НОВОСТИ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ "ЛЕСОПРОМЫШЛЕННИК"   -  ТЕХНИКА. ТЕХНОЛОГИИ. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРОИЗВОДСТВО. ОБРАЗОВАНИЕ. ВЫСТАВКИ

English version

The Timber Industry Worker

Журнал "Лесопромышленник"

Интернет-журнал "Лесопромышленник"

СЕГОДНЯ: БИОЭНЕРГЕТИКА

  

Количественная оценка лесосечных отходов после сортиментной заготовки леса харвестерами

С.П. Карпачёв,

профессор каф. транспорта леса

Московский государственный университет леса

Е.Н. Щербаков,

профессор каф. древесиноведения

Московский государственный университет леса

А.Н.Слинченков,

доцент каф. ТОЛП

Московский государственный университет леса

Лесосечные отходы - это древесные ресурсы в виде веток, вершинок, сучьев, которые образуются на лесосеке, как побочные древесные продукты деятельности лесозаготовительных предприятий. В России эти дополнительные древесные ресурсы в настоящее время используются недостаточно. В развитых лесных странах, таких как Финляндия и Швеция, напротив, древесные отходы из леса рассматриваются как важнейший источник для дальнейшего роста биоэнергетики. Наибольшие перспективы, как древесное топливо имеют лесосечные отходы.

В настоящей статье мы рассматриваем лесосечные отходы, образующиеся на лесосеке после сортиментной заготовки леса. Это наиболее сложный тип лесосечных отходов. Он характеризуется малыми концентрациями и большой территорией распространения. По своему виду это кучи ветвей, сучьев, вершинок, оставшиеся на лесосеке после обработки харвестером деревьев.

Лесохозяйственные требования устойчивого лесопользования включают контроль за лесосечными отходами. Лесохозяйственные нормы требуют, что бы все отходы были собраны и удалены с лесосеки. В крайнем случае, лесосечные отходы следует сжечь. Исследования показывают, что если лесосечные отходы используются как древесное топливо для местных нужд, то очитка лесосеки от лесосечных отходов может быть экономически выгодной. По мнению заинтересованных местных административных органов власти, наибольший эффект может быть достигнут, если передать сбор и переработку лесосечных отходов малым специализированным предприятиям. В этом случае информация о количестве и качестве лесосечных отходов для малых предприятий становится решающей для их успешной экономической деятельности.

Таким образом, эффективное решение лесохозяйственных и производственных задач использования лесосечных отходов связано с информацией о количестве и качестве этого древесного сырья. Эта информация должна быть точной и оперативной. Ниже излагается метод оперативной оценки лесосечных отходов.

В настоящей статье мы предлагаем для оценки скоплений лесосечных отходов использовать метод линейных пересечений. Суть метода заключается в том, что в пределах лесосеки проводят, так называемые, линии отбора (линии могут и не проводится, а учетчик просто идет через лесосеку). Все скопления лесосечных отходов, которые пересекаются с линиями отбора, учитываются. По этим скоплениям, как по выборке, делают вывод о всех скоплениях на лесосеке. Таким образом, метод линейных пересечений представляет собой статистический метод учета. Статистические методы учета широко применяются в лесном хозяйстве, например, в таксации. Они зарекомендовали себя, как достаточно точные и наименее трудоемкие.

В теории будем представлять кучи лесосечных отходов в виде скоплений правильной круговой формы в плане с радиусом R, которые далее мы будем называть скоплениями лесосечных отходов.

Рассмотрим плоский прямоугольный участок лесосеки размером L*H. Пусть на участке находится n скоплений лесосечных отходов (рис. 1).

Рис. 1. Типы скоплений древесных отходов на лесосеке

Будем считать, что все скопления лесосечных отходов имеют форму круга постоянного радиуса R. Пусть координаты центров скоплений X, Y подчиняются равномерному закону на интервалах [0, H], [0, L]. Проведем через участок линию отбора длиной l. Пусть угол ориентации этой линии f также подчиняется равномерному закону и определен на интервале [-/ 2, +/2]. Вероятность того, что произвольно выбранная линия L пересечет скопление R будет равна:

    (1)

где

+ - область благоприятных событий (пересечение скопления с линией отбора);

-полная система событий (всевозможные положения скопления на площадке).

Определим область благоприятных событий (пересечение скопления с линией отбора) +. Будем считать, что:

l > 2R    (2)

Используя теорию геометрических вероятностей, мы получили формулу для оценки количества скоплений лесосечных отходов Nоц. на лесосеке:

   (3)

где p - вероятность пересечения скопления линией отбора;

n число линий отбора;

li - длина i ой линии отбора;

F - площадь лесосеки;

mi число скоплений, пересекших i- ю линию отбора.

Если объем скоплений лесосечных отходов представить, например, в виде цилиндров высотой h, а линии отбора имеют одинаковую длину l, то формула (3) преобразуется к виду, удобному для оценки объема отходов, приходящегося на единицу площади лесосеки, м3/м2:

   (4)

где Kp - коэффициент полнодревесности куч лесосечных отходов;

Rср. - средний радиус скоплений;

hj - высота j ого скопления лесосечных отходов;

k - число скоплений, пересекшие линии отбора.


Из формулы (2) легко получить формулы для оценки и других характеристик лесосечных отходов, например, для оценки засоренности их минеральными примесями и определения влажности древесины, что очень важно при использовании отходов в качестве древесного топлива.

Формула (3) была получена теоретическим путем, в предположении, что все скопления лесосечных отходов имеют одинаковый радиус. Однако натурные измерения показали, что радиус скоплений отходов изменяется и подчиняется нормальному закону. Что бы установить влияние изменчивости радиуса скоплений нами были разработаны математические модели оценки скоплений лесосечных отходов методом линейных пересечений. Модели были реализованы на компьютере.

Рис. 2. Модель оценки скоплений лесосечных отходов переменного радиуса

Интерфейс компьютерной программы приведен на рис. 2. Исследования на компьютерных моделях подтвердили, что формула (3) может быть использована и в случае, когда радиус скоплений отходов меняется. В этом случае в вышеприведенную формулу вместо постоянного радиуса следует подставить средний радиус скоплений, пересекших линии отбора.

Рис.3. Зависимость необходимого числа линий для оценки скоплений

Как показали компьютерные эксперименты, ошибка в этом случае не превышает статистическую погрешность. На рис. 3. представлена зависимость необходимого числа линий для оценки скоплений, полученный с точностью 20% для доверительной вероятности 0,95. Число скоплений в экспериментах было принято равным 100 на 1 га. Моделировались скопления с постоянным радиусом, скопления с равномерным законом изменения радиусов и скопления с радиусом, изменяющимся по нормальному закону. На графике показана теоретическая кривая и точки экспериментов.

Выводы по работе:

1. Используя теорию геометрических вероятностей, мы получили формулу для оценки количества скоплений лесосечных отходов Nоц. на лесосеке (3).

2. Формула (3) была получена теоретическим путем, в предположении, что все скопления лесосечных отходов имеют одинаковый радиус. Однако натурные измерения показали, что радиус скоплений отходов не является постоянной величиной.

3. Исследования на компьютерных моделях подтвердили, что формула (3) может быть использована и в случае, когда радиус скоплений отходов меняется. В этом случае в вышеприведенную формулу вместо постоянного радиуса следует подставить средний радиус скоплений Rср., пересекших линии отбора.

Полностью статья опубликована в журнале "ЛЕСОПРОМЫШЛЕННИК" № 4 (56) - 2010

О Интернет-Журнале "Лесопромышленник"      Редакция     Партнеры     Реклама     Архив номеров    Ссылки о ЛПК     Каталог ссылок

 Иконка сайта сделана при помощи favicon.ru

©H&G - Studio 

© Интернет-журнал "Лесопромышленник" («The Internet-magazine «Lesopromyshlennik»)

Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-32798  от   11.08.2008 г.

E-mail: priorov@lesopromyshlennik.ru, karpachev@mgul.ac.ru.

При цитировании информации гиперссылка на Интернет-журнал "Лесопромышленник"  обязательна.
Использование материалов журнала в коммерческих целях допускается только с  письменного разрешения редакции.

 

С целью ограничения спам-рассылок в электронных адресах символ "@" замещён на "[at]". Приносим свои извинения за причиненное неудобство.