Научные основы интенсификации лесосечных и лесовосстановительных работ в единой ресурсосберегающей технологии (на примере республики Карелия) (13.07.2009)

Автор: Родионов Андрей Викторович

Личное участие автора в получении результатов. Исследования по поставленной проблеме проводились автором в Республике Карелия в Петрозаводском государственном университете (ПетрГУ) в рамках проектов и программ:

гранты Министерства образования и науки РФ: № 311-97 «Система машин для комплексной механизации лесовосстановительных работ в Республике Карелия» (1997…1998 гг.); № 97-23-2.1-5 «Повышение эффективности лесовосстановительных работ на основе ресурсосберегающей технологии» (1998…2000 гг.); № М00-3.8К-351 «Преобразование заготовки и восстановления леса в единый технологический процесс» (2000 г.); № М01-3.8П-305 «Система устойчивого управления лесными ресурсами» (2001 г.); № 5.01.009 «Система устойчивого управления возобновляемыми ресурсами на примере лесных запасов» (2001 г.);

Российско-Финляндские проекты: «Тайга – Модельный лес» (1997…2000 гг.) и «Совершенствование методов и практики коммуникации в лесном секторе Республики Карелия» (2001…2002 гг.);

грант № 2006-РИ-19.0/001/575 «Эффективное лесопользование на основе

рациональной технологии заготовки и восстановления леса» (2006 г.) федеральной научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002…2006 гг.;

прикладные НИР: «Программа развития лесопромышленного комплекса Республики Карелия» (1999 г.); «Оценка ситуации и анализ состояния лесного комплекса Республики Карелия» (2003 г.); «Актуальные вопросы лесного хозяйства России» (2003 г.); «Внедрение в производство лункообразователя Л-2У» (2004…2006 гг.).

Диссертация является результатом многолетних исследований автора, который обосновал тему, определил цель и задачи исследования, выполнил экспериментальные исследования, проанализировал их результаты и обосновал рекомендации по повышению эффективности лесосечных и лесовосстановительных работ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 173 работы, из них 52 – основные работы, включая 6 монографий, 19 статьей в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 4 патента РФ, в т. ч. 28 работ без соавторов. Результаты исследований отражены также в 5 отчетах по НИР, выполненных под руководством или при участии автора.

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;

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-

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-


загрузка...