通过乔木 灌木有机的结合与配植 在提高遮蔽率的同时 应当考虑到从各个位置可以进出 以防紧急情况 另一方面 在考虑以防火植被作为热辐射的障壁的情况下 应尽量维持树木的较高高度 这样效果会更好 但是 从周围居住市民对日照的要求和管理的费用来看 能够进行高效率维护管理的高度较合适 4 2 2 2P区植栽 防火栽植带 2 适于P区种植的树种有 赤松 木通 八仙花 罗汉柏 东北红豆杉 罗汉松 溲疏 野茉莉 槐树 香榧 夹竹桃 铁冬青 黑松 日本金松 杨桐 茶梅 日本花柏 珊瑚树 日本柳杉 苦楝 大王松 南酸枣 爬山虎 日本毛女贞 冬树 桧柏 常春藤 冬青卫茅 厚皮香 八角金盘 交让木等 4 2 2 3S区 避难广场 1 人的耐火界限距离以下的场所 以Safety Space的第一个文字进行命名为S区 比飞散火球的距离更远 树木不会发生火灾 被称为树木安全区域 在该区域 可根据需要种植一般的园林树木 而高大乔木有时会对避难广场的使用产生障碍 因此 在树木配植时应当注意确保大型车辆进入防灾公园绿地的路线 临时直升飞机的升降场所畅通等 4 2 2 3S区 避难广场 2 草坪在灾害时期应该能够承受紧急车辆 物资搬入车辆 直升飞机升降等的技术要求 在紧急时期能够迅速发挥作用 从避难 救援活动的观点出发 应当选择具有耐压性的草坪地被植物并强化植被基部的耐踏压性 因此 在选择草坪地被植物时 应当注意下列项目 耐踩压性 形成良好的草坪 对环境具有较强的适应性 具有市场性 容易养护管理 具有较强的恢复力等 强化植被基部耐踏压性的基本技术内容是以辅助增强资材作为耐压性的骨架 在骨架之间种植草坪 4 3防火树林带一般喷灌设备 在难以确定防火树林带的宽度和树木量 或者遮蔽率的情况下 应当通过喷灌设备来补充防火功能 树木的防火功能与喷水并