張德順 陳陸琪瑤 吳 雪 張百川 姚馳遠(yuǎn)

同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092

火災(zāi)嚴(yán)重威脅著城市生態(tài)安全, 據(jù)公安部消防局統(tǒng)計(jì), 我國電氣火災(zāi)發(fā)生頻率最高, 且重大電氣火災(zāi)事故多發(fā)生在工業(yè)區(qū)[1-4]。 以林帶、 綠帶形式出現(xiàn)的城市防護(hù)綠地, 其主要功能是防護(hù)或減弱自然災(zāi)害和城市公害[5-6]。 城市防護(hù)綠地中具備較高含水量等不易燃特征的樹種是其防火功能發(fā)揮的重要因素, 同時, 其防火等級和防火能力還受其他多種因素的制約。

上海是火災(zāi)易發(fā)地區(qū), 其中金山區(qū)工業(yè)園區(qū)占總工業(yè)用地面積的10.20%, 是潛在火災(zāi)高發(fā)區(qū)[7]。 增加防護(hù)綠地中具有較強(qiáng)抗火、 阻火、耐火特性的樹種比重是提升城市綠地內(nèi)部空間韌性, 最大限度發(fā)揮其防護(hù)功能的基礎(chǔ)[8-9]。 本文以上海金山區(qū)為例, 通過對防護(hù)綠地開展群落調(diào)查, 探索加強(qiáng)防護(hù)綠地抗火等級和防火能力植物配置的優(yōu)化策略。

1 研究內(nèi)容與方法

金山區(qū)位于上海市西南郊,東經(jīng)121°9′、北緯30°54′,南臨杭州灣,東接奉賢區(qū),西、西南與浙江省嘉善縣、平湖市接界,北與松江區(qū)及青浦區(qū)毗鄰。區(qū)境東西長44 km,南北寬26 km,總面積613 km2。年平均氣溫16.9 ℃,2019 年降水量1 451.0 mm,日降水量為37.6～103.9 mm。 轄區(qū)內(nèi)的金山工業(yè)區(qū)面積62 km2,東至沈海高速(G15),西至松衛(wèi)南路,南至漕廊公路,北至亭楓高速(S36)。

基于金山區(qū)2035 總體規(guī)劃中的土地利用規(guī)劃, 對區(qū)內(nèi)已建成防護(hù)綠地中樹木種類、 群落結(jié)構(gòu)形式展開調(diào)研, 并繪制綠地防護(hù)等級現(xiàn)狀圖; 依據(jù)上海多發(fā)火災(zāi)類型與場所資料, 根據(jù)用地性質(zhì)劃分不同區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn), 繪制綠地防護(hù)等級目標(biāo)圖; 最后將現(xiàn)狀防護(hù)綠地等級與目標(biāo)等級進(jìn)行對比分析, 基于樹木的防火能力,針對不同情況提出防火型防護(hù)綠地的樹種成分和群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同防護(hù)綠地現(xiàn)狀

根據(jù)上海市2035 規(guī)劃中防護(hù)綠地的布局調(diào)研結(jié)果可知, 防護(hù)綠地集中在工業(yè)園區(qū)和公路周邊, 以帶狀綠地為主, 主要分布在金山區(qū)的東南面, 除東部以外, 規(guī)劃的防護(hù)綠地主要作為工業(yè)區(qū)與村莊、 農(nóng)田、 公路的隔離綠地, 包括以下5 類。

1) 高速公路防護(hù)綠帶。 主要分布在亭楓高速和滬金高速公路兩側(cè)部分區(qū)域。 主要的綠化樹種構(gòu)成是: 超過100 m 的綠帶樹種以香樟(Cinnamomum camphora)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、楊樹(Populus euramevicana)、垂柳(Salix babylonica)、 全 緣 葉 欒 樹(Koelreuteria bipinnatavar.integrifoliola)、夾竹桃(Nerium indicum)和冬青衛(wèi)矛(Euonymus japonicus)為主。 種植方式上,亭楓公路主要以200 ～400 m 的間距帶狀交替種植;滬金公路以400 ～600 m 的間距帶狀交替種植。 群落垂直結(jié)構(gòu)是喬—灌林帶、單喬樹種林帶兩種形式。

2) 一般公路防護(hù)綠帶。 主要分布在漕廊公路、 松衛(wèi)南路兩側(cè)部分區(qū)域。 現(xiàn)狀樹種主要以水杉、 香樟、 東京櫻花(Cerasus yedoensis)、 紫葉李 (Prunus cerasiferaf.atropurpurea) 為主;種植方式上, 漕廊公路主要以香樟為行道樹,樹種和種植形式較單一, 公路兩側(cè)偶爾有其他樹木種植, 未形成防護(hù)(林) 帶。

4) 防護(hù)林帶。 主要位于金山第二工業(yè)區(qū),是香樟、 雪松、 水杉、 棕櫚(Trachycarpus fortunei)、 珊瑚樹(Viburnum odoratissimum) 等樹木組成的混合林帶, 林帶寬度50～70 m。

5) 基本農(nóng)田。 在金山區(qū)與奉賢區(qū)交界處的規(guī)劃防護(hù)綠地現(xiàn)狀多為農(nóng)田, 偶爾道路兩側(cè)種植行道樹, 樹種多為香樟或水杉。

總體而言, 金山區(qū)防護(hù)綠地中以香樟、 雪松、 水杉、 紫葉李等樹種為主, 種植方式為常見林帶種植, 既滿足了高速公路和一般公路的防護(hù)、 隔離要求, 也符合城市道路兩側(cè)的景觀效果。 然而, 現(xiàn)狀綠地中樹種多樣性較低, 除以上樹種外, 漕廊公路、 亭楓高速還局部有珊瑚樹、 紫薇、 全緣葉欒樹等。 現(xiàn)狀綠地中的多數(shù)樹種防火性較弱, 其中香樟、 水杉、 紫葉李、雪松的防火等級均為第3 級, 雖然珊瑚樹、 紫薇、 冬青衛(wèi)矛的防火能力較強(qiáng), 但樹種數(shù)量較少, 無法起到局地降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的作用。

此外, 規(guī)劃的防護(hù)綠地(林帶) 一般寬度約為80～150 m, 部分綠地寬約為50 m (亭楓高速部分路段) 或大于180 m (新衛(wèi)高速部分路段)。 現(xiàn)狀綠地寬度為25 ～55 m, 其余區(qū)域多為農(nóng)田, 與規(guī)劃目標(biāo)存在較大差距。

2.2 不同防護(hù)綠地防護(hù)等級劃分

根據(jù)現(xiàn)狀樹種的防火能力, 按照樹木的燃燒性排序?qū)ζ滟x值[8], 計(jì)算各個綠地的綜合得分, 通過SPSS 軟件聚類分析后將各個防護(hù)綠地的綜合防護(hù)等級分為4 類(圖1)。

圖1 金山區(qū)綠地防護(hù)等級現(xiàn)狀圖

衛(wèi)六路、 衛(wèi)八路、 滬杭公路的部分路段綠地的防火性等級最高, 為第1 等級; 第2 等級是亭楓高速東段、 滬金高速東段; 第3 等級是滬金高速西段; 沈海高速、 亭楓高速西段、 漕廊公路、 松衛(wèi)南路等綠帶中樹木的燃燒性較高,防火能力較低, 為第4 等級。 其中, 第1 等級的綠地可再細(xì)分為兩種類型: 1) 樹種豐富度較高, 如臨近金山新村的衛(wèi)六路、 衛(wèi)八路居民較多, 景觀需求較高, 種植方式以喬木-灌木搭配為主, 發(fā)揮防火功能的同時兼具景觀觀賞性。2) 防火性強(qiáng)的樹種較多, 如滬杭公路植有珊瑚樹、 石楠(Photinia serrulata) 等。

2.2.1 不同區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

量化考核。跟崗實(shí)習(xí)的考核要重視過程考核，量化實(shí)習(xí)過程中的專業(yè)知識與崗位技能。比如要求學(xué)生完成每日的實(shí)習(xí)日記，實(shí)習(xí)結(jié)束后提交《現(xiàn)代學(xué)徒制跟崗實(shí)習(xí)手冊》和跟崗實(shí)習(xí)總結(jié)。實(shí)習(xí)企業(yè)指導(dǎo)教師要在《現(xiàn)代學(xué)徒制跟崗實(shí)習(xí)手冊》上對學(xué)生的跟崗實(shí)習(xí)情況作出評價(jià)并打分，主要考查學(xué)生跟崗實(shí)習(xí)的過程化管理。跟崗實(shí)習(xí)總結(jié)則更多在于考核跟崗實(shí)習(xí)的結(jié)果，檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)習(xí)收獲。

根據(jù)2016 年上海市火災(zāi)事故情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),電氣火災(zāi)發(fā)生頻率最高, 為1 681 起。 在電氣火災(zāi)高發(fā)場所類型統(tǒng)計(jì)中, 住宅區(qū)的火災(zāi)發(fā)生頻率較高, 但火災(zāi)強(qiáng)度較低, 很難蔓延擴(kuò)散; 而工業(yè)區(qū)的火災(zāi)雖然發(fā)生頻率較低, 但是火災(zāi)強(qiáng)度較大, 向周邊地區(qū)蔓延的速度較快, 造成的損失傷害較嚴(yán)重。

結(jié)合金山區(qū)以工業(yè)用地為主的現(xiàn)狀, 將不同用地性質(zhì)的區(qū)域按照火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分為3 個等級:工業(yè)、 倉儲用地以及工業(yè)備用地為1 級; 居住、公共設(shè)施、 公共衛(wèi)生、 城鎮(zhèn)發(fā)展備用地為2 級;公共綠地、 生態(tài)林地、 一般農(nóng)田等為3 級; 不同用地性質(zhì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級矩陣如圖2 所示。

圖2 不同用地性質(zhì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級矩陣

2.2.2 防護(hù)綠地目標(biāo)等級

調(diào)研結(jié)果顯示, 金山區(qū)的防護(hù)綠地主要分為4 種用途: 一是用于防護(hù)隔離2 個工業(yè)園區(qū),例如滬杭公路東段的防護(hù)綠地; 二是用于工業(yè)用地和居住用地; 三是用于防護(hù)工業(yè)用地和一般農(nóng)田; 四是用于防護(hù)居住用地和一般農(nóng)田。根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級與防護(hù)綠地現(xiàn)狀分析, 各個綠地的目標(biāo)防護(hù)等級如圖3 所示。

2.3 基于樹木防火性的防護(hù)綠地樹種選擇

將目標(biāo)等級的防護(hù)綠地與現(xiàn)狀防護(hù)綠地等級進(jìn)行對比可知, 衛(wèi)六路和滬金高速周邊防護(hù)綠地的現(xiàn)狀等級和目標(biāo)等級相一致, 其余綠地都存在不同程度的差異(圖4)。

圖3 金山區(qū)綠地防護(hù)等級目標(biāo)圖

圖4 現(xiàn)狀綠地防護(hù)等級與目標(biāo)等級對比圖

為提升城市綠化水平、 增強(qiáng)現(xiàn)狀綠地的防護(hù)功能, 結(jié)合32 種樹木的燃燒性和防護(hù)性結(jié)果及其季相變化[10-12], 確定種植設(shè)計(jì)優(yōu)化的邏輯結(jié)構(gòu)模式: 第1 級為廣玉蘭(Magnolia grandiflora) +銀杏(Ginbkgo biloba) +落羽杉(Taxodium distichum) —珊瑚樹; 第2 級為五角楓(Acer mono)+鵝掌楸(Liriodendron chinense) +楓香(Liquidambar formosana) —女貞(Ligustrum lucidum) —石 楠 + 木 槿 (Hibiscus syriacus) + 紫 薇(Lagerstroemia indica); 由于現(xiàn)狀樹木中香樟、 水杉、 全緣葉欒樹、 紫葉李、 冬青衛(wèi)矛的出現(xiàn)頻率較高, 對于第3 級, 建議在補(bǔ)植或改造中選擇白玉蘭(Yulania denudata) +樂昌含笑(Michelia chapensis) —櫸 樹 (Zelkova serrata) + 烏 桕(Sapium sebiferum) +無患子(Sapindus mukorossi) —海桐(Pittosporum tobira) 的結(jié)構(gòu)模式; 第4 級為黃櫨(Cotinus coggygria)。

金山區(qū)的多數(shù)防護(hù)綠地位于高速公路、 一般公路兩側(cè), 景觀需求較低, 但衛(wèi)六路、 松衛(wèi)南路屬于城市道路, 臨近居住區(qū), 人流量較大, 現(xiàn)狀為城市綠化帶。 因此衛(wèi)六路、 松衛(wèi)南路的防護(hù)綠地建議以樹木的防護(hù)性為依據(jù), 選擇珊瑚樹、 海桐、 白玉蘭、 雪松等樹木對現(xiàn)狀進(jìn)行優(yōu)化。

2.4 基于樹木防火性的防護(hù)綠地種植結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

調(diào)研分析結(jié)果顯示, 防護(hù)綠地的種植方式主要分為單一樹種帶狀種植、 多樹種帶狀種植和多樹種群植3 類。 金山區(qū)防護(hù)綠地樹種現(xiàn)狀等級較高的區(qū)域?yàn)樾l(wèi)六路和滬金高速, 該區(qū)域的種植方式主要是多樹種的帶狀種植。 相關(guān)研究表明, 植物空間異質(zhì)性與火災(zāi)的發(fā)生有顯著的因果關(guān)系, 異質(zhì)性較高的區(qū)域, 其火勢蔓延的速率相對較慢[11], 因此多樹種的種植方式更有利于提升防護(hù)綠地的防火效果。 多樹種的群植較少出現(xiàn), 僅用作臨近住宅、 商業(yè)的城市道路兩側(cè), 位于整個防護(hù)綠帶的外側(cè), 起到促進(jìn)城市景觀效果的作用。

3 金山區(qū)防護(hù)綠地樹種優(yōu)化策略

3.1 群落成分和結(jié)構(gòu)的調(diào)控優(yōu)化

金山區(qū)現(xiàn)狀防護(hù)綠地多數(shù)位于高速公路、一般公路和城市道路兩側(cè), 綠帶寬度約25 ～55 m, 防護(hù)綠地中樹種以香樟、 夾竹桃、 水杉、雪松、 紫葉李為主, 少數(shù)綠地中出現(xiàn)東京櫻花、冬青衛(wèi)矛、 珊瑚樹、 棕櫚等樹木。 總體而言,樹種的多樣性程度較低, 除石楠、 珊瑚樹、 冬青衛(wèi)矛外, 多數(shù)樹種的防火性較弱。 單一林帶種植、 多樹種林帶種植和景觀性配植形式中前兩者較普遍, 景觀性配植一般出現(xiàn)在主要城區(qū)附近。

以城市用地性質(zhì)作為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級的評價(jià)依據(jù), 劃分與之對應(yīng)的防護(hù)綠地等級, 建立火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)-防護(hù)矩陣, 將防護(hù)綠地分為4 個目標(biāo)等級。 通過對現(xiàn)狀綠地中的樹種分析可知, 綠地的防護(hù)等級與目標(biāo)等級匹配度較低, 防護(hù)綠地的防火特性大打折扣。 為了提升防護(hù)綠地的防火等級, 以目標(biāo)防護(hù)等級為依據(jù)選擇相對應(yīng)等級的樹種進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的性能改造, 可以有效增強(qiáng)綠地整體的防火能力。 為了平衡防火能力和景觀質(zhì)量, 結(jié)合不同樹種的季相變化, 基于樹木燃燒特征的群落垂直結(jié)構(gòu)配植模式建議如下: 第1 級為廣玉蘭—銀杏+落羽杉—珊瑚樹;第2 級為五角楓+鵝掌楸+楓香—女貞—石楠+木槿+紫薇; 第3 級為白玉蘭+樂昌含笑—櫸樹+烏桕+無患子—海桐; 第4 級為黃櫨。

3.2 種植結(jié)構(gòu)模式優(yōu)化

針對不同等級的防護(hù)綠地, 根據(jù)不同的用地性質(zhì)、 使用功能和樹木的種植方式, 并按照不同的防護(hù)需求選擇適宜樹種, 豐富防護(hù)綠地中樹種多樣性[12-13], 建議采用下面的優(yōu)化策略(表1)。

表1 金山區(qū)防火綠地優(yōu)化策略

3.2.1 多樹種帶狀種植

對于存在景觀需求的區(qū)域,按不同樹種的季相變化選擇樹種,進(jìn)行喬灌結(jié)構(gòu)配置;對于以防護(hù)功能為主的區(qū)域,如高速公路兩側(cè)的防護(hù)林帶,按照不同的防護(hù)等級補(bǔ)植抗火能力強(qiáng)的樹種。

3.2.2 增加防火樹種種植比例

第1 等級的防護(hù)綠地以亭楓高速兩側(cè)綠地為例。 現(xiàn)狀綠地寬度約20 m,樹種主要為香樟,建議補(bǔ)植珊瑚樹,結(jié)合不同樹種的季相變化,增植落羽杉、鵝掌楸、烏桕、楓香、無患子、五角楓、三角楓(Acer buergerianum)、紅花槭(A.rubrum)等秋色葉樹種。

第2 等級的防護(hù)綠地以衛(wèi)六路為例。 現(xiàn)狀防護(hù)綠地寬度約為55 m,雖然與規(guī)劃寬度存在差異,但防護(hù)等級與目標(biāo)防護(hù)等級匹配,在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上可酌情補(bǔ)植。 衛(wèi)六路北段為景觀性配植,樹種主要為冬青衛(wèi)矛、紫葉李、石楠、香樟,喬灌搭配的種植方式,防火性較強(qiáng),結(jié)合季相變化,可補(bǔ)植五角楓、紫薇、木槿、紫荊(Cercis chinensis)等樹種。 衛(wèi)六路南段以多樹種林帶種植為主,主要樹種為香樟、夾竹桃、冬青衛(wèi)矛,建議補(bǔ)植五角楓、紫薇、木槿、紫荊等樹種。

第3 等級防護(hù)綠地以漕廊公路為例。 現(xiàn)狀林帶約為25 m,主要樹種為香樟,由于臨近居住區(qū),建議補(bǔ)植灌木珊瑚樹,以滿足防護(hù)性與防火性的雙重需求。 結(jié)合景觀效果,建議補(bǔ)植白玉蘭、紫玉蘭(Magnolia liliflora)、全緣葉欒樹等樹種。

第4 等級的防護(hù)綠地較少,主要分布在金山區(qū)與奉賢區(qū)交界處、新衛(wèi)高速和漕廊公路交匯處,周圍用地性質(zhì)為基本農(nóng)田,火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低,可酌情補(bǔ)植黃櫨、黃連木(Pistacia chinensis)、榔榆(Ulmus parvifolia)、野柿(Diospyros kakivar.silvestris)等樹種。

近年來,不斷升級的火災(zāi)事件引起全球范圍內(nèi)的關(guān)注。 城市韌性的核心要素是生態(tài)安全,改進(jìn)綠地樹種成分和優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)可以提高城市防災(zāi)能力。 韌性設(shè)計(jì)已成為城市抵御災(zāi)害的重要議題,根據(jù)土地使用功能和相互影響關(guān)系與程度,評估災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、匹配各類土地利用是增加城市內(nèi)部空間韌性的重要舉措[14-15]。 明確城市綠地與其他功能用地的關(guān)系,科學(xué)合理地進(jìn)行城市綠地系統(tǒng)布局,保障各類生態(tài)服務(wù)功能的正常發(fā)揮,是城市防災(zāi)減災(zāi)的重要環(huán)節(jié)[11,16]。 在綠地專項(xiàng)規(guī)劃中,提高防火樹種比重和優(yōu)化配置模式是促進(jìn)城市生態(tài)安全和綠地健康的長期對策。