Геометрические и физические параметры дерева и его частей
Для решения широкого круга лесоинженерных задач, связанных с прочностными расчетами конструкций валочных машин, выбором их параметров, оценкой и оптимизацией их работы в различных природно-производственных условиях, наиболее значимыми и необходимыми для расчетов параметрами дерева являются: диаметр в комле, диаметр на высоте груди, срединный диаметр, порода, высота и масса, протяженность кроны дерева, ее ширина, площадь поперечного сечения, мидель и масса, расстояние от плоскости срезания до центра тяжести дерева, момент ветровой нагрузки относительно плоскости срезания и др.
Преобразование дерева в процессе лесозаготовок представлено на рис. 2.1
После отделения от пня дерево приземляется. Очищенный от кроны ствол поваленного дерева является хлыстом. Конечный продукт лесозаготовок – бревна получают в результате раскряжевки (поперечной распиловки) хлыста.
Геометрические размеры, объем, масса дерева, хлыста и бревна являются важнейшими параметрами предмета труда, которые определяют технологию и машины лесозаготовок, производительность труда, конструктивные характеристики оборудования.
При таксации удобнее всего замерять d1,3 – диаметр дерева на высоте груди, т.е. 1,3 м от уровня земли.
Рис. 2.1. Преобразование предмета труда на лесозаготовках
Диаметр дерева в комле d 0, т.е. в месте отделения дерева от пня определяется по формуле
где d1,3 – диаметр дерева на высоте груди, см; f – коэффициент формы ствола (зависит от породы и места произрастания): для ели, лиственницы, дуба – 1,4; для сосны, кедра, пихты, бука – 1,25; для берёзы, липы, ясеня, осины – 1,1.
Схема преобразования предмета труда представлена на рис. 2.1.
Для нахождения высоты дерева (длины хлыста – lх), объема хлыста Vх в зависимости от d1.3 можно использовать таксационные таблицы [10, П.6.3-П.6.8], которые представляют собой усредненные данные. Реальные величины могут иметь значительные расхождения с табличными, т.к. на длину и объем хлыста большое влияние оказывают возраст и конкретные условия произрастания. Для нахождения высоты дерева Н, объема ствола Vх и диаметра на высоте груди d1,3, которые зависят от возраста и класса бонитета, указанных в исходных данных, рекомендуется использовать следующие регрессионные зависимости:
(2.32)
(2.33)
(2.34)
где Н – высота дерева, м; d1,3 – диаметр на высоте груди, см; Vх – объем ствола, м 3 ; t – возраст дерева, 30≤t≤140 лет; k, C1, C2, a1, a2 – постоянные коэффициенты уравнений изменения высоты и диаметра, приведены ниже (табл.2.5).
| Класс бонитета | k | C1 | C2 | a1 | a2 |
| Высота | |||||
| Ia | 42,5 | 0,0741 | 1,0741 | 4,264 | 61,836 |
| I | 37,4 | 0,1011 | 0,1011 | 5,459 | 59,441 |
| II | 32,5 | 0,1258 | 1,1258 | 6,444 | 57,656 |
| III | 28,0 | 0,1707 | 1,1707 | 8,292 | 56,858 |
| Диаметр | |||||
| Ia | 63,5 | 0,0514 | 1,0514 | 4,756 | 97,244 |
| I | 57,3 | 0,0530 | 1,0530 | 5,037 | 100,123 |
| II | 52,5 | 0,0415 | 1,0415 | 4,399 | 110,501 |
| III | 48,1 | 0,0412 | 1,0412 | 4,875 | 123,275 |
Средний диаметр сортимента с достаточной точностью можно определить по регрессионной зависимости от объема хлыста
d =0,14· Vx +0,1 (2.35)
Средний объем сортимента Vс, выпиливаемый из хлыста, зависит от среднего диаметра d и длины сортимента lс.
(2.36)
Количество выпиливаемых из одного хлыста сортиментов
(2.37)
где lв — длина спиливаемой вершины, м.
Если проводится откомлевка (пропил с целью выравнивания комлевого торца хлыста), то число пропилов
Массы хлыста и сортимента находятся из выражений:
mх = Vх (2.39)
mс = Vс (2.40)
где – средняя плотность древесины, т/м 3 .
Масса дерева (ствола с кроной) определяется по формуле
m д = Vн · с + Vн · к· k (2.41)
где Vн – объем неокоренного ствола (Vн = 1,08 
1,19 Vх), м 3 ; к – плотность кроны, т/м 3 для ели к=0,926; сосны – 0,869; осины – 0,927; березы – 0,986 т/м 3 ); с – средняя плотность древесины с корой, т/м 3 ; k – доля объема кроны от объема неокоренного ствола. Объем кроны составляет 5-20% от объема ствола и зависит от породы, диаметра и разряда высот.
Протяженность кроны по высоте
(2.42)
где 
= (0,5 
0,65) – для ели пихты; (0,2 0,3) – для сосны; (0,25 0,35) – для осины; (0,3 0,4) – для березы.
Условный диаметр кроны по срединному (миделевому) сечению
(2.43)
где 
= (0,2 0,25) – для ели; 0,3 – для сосны; (0,5 0,7) – для осины; 0,5 – для березы.
Площадь проекции кроны на вертикальную плоскость
(2.44)
где 
– коэффициент формы кроны; 
– коэффициент густоты заполнения кроны (ветвями, хвоей, листьями). Для сосны =0,67, =0,4-0,5; для ели и пихты =0,5, =0,75; для березы =0,67, =0,5-0,6; для осины =0,69, =0,5-0,6.
Момент инерции дерева относительно оси, проходящей через плоскость срезания
Jk = 0,23·m д (2.45)
проходящей через центр его тяжести
Jц = 0,23·m д (2.46)
где hс – расстояние от комлевого среза до центра тяжести hс = 0,37· lx.
Исходные данные приведены в Приложении 1.
Задания для выполнения практической работы 2.4
1) Схематично изобразить преобразование предмета труда на лесозаготовках (стоящее дерево, сваленное дерево, хлыст, сортимент). Расставить на схемах обозначения геометрических параметров предмета труда.
2) с использованием исходных данных, предложенных в Приложении 1, рассчитать геометрические параметры предмета труда: d0 – диаметр в комле; lх – длина хлыста (высота дерева); Vx – объем хлыста (ствола); hс – расстояние от комлевого среза до центра тяжести хлыста; Vс – средний объем сортимента; Sk – площадь проекции кроны на вертикальную плоскость.
3) Рассчитать массы: mx – хлыста; mд – дерева; mс – сортимента.
4) Рассчитать моменты инерции: J ц – хлыста относительно оси, проходящей через центр тяжести дерева; J к – хлыста относительно оси, проходящей через плоскость срезания.
Источник
Антипин А.Ю., Романов А.В.
ЗАВИСИМОСТЬ ДИАМЕТРА СТВОЛА ЕЛИ ОТ ПАРАМЕТРОВ КОМЛЕВОЙ ЧАСТИ СТВОЛА (НА ПРИМЕРЕ ТКУ «ЧАЙКОВСКОЕ ЛЕСНИЧЕСТВО» ПЕРМСКОГО КРАЯ)
Аннотация:
в статье рассмотрена связь диаметров, измеряемых на высоте 1,3 м от корневой шейки дерева и на разных высотах комлевой части елей, произрастающих в условиях Еловского района Пермского края. Выявленная зависимость позволяет определить по пням запасы вырубленных при заготовке древесины елей
Ключевые слова:
приемка лесосек, ель, таблица перевода с диаметра пня на диаметр ствола
УДК 630.561.24
Пермский Государственный аграрно-технологический университет
имени Академика Д.Н. Прянишникова
к.с.-х.н., доцент кафедры лесоводства
и ландшафтной архитектуры
Пермский Государственный аграрно-технологический университет
имени Академика Д.Н. Прянишникова
ЗАВИСИМОСТЬ ДИАМЕТРА СТВОЛА ЕЛИ ОТ ПАРАМЕТРОВ
КОМЛЕВОЙ ЧАСТИ СТВОЛА (НА ПРИМЕРЕ ТКУ
«ЧАЙКОВСКОЕ ЛЕСНИЧЕСТВО» ПЕРМСКОГО КРАЯ)
Аннотация: в статье рассмотрена связь диаметров, измеряемых на высоте 1,3 м от корневой шейки дерева и на разных высотах комлевой части елей, произрастающих в условиях Еловского района Пермского края. Выявленная зависимость позволяет определить по пням запасы вырубленных при заготовке древесины елей.
Ключевые слова: приемка лесосек, ель, таблица перевода с диаметра пня на диаметр ствола.
В лесном хозяйстве существуют случаи необходимости анализа биометрических параметров уже срубленных деревьев для описания их структуры, восстановления таксационной характеристики древостоя, произрастающего до рубки, оценки ущерба от незаконной вырубки. Пень — прикорневая часть дерева, остающаяся после валки над грунтом [1,2,4].
В нашей стране установлением связи между диаметром пня и диаметром на высоте 1,3 м изучалось многими исследователями. Для установления закономерности соотношения диаметра древесных пород на высоте 1,3 м с диаметром пней используют специальные нормативы (таблицы). Данные таблицы были составлены А.М. Межибовским. Таблицы служат для восстановления таксационной характеристики древостоя до рубки и при приемке лесосек [3]. Поэтому выявление связи между диаметром пня и диаметром на высоте груди имеет не только теоретическое, но и практическое значение.
Летом 2021 года в ГКУ «Чайковского лесничества» Пермского края проводились исследования сбежистости комлевой части елей, произрастающих в разных лесорастительных условиях. Цель исследования: повышение эффективности использования таблиц перевода с диаметра ствола ели на высоте 1,3 м (по А.М. Межибовскому) в условиях хвойно-широколиственной зоны Пермского края. Были поставлены следующие задачи: выявить высоту залегания корневой шейки у ели и зависимость этой высоты от крупности ствола ели в насаждениях, произрастающих в разных лесорастительных условиях; выявить особенности формирования комлевой части стволов ели в разных лесорастительных условиях; установить возможность использования таблиц перевода А. М. Межибовского для таксации вырубленных насаждений ели в условиях хвойно-широколиственных лесов Пермского края.
Методика исследования. Объектом изучения являются лесные насаждения, имеющие в составе ель и произрастающие в разных лесорастительных условиях. Предметом исследования является взаимосвязь параметров комлевой части елей с их толщиной на высоте 1,3 метра. Исследования проводились летом 2021 года на территории ГКУ Чайковского лесничества, Михайловского участкового лесничества в двух типах леса: ельник липовый (Ели), ельник травяной (Етр).
Замеры проводились в нижней части деревьев на высоте корневой шейки, на высоте 10 и 20 см от корневой шейки, а также на высоте 130 см от корневой шейки. Также устанавливалась высота расположения корневой шейки от земли.
Результаты исследования. На рисунке 1 показана зависимость высоты корневой шейки от диаметра комля (на уровне корневой шейки) в разных лесорастительных условиях. График показывает, что чем толще диаметр комля в районе корневой шейки, тем выше корневая шейка располагается над уровнем земли.
На рисунках 2 и 3 показана связь между диаметром ствола на высоте 1,3 м, и диаметрами в комлевой части ели в условиях ельника липняка и травяного, график показывает, что при измерении диаметра оставленных на месте рубки пней на высоте корневой шейки наблюдается наименьшее расхождение с данными таблицей, рекомендуемой А.М. Межибовским.
При измерении диаметра пня на высоте 10 см от корневой шейки наблюдается расхождение между фактическими значениями диаметра ствола на высоте 1,3 м и значениями рекомендованной к использованию таблицы, но расхождения значительно меньше, чем при измерениях на высоте 20 см. Так же следует учитывать при таксации деревьев тот факт, что во всех условиях произрастания, корневая шейка у деревьев ели находилась над поверхностью почвы.
- В изученных типах леса корневая шейка у елей располагается на высотах не менее 15 см от поверхности почвы. Чем крупнее комель в районе корневой шейки, тем выше она располагается над землей.
- Значения для перевода с диаметра пня на диаметр ствола ели, разработанных А.М. Межибовским, следует использовать при измерении пня на высоте корневой шейки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ГОСТ 18486-87. Лесоводство. Термины и определения.
ГОСТ 17461-84. Технология лесозаготовительной промышленности. Термины и определения.
Загреев В.В. [и др]. Общесоюзные нормативы для таксации лесов — М.: «Колос», 1992. -496 с.
Справочник таксатора: таблицы для таксации леса / Н. В. Третьяков, П.В. Горский, Г.Г. Самойлович; Под. Ред. Проф. Н.В. Третьякова. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1952. — 854 с.
Antipin A.Y.
Perm State Agrarian and Technological University
named after Academician D.N. Pryanishnikov
Candidate of Agricultural Sciences,
Associate Professor of the Department
of Forestry and Landscape Architecture
Perm State Agrarian and Technological University
named after Academician D.N. Pryanishnikov
DEPENDENCE OF DIAMETER OF SPRUCE TRUNK
FROM PARAMETERS OF BUTT PART OF TRUNK
(ON EXAMPLE OF TCU «TCHAIKOVSKY FORESTRY» PERM REGION)
Abstract: the article considers the relationship of diameters measured at a height of 1.3 m from the root neck of the tree and at different heights of the butt part of fir trees growing in the conditions of the Yelovsky district of Perm Krai. The revealed dependence makes it possible to determine by the stumps the stocks of fir trees cut down during the harvesting of wood.
Keywords: acceptance of cutting areas, spruce, conversion table from diameter of stump to diameter of trunk.
Номер журнала Вестник науки №4 (49) том 2
Ссылка для цитирования:
Антипин А.Ю., Романов А.В. ЗАВИСИМОСТЬ ДИАМЕТРА СТВОЛА ЕЛИ ОТ ПАРАМЕТРОВ КОМЛЕВОЙ ЧАСТИ СТВОЛА (НА ПРИМЕРЕ ТКУ «ЧАЙКОВСКОЕ ЛЕСНИЧЕСТВО» ПЕРМСКОГО КРАЯ) // Вестник науки №4 (49) том 2. С. 129 — 134. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5497 (дата обращения: 15.08.2023 г.)
Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/5497
Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
— напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com
Источник