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 |   ...   | 5 |

Научные основы интенсификации лесосечных и лесовосстановительных работ в единой ресурсосберегающей технологии (на примере республики карелия)

-- [ Страница 2 ] --

В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении проблемы, цели и задач; выполнении теоретических разработок; проведении расчетов и анализе результатов исследования; разработке практических рекомендаций по применению полученных теоретических результатов для повышения эффективности лесосечных и лесовосстановительных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, заключения, списка использованных источников из 295 наименований, 15 приложений. Общий объем работы – 444 с., в т. ч. 126 рис., 84 табл. и 111 c. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее цель и задачи, основные положения, выносимые на защиту. Показана научная новизна, практическая значимость и результаты внедрения работы.

1 Состояние проблемы объединения лесосечных и лесовосстановительных работ в единую технологию. Потребность увеличить объем заготовки древесины в РФ в условиях аренды приводит лесопользователей к необходимости интеграции лесосечных и лесовосстановительных работ. Такая интеграция возможна на основе организации на лесном участке сети постоянно действующих технологических коридоров (ПДТК), что рассматривалось в трудах В. Г. Атрохина, Г. К. Виногорова, И. К. Иевиня, В. Г. Кочегарова, П. М. Мазуркина, Г. Ф. Морозова, В. Н. Меньшикова, Ф. В. Пошарникова, А. М. Цыпука, Я. Чижека, И. Р. Шегельмана, Ю. А. Ширнина и др. ученых. Экспериментальные работы в этом направлении проводились в России, Канаде, Финляндии и Швеции.

Единая технология лесосечных и лесовосстановительных работ предполагает:

1. Проведение с минимальными затратами энергии и воздействиями на поверхность лесного участка основных операций (валка, трелевка, обработка почвы, посев, посадка леса или содействие его возобновлению), создающих добавленную стоимость;

8

2. Исключение вспомогательных операций, таких как корчевка пней и повторная разметка проходов;

3. Организация движения машин – лесосечных и для работ в период роста леса только по ПДТК, с минимальным числом проходов лесокультурных машин по пасекам в период проведения лесовосстановительных работ.

4. Сбережение ресурсов и окружающей среды на лесосечных работах обеспечивается посредством оптимизации сети ПДТК, а при лесовосстановлении – использованием машин, работоспособных на нераскорчеванных вырубках.

Однако системного обоснования параметров сети ПДТК проводилось. Не оценивались, в частности, возможности назначения расстояния между коридорами с учетом экономических показателей лесопользования.

В трудах А. С. Алексеева, В. А. Ананьева, А. А. Книзе, И. С. Мелехова, В. Г. Нестерова, В. Д. Романюка, С. Н. Сеннова, С. М. Синькевича, В. К. Хлюстова и др. ученых-лесоводов, посвященных обоснованию оптимальных режимов рубок ухода и главного пользования, не учитывается снижение продуктивной

площади участка из-за организации на нем сети ПДТК.

Признано что лесосечные машины не должны повреждать почву и корневые системы деревьев, оставляемых на доращивание при рубках ухода. Совершенствованием лесосечных машин в этом направлении занимались М. П. Албяков, В. А. Александров, В. Н. Андреев, Г. М. Анисимов, И. М. Бартенев, М. Г. Беккер, Б. М. Большаков, И. Вастерлунд, Ю. Ю. Герасимов, Ю. А. Добрынин, Дж. Йоханссон, В. Ф. Кушляев, Г. А. Ларюхин, С. Ф. Орлов, В. Б. Прохоров, В. С. Сюнев, М. П. Чистов, В. Н. Шиловский и др. Однако, исключить негативное влияние машин на лесную среду до настоящего времени не удалось.

Проблема сохранности лесной среды решается кардинально, если для движения машин выделить технологические коридоры. В связи с этим, актуальным становится теоретическое обоснование минимальной ширины таких коридоров для сохранения максимума продуцирующей части лесного участка.

Теорией лесовосстановления занимались Н. П. Калиниченко, В. В. Огиевский, А. И. Писаренко, А. В. Побединский, А. Р. Родин, А. И. Соколов и др. Теория механизации лесовосстановления основана на земледельческой механике В. П. Горячкина и развита в трудах А. И. Баранова, И. М. Бартенева, В. Н. Винокурова, Н. А. Гуцелюка, М. В. Драпалюка, И. М. Зимы, Н. П. Корниенко, Т. Т. Малюгина, Д. Г. Мясищева, П. С. Нартова, В. И. Посметьева, В. В. Чернышева и др.

Первые лесопосадочные машины были созданы А. Н. Недашковским и М. И. Чашкиным (для условий центральной и южной России) на основе сельскохозяйственных машин, обеспечивающих непрерывное образование борозды (посадочной щели) в почве. Для работы на вырубках эти машины были усилены и снабжены предохранителями.

Применение машин сельскохозяйственного типа на вырубках в таежной зоне (число пней от 800 шт./га и более, каменистые почвы) оказалось не эффективным вследствие отказов из-за поломок сошников, а также по показателям качества работы при встрече их с препятствиями в процессе непрерывного рабочего хода.

Удаление препятствий (корчевка пней и проч.) в разы удорожает работы и ухудшает условия для развития леса, поэтому для условий таежной зоны оказа-

9

лось целесообразным отказаться от непрерывного хода рабочих органов в пользу дискретной подготовки посадочных мест под лесные культуры. Работы в этом направлении были начаты в Ленинградской Лесотехнической академии под руководством С. Ф. Орлова, наилучший эффект был получен при использовании динамических лункообразователей (ЛТУ-1, Л-2У и др.), теория и применение которых были впервые обоснованы А. М. Цыпуком. Опыт применения таких лункообразователей на нераскорчеванных вырубках определил необходимость обоснования прочности их конструкции при ударах о препятствия (пни, камни).

Теорией механического удара занимались В. Л. Бидерман, Й. Виттенбург, В. Гольдсмит, В. Б. Зылев, А. П. Иванов, Г. Н. Колесников, Я. Г. Пановко и др.

Исследование работы машин на вырубках требует доработки известных подходов к определению критических нагрузок с учетом характера соударяющихся объектов и особенностей конструкции динамического лункообразователя.

Обеспечение лесовосстановления на вырубках с сильнокаменистыми почва-

ми возможно путем расширения технологических возможностей динамических лункообразователей типа Л-2У. Для этого в его конструкцию следует ввести новые рабочие органы для поверхностной обработки почвы и посева леса и научно обосновать их параметры.

В работах В. Г. Золотогорова, В. М. Иванюты, Н. И. Кожухова, Н. А. Моисеева, А. П. Петрова, П. Х. Пирса и других указано, что совершенствование лесных технологий и машин требует учета экономических условий их применения.

Оценкой экономической эффективности работ в лесу занимались В. Н. Андреев, С. Н. Бастрыкин, В. Д. Димитров, Н. В. Мурашкин, Л. Б. Смоляницкая и др. ученые. Эффективность расходования ресурсов в лесных технологиях исследовали В. Б. Прохоров, А. М. Цыпук, И. Р. Шегельман и др. ученые.

Наиболее объективную оценку эффективности лесных технологий и машин можно обеспечить на основе критерия, учитывающего в комплексе денежные и ресурсные затраты.

Следует иметь в виду, что в условиях рыночной экономики главным критерием эффективности любой деятельности является прибыль собственника, но процесс ее достижения не должен противоречить общественным интересам, в частности связанных с использованием лесных ресурсов. Это требует разработки обоснованных индикаторов эффективности реализации лесных технологий в интересах всего общества, с учетом многообразных функций лесов.

Таким образом, интеграция лесосечных и лесовосстановительных работ в единую технологию требует обоснования технических, технологических и экономических решений, что представляет собой крупную научную проблему.

Цель и задачи исследования сформулированы на с. 3…4 автореферата.

2 Обоснование параметров единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ. В единой технологии ПДТК формируются на лесном участке при проведении лесосечных работ, а после их завершения сохраняются и используются для лесовосстановления и работ в период роста леса (в т. ч. рубок ухода). Схема увязки параметров единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ представлена на рисунке 2.1.

Количественные взаимосвязи между параметрами лесосечных и лесовосста-

10

1 – ряды посадочных мест под лесные культуры; 2 – ось движения двухрядного лесокультурного агрегата; 3 – ось ПДТК для лесосечных машин и машин для работ в период роста леса; Р – ширина пасеки, м; T – ширина ПДТК, м; А – ширина полосы для прохода двухрядного лесокультурного агрегата по пасеке, м; E – защитная зона между смежными полосами для прохода агрегата, м; b – расстояние между крайними рядами культур в ленте, м; S – шаг подготовки посадочных мест под лесные культуры, м

Рисунок 2.1 – Схема увязки параметров единой технологии

новительных работ устанавливаются таким образом, чтобы расстояние между ПДТК по осям было кратным ширине захвата базового агрегата для работ в период роста леса (16…25 м – для манипуляторных машин).

Ширина пасеки Р определяется так [см. рисунок 2.1]:

; ; , (2.1)

где N – число проходов лесокультурного агрегата между смежными ПДТК; С – минимальная ширина ПДТК с учетом воздействия лесосечных машин на почву, м; Т Б – ширина волока для трелевки по требованиям безопасности, м (4,5…5 м).

Ширина полосы А для прохода лесокультурного агрегата [см. рисунок 2.1]:

, (2.2)

где M – средняя арифметическая величина смещения трассы лесокультурного агрегата от заданной оси движения, м; – среднее квадратическое отклонение, м; а – коэффициент запаса на маневрирование агрегата.

Установлено, что при а = 1 лесокультурный агрегат с вероятностью 70 % не выйдет за пределы отведенной ему полосы, при а = 2 эта вероятность увеличивается до 96 % [см. рисунок 2.1].

Минимальное количество проходов лесокультурного агрегата между смежными ПДТК Nmin (целое число) определяется по формуле [см. рисунок 2.1]:

(2.3)

где Emax — максимальная (по срокам смыкания крон) величина защитной зоны

11

между рядами культур в смежных проходах, м; для условий Республики Карелия Emax = 3…4 м для срока перевода культур в покрытую лесом площадь 10 лет.

Экспериментальными исследованиями лесосечных работ (системы «бензопила + трелевочный трактор» и «бензопила + форвардер») в условиях Карелии установлено, что изменение расстояния между ПДТК [см. формулы (2.1…2.3)] в пределах 16…25 м несущественно (менее 5 %) изменяет производительность при валке и трелевке леса по сравнению с другими производственными факторами.

Организация сети ПДТК целесообразна, когда прибыль от ее эксплуатации по интенсивной модели лесопользования (лесозаготовки при рубках ухода и главного пользования) превышает прибыль от выращивания древесины на участке по экстенсивной модели (лесозаготовки только при рубках главного пользования):

; ; , (2.4)

где – прибыль от древесины при интенсивном лесопользовании с учетом фактора времени, руб.; – прибыль от древесины при экстенсивном лесопользовании, также с учетом фактора времени, руб.

Прибыль G им от древесины, полученной при интенсивном лесопользовании:

, (2.5)

где D – длина участка, м; L – ширина участка, м; z – вылет манипулятора, м; – цена продажи k-го типа сортимента, заготавливаемого при рубках ухода, руб./м3; – доля выхода k-го типа сортимента из заготавливаемой при рубках ухода древесины; – доля выборки запаса растущей древесины с 1 га при f-ой рубке ухода; – запас древесины на 1 га при f-ой рубке ухода, м3/га; – цена продажи j-го типа сортимента, руб./м3; – доля выхода j-го типа сортимента из древесины, заготавливаемой при рубках главного пользования; – объем заготавливаемой при рубках главного пользования древесины, м3/га; – затраты на расчистку участка от порубочных остатков, руб./га; – затраты на создание лесных культур (сохранение подроста), руб./га; – затраты на проведение d-го лесохозяйственного мероприятия в период роста леса, руб./га; – затраты на лесосечные работы при f-ой рубке ухода, руб./м3; – затраты на лесосечные работы при рубках главного пользования, руб./м3.

При определении прибыли G эм от древесины при экстенсивном лесопользовании в формуле (2.5) исключаются рубки ухода и учитывается вся площадь участка.

12

Эффект от эксплуатации лесного участка по интенсивной модели лесопользования будет максимальным [см. формулу (2.4)], если площадь ПДТК F ПДТК будет минимальна:

, (2.6)

а системой ограничений являются выражения:

; ; , (2.7)

где P min, P max – соответственно минимальная и максимальная ширина пасеки, м, зависит от средней высоты древостоя и параметров применяемых машин [см. формулу (2.1)]; i min, i max – соответственно минимальная и максимальная ожидаемая величина инфляции; k min, k max – соответственно минимальная и максимальная реальная норма прибыли.

Задача оптимизации (2.6) используется для поиска минимальной ширины ПДТК при заданной ширине пасеки или максимальной ширины пасеки при заданной ширине ПДТК методами численного решения в программе «Mathcad».

Расчеты по формулам (2.4…2.7) для чистых сосновых, еловых и березовых насаждений южной части Карелии, показали, что интенсивные модели лесопользования обеспечивают бльший, чем экстенсивные модели чистый денежный доход и съем древесины с 1 га [см. рисунки 2.2 и 2.3].

Рисунок 2.2 – Зависимость эффективности интенсивного лесопользования в чистых сосновых насаждениях от ставки дисконтирования и бонитета

Рисунок 2.3 – Зависимость эффективности интенсивного лесопользования от ставки дисконтирования и площади ПДТК (сосна, 3 класс бонитета)

13

Рекомендуемая площадь ПДТК – 15…25 % от площади участка, что возможно при ширине пасек 25…30 м и ширине ПДТК 4,0…4,5 м. При этом величина вылета манипулятора лесосечных машин 8…10 м будет достаточной.

3 Выбор комплекса машин для освоения лесных участков на основе ресурсосбережения. Оценку технологических систем (ТС) с длительным циклом производства (заготовка и восстановление леса) предлагается проводить по показателю E i, учитывающему экономический эффект и сбережение ресурсов:

; Рi > 0; R i > 0, (3.1)

где – средняя величина прибыли на 1 ед. продукции (1 м3 или 1 га) для n сравниваемых вариантов ТС, руб.; R i – интегральный показатель расходования ресурсов (в натуральном выражении – количество топлива, человеко-дни и т. п.) для i-го варианта ТС; – средняя величина показателя расходования ресурсов для n сравниваемых вариантов ТС.

Для повышения достоверности показатель R i [см. формулу (3.1)] рассчитывается методом строчных сумм на основе показателей, вычисляемых методами Гермейера, Руссмана и главной компоненты. Для автоматизации вычислений в исследовании создана программная разработка для «Microsoft Excel».

Экспертные оценки значимости различных ресурсов, расходуемых в процессах лесосечных и лесовосстановительных работ, для формулы (3.1) проводились на лесных предприятиях Республики Карелия [см. таблицу 3.1].

Таблица 3.1 – Значимости и ранги расходуемых ресурсов

Вид ресурса Лесосечные работы Лесовосстановительные работы
Значимость Ранг Значимость Ранг
1. Живой труд 0,399 1 0,327 1
2. Орудия труда 0,159 2 0,050 6
3. Энергия 0,100 5 0,098 5
4. Предмет труда 0,100 4 0,220 2
5. Окружающая среда 0,118 3 0,111 4
6. Машинное время 0,088 6 0,152 3
7. Информация 0,036 7 0,042 7
Итого 1,000 1,000

Из таблицы 3.1 видно, что наиболее значимыми для сбережения ресурсами на лесосечных работах являются: живой труд, орудия труда и окружающая среда (71 % от всей совокупности ресурсов). Наиболее значимыми для сбережения ресурсами на лесовосстановительных работах являются: живой труд, предмет труда и машинное время (70 % от совокупности ресурсов).

Выбор ТС должен учитывать социальные факторы. При расчетах показателя R i [см. формулу (3.1)] вместо коэффициента значимости ЖТ живого труда используется коэффициент значимости *ЖТ, с учетом фактора занятости:

14

; , (3.2)

где – процент безработных среди населения территории, к которой принадлежит лесной участок, %; – поправка для остальных коэффициентов значимости.

Рассмотрено 13 применяемых в Республике Карелия комплексов машин для сортиментной технологии лесосечных работ [см. рисунки 3.1 и 3.2].

Рисунок 3.1 – Себестоимость и прибыль комплексов машин

Рисунок 3.2 – Интегральный показатель эффективности E i



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 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.