Научная статья на тему 'Распределение влаги по стволу дерева пораженного огнем'

Распределение влаги по стволу дерева пораженного огнем Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
125
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ / ЗАБОЛОНЬ / ЯДРО / ПОЖАР / ПОДГАР / ДРЕВОСТОЙ / WOOD MOISTURE / SAPWOOD / CORE / FIRE / BURNING / FOREST STAND

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Платонов Алексей Дмитриевич, Курьянова Татьяна Казимировна, Макаров Андрей Васильевич

В статье представлены результаты экспериментальных исследований воздействия высокой температуры на характер распределения влаги по стволу дерева при различных видах лесных пожаров. Под воздействием высокой температуры в древесине происходят необратимые процессы, понижающие её эксплуатационные свойства. Существует потребность в разработке методики и выбора признаков диагностирования наиболее точно характеризующих качественные показатели древесины. Поскольку по внешним признакам пожара достаточно сложно судить о степени термического воздействия на внутреннюю часть деревьев. Поэтому одним из дополнительных диагностических признаков оценки качества древесины при различных видах пожара может служить характер распределения влаги в дереве. Под воздействием градиента температуры в дереве происходит перемещение влаги, как по сечению, так и по высоте ствола. Наибольшее снижение влажности отмечено в заболонной, периферийной части дерева. Уменьшение влажности в периферийной части заболони ствола практически совпадает с высотой подгара (сухобокости). Влажность на отметке 1/2 заболони в целом находится на уровне соответствующем влажности неповрежденной древесины. Характер распределения влаги в ядре свидетельствует о том, что воздействие высокой температуры на эту часть ствола деревьев не установлено при всех видах пожара. Результаты выполненных исследований позволяют установить характер распределения влаги по радиусу и высоте ствола, в зависимости от интенсивности температурного воздействия, тем самым оценить состояние древостоев и спрогнозировать характер изменения качественных показателей древостоев и обозначить возможные сферы её применения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Платонов Алексей Дмитриевич, Курьянова Татьяна Казимировна, Макаров Андрей Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE DISTRIBUTION OF MOISTURE ON THE TRUNK OF A TREE STRUCK BY FIRE

The paper presents results of experimental studies on the effects of high temperature on the distribution of moisture on the trunk of the tree for different types of forest fires. Under the influences of high temperature irreversible processes take place in the wood, which reduce its operating properties. There is a need to develop methods of diagnosis and selection of features what most accurately characterize the quality parameters of wood; since it is very difficult to judge the degree of thermal effects on the inside of the tree by the external signs of fire. So one of the additional diagnostic factors in evaluation of wood quality in different types of fires may be distribution of moisture in the tree. Under the influence of the temperature gradient water moving takes place in the tree, as in cross-section and height of the trunk. The greatest moisture decrease was noted in sapwood, peripheral part of the tree. Moisture reducing in the peripheral part of the sapwood of the trunk is almost identical with the height of furning. Moisture at around one half level of the sapwood as a whole is at the level of moisture of undamaged wood. The nature of the distribution of moisture in the core suggests that the effect of high temperature on this part of the trunk of the trees are not defined in all types of fires. The results of the investigations allow to establish the nature of moisture distribution along the radius and height of the trunk, depending on the intensity of the temperature effect and thus to assess the state of forest stands and to predict the variation of quality indicators and to highlight possible scopes.

Текст научной работы на тему «Распределение влаги по стволу дерева пораженного огнем»

УДК 630.85:630.431.6

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ПО СТВОЛУ ДЕРЕВА, ПОРАЖЕННОГО ОГНЕМ А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова, А. В. Макаров

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

vgltawood@yandex.ru

В результате пожаров на территории России большое количество древосто-ев подверглось сильному термическому воздействию. Под воздействием высокой температуры в древесине происходят необратимые процессы, понижающие её эксплуатационные свойства. Однако дать однозначную оценку состояния древостоев по внешним признакам повреждения огнем (прогар, наличие смолы и т.д.) достаточно сложно, поскольку по внешним признакам пожара достаточно сложно судить о степени термического воздействия на внутреннюю часть древостоев. Характер распределения влаги в дереве может служить одним из дополнительных диагностических признаков оценки качества древесины при различных видах пожара.

Методика проведения исследований

Для проведения исследований были отобраны деревья сосны, подвергшиеся различным видам пожара: сильному низовому и верховому пожару (квартал № 10) и сильному низовому пожару (квартал №

99). Для оценки характера распределения влаги были отобраны деревья среднего диаметра для каждого квартала, имеющие характерные признаки повреждения огнем.

Из этих деревьев на каждом метре длины были выпилены срезы толщиной 10 см.

Затем из каждого среза были изготовлены образцы для определения влажности на

расстоянии 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони по радиусу (от периферии к центру) и из ядра. Влажность древесины была определена весовым методом согласно ГОСТ 16483-71.

Результаты исследований

Результаты исследования распределения влажности в деревьях, подвергшихся воздействию сильного низового пожара, представлены на рис. 1. Изображенные на рисунке кривые имеют три характерные зоны распределения влаги по высоте дерева. Первый участок - это нижняя часть ствола высотой до 1 м, второй - до отметки 9-11 м и третий - свыше 11 м.

На первом участке отмечено снижение влажности по всей ширине заболони. Наибольшее снижение влажности (до 60 %) отмечено в периферийной части дерева на глубине 1/16 и 1/6. Подобное снижение влажности, по всей видимости, произошло вследствие более длительного воздействия пожара при горении лесной подстилки. Под воздействием градиента температуры произошло перемещение части влаги вверх по стволу. Об этом свидетельствует её повышенное содержание на втором и особенно третьем участках (кривые 1, 2 и 3 рис. 1). В среднем, влажность на этом участке в два раза меньше по сравнению с неповрежденной древесиной.

Стоит отметить, что граница второ-

го участка практически совпадает с высотой подгара (сухобокости), характерной для сильного низового пожара, отмеченного в данном квартале. Длительное воздействие высокой температуры оказало сильное влияние на распределение влаги, как по высоте ствола дерева, так и по его поперечному сечению. На этом участке отмечен наибольший перепад влажности по ширине заболони. В периферийной части ствола от 45-60 % (на глубине 1/16) до 190195 % (на глубине 1/6). В среднем влажность на этом участке также ниже нор-

мальной на 10-20 %.

Анализ кривых распределения влажности на третьем участке показывает общее повышение влажности заболони. Особенно резкое трехкратное повышение влажности отмечено на 1/16 глубины заболони. Возможно, это связано с меньшим воздействием пожара на данной высоте и частичным перемещением влаги из нижней части ствола. В целом в этой части дерева влажность на 25-30 % выше нормальной.

Высота Н, м

Рис. 1. Распределение влажности по высоте ствола дерева через три месяца после повреждения сильным низовым пожаром (квартал № 99):

1, 2, 3 - влажность на глубине соответственно 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони;

4 - влажность ядра

Стоит отметить, что влажность на отметке 1/2 заболони в целом находится на уровне, соответствующем влажности неповрежденной древесины. Незначительное отклонение влажности на указанной отметке по всей высоте ствола произошло по причине незначительного воздействия температуры, вследствие значительных размеров поперечного сечения ствола для

данного типа пожара.

Отсутствие теплового воздействия на внутреннюю, ядровую часть ствола подтверждается равномерным распределением влаги по всей высоте ствола. Влажность ядра составила 26-28 %.

Результаты исследования распределения влажности в деревьях, подвергшихся воздействию сильного низового и вер-

хового пожара, представлены на рис. 2. При данном виде пожара происходит более интенсивное и длительное по времени воздействие на дерево высокой температуры. Что, в свою очередь, отражается и на характере распределения влаги в заболони дерева. В целом кривые распределения влажности по высоте ствола имеют два характерных участка.

Первый участок соответствует высоте один метр. На этом участке отмечено

резкое повышение влажности по отношению к остальной части ствола. Подобное аномальное повышение влажности в нижней части ствола произошло в результате движения влаги по водопроводящим элементам дерева вследствие разности капиллярного давления. Теоретически максимальная высота подъёма влаги в древесине по капиллярам равна одному метру. Это хорошо согласуется и с результатами исследования.

Высота Н, м

Рис. 2. Распределение влажности по высоте ствола дерева через три месяца после повреждения сильным низовым и сильным верховым пожаром (квартал № 10):

1, 2, 3 - влажность на глубине соответственно 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони;

4 - влажность ядра

На остальном протяжении ствола влажность в заболони поднимается от 40-50 % (на высоте около 1 метра) до 60-80 % (высота 6-8 метров), что соответствует высоте подгара (сухобокости) при сильном низовом пожаре. На высоте свыше 8 метров происходит её снижение до 45-60 %. Подобное снижение влажности в вершинной части произошло вследствие воздействия высокой температуры при полном выгорании кроны и небольшого диаметра дерева (менее 20 см) на этой высоте. В результате

термического воздействия произошло разрушение тканей с образованием трещин в древесине и коре, через которые произошло испарение части влаги из заболони.

Влажность ядра по всей высоте дерева составила в среднем 26-28 %.

При слабом низовом пожаре распределение влажности в заболони древо-стоев не имеет существенного отклонения от стандартных значений (квартал № 49).

Анализ ядровой части деревьев показал общее снижение влажности на 15-20

% независимо от вида пожара. Подобное снижение влажности произошло в основном по причине аномально высокой температуры в летний период 2010 года.

Выводы

Результаты выполненных исследований позволяют установить характер распределения влаги по радиусу и высоте ствола, тем самым выявить состояние дре-востоев после воздействия пожара. Спрогнозировать характер изменения качественных показателей древостоев и обозначить возможные сферы её применения.

При других размерах деревьев характер распределения влаги по высоте и сечению ствола будет аналогичным описанному, но возможно с несколько иными числовыми значениями влажности.

Библиографический список

1. Мелехов С.И. Влияние пожаров на лес. М.-Л. Гос. лесотехн. изд-во, 1948. 126 с.

2. Оценка состояния древостоев по-

сле лесного пожара 2010 года на территории УОЛ ВГЛТА / Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов, Н.Е. Косиченко и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2011. - №06(70). С. 377-387. - Шифр информрегистра:

04201100012/0204. - Режим доступа:

http://ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/27.pdf, 0,688 у.п.л.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.