Сгорел автомат в щитке

Неисправность автоматического выключателя в щитке

22.02.201922.02.2019 Админ.

Вступление

Электрика хороша до тех пор, пока исправно работает. Любая неисправность в электрике ставят в тупик большинство людей на планете. В этой статье посмотрим как определить неисправность автоматического выключателя и на способы её устранения.

Кстати, не всегда всё работает, как должно не только в электрике. Ремонт помогающей нам техники, такой же рабочий процесс, просо к нему нужно быть готовым. Относится это и к дорожно-строительной технике. Поможет в ремонте дорожно-строительной техники надёжный поставщик запчастей с широким ассортиментом запчастей для большинства мировых производителей. Где его найти? Попробуйте на сайте arsenal-zapchast.ru. Не пожалеете, там запчасти для 13 марок ведущих производителей строительно-дорожной техники.

Автоматический выключатель и короткое замыкание

Начну сначала. Автоматический выключатель или автомат защиты предназначен для защиты электропроводки ( кабелей и проводов электропроводки) помещения от короткого замыкания и перегрузки. Короткое замыкание приводит к моментальному возникновению в электросети сверхтоков (токов на порядки превышающие рабочие токи).

Любой сверхток, а в квартирных цепях это 1,8-12,6 кАмпер, по законам физики приводит к выделению колоссальной тепловой энергии. Эту энергию не может выдержать не один бытовой контакт, и в месте короткого замыкания происходит вспышка или так называемая электрическая дуга. Если быстро не отключить электропитание аварийной сети, то очень велика вероятность пожара, а еще хуже, поражения человека сверхтоками КЗ.

Для защиты от короткого замыкания, а именно для моментального отключения аварийной сети и служат автоматические выключатели (автоматы защиты). Отмечу, что отключение происходит не моментально, а за время безопасного контакта. Это менее 0,1 сек.

Автоматический выключатель и перегрузка

Второе назначение автоматического выключателя это защита от перегрузки. В устройстве автоматического выключателя есть биметаллическая пластина (тепловой расцепитель), перегрев которого отключает электроцепь от питания. Перегрев пластины происходит при перегрузки в сети. Понятно, что нагрев и соответственно отключение цепи происходит не мгновенно, а через некоторое время. В зависимости от прогрева автомата защиты это время может быть менее секунды или несколько десятков секунд.

Переходим к неисправностям электрики квартиры.

Неисправность автоматического выключателя в электросети

У вас периодически выбивает автоматический выключатель. Вероятностные причины этого в следующем:

Короткое замыкание в цепи;
Перегрузка в сети;
Повреждение проводов периодически приводящие или к короткому замыканию или перегрузке.

Для начала нужно диагностировать электрическую сеть на перегрузку и короткое замыкание. Если этих неисправностей не обнаружено, а автомат все равно отключается, то очень вероятна неисправность самого автоматического выключателя.

Проверка автоматического выключателя

Сделайте элементарную проверку автоматического выключателя.

Отключите электропитание квартирного щитка;
Отключите все автоматы защиты;
Пощелкайте рычаг взвода автоматического выключателя. Он должен включаться и выключаться с характерным звуком «щелк».
Если щелчка не слышно автомат неисправен и требует замены.
Если щелчок есть, измерительным прибором измерьте сопротивление между клеммами автомата защиты. При «вкл.» автомата сопротивление должно быть близко к нулю. При «выкл.» автомата сопротивление должно быть близко к бесконечности.

Однако даже если диагностика автомата показала, что автомат исправен это не значит, что исправна уставка (тепловой расцепитель) автомата защиты.

Вообще говоря, заводская неисправность автоматических выключателей не такая уж редкость и выбор автомата защиты имеет важное значение. Что уж говорить о возникающих неисправностях автоматов в процессе работы.

Например, сработал автомат пару раз и вышел из строя. Или «пережил» слишком большой сверхток и вышел из строя.

Нельзя исключать неисправность самого автомата защиты, как основной причиной его периодического отключения.

Совет, поменяйте автомат защиты на новый, предварительно заново сделайте расчет автомата защиты.

Установка автоматического выключателя дело простое, а такая замена может избавить вас от капитальных работ по поиску других неисправностей электрики квартиры.

©Ehto.ru

Статьи по теме

Ремонт электрикиавтомат защиты электропроводки, автоматический выключатель группы, выключатель квартиры дома, замыкание проводки, защита проводки, неисправность проводки в квартире, перегрузка в доме, сеть электрическая

Как заменить автомат в щитке и кто должен оплачивать замену?

Статья
Видео

Каждый защитный аппарат имеет определенный срок работы, автоматический выключатель тоже не исключение. Если данное устройство выходит из строя, то необходимо сразу же его заменить. Как правильно сделать замену, а также какие причины неисправности важно знать не только электрику, но и каждому домовладельцу для того, чтобы он мог исправить проблему в экстренном случае. В этой статье мы подробно рассмотрим, как заменить автомат в щитке и кто должен платить за эту работу в разных случаях.

Причины замены автоматов
Технология замены
Демонтаж старого автоматического выключателя
Установка нового аппарата защиты
За чей счет выполняются работы

Причины замены автоматов

Существуют две основные причины:

Частое срабатывание тепловой защиты.
Постоянная работа на пределе возможностей.

Бывает, что даже после первого срабатывания системы тепловой защиты автомат перестает работать. Однако внешне эту поломку заметить невозможно. Важно знать, что электромагнитный и тепловой расцепитель – это не одно и тоже. Чаще всего поломки происходят из-за подгорания, а в последствии, и полного сгорания контактных зажимов, а также самих корпусов модульных устройств. Это происходит в основном через ненадежный и некачественный контакт. Если проводка сделана алюминиевым проводом, то в местах соединения со временем жила будет ослаблена. Алюминий более мягкий металл и контактные соединения с алюминиевым проводом со временем ослабевают, алюминий «плывет». Для того чтобы избежать негативных последствий необходимо раз в 2-3 года подтягивать контактные зажимы автоматов.

Еще одна из причин – это заводской брак, однако это бывает крайне редко. Для избежания брака, следует не экономить, и выбирать автоматы известных брендов. О лучших производителях автоматических выключателей мы рассказывали в отдельной публикации. Следует быть внимательным, ведь при монтаже этот брак никак не дает о себе знать, однако при нагрузке он себя обязательно проявит. Независимо от причины, по которой устройство перестало работать, следует сразу же осуществить замену автомата, в противном случае сбои в работе могут привести к возгоранию электропроводки.

Также необходимость замены защитных аппаратов возникает, если стоят старые пробки, а не новые автоматические выключатели. О том, как заменить пробки на автоматы, мы также рассказывали в подробности!

Технология замены

Демонтаж старого автоматического выключателя

Ремонт или восстановление таких устройств не осуществляется. Причиной этому служит достаточно сложная схема, и при этом покупка новых автоматов обойдется недорого. В основном, при поломке данного аппарата, его просто заменяют на новый с аналогичными характеристиками, то есть с тем же номиналом, классом, отключающей способностью.

Перед демонтажем автомата необходимо полностью обесточить линию, которая питает заменяемое устройство от сети. Иногда замену осуществляют под напряжением, однако в таких случаях замену должен осуществлять только специалист. Если работы ведутся, не отключая электричество, то следует быть очень внимательным и осторожным, особенно если корпус в очень плохом состоянии, как на фото ниже.

Обычно зажимные пластины свариваются друг с другом, что приводит к невозможности откручивания зажимного винта. Для осуществления демонтажа в такой сложной ситуации необходимо иметь определенные навыки и опыт. Чтобы упростить задачу следует изначально оставлять запас проводов в щите.

Если провод, подключенный к автомату, оплавлен, автомат обгорел, то при установке нового автомата обгоревший, оплавленный участок провода должен быть полностью удален и к новому автомату должна быть подсоединена только чистая, вновь зачищенная жила – только так можно быть уверенным в надежности. То есть в любом случае должен быть запас. Если запаса не было и пришлось подключать обгоревший провод, тем более алюминиевый как на фото, то высока вероятность, что контакт автомата опять обгорит, так как жила, которая подвергалась перегреву, уже не имеет прежней нагрузочной способности и может быть более хрупкой, чем целый провод.

Большая часть автоматических выключателей в электрощитке отвечает только за какую-то отдельную линию, которая питает, например, розетки или освещение жилого дома. Поэтому, обесточить подобный автомат очень просто – необходимо отключить вводной пакетник, который находится обычно на лестничной клетке в подъезде.

Однако может потребоваться замена автоматического выключателя, который находится перед счетчиком, еще его называют вводным автоматом. Вводной аппарат, если это в хрущевке или многоэтажном панельном доме, тоже находится на лестнице в электрощите. В частных домах такое устройство может быть на 380В, его еще называют трехполюсным автоматом. Замена такого автоматического выключателя осуществляется специалистом, т.к. вводные автоматы в щитке опломбированы, а за срыв пломбы грозит немалый штраф.

После обесточивания сети, нужно проверить с помощью индикатора и убедится, что питание полностью отключено. Далее следует подобрать необходимую отвертку и раскрутить зажимной винт. После отсоединения, провода следует раздвинуть в стороны.

В новых щитках автоматические выключатели крепятся на DIN-рейку. Если делать демонтаж в таком щите, это гораздо проще. В нижней части устройства есть отверстие, в которое вставляется отвертка и оттягивается вниз. После снятия нижней защелки следует подтянуть низ автомата.

Однако еще во многих домах есть автоматические выключатели старого образца, которые не крепятся на рейку, а закрепляются с помощью длинного винта. Очень сложно снять устройство, у которого данные винты приржавели либо прикипели.

Установка нового аппарата защиты

Первое, что нужно сделать, чтобы заменить автомат в щитке — это вставить новый автоматический выключатель на место прежнего. Процесс таков: ставим защелку верхней части устройства на рейку и задвигаем нижнюю часть до упора и щелчка. Следующий этап – это работа с проводами. При необходимости их нужно зачистить, далее вставить в зажимные отверстия и зажать винт. Всегда нужно обращать внимание на состояние подключаемых проводов и если есть следы оплавления, подгорания жилы, сильная деформация жилы, то данный участок нужно удалить и заново зачистить провод для подключения.

Работоспособность автоматических выключателей проверяется специальным оборудованием путем их прогрузки — проверки время-токовых характеристик. Без специального оборудования просто так не определить, что тепловой или электромагнитный расцепитель не работают либо работают не в соответствии с заявленными характеристиками. И получается, что неисправность автомата можно обнаружить только тогда, когда он не сработает, когда необходимо – то есть узнать о его неисправности можно будет только по последствиям перегрузки или короткого замыкания (повредится сам автомат, проводка либо розетка). То есть можно приобрести новый автомат с браком, поставить его, он может 10 лет стоять, и человек не будет подозревать о его неисправности пока не будет аварийной ситуации в электропроводке – перегрузки или КЗ.

Также вы должна осознавать, что автомат любого производителя может быть с заводским браком. На предприятиях, когда заказывают несколько десятков автоматов для нового распределительного щитка всегда проводят их проверку (прогрузку) перед установкой, так как очень часто попадется брак продукции, даже самых лучших брендов.

В быту не производят проверки, поэтому всегда должен быть установлен резервирующий защитный аппарат, установленный на вводе, который обесточит поврежденный участок электропроводки в случае отказа одного из автоматических выключателей. И лучше для надежности иметь дополнительно вводной автомат в домашнем щитке, так как автомат, который стоит с прибором учета в подъезде либо на опоре располагается дальше и соответственно он менее чувствителен к увеличению тока. Также если автомат на вводе перед счетчиком установлен вне помещения, то его время-токовая характеристика изменяется при изменении температуры. Например, чем ниже температура окружающей среды, тем больше ток и время срабатывания теплового расцепителя, то есть при отказе одного из автоматов в домашнем щитке повредится проводка до того, как сработает данный автомат.

Важно! При замене автомата на более мощный нужно быть уверенным, что данное изменение не повлияет негативно на схему электропроводки. Все же если такая замена необходима, то следует проконсультироваться со специалистом.

На видео наглядно показывается, как заменить старые автоматические выключатели в электрощитке на новые:

За чей счет выполняются работы

При неисправности устройства, у хозяев могут возникать вопросы: кто должен менять автоматы в щитке, платно или бесплатно осуществляется замена. Итак, если идет речь о вводном устройстве, которое находится перед счетчиком, то оно является общедомовым имуществом, поэтому приобрести и заменить его должна компания за деньги, которые хозяева платят каждый месяц.

Однако важно также знать, за чей счет происходит замена остальной защитной аппаратуры. Все, что находится за счетчиком, является собственностью владельца данного жилья, соответственно и покупать, и заменять необходимо самостоятельно. Конечно заменять автоматический выключатель можно и своими руками, однако лучше если этим будет заниматься специалист.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, как заменить автомат в щитке своими руками. Надеемся, наша пошаговая инструкция была для вас полезной и помогла понять всю сущность замены!

Рекомендуем также прочитать:

Как заменить электропроводку в квартире
Что делать, если сгорел электросчетчик
Кто должен оплачивать замену электросчетчика

Adblock
detector

Экран Sandia, вдохновленный морскими ракушками, защищает материалы в агрессивных средах – LabNews

Экологически безопасное покрытие превосходит обычные материалы

СЛАДКАЯ ПРОЧНОСТЬ — Исследователь из Sandia Гуанпин Сюй использует цифровой оптический микроскоп для изучения необычно твердых покрытий, изготовленных в его лаборатории. Цель состоит в лучшей и более дешевой защите инструментов и водителей от опасности быстро движущихся обломков, которые выбрасывает машина Sandia Z при стрельбе.

Покрытия также предлагают много других возможностей. (Фото Брета Латтера)

Слово о необычайно недорогом материале, достаточно легком, чтобы защитить спутники от мусора в холодном космическом пространстве, достаточно прочном, чтобы укрепить стенки герметичных сосудов, работающих в обычных земных условиях, и при этом достаточно термостойкого при температуре 1500 градусов по Цельсию, или 2732 градуса. Фаренгейт, чтобы защитить инструменты от летящих обломков, поднимает вопрос: какой единственный материал может сделать все это?

Ответ, найденный в Сандии, сладок как сахар.

Это потому, что на самом деле это сахар — очень тонкие слои кондитерского сахара из бакалейных лавок, сожженные до состояния, называемого сажей, с вкраплениями лишь чуть более толстых слоев кремнезема, одного из самых распространенных материалов на Земле, и обожженных . Результат напоминает тонкий слоеный пирог, или, точнее, органические и неорганические слои морской раковины, каждый слой помогает следующему сдерживать и смягчать шок.

«Материал, способный выдерживать различные воздействия — механические, ударные и рентгеновские — можно использовать, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды», — сказал исследователь Sandia Гуанпин Сюй, руководивший разработкой нового покрытия. «Этот материал был недоступен. Мы считаем, что наш слоистый нанокомпозит, имитирующий структуру морской раковины, является таким ответом».

Что наиболее важно, Гуанпин сказал: «Самособирающееся покрытие не только легкое и механически прочное, но и достаточно термически стабильное, чтобы защитить инструменты в экспериментальных термоядерных установках от мусора, который они создают сами, где температура может колебаться около 1500 ° C. Это было первоначальным направленность работы».

«И это может быть только начало», — сказал консультант Рик Спилман, старший научный сотрудник и профессор физики Лаборатории лазерной энергетики Рочестерского университета, которому приписывают руководство первоначальным проектом Z-машины Sandia, одной из целей, для которой предназначен новый материал. «Вероятно, есть сотня применений, о которых мы не подумали». Он предполагает, что возможное применение электродов задерживает, а не блокирует эмиссию электронов с поверхности.

Помощь в ядерной живучести

Покрытие, которое можно наносить на различные подложки без проблем для окружающей среды, было предметом заявки на патент Sandia в июне 2021 года, приглашенного доклада на конференции по импульсным источникам питания в декабре 2021 года и снова в недавней технической статье в MRS Advances. , ведущим автором которой является Гуанпин.

ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА — Физик Чад Маккой из машины Sandia Z загружает образцы покрытий в держатели. Когда Z срабатывает, исследователи будут наблюдать, насколько хорошо определенные покрытия защищают объекты, сложенные за ними. (Фото Брета Латера)

Работа была выполнена в расчете на повышенную защиту, которая потребуется для защиты тестовых объектов, диагностики и драйверов внутри более мощных импульсных машин будущего. Машина Z импульсной мощности Sandia — в настоящее время самый мощный производитель рентгеновских лучей на Земле — и ее преемники, безусловно, потребуют еще большей защиты от обломков от сил, которые могут сравниться с многочисленными динамитными шашками, взрывающимися на близком расстоянии.

«Новая защита должна благоприятно повлиять на нашу ядерную выживаемость», — сказал автор статьи и физик Sandia Чад Маккой. «Z — самый яркий источник рентгеновского излучения в мире, но количество рентгеновского излучения составляет всего пару процентов от общей высвобождаемой энергии. Остальное шок и обломки. Когда мы пытаемся понять, как материя — например, металлы и полимеры — взаимодействуют с рентгеновскими лучами, мы хотим знать, повреждает ли мусор наши образцы, изменяет ли их микроструктура. Прямо сейчас мы достигли предела, когда можем защитить материалы образцов от нежелательных воздействий, но более мощные испытательные машины потребуют лучшей защиты, и эта новая технология может обеспечить соответствующую защиту».

Возможны другие, менее специализированные применения.

Недорогой, экологически безопасный щит достаточно легкий, чтобы летать в космос в качестве защитного слоя на спутниках, потому что требуется сравнительно мало материала для достижения такой же устойчивости, как у более тяжелого, но менее эффективного щита, который в настоящее время используется для защиты от столкновений с космическим мусором. «Спутники в космосе постоянно сталкиваются с обломками, движущимися со скоростью несколько километров в секунду, с той же скоростью, что и обломки с Z», — сказал Чад. «Благодаря этому покрытию мы можем сделать защитный экран тоньше, уменьшив вес».

Более толстые защитные покрытия достаточно прочны, чтобы укрепить стенки сосудов под давлением, когда дополнительные унции не являются проблемой.

Ожидается резкое снижение затрат

По словам Гуанпина, стоимость материала для изготовления покрытия диаметром 2 дюйма из нового защитного материала толщиной 45 миллионных долей метра или микрона составляет всего 25 центов. Напротив, бериллиевая пластина — наиболее точно соответствующая тепловым и механическим свойствам нового покрытия и используемая на установке Z компании Sandia и в других местах плавки в качестве защитных экранов — стоит 700 долларов по последним рыночным ценам за квадратный дюйм. Пластина толщиной 23 микрона, что в 3800 раз дороже новой пленки такой же площади и толщины.

Оба покрытия могут выдерживать температуры значительно выше 1000 C, но еще одно соображение заключается в том, что новое покрытие является экологически безопасным. Для облегчения процесса покрытия добавляется только этанол. Бериллий создает токсические условия, и его окрестности необходимо очищать от опасности после его применения.

НОВЫЙ КОНКУРЕНТ — Механические свойства репрезентативных высокопрочных материалов по сравнению с натуральными морскими раковинами и покрытием, разработанным Sandia. (Рисунок Алисии Бустиллос; данные предоставлены Хунью Фан и Гуанпин Сюй)

Как проходило тестирование

Принцип чередования органических и неорганических слоев, основной фактор долговечности ракушек, является ключом к укреплению покрытия Sandia. Слои органического сахара, сожженные до сажи, действуют как герметик, говорит менеджер Sandia и автор статьи Хонгью Фань. Они также предотвращают распространение трещин в структуре неорганического кремнезема и обеспечивают слои амортизации для повышения ее механической прочности, как сообщалось 20 лет назад в более ранней попытке Sandia имитировать режим морской раковины.

Грег Фрай-Мейсон, руководитель кампании Sandia по программе «Гарантированная выживаемость и маневренность с импульсной мощностью», или ASAP, кампании «Лабораторные исследования и разработки», финансирующей исследование, изначально сомневался по поводу введения углерода.

«Я думал, что органические слои ограничат применимость, поскольку большинство из них разлагаются при температуре от 400 до 500°С», — сказал он.

Но когда концепция сажи продемонстрировала устойчивость к температуре более 1000°C, положительный результат преодолел самый большой риск, с которым, по мнению Грега, столкнулся проект.

Покрытия, похожие на морские ракушки, первоначально испытанные в Sandia, имели от нескольких до 13 слоев. Эти чередующиеся материалы прижимались друг к другу после нагревания попарно, так что их поверхности сшивались. Испытания показали, что такие переплетенные нанокомпозитные слои кремнезема с жженым сахаром, известные как сажа после обжига, на 80% прочнее, чем сам кремнезем, и термически стабильны примерно до 1650 °C. процесс центрифугирования, можно запекать партиями, а их отдельные поверхности по-прежнему удовлетворительно сшиты, что избавляет от утомительной запекания каждого слоя. Более эффективный процесс достиг почти такой же механической прочности.

Исследование покрытия было профинансировано ASAP для разработки методов защиты диагностических и тестовых образцов на Z и импульсных силовых установках следующего поколения от летящих обломков.

— Это покрытие соответствует требованиям, — сказал Грег.

Последние статьи Нила Сингера

Косая свая из прошлого: восстановление послегара свай

Сжигание косых свай является традиционной практикой лесного хозяйства и остается наиболее распространенным методом утилизации древесных отходов, используемым в лесном хозяйстве сегодня. (Фото Л. Ашерина)

Летом 2007 года коллеги из Лесной службы США Чак Роудс и Лиз Шнакенберг были в производственной поездке на севере Колорадо, когда Чак указал на щели, видимые в сосновом лесу примерно в полумиле от них — шрамы, образовавшиеся в результате сжигания косой кучи после спила бревна. сокращение продаж на 40–50 лет назад. «Я был поражен и обеспокоен тем, что вы все еще можете их увидеть, — вспоминает Шнакенберг, гидролог из национального леса Медисин-Боу-Раутт, — потому что во время этой производственной поездки мы имели дело с большим количеством сосны, сосны и сосны, погибшей от жуков. создавая сгоревшие кучи древесной стружки размером с кондоминиум, которые были больше, чем я когда-либо видел ». Она начала задаваться вопросом, оставят ли нынешние сваи значительные шрамы, которые сохранятся через 50 лет.

Роудс, биогеохимик-исследователь исследовательской станции Скалистых гор (RMRS), несколько лет назад сам заинтересовался последствиями сжигания свай. Глядя вниз из окна самолета во время пролета, поврежденного короедом, он заметил сотовую структуру отверстий в лесном покрове возле экспериментального леса Фрейзер в округе Гранд, штат Колорадо; эти отверстия оказались наследием прошлых ожогов свай. В то же время коллега Роудса Паула Форнвальт, эколог-исследователь из RMRS, заметила, как часто в ходе своих исследований она сталкивалась с заросшими сорняками гарями в сосновых лесах пондерозы, некоторым из которых, по-видимому, уже несколько лет или даже десятилетий. . Стойкие последствия горения свай, казалось, были повсюду.

Сжигание подкосных свай является традиционной практикой лесного хозяйства и остается наиболее распространенным методом удаления древесных отходов, используемым в лесном хозяйстве сегодня. Только в Национальных лесах северного Колорадо насчитывается более 140 000 куч древесных отходов, или «косых», которые тихо ждут, чтобы их сожгли, — большая часть из них образовалась в результате спасательных рубок и мер по снижению опасности, проводимых в ответ на широко распространенную гибель сосны скрученной. от жука горной сосны. Тысячи дополнительных свай также найдены в национальных парках и других лесных массивах на севере Колорадо; эта косая черта вызвана как эпидемией жуков, так и восстановлением лесов и прореживаниями, которые являются неотъемлемой частью управления лесами. Сжигание свай является относительно недорогим вариантом снижения риска возникновения пожара, связанного с послеуборочной рубкой (по сравнению с такими альтернативами, как пережевывание), и менее спорным, чем сжигание в массовом порядке в густонаселенных зонах сопряжения с дикими землями. Но при сжигании сваи почва нагревается в течение длительного времени — намного дольше, чем обычный лесной пожар, — и часто на большую глубину и при более высокой температуре. В краткосрочной перспективе это приводит к выбросу питательных веществ, что может вызвать проблемы с качеством воды в близлежащих ручьях. А в долгосрочной перспективе сжигание, по-видимому, приводит к образованию пустырей, заполненных травой и разнотравьем, которые могут — и часто так и остаются — оставаться без деревьев десятилетиями.

Сжигание свай может привести к образованию пустырей, заполненных травой и разнотравьем, которые часто остаются безлесными в течение десятилетий, как видно на этом аэрофотоснимке 40-летнего восстанавливающегося сосняка в округе Гранд, штат Колорадо. (Фото К. Роудса)

Из-за беспокойства по поводу более широких последствий стойкости прошлых шрамов от ожогов свай в сочетании с отставанием свай, которые должны быть сожжены, Роудс, Форнвальт и Шнакенберг организовали тур «Мили свай» с персоналом из Национального леса Медицины Боу-Раутт и Региональное отделение Лесной службы Скалистых гор (регион 2) осенью 2011 года. Эта поездка вызвала беседу между исследователями и менеджерами, чтобы обсудить исторический контекст сжигания свай и его актуальность для современной обработки придорожного и ландшафтного топлива. Здесь исследователи Роудс и Форнуолт узнали о некоторых основных вопросах, которые возникали у лесников по поводу сжигания свай, в том числе: имеет ли значение размер сваи и какие виды реабилитационных процедур могут повлиять на процесс восстановления рубцов после ожога сваи? Благодаря серии наблюдательных и экспериментальных исследовательских проектов они начали находить некоторые ответы, которые помогут менеджерам принимать решения о размере свай и вариантах реабилитации.

Ощущение горения: многолетнее наследие сжигания свай

Основное различие между лесным пожаром и горением свай заключается в количестве топлива на данной площади. «При горении кучи топливо концентрируется в определенной области, и это место становится очень горячим», — говорит Форнуолт. Тепловое повреждение обычно ограничивается несколькими дюймами верхнего слоя почвы, но это может иметь значительные последствия, поскольку это основная зона биологической активности в лесной почве. Огонь сжигает большую часть или все органическое вещество, убивает почвенные микробы, корни растений и семена, а также влияет на кислотность почвы, азот и физические свойства. Сжигание косых свай, построенных из древесины большего диаметра, может создать условия, подобные печи, в центре сваи, нагревая почву до температуры, превышающей 500 ° C, и окисляя минеральную почву в красноватые, похожие на кирпич куски. Но даже несмотря на то, что поколения почвоведов задокументировали эти немедленные изменения, неясно, почему следы от ожогов остаются безлесными и, следовательно, видимыми в течение десятилетий. Как замечает Роудс: «Мы знаем, что становится жарко, но что еще происходит? Нам нужно выяснить, какова долгосрочная траектория этих шрамов от ожогов, определить, нуждаются ли они в восстановлении, и узнать, как это лучше всего сделать».

В масштабе отдельной кучи в большом лесу воздействие на почву кажется незначительным — в конце концов, шрамы от ожогов исторически составляли в среднем всего 10-15 метров в диаметре (со временем они увеличивались). Но когда вы умножаете эту площадь на количество прошлых и будущих сжиганий свай, легко понять, почему растет озабоченность по поводу этой практики. Чтобы оценить масштаб проблемы на местном уровне, Роудс и Форнуолт работали с лесоустроителями и специалистами по ресурсам в Национальном лесу Медисин-Боу-Раутт, чтобы определить и оценить возраст более 7500 рубцов от свай, образовавшихся в сосновых насаждениях в этом лесу с 19 года.60. Отверстия свай в среднем составляли около 3% обрабатываемых площадей и превышали 8% на некоторых отдельных участках. Другие исследования показали, что площадь, покрытая шрамами от ожогов, может достигать 15% от площади лечения.

Роудс и Форнуолт выбрали подмножество этих гарей разного возраста, начиная с 1960-х годов по настоящее время, чтобы сравнить количество деревьев в гарях с соседним лесом, который восстановился после рубки. Их результаты подтвердили то, что можно ясно увидеть в полевых условиях: рубцы от ожогов составляли всего 10% от плотности деревьев окружающего насаждения, при этом самые старые рубцы оставались такими же безлесными, как и более свежие. Количество саженцев также было низким в рубцах всех возрастов, что указывает на то, что восстановление леса в этих районах не просто задерживается — оно просто не происходит. Кустарники, обычно встречающиеся в соседнем восстанавливающемся лесу, такие как Vaccinium, также отсутствуют в рубцах от ожогов. Очевидным долгосрочным наследием сжигания свай является удаление деревьев и кустарников из шрамов от ожогов на десятилетия.

По словам Эрика Шредера, почвоведа из национальных лесов Арапахо и Рузвельта, руководителям полезно знать, что каждое сжигание свай создает долговременный шрам. Он говорит: «Мы адаптируемся и всегда стараемся использовать лучшие доступные методы. Это исследование помогает нам описывать и прогнозировать потенциальные последствия сжигания свай в наших отчетах о воздействии на окружающую среду». Дополнительная информация может помочь менеджерам определить, что нужно делать по-другому.

Варианты снижения кратковременного воздействия сжигания свай

Сжигание свай, построенных из древесины большего диаметра, может создать условия, подобные печи, которые могут нагревать почву выше 500 °C и превращать минеральную почву в красноватые, похожие на кирпич куски. (Фото К. Роудса)

Сжигание косых отвалов оказывает как краткосрочное, так и долгосрочное воздействие на экосистему. Сжигание кучи увеличивает доступность питательных веществ, что может создавать проблемы с качеством воды вблизи ручьев, особенно из-за стока нитратов. Зная это, менеджеры исторически размещали сваи вдали от ручьев, но эпидемия горного соснового лубоеда изменила это положение. «После того, как появились жуки, нам пришлось провести обработку придорожных препятствий, чтобы у нас не падали мертвые деревья на автомобили. Мы расчищали полосы шириной 100-200 футов и создавали много костров возле ручьев, где мы обычно избегаем рубки. Но мы не можем избежать этого здесь, потому что дороги часто строятся возле ручьев», — объясняет Шнакенберг. Голая почва, высокое содержание питательных веществ и низкий растительный покров на шрамах от ожогов также способствуют заселению неместными сорняками. Управляющие лесами в национальных лесах Медисин-Боу-Рутт и Арапахо и Рузвельт хотят знать, как лучше спроектировать косые сваи, а также какие восстановительные процедуры после сжигания они могут применить для улучшения восстановления сгоревших свай с краткосрочными целями сокращения эти проблемы стока питательных веществ и колонизации сорняков. «Я думаю, что есть желание что-то сделать, но это стоит денег, поэтому мы хотим быть уверены, что то, что мы делаем, эффективно», — отмечает Шнакенберг.

В краткосрочной перспективе основной целью реабилитационных процедур является покрытие голой почвы внутри шрамов от ожогов, чтобы удержать почву и питательные вещества на месте, а также предотвратить заселение территории сорняками. По словам Форнвальта, обычная операционная процедура для таких обработок заключается в скарификации (шероховатости поверхности почвы), а затем в засеве. Но, добавляет она, «менеджеры сказали мне, что если скарификация окажется неэффективной, они будут очень рады, что ей не придется заниматься, потому что это занимает много времени, а работа с пеплом очень грязная». Мульчирование следов ожогов древесной щепой также является вариантом в некоторых случаях и может помочь предотвратить колонизацию сорняков, сохраняя при этом азот почвы, выделяемый при сжигании. По словам Шнакенберга, менеджеры также задаются вопросом, лучше ли строить больше маленьких свай или меньше больших свай. Предполагается, что маленькие сваи сжигают большую площадь поверхности, но не так сильно горят и, следовательно, восстанавливаются быстрее, а большие сваи горят горячее, но имеют меньшую общую площадь. Верно ли это предположение, «это то, что менеджеры должны знать, потому что в некоторой степени мы можем ограничить размер кучи или поощрять создание более крупных куч, в зависимости от того, что лучше для восстановления», — отмечает она.

Чтобы помочь менеджерам ответить на некоторые из этих вопросов, Роудс и Форнуолт провели экспериментальное сравнение манипуляций с поверхностью и поправок, направленных на разработку быстрых и экономичных вариантов восстановления для небольших и средних участков горения свай. Хотя их исследования продолжаются, результаты, описанные ниже, могут помочь менеджерам в планировании реабилитации после ожогов.

Восстановление небольших, сооруженных вручную шрамов от ожогов свай

Чтобы протестировать варианты восстановления небольших свай (диаметром < 5 метров), Роудс и Форнуолт провели исследования, в ходе которых изучалось, как мульчирование влияет на почву и растения, посев и обработка скарификаторами в рубцах, выжженных вручную сваями в сосновых лесах пондероза и сосновых лесах переднего хребта Колорадо. Они обнаружили, что при горении небольших свай обнажалась голая земля и увеличивалось содержание азота в почве, как и при сжигании больших свай, и что удары были наиболее интенсивными в центре сваи. Более удивительным открытием было то, что в течение двух лет кучи, оставленные для восстановления без какой-либо восстановительной обработки, имели такое же количество травы и разнотравья, как и кучи, в которые были добавлены семена. Это ценная информация для менеджеров, которым интересно, как относиться к этим областям. По словам Роудса, «наше главное сообщение заключается в том, что многие из этих небольших геморроидальных узлов не нуждаются в последующем лечении».

Когда древесина из крупных штамбов составляет значительную часть штабеля, например, в районах с высокой смертностью деревьев, высокая температура почвы под штабелями с большей вероятностью вызовет устойчивые изменения почвы. (Фото К. Роудса)

Тем не менее, восстановление небольших свай может потребоваться в чувствительных районах, таких как проблемы с качеством воды или сорняками. Например, обработка мульчированием древесной щепой удерживает избыток азота, образующийся при сжигании кучи, и, если она достаточно толстая, может предотвратить появление сорняков. Роудс говорит: «Мы рекомендуем мульчировать сразу после сжигания на заросшем участке или там, где есть проблемы с качеством воды. Если вы хотите мульчировать, чтобы азот не попадал в ручей, вам нужно заняться этим прямо сейчас». Они также обнаружили несколько вредных сорняков, присутствующих на участках их исследований, которые могли проникать в необработанные шрамы. «Если вы заинтересованы в улучшении состава местных видов и беспокоитесь о неместных, хорошей идеей будет засев небольших куч местной смесью семян», — говорит Форнуолт. Хотя это исследование проводилось в основном в северном Колорадо, исследователи предполагают, что их выводы могут быть применимы и в других хвойных лесах региона Скалистых гор.

Восстановление шрамов от ожогов больших свай после обработки придорожных опасностей

Основным фактором, определяющим размер косой сваи, является операционный. Если операция резания выполняется вручную, сваи, как правило, изготавливаются вручную и, следовательно, меньшего размера; если для создания косой черты задействовано оборудование, то косые сваи также обычно изготавливаются машинным способом и, следовательно, имеют больший размер. «Если у вас задействована машина, самая маленькая куча, которую вы можете сделать, все равно будет довольно большой, а шрам может быть слишком большим, чтобы восстановить его самостоятельно», — говорит Форнуолт. Изменения в предписаниях по закладке и подсечке, а также в стандартах использования древесины привели к увеличению размера штабеля за последнее десятилетие. Размер шрама от свай, построенных машинным способом, составляет в среднем девять метров в диаметре, что в три раза больше размера средней сваи, построенной вручную.

Предыдущее исследование USFS показало, что размер кучи сам по себе не определяет, где будет обнаружена самая высокая температура почвы или наибольший ущерб, поскольку большая часть тепла при пожаре повышается независимо от размера. Однако размер материала в куче действительно имеет значение. Когда крупноствольная древесина составляет значительную часть штабеля, как это бывает в местах с высоким

В некоторых случаях засев механически скарифицированных ожогов семенами местной травы не обеспечил никакого травяного покрова; на этих участках, где посев не удался, также были почвенные колеи и запруды (фото C. Rhoades).

гибели деревьев температура почвы под сваями, скорее всего, превысит температуру окисления почвы в 500 °C. Огромные кучи мертвых сосновых стволов, подобные тем, которые накапливаются в лесах, уничтоженных жуками, представляют собой наихудший сценарий образования долговременных шрамов от ожогов.

Fornwalt и Rhoades оценили влияние реабилитационных обработок на восстановление этих более крупных машинных свай, образовавшихся в результате обработки придорожных опасностей после уничтожения жуков, сравнив эффекты посева местным горным костром, механической скарификации, выполнения обоих действий и бездействия. . Местная трава горного костра (Bromus marginatus), собранная у местных жителей, была посеяна, потому что она обеспечивает быстрое укрытие и, как известно, хорошо растет вдоль обочин. Гусеничные экскаваторы использовались для разгребания и разрыхления следов ожогов.

Они обнаружили, что засев горного костра эффективно восстанавливает растительность после ожогов. Форнвальт говорит: «Бром — хороший вариант для покрытия голой земли в этих шрамах, но было бы полезно разработать некоторые смеси семян местных растений, которые также хорошо себя зарекомендовали бы». С другой стороны, механизированная скарификация оказалась неэффективной - скарифицированные ожоги имели такой же растительный покров, как и необработанные. В некоторых случаях засев скарифицированных участков не обеспечил никакого травяного покрова после трех вегетационных периодов; на этих участках, где посев не удался, также были почвенные колеи и запруды. Роудс указывает: «Движение машин потревожило и уплотнило обнаженную сгоревшую почву». Негативные последствия машинной скарификации, вероятно, зависят от состава почвы и влажности участка.

Ценность этого эксперимента заключается в том, что в нем оценивалась обычная процедура реабилитации рубцов, состоящая из машинной скарификации с последующим посевом. Результаты, указывающие на то, что посев является ценным, но что скарификация может принести больше вреда, чем пользы, могут дать информацию о будущих практиках и сэкономить ограниченные средства. Роудс и Форнуолт рекомендуют менеджерам засевать большие кучи, чтобы покрыть голую землю. «Идея о том, что скарификация не всегда может быть эффективной, — это то, что мы постараемся включить в наш будущий подход. В скарификации есть аспект нарушения почвы, и если в этом нет необходимости, то мы можем использовать это время и деньги для чего-то более рентабельного», — говорит Шредер. Шнакенберг добавляет: «Мы обязательно воспользуемся этими выводами. Если засев будет дешевле и полезнее, чем скарификация, мы будем использовать эту информацию в будущих сваях для сжигания».

...И почему так мало деревьев в этих проемах

Учитывая известные последствия горения свай для почвы, логично предположить причинно-следственную связь между повреждением почвы и отсутствием деревьев. Однако эти проемы не лишены растений — обычно они заполнены травами и разнотравьем. «Почвы, безусловно, пострадали от пожаров, но когда я выхожу и вижу пышную растительность, я думаю, что почвы все еще продуктивны — должно быть, что-то еще удерживает деревья», — говорит Роудс. Но что это могло быть?

Одна из гипотез состоит в том, что травы и разнотравье, которые быстро приживаются после сжигания свай, могут быть главными виновниками того, что шрамы так долго остаются без деревьев. Форнуолт замечает: «Семена деревьев сжигаются вместе с косой чертой. К тому времени, когда сосны, отрастающие на вырубленном участке, дают семена, гари плотно зарастают разнотравьем и травой». Точно так же, как саженцам деревьев трудно заселить пригородный газон, любые саженцы деревьев, пытающиеся прижиться в этих местах, должны иметь дело с конкуренцией со стороны трав за свет и воду. «Возможно, пожар вызвал проблему, уничтожив все семена, но травы и разнотравье, вероятно, удерживают деревья на более длительный срок», — добавляет Роудс. Проемы с преобладанием разнотравья и травы привлекают диких животных, и также кажется возможным, что травоядные могут удерживать сосны от колонизации этих территорий. В настоящее время исследователи планируют лабораторные и полевые исследования, чтобы ответить на вопрос, не мешают ли измененная почва, густой травяной покров и/или растительноядность соснам расти в рубцах.
Значит, отсутствие деревьев в этих проемах обязательно плохо? Это зависит от вашей точки зрения. В конце концов, в школе лесного хозяйства большинство будущих менеджеров узнают о важности просек для увеличения разнообразия растений подлеска и дикой природы, которую они поддерживают. Но с таким количеством свай по всему лесу кумулятивный эффект сжигания свай на ландшафт будет значительным. Как говорит Форнвальт: «Вы можете нарисовать радужную картину в отношении подлеска и дикой природы, но также стоит отметить, что сжигание кучи вызывает изменения, которые кажутся постоянными».

Альтернативы сжиганию куч

Пока люди управляют лесами, вероятно, будут оставаться груды древесных отходов от хозяйственных работ. Зная о долговечности ворсовых шрамов от ожогов, есть смысл задаться вопросом — можно ли еще что-нибудь сделать с этим материалом? Одним из вариантов, очевидно, было бы просто оставить сваи на месте несгоревшими. Но, по словам Форнвальта, «у нас действительно нет четкого представления о том, что произойдет, если материал просто оставить на земле». Существует мнение, что сваи увеличивают риск пожара, и были сообщения о несгоревших сваях, образующих головешки при горении лесных пожаров. «Сваи сжигаются, потому что «мы всегда так делали», и основной причиной является сокращение количества топлива и его удаление. Кроме того, это обычно считается единственным логичным выходом из мелкого материала, если у вас нет экономически выгодного варианта», — объясняет Роудс. Наконец, Шнакенберг отмечает, что людям не нравится смотреть на большие кучи слэша, которые лежат без дела десятилетиями. «Это визуальная проблема. Эти сваи могут стоять 80 лет, и все это время под ними ничего не растет».

В Скалистых горах постепенно набирают обороты и другие варианты использования рубящего удара. В основном из-за стремления к развитию большего количества возобновляемых источников энергии лесосечные и древесные отходы используются для производства тепла и электроэнергии, биотоплива и таких продуктов, как биоуголь и активированный уголь. Один региональный проект, финансируемый Министерством сельского хозяйства США, Сеть биоэнергетического альянса Скалистых гор (BANR), изучает возможность использования убитой жуками лесной биомассы в качестве биоэнергетического сырья. Первый завод по производству биомассы в Колорадо, расположенный в Гипсе, вырабатывает электроэнергию из деревьев, погибших от жуков, с 2013 года. Тем не менее, всегда будут оставаться косые сваи, которые слишком недоступны для транспортировки, поэтому дальнейшая работа по смягчению последствий выгорания свай останется актуальной. особенно для чувствительных и труднодоступных мест.

Дополнительная литература

Rhoades, C.C., PJ Fornwalt, MW Paschke, A. Shanklin, and JL Jonas. 2015. Восстановление небольших шрамов от ожогов в хвойных лесах Переднего хребта Колорадо. Лесная экол. и Управление (представлено).

Роудс, К.С., и П.Дж. Форнуолт. 2015. Сжигание свай создает пятидесятилетнее наследие проемов в восстанавливающихся сосновых лесах в Колорадо. Лесная экология и управление 336:203-209.

Fornwalt, P.J., and C.C. Родс. 2011. Восстановление шрамов от косых свай в лесах Верхней горы на переднем хребте Колорадо. Журнал природных территорий 31: 177-182.

Буссе, доктор медицинских наук, К.Р. Хабберт и Э. Ю. Могаддас. 2014. Практика сокращения расхода топлива и ее влияние на качество почвы. Общий технический отчет Тихоокеанской юго-западной исследовательской станции PSW-GTR-241.

Профили ученых

Чак Роудс

ЧАК РОАДС — биогеохимик-исследователь исследовательской станции Скалистых гор. Он получил степень магистра. по экологии леса Университета штата Колорадо и докторскую степень. по биогеохимии лесов и экологии почв Университета Джорджии. В его текущем исследовании рассматриваются атмосферные, наземные и водные процессы, которые регулируют качество почвы и воды и поддерживают продуктивность лесов.

Лиз Шнакенберг

ЛИЗ ШНАКЕНБЕРГ – гидролог из национальных лесов Медисин-Боу-Раутт с более чем 20-летним опытом работы в Лесной службе США в управлении водоразделами. Она получила степень магистра в области науки о водоразделах в Университете штата Колорадо и степень бакалавра геологии в Колледже Колорадо. С 2004 года она является членом группы по обучению жителей прибрежных районов Колорадо и занимается планированием восстановления водосборных бассейнов после стихийных бедствий, таких как лесные пожары, наводнения и ураганы, как на национальном, так и на международном уровне.

Паула Форнвальт

ПОЛА ФОРНВОЛТ – эколог-исследователь исследовательской станции Скалистых гор.