Lukáš Štefl

Anotace

Příspěvek popisuje hlavní přístrojové metody používané k hodnocení stability stromů. Pozornost je věnována důvodům jejich použití a jejich specifickým vypovídajícím možnostem. Možnosti jednotlivých metod jsou zpracovány do uceleného přehledu. Příspěvek se dále zabývá propojeností metod vizuálních a přístrojových.

Klíčová slova

stabilita stromů, hodnocení stromů, přístrojové metody


Hodnocení zdravotního stavu stromů, jejich stability a provozní bezpečnosti patří mezi základní činnosti v oblasti péče o dřeviny v našich městech, zahradách a parcích. Hlavním předpokladem pro zdárný výkon této péče je znalost a rozpoznání běžných typů defektů, poškození, symptomů možného selhání stromu stejně jako posouzení reakce stromu na tyto podměty a určení jejich závažnosti a vlivu na další existenci stromu. Nejčastěji používané vizuální metody jsou ve většině případů dostačující, lze díky nim rozpoznat běžné typy defektů, symptomy možných rizik a stanovit budoucí potenciál stromu. V některých případech však nelze vizuálně zhodnotit rozsah a závažnost veškerých defektů (především v případě uzavřených hnilob, dutin, trhlin a dále pak při hodnocení kořenového systému stromů). Tyto specifické situace tak nabízejí možnost použití přístrojových metod hodnocení. Při využití diagnostických přístrojů (respektive přístrojových metod hodnocení) lze zjistit přesné údaje o rozsahu těchto poškození a jejich následnou interpretací stanovit i jejich vliv na stabilitu daného stromu.

Selhání stromu

V obecné rovině se hodnocení (vizuální či přístrojové) vztahuje na dva základní případy možného selhání stromu. Jedná se o zlom či vylomení/ukroucení kmene (eventuálně jiné nosné části stromu) a o selhání kořenového systému stromu, tedy o vývrat stromu. V případě hodnocení stability kmene a dalších nosných částí stromu je kvalifikované vizuální hodnocení v drtivé většině případů dostačující (až na výjimky zmíněné v úvodu tohoto příspěvku). V případě hodnocení kořenového systému však hodnotitel není schopen vizuálně přímo posoudit jeho stav a kvalitu. Vizuální hodnocení kořenového systému tak probíhá nepřímo, a to prostřednictvím symptomů, které mohou indikovat jeho narušení, poškození a upozorní hodnotitele na možný vývrat (například trhliny v půdě, stopy po výkopových pracích, plodnice dřevokazných hub, sektoriální prosychání koruny a podobně).

Nejčastěji používané přístrojové metody

V běžné praxi se nejčastěji používá některá z následujících přístrojových metod hodnocení, eventuálně jejich kombinace. Na jednoduché diagnostické nástroje typu přírůstový nebozez (Presslerův lesnický přírůstoměr a podobně) navázaly metody pracující na principu zjišťování odporu, který klade dřevo kmene proti pronikání vrtáku malého průměru. Tyto přístroje se nazývají penetrometry a jsou známy spíše pod označením „inteligentní vrtačky“. Nejčastěji se využívají ke stanovení tloušťky zbytkové stěny kmene a k potvrzení/vyvrácení přítomnosti dutiny či hniloby v hodnocené partii kmene. Druhá skupina metod je založena na měření akustických vlastností dřeva a jsou při ní používány akustické tomografy. Princip diagnostiky spočívá ve známé poloze senzorů (počáteční a koncový bod dráhy akustického signálu) a ve známé (přístrojem změřené) rychlosti, za kterou akustický signál touto drahou projde. Případné hniloby, dutiny či další vlivy zpomalují tento signál (ten tak prochází pomaleji, nebo defekty zcela obíhá). Následným softwarovým zpracováním vzniká na základě interpolace rychlosti průchodu akustického signálu mezi jednotlivými senzory umístěnými na kmeni 2D i 3D model hodnocené partie kmene. Využití akustických tomografů při hodnocení stability stromů popisují například NICOLOTTI et al. (2003), RINN (2004), WANG et al. (2007). Do aktuální oblasti bádání patří i metody spojené s měřením měrné elektrické vodivosti dřeva (tak zvaná elektrická impedanční tomografie). Principy a využití této metody popisuje například BRAZEE et al. (2010).

Další skupina metod je založena na umělém zatížení (namáhání) stromu a měření jeho reakce na toto zatížení – jedná se o tak zvané tahové zkoušky. V průběhu zkoušky je přesně známa působící síla a jsou měřeny probíhající změny, tedy mechanické chování/deformace dřevních vláken (v případě hodnocení odolnosti proti zlomu) nebo náklon báze kmene (v případě hodnocení odolnosti proti vývratu). Následujícím softwarovým zpracováním se předvídá chování těchto hodnocených parametrů při různém zatížení (po výpočtu náporové plochy koruny se nejčastěji stanovuje síla působící na strom při proudění větru o rychlosti 32 m/s). Porovnáním takto vypočtených údajů s tabulkovými hodnotami – například Stuttgartský katalog (zlom) a s vývratovou křivkou (vývrat) je stanovena odolnost stromu vůči výše zmíněným způsobům selhání. Principy této metody a následné evaluace popisují například BRUDI a WASSENAER (2001), WASSENAER a RICHARDSON (2009), z českých autorů například PRAUS (2010).

Rozmístění senzorů akustického tomografu (přístroj ARBOTOM 3D)
Hodnocení vlastností dřeva stromu pomocí penetrometru (přístroj Resistograph)

Velmi specifickou oblastí je použití speciálních radarů (ground penetrating radar) k hodnocení nejen kořenových systémů stromů. Tuto metodu popisuje například BUTNOR et al. (2009) a v současné době se využívá spíše v oblasti vědy a výzkumu než v praxi.

Přehled možností

Tabulkový přehled by měl (v obecné rovině) přiblížit čtenáři, v jakých případech hodnotit stromy pouze vizuálně, a v jakých již přistoupit k použití přístrojových metod. Přehled ukazuje možnosti přístrojových metod a jejich využití v oblasti hodnocení stability stromů. Čtenáři by neměla uniknout jedna z velmi důležitých informací – konkrétní výstup získaný ze zvoleného typu přístrojové metody hodnocení. Z přehledu tak vyplývá, že každá z metod má specifickou vypovídací hodnotu a hodnotitel musí vědět, jakou informaci získá použitím té či oné metody. Hodnotitel musí znát také fyzikální princip zvolené metody, který ovlivňuje její použitelnost a výběr pro určité druhy defektů.

(Cílem předloženého přehledu je podat čtenáři základní informaci o nejčastěji používaných přístrojových metodách a o jejich základní vypovídající schopnosti, respektive získaném výstupu. Komplexní výčet všech možných metod a jejich kombinací by byl mnohem širší a obsáhlejší.)

2D model hodnocené partie kmene (přístroj ARBOTOM 3D)
Tzv. mechanický graf (výstup z měření přístrojem ARBOTOM 3D), ukazuje zbývající ohybovou lomovou pevnost kmene (červená linie) v poměru ke zdravému (nepoškozenému) průřezu kmene
Definování náporové plochy koruny a rychlosti větru umožňuje výpočet ohybového momentu působícího na kmen (software ARWILO). Současně slouží jako podklad pro stanovení rozsahu případné redukce koruny
Přístrojové metody hodnocení stability stromů – přehled možností

Ing. Lukáš Štefl (1985)

Absolvent Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně, v současné době student doktorského studia Zahradní a krajinářské architektury a vědecko-výzkumný pracovník na Ústavu biotechniky zeleně (ZF MENDELU)


Seznam použité literatury
BRAZEE, N.J. et al. Nondestructive assessment of internal decay in three hardwood species of northeastern North America using sonic and electrical impedance tomography. Forestry, 2011, 84 (1), pp. 33–39.
BRUDI, E, WASSENAER, P.V. Trees and statics: non-destructive failure analysis. In SMILEY, E.T.,
CODER, K.D. (Eds.) Tree Structure and Mechanics Conference Proceedings: How Trees Stand Up and Fall Down, 2001, Savannah, Georgia. International Society of Arboriculture, 2001, pp 53–70.
BUTNOR, J.R., et al. Detecting defects in conifers with ground penetrating radar: applications and challenges. Forest Pathology, 2009, 39, 2009, pp. 309–322
NICOLOTTI et al. Application and comparison of three tomographic techniques for the detection of decay in trees. Journal of Arboriculture, 2003, 29(2), pp. 66–78
PRAUS, L. Přístrojové metody zjišťování stability stromů. Zahradnictví, 2010, 7, pp. 42-45.
RINN, F., Statische Hinweise im Schall-Tomogramm von Bäumen. Stadt und Grün, 2004, 7(4), pp. 41-45.
WANG et al. Acoustic tomography for decay detection in red oak trees – Research Paper FPL-RP-642. Madison, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 2007. 7 p.
WASSENAER, P.V., RICHARDSON, M. A review of tree risk assessment using minimally invasive technologies and two case studies. Arboricultural Journal, 2009, 32(4), pp. 275–292

Zpět