авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Оптимизация параметров технологических процессов лесопромышленного комплекса дальнего востока на принципах устойчивого лесопользования

-- [ Страница 2 ] --

Структурная схема проведения исследований представлена на рисунке 1. Постановка задач исследований осуществлялась путем анализа литературных источников, практических аспектов лесопользования и собственных идей автора. Изучение состояния и динамики лесосечного фонда проводилось по лесоустроительным материалам с использованием данных ежегодного учета лесного фонда по лесхозам; учитывались итоги работ сотрудников Института экономических исследований ДВО РАН, Дальневосточного НИИ лесного хозяйства и собственные исследования автора. Исследования, проводимые с целью оценки техногенного воздействия лесосечных работ на компоненты леса, осуществлялись на участках опытно-экспериментальных рубок, которые подбирались с учетом целей эксперимента в типичных лесных формациях региона. Последствия лесозаготовок и изменений лесной среды оценивались по следующим показателям:

  1. Сохранность и повреждаемость деревьев, не подлежащих рубке.
  2. Полнота использования лесосечного фонда и захламленность вырубок.
  3. Сохранность и повреждаемость подроста.
  4. Повреждаемость почвы.
  5. Выбросы газов в атмосферу.

Рисунок 1. – Схема решения задачи исследования

В процессе исследований заложено 45 пробных площадей, из которых 34 - постоянного наблюдения. В опытно-промышленных условиях, при разных способах рубок, разработана 31 лесосека по 14 технологическим вариантам лесосечных работ. Обследовано 25 производственных лесосек, разработанных сплошнолесосечными и выборочными рубками. Технологические и лесоводственно-экологические оценки различных систем лесосечных машин осуществлялись преимущественно в елово-пихтовых и лиственничных насаждениях сырьевых баз крупных лесозаготовительных компаний ДФО.

Второй раздел посвящен исследованию состояния и динамики лесоресурсной базы субъектов Дальневосточного федерального округа с целью создания базы данных по лесорастительным условиям и лесоэксплуатационным характеристикам лесосек региона и теоретическим разработкам в области формализации эксплуатационных параметров лесосек.

На территории ДФО находится 496,1 млн га земель лесного фонда. Более половины из них (254,8 млн га) - располагаются в Республике Саха (Якутия). Очень велики площади лесного фонда на побережье Охотского моря (Хабаровский край), в Магаданской области и Камчатском крае, в Чукотском автономном округе. На долю южных районов ДФО (Приморский край, Приамурье Хабаровского края, Амурская область, Сахалинская область, Еврейская автономная область) остается примерно 17 % лесного фонда округа (84 млн га). Тем не менее, именно в южных районах ДФО были сконцентрированы основные объемы лесозаготовок как в предыдущие годы, так и в настоящее время. Общий запас древесины по ДФО составляет 20.2 млрд м3.

В распределении покрытых лесной растительностью земель ДФО по преобладающим породам имеются различия между северными и южными районами. В северных районах большую долю лесопокрытых земель (до 60-70 %) составляют кустарниковые заросли, прежде всего, кедровый стланик, в южных - преобладают древостои. Наиболее разнообразная растительность наблюдается в кедрово-широколиственных лесах, произрастающих в основном Приморском крае, в Еврейской АО, на юге Хабаровского края и частично в Амурской области. В большинстве районов ДФО преобладают хвойные древостои. Леса, возможные для эксплуатации, располагаются преимущественно в средней и южной части Хабаровского края - в Приамурье.

Приморский край по объемам лесозаготовок занимает устойчивую вторую позицию по ДФО после Хабаровского края. В связи с этим, лесные ресурсы Приморского края представляют и в будущем достаточно большой интерес для лесопромышленного комплекса федерального округа. Породная структура лесов Приморья более разнообразна, чем в Хабаровском крае. Если в Хабаровском крае 85 % лесов представлены ельниками и лиственничниками, то в Приморском - преобладание ельников и дубняков сочетается с несколько меньшим, но существенным, участием лиственничников, белоберезников и широколиственных древостоев в относительно равных долях.

Третьим субъектом ДФО по объемам лесозаготовок традиционно остается Амурская область. Площадь лесов, возможных для эксплуатации, составляет 18,1 млн га. В то же время, использование расчетной лесосеки в доступных для эксплуатации лесах составляет 13 %. В возможных для эксплуатации лесах Амурской области наибольшая доля спелых и перестойных древостоев у ельников, лиственничников и осинников. Эксплуатационный фонд области состоит в основном из лиственничников. Спелые древостои Амурской области в основном низкополнотные.

Таким образом, в Приморском, Хабаровском краях, и в Амурской области устойчиво заготавливается в пределах 80 % древесины ДФО по главному пользованию.

Вклад большей части остальных регионов округа в объеме лесозаготовок остается скромным. На их фоне выделяются Республика Саха (Якутия) и Сахалинская область (примерно по 5 % лесозаготовок ДФО). Тем не менее, лесной древесный потенциал Республики Саха (Якутия) по возможным для эксплуатации лесам очень велик и находится на уровне суммарного потенциала трех, рассмотренных выше, южных регионов ДФО. Его основу составляют лиственничники (85,6 %). Сравнительно высокая доля (11,7 %) приходится на сосняки и 2,5 % – на белоберезники.

Сахалинская область имеет одну из наиболее интенсивных экономик ДФО, но не располагает адекватным древесным ресурсным потенциалом. Тем не менее, ее разрешенные к рубке древесные ресурсы используются лишь на 27 %. Поэтому в перспективе и они представляют определенный интерес для хозяйственного комплекса. Тем более, что включают в себя такие ценные и высокопроизводительные по дальневосточным стандартам породы, как ель, пихта, лиственница. Спелые и перестойные хвойные леса располагаются преимущественно в горной местности, условия лесозаготовок по рельефу местности в Сахалинской области принципиально не отличаются от условий в рассмотренных выше субъектов ДФО.

Камчатский край является последним из рассматриваемых здесь регионов, где лесозаготовки развиты достаточно и на достаточно высоком уровне. Возможные для эксплуатации леса Камчатки представлены каменноберезниками (53,8 %), лиственничниками (18,3 %) и белоберезниками (15,6 %). Почти по всем породам преобладают спелые и перестойные древостои (в среднем 78,3 %). Низкополнотность лесных формаций Камчатского края лишь дополняет характеристику лесов, присущую всей территории ДФО.

В Магаданской области, в Чукотском автономном округе лесозаготовки почти не развиты, особенно в последние годы, поэтому их нецелесообразно включать в данный обзор.

В целом по Дальневосточному федеральному округу динамика лесных ресурсов сохраняет устойчивость на протяжении длительного времени. За 40 лет (с 1966 по 2006 гг.) площадь лесов уменьшилась на 10,9 млн га или на 2,1 %.

В результате проведения анализа лесосырьевых ресурсов региона установлены основные лесоэксплуатационные параметры древостоев, позволяющие выполнить комплексную оценку лесорастительных условий и сформировать базу данных характеристик лесосек региона для проведения их формализации при составлении основной математической модели эффективности технологических процессов:

  1. запас древесины, (м3/га) участке (Y1); 2 несущая способность грунтов (Y2);

3 средний объем ствола (Y3); 4 средний уклон местности (Y4);

5 обеспеченность лесосеки подростом (Y5); 6 класс товарности насаждения (Y6);

7 доля лиственницы (Y7); 8 доля темнохвойных (Y8), (К, Е, П);

9 доля мягколиственных (Y9); 10 доля твердолиственных (Y10).

Проблему идентификации закона распределения лесоэксплуатационных условий можно свести к задачам теории распознавания образов, имеющей в своем арсенале множество отлаженных алгоритмов таксономии. Важнейшей особенностью, которую необходимо учитывать при идентификации лесосек является то, что наблюдения {Yij} носят вероятностный характер, поэтому был разработан алгоритм таксономии лесосек.

Формализованная постановка задачи таксономии сведена к поиску наименьшей площади проекции (S) на плоскость сечения множества описаний лесосек (в факторном представлении):

(1)

где; S – площадь гиперпроекции искомого множества точек;

- элемент матрицы направляющих косинусов вращения;

Yim – значения i-го признака в m-й реализации;

n - число признаков (характеристик лесосек);

r - число реализаций (число лесосек в анализе).

После получения проекций, отвечающих заданному критерию (S), распознавание осуществляется по визуальным признакам, где определяются границы таксонов. Таким образом, определяются множества точек, принадлежащих различным таксонам.

Множество точек каждого из выделенных таксонов образуют случайную выборку гиперточек характеристик лесосек. Для его описания и задания необходимо иметь закон распределения вероятностей появления различных лесосек в таксоне. При этом в качестве аналитического определения дифференциального закона распределения используем полимодальное нормальное распределение:

(2)

где; k - число переменных, n - количество мод закона распределения,

- параметры закона распределения для j-ой переменной i-го таксона,

aj,bj- коэффициенты факторных вкладов, F5, F9 - линейные свертки исходных переменных yji. Для идентификации данного закона распределения применяется метод Маккуардта, который реализован в виде программного продукта. Математическая обработка параметров лесосек позволила получить значения частоты появления точек на разделяющей проекции. Как показал анализ графических интерпретаций, двумерную плотность распределения определяющих переменных Fj можно с достаточной точностью аппроксимировать полимодальным нормальным законом распределения. Проведенные исследования показали, что широкий спектр лесоэксплуатационных характеристик (параметров) лесосек различных регионов ДФО может быть условно представлен совокупностью семи таксонов (рис. 2).

В результате математической обработки статистических данных в широком диапазоне лесоэксплуатационных характеристик лесосек ДФО были получены основные аналитические соотношения гиперпроекций сформированных таксонов. Для получения полного описания параметров лесосеки построены математические модели таких основных геометрических характеристик деревьев, как масса дерева, момент его инерции относительно оси поворота при валке, положение центров тяжести ствола и кроны, протяженность кроны и ряда других, являющихся функцией от параметров лесосеки (Yp) и оказывающих влияние на значения энергетических показателей при выполнении технологических операций.

 Распределение частот появления-7

Рисунок 2. Распределение частот появления таксонов, 1-7 – номера таксонов

Параметры основных характеристик лесосек дальневосточного региона сведены в таблицу 1.

Разработанные математические модели характеристик деревьев основных древесных пород ДФО позволяют оценивать параметры деревьев с достаточным для технических расчетов уровнем доверительной вероятности:

VК = Х1 * Д + Х2 * Д2, РК = Х3 * Д + Х4 * Д2,

Nсуч=Х5 * Д + Х6 * Д2 + Х7 * Д, H=X11*Д+X12*Д2,

lкр=X20*H, lв=X31*H+X32*H2,

Sкр=X41*H+X42* К, Pд=X51*H*Д+X52*H, (3)

К=X60*Д, lск=X71*H+X72*H2

Eк=X81*Xкр+X82*H2, Xств=X91*H+X92*H2,

Xкр=X101*H+X102*H2, Xд=X111*H+X112*H2.

Обозначения рассматриваемых величин:

Д – диаметр на высоте груди в коре, м; Н – высота дерева, м; Iкр – протяженность кроны, м; IB – длина вершины, м; Sкр – площадь проекции кроны, м2; РД – масса дерева, кг; К – диаметр кроны, м; Iск– расстояние от плоскости среза ствола до наибольшей ширины кроны, м; ЕК – эксцентриситет кроны; ХСТБ – центр тяжести ствола, м; ХК – центр тяжести кроны, м; ХД – центр тяжести дерева, м; МИН – момент инерции дерева относительно оси поворота при валке, кг.м2 ; NВ – количество вершин, шт; V– объем коры от объема дерева, %; РК – масса кроны дерева, кг; Nсуч – количество сучьев от объема ствола в коре, %.

Одной из определяющих характеристик лесорастительных условий при выборе параметров современной техники является рельеф лесосеки. В данном разделе предлагается методика моделирования рельефа лесосек, основанная на том, что под рельефом подразумевается динамическое изменение относительных неровностей территории лесосеки, а не трелевочного волока. Для удобства анализа профиль В(Х) рельефа лесосеки представим как сумму двух компонентов: макропрофиля Н(Х) и микропрофиля (Х) лесосеки.

Таблица 1- Параметры основных характеристик лесосек дальневосточного региона.

Перем. Ед. изм. Ядра таксонов и их дисперсий
номера таксонов
1 2 3 4 5 6 7
Y1
Y2
Y3 м3
Y4 град
Y5 доли
Y6 1–4
Y7 доли
Y8 доли
Y9 доли
Y10 доли
Yi % 14.92 32.74 15.79 5.60 17.98 9.28 3.69


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.