Оценка леса и расчет пользования в условиях красноярского лесничества 2 страница

Отдельные виды лесной продукции, получаемые в результате эксплуатации доминирующего ресурса, т.е. древесины (наряду с которым эксплуатации подвергаются и другие ресурсы леса), называются сортиментами.

Наиболее крупную и важную группу сортиментов представляют лесоматериалы круглые, которые могут использоваться в хозяйстве как в необработанном виде, так и быть сырьем для дальнейшей обработки.Размеры, качество и назначение лесоматериалов круглых должны соответствовать требованиям государственных стандартов (ГОСТов). Базовыми стандартами следует считать ГОСТ 9463-88 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия и ГОСТ 9462-88 Лесоматериалы круглые лиственных пород. Технические условия.

В зависимости от качества древесины лесоматериалы заготавливаются 1, 2 и 3 сортов. Категории крупности по толщине круглых лесоматериалов устанавливаются по тонкому торцу бревна (верхнему отрубу) согласно требованиям, приведенным в таблице 6.

Таблица 6 - Категории крупности деловых круглых сортиментов

Требования, предъявляемые ГОСТами (9463-88; 9462-88) к сортиментам определенного назначения, оформлены в виде таблицы, фрагмент из которой приведен ниже (таблица 7).

Качественная характеристика (сорт) делового круглого лесоматериала устанавливается по таблице допустимого числа пороков (таблица 8). Кроме перечисленных выше сведений, ГОСТы регламентируют величины припусков для отдельных видов сортиментов, правила очистки бревен от сучьев, от козырьков, образующихся при валке деревьев, и т.п.

Таблица 7 - Фрагмент ГОСТ 9463-88 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

Существует несколько способов определения объема круглых лесоматериалов, имеющих специфические сферы применения. Выбор того или иного способа обусловлен особенностями технологического процесса. Например, если при обработке лесоустроительных данных (обработке данных модельных деревьев) или научных исследованиях целесообразно применение одного способа, то применение его же может быть совершенно невозможным при определении объема сортиментов в штабеле.

Таблица 8 - Фрагмент таблицы норм ограничения пороков для сортиментов разных сортов (ГОСТ 9463-88)

Способ суммирования объемов двухметровых секций используется при научных исследованиях и обработке полевых данных лесоинвентаризации, в процессе определения объема сортиментов, выпиленных из модельного дерева. Здесь требуется относительно высокая точность определения объема бревна, причем она должна соответствовать точности определения объема всего древесного ствола, из которого получен сортимент.

Данная задача решается следующим образом:

- определение объема ствола модельного дерева ведется по сложной формуле Губера, причем с использованием вспомогательной таблицы, позволяющей установить объем каждой двухметровой секции;

- объем круглых лесоматериалов определяется пропорционально их длине.

Пример: При раскряжевке ствола длина комлевого сортимента (пиловочника) составила 6,5 м. Объем его определяется как сумма объемов трех двухметровых секций, плюс одна четвертая часть четвертой двухметровой секции.

Сущность способа таксации сортиментов по таблицам объемов цилиндров заключается в следующем. В основу данного норматива в качестве математической модели положена простая формула Губера (1). Заранее исчисляются объемы бревен различной длины в зависимости от величины диаметра на середине, который обуславливает площадь поперечного сечения. Фрагмент норматива показан в таблице 9.

Таблица 9 - Объем круглых лесоматериалов, вычисленный по формуле срединного сечения

Данная таблица достаточно проста в использовании, но широкого применения при промышленной таксации не получила в связи с тем, что норматив практически неприменим при оценке сортиментов, находящихся в штабелях, так как при этом возникает необходимость измерения диаметра на середине бревна (причем при таксации деловых сортиментов этот диаметр необходимо определить без коры).

При промышленной таксации широкое использование имеют таблицы объемов круглых лесоматериалов (таблицы объемов бревен), утвержденные ГОСТ 2708-75. В отличие от таблиц объема цилиндров, в данном нормативе используется не диаметр на середине бревна, а диаметр в верхнем отрубе. Фрагмент таблицы приведен в таблице 10.

Таблица 10 - Объем круглых лесоматериалов по длине и диаметру в верхнем отрубе

Достоинством данного норматива является то, что его легко применять в ходе лесозаготовительного процесса. Он позволяет определять объем бревен, находящихся в штабеле, т.к. для установления этого показателя необходимо лишь замерить диаметр тонкого торца и длину бревна.

Однако объем бревна может в значительной степени варьировать при одном и том же диаметре верхнего отруба, одной и той же длине, но разном сбеге. Так как таблицы объемов бревен построены в расчете на средний сбег, то наибольшие отклонения от истинных значений будут возникать при оценке малосбежистых и сильносбежистых бревен – объемы сильносбежистых бревен таблицы преуменьшают, а малосбежистых – преувеличивают. Поэтому нормативы целесообразно применять только для оценки больших партий, среди которых имеются бревна, различные по сбегу. В этом случае преуменьшение объемов одних бревен перекрывается преувеличением других, и в среднем получается объем, близкий к действительному.

Для определения объема вершинных лесоматериалов, отличающихся значительным сбегом (чтобы избежать преуменьшения их объемов), построены и используются специальные таблицы. К категории вершинных относятся лесоматериалы, заготовленные из вершинных частей стволов и имеющие на один погонный метр длины сортимента сбег не менее 1 см и много сучков, искривлений, наплывов.

Дифференцированное применение основной и дополнительной таблицы объема бревен повышает точность таксации при массовом учете сортиментов. Так, если точность определения объема отдельного бревна составляет ± 8 – 10%, то при таксации партии, состоящей из n бревен, общая погрешность будет в раз меньше средней ошибки определения объема отдельного бревна.

С увеличением толщины бревен относительные ошибки в определении объема отдельных бревен уменьшаются, а с увеличением их длины - увеличиваются.

Для определения объема бревен используются эмпирические формулы. Наиболее часто для этой цели используются формулы Н.Н. Дементьева, которые дают результаты, близкие к результатам, полученным по таблицам объемов бревен.

Используются две формулы:

- для бревен длиной более 8 м:

V = d ² L; (6)

- для бревен длиной менее 8 м:

, (7)

где V – объем сортимента, м³;

d – диаметр в верхнем отрубе, м;

L – длина сортимента, м.

Порядок расчета:

Для сортиментации ствола используются исходные данные, помещенные в таблице 2 для своего варианта; требования ГОСТ 9463-88 "Лесоматериалы круглые хвойных пород", выдержки из которого приведены в приложениях В и Г. Допуски пороков приводятся только по сучкам, т.к. на сортиментируемом стволе других пороков не встречается. Здоровая древесина до 1^ого мертвого сучка оценивается первым сортом, а после него - в соответствии с размерами сучков.

Класс крупности сортимента определяется по диаметру в верхнем отрезе без коры. К крупной древесине относится сортимент с диаметром в верхнем отрезе без коры 26,0 см и более; к средней 1^ой - 19,0-25,9 см; к средней 2^ой 0 13,6-18,9 см; к мелкой 1^ой 8 - 13,5 см; к мелкой 2^ой - 5,6 -7,9 см - для хвойных пород и 3,6 – 7,8 см для лиственных пород. Для удобства сортиментации лучше сделать схему раскряжевки древесного ствола.

По данным рис. 1 и табл. 2 и 4 заполняется табл. 6. Устанавливаются диаметры в верхнем отрубе и на середине каждого сортимента в коре и без коры, которые определяются интерполированием.

Объем сортиментов находится тремя способами:

1. По двухметровым секциям, определенным по формуле Губера. Для этого используются таблица 2, где приведены объемы двухметровых секций (колонки 6 и 7). Например, чтобы найти объем первого сортимента (шпальника) длиной 5,5 м, необходимо к объему I^ой секции длиной 2 м добавить объем II^ой секции и 3/4 объема III^ей секции

Таким же образом рассчитываются объемы всех сортиментов в коре и без коры. Они заносятся в таблицу 6, в колонку 6. Объемы всех деловых сортиментов без коры суммируются и записываются в графу: итого деловой. Объем дров определяется в коре, сумма деловой древесины без коры и объем дров дает объем ликвидной древесины. К отходам относят кору деловых сортиментов и объем вершины, которые в совокупности с ликвидной древесиной определяют объем всего ствола.

2. По простой формуле срединного сечения (формула Губера) (1). Для этого необходимо найти диаметр на середине каждого сортимента. Например, длина первого сортимента 5,5 м. Методом интерполирования находится диаметр на середине сортимента без коры.

D_2,75=28,7 см g_1/2L=0,0647 м². Следовательно,
V_{шпальник (б.к.)}= g_1/2L·l=0,0647·5,5=0,3558 м³.

Полученные результаты заносятся в графу 7 таблицы 6. Объемы сортиментов этим способом определяются без коры.

3. Третий способ определения объемов сортиментов по таблицам ГОСТ27.08-75. "Объемы сортиментов круглого леса" (приложение Д). Объем сортимента определяется по диаметру в верхнем отрезе без коры и его длине. Данные заносятся в колонку 8 таблицы 6. В графе 9 таблицы определяется выход дров и отходов в % от объема ствола.

Таблица 6 - Распределение древесного ствола на сортименты и их объемы

2.1.3 Сбег древесного ствола

Общеизвестно, что диаметр древесного ствола уменьшается от комля к вершине, причем на отдельных участках это изменение происходит интенсивно (комлевая и вершинная части ствола), на других оно минимально или даже может совсем отсутствовать (центральная часть древесного ствола). Изменения диаметра ствола от комля к вершине называются сбегом. Интенсивность сбега зависит от ряда факторов и определяется биологическими особенностями древесной породы, характером условий произрастания, а также условиями формирования конкретных древостоев и особенно плотностью стояния деревьев в них.

Так, у деревьев пихты, ели и осины стволы имеют меньший сбег (то есть они более полнодревесны) по сравнению со стволами сосны или березы. В то же время стволы одной породы, выросшие в сомкнутых древостоях, имеют большую полнодревесность по сравнению со стволами, выросшими в древостоях разреженных. В древостоях лиственницы, формирующихся на севере ареала, очень часто стволы деревьев имеют резкое увеличение диаметра у комля. Этот порок древесного ствола называется закомелистостью.

При раскряжевке стволов сортименты (бревна), выпиленные из их различных частей, различаются величиной сбега и, следовательно, возникает необходимость учитывать этот фактор при выборе способов определения их объема.

Наиболее ценной в хозяйственном отношении частью бревна является его так называемая цилиндрическая кубатура. Она определяется как объем цилиндра, основанием которого является верхний торец бревна, а высота равна длине бревна. Часть бревна, выходящая за пределы цилиндрической кубатуры, называется зоной сбега (1).

У бревен, имеющих одинаковые длину и диаметр в верхнем отрубе, независимо от различий в их сбеге (а следовательно, и общего объема) цилиндрическая кубатура будет одинаковой. Величину сбега бревен и целых древесных стволов принято характеризовать показателями, именуемыми: абсолютным, относительным и средним сбегами.

.

Рисунок 2 - Схема разделения бревна на цилиндрическую часть (1) и зону сбега (2)

Под абсолютным сбегом понимается изменение диаметра древесного ствола или его части от комля к вершине, приходящееся на погонную единицу длины (то есть на 1 м)

Пример: Диаметр бревна на 1 м от комля - 20 см, а на 2 м -18 см, абсолютный сбег S_а составляет 2 см.

Однако абсолютный сбег практически не дает возможностей сопоставления темпов изменения диаметров у разновеликих стволов или сортиментов. Более информативным показателем является относительный сбег. При его определении за базовую величину (100%) принимается диаметр ствола на высоте груди (1,3 м). Все остальные диаметры, измеряемые на различных высотах, выражаются в процентах от диаметра на 1,3 м.

Пример: Диаметр на 3 м от комля составляет 85% от величины диаметра на 1,3 м. Относительный сбег S_отн. определяется как 100%-85%=15%.

Средний сбег определяется как разница между диаметром в нижнем отрубе D_н и диаметром в верхнем отрубе d_в, отнесенная к расстоянию между ними L:

. (8)

Если сбег определяется для ствола с вершиной, то диаметр в верхнем отрубе фактически равен нулю, и формула приобретает вид:

. (9)

Для стволов, имеющих сильную закомелистость, принято определять сбег, не учитывая комлевой отрезок ствола величиной в

1 м (для того, чтобы исключить резко отличающуюся по форме часть), при этом за диаметр нижнего отруба условно принимается диаметр на 1 м, соответственно на 1 м уменьшается и расстояние между сечениями:

. (10)

Порядок проведения работы:

Из таблиц 2 и 4 данные обмеров диаметров дерева переносятся в таблицу 7. Далее определяется три вида сбега.

1. Абсолютный сбег рассчитывается на каждом метре ствола от пня до вершины. Сбег определяется по диаметрам, измеренным в коре. Абсолютный сбег на 1^ом метре вычисляется: S_0-1=D₀-D₁; на 2^ом метре S_1-2=D₁-D₂ и т.д.

2. Относительный сбег определяется по формуле

(11)

где D_n - диаметр, измеренный в любой точке древесного ствола, см.

Относительный сбег определяется на каждом метре до вершины дерева.

3. Относительный сбег через 0,1Н. Для этого необходимо методом интерполирования определить диаметры ствола в точках: D_0,1Н=, D_0,2Н=,... до D_1Н=, а затем по формуле 9 определить относительный сбег в этих точках. Его необходимо записать против метра, соответствующего 0,1Н; 0,2Н и т.д.

4. Средний сбег определяется по формуле

, (12)

где Н – высота дерева, м;

D_к.ш. - диаметр на корневой шейке, см;

S_ср - средний сбег, см/м, рассчитанный с точностью 0,01 см/м.

Таблица 7 - Определение сбега срубленного дерева

Н_ст=23,4 м 0,1_Н=2,34 м; 0,2_Н=4,68 м; 0,3_Н=7,02 м; 0,4_Н=9,36 м;

0,5_Н=11,70 м; 0,6_Н=14,04 м; D_0,1Н=31,5 см; D_0,2Н=28,7 см;

D_0,3Н=27,9 см; D_0,4Н=25,5 см; D_0,5Н=22,7 см; D_0,6Н=19,6 см;

2.1.4 Показатели формы ствола и объем растущего дерева

Ствол растущего дерева является качественно иным объектом таксации по сравнению со стволом срубленного дерева. Основной особенностью является то, что невозможно характеризовать форму древесного ствола растущего дерева, производя замеры диаметров ствола на различной высоте по секциям. Для характеристики полнодревестности и формы ствола растущего дерева приемлемы методы сопоставления объема ствола с объемом цилиндра или сравнения линейных размеров тел вращения, о чем уже упоминалось выше.

В начале 19 века в практику лесного дела был введен коэффициент, получивший название “видовое число”. Применение этого коэффициента позднее назвали “обходным маневром” для характеристики полнодревесности и формы ствола растущего дерева.

М.М.Орлов дает следующее определение этому показателю: «Видовое число есть отношение объема ствола к объему цилиндра, имеющего со стволом одинаковые – площадь основания и высоту. Термин видовое число указывает на стремление характеризовать при помощи его вид дерева, его внешнюю форму, принимая за основание сравнения цилиндр».

Применяется три типа видовых чисел: старое, нормальное и абсолютное.

Старым видовым числом F называется отношение объема ствола к объему цилиндра, имеющего высоту, равную высоте этого ствола, и площадь поперечного сечения, равную площади поперечного сечения ствола на высоте груди.

Порядок проведения работы:

Работа выполняется по данным обмера модельного дерева. Результаты расчетов заносятся в таблицы 8, 9, 10. Коэффициенты и классы формы рассчитываются с точностью 0,01, видовые числа с точностью 0,001, а объемы ствола - 0,0001 м³.