Количественная оценка лесосечных отходов

Щербаков Е.Н., Карпачев С.П., Слинченков А.Н.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ

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 куч правильной круговой формы в плане с радиусом R и называть будем скоплениями лесосечных отходов.

Рассмотрим плоский прямоугольный участок лесосеки размером Ь*Н. Пусть на участке находится п 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, Н], [0, Ь]. Прове-

дем через участок линию отбора длиной 1. Пусть угол ориентации этой линии f также подчиняется равномерному закону и определен на интервале [-р/2, + р /2]. Вероятность того, что произвольно выбранная линия Ь пересечет скопление R будет равна:

где W+ - область благоприятных событий (пересечение скопления с линией отбора); W - полная система событий (всевозможные положения скопления на площадке).

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

і > 2R.

Используя теорию геометрических вероятностей и интегральную геометрию, мы получили формулу для оценки количества скоплений лесосечных отходов ^ц. на лесосеке:

N =1 • — -УР~ n 2 • R ti lt

где p - вероятность пересечения скопления линией отбора; п - число линий отбора; Ы - длина ^ ой линии отбора; F - площадь лесосеки; mi - число скоплений, пересекших ^ю линию отбора.

Если объем скоплений лесосечных отходов представить, например, в виде цилиндров высотой ^ а линии отбора имеют одинаковую длину 1, то формула (3) преобразуется к виду, удобному для оценки объема отходов, приходящегося на единицу площади лесосеки, м3/м2:

к

Ук,

т7 *-Кр-Кср.,м\

*> =---------------)>

2 • I п

где ^ - коэффициент полнодревесности куч лесосечных отходов; Rср. - средний радиус скоплений; ^ - высота 31-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.