Методические указания по выполнению лабораторной работы «Проектирование сети лесных автомобильных дорог лесозаготовительного предприятия»

1. Основные таксационные показатели арендуемого лесного участка

Согласно выданному заданию по материалам лесоустройства средние таксационные показатели лесного участка приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Номер квартала	Общая площадь, га	Площадь покрытая лесом, га	Общий запас, м3	Площадь спелых и перестойных, га	Запас спелых и перестойных, м3
147	116	113	19 164	23	6 348
148	113	110	25 508	34	7 538
149	116	107	24 525	45	10 517
155	112	69	12 104	31	6 306
156	114	112	22 950	67	16 114
157	117	117	27 662	41	9 884
Итого	688	627	131 913	241	56 707

Общая, лесопокрытая и площадь спелых и перестойных лесных кварталов определяется как сумма соответствующих площадей кварталов. Общий и запас спелых и перестойных насаждений определяется сумма запасов насаждений выделов соответствующих кварталов по материалам лесоустройства. Тогда запас на 1 га общей площади в м³/га определяется по формуле:

,

(1.1)

где – общий запас древесины, м³;– общая площадь лесных кварталов, га.

Запас на 1 га лесопокрытой площади в м³/га рассчитывается по формуле

(1.2)

где – площадь покрытая лесом, га.

Запас спелых и перестойных на 1 га площади спелых и перестойных насаждений в м³/га рассчитывается по формуле

(1.3)

где – запас древесины спелых и перестойных насаждений, м³;– площадь спелых и перестойных насаждений, га.

2. Оптимизация структуры сети лесных дорог

Система лесных дорог состоит из следующих элементов: пасечный и магистральный волоки, ус, ветка, лесная магистраль, которые связаны сдорогами общего пользования, взаимосвязаны, и представляют собой единое целое.

Структура сети лесных дорог характеризует ее устройство (строение), определяет взаиморасположение ее элементов. Одним из основных параметров структуры сети лесных дорог является зона тяготения лесных грузов по каждой иерархии. Зоной тяготения лесных грузов к любому лесовозному пути называется участок лесной грузосборочной площади, грузы с которой должны транспортироваться по данному пути. Термин грузосборочной зоны является аналогом термина буферной зоны дорог, использующегося в ГИС, где при проведении анализа близости используется процесс буферизации. Буферная зона (буфер) – пространство вокруг объекта, ограниченное эквидистантной линией. Эквидистанта – это линия, находящаяся на равном расстоянии (радиусе) от объекта. Буферизация – процесс определения буферной зоны (Рис. 1.1).

Рис. 1.1. Буферная зона вокруг пространственного линейного объекта (дороги): 1 – линейный объект, 2 – буфер, 3 – радиус буфера

Имея зону тяготения к пасечным, магистральным волокам, усу, ветке, лесной магистрали и дороге общего пользования можно получить удельную протяженность дорог на единицу площади по лесовозным путям каждой технической категории, так называемую густоту дорог, с помощью которой оценивается степень транспортной доступности территории. Известно, что зона тяготения к пасечному волоку непосредственно зависит от технологии лесосечных работ, и для машинной валки определяется технической характеристикой валочной машины и механизмов (вылет стрелы манипулятора харвестера). Зона тяготения к магистральному волоку, усу, ветке и магистрали зависят от большого числа факторов и друг от друга, так что изменение этого параметра у одних приводит к изменению параметра у других. Такая взаимосвязь позволяет оптимизировать структуру сети лесных дорог.

Исходными данными для оптимизации параметров структуры лесной транспортной сети служат таксационные характеристики лесосырьевой базы, принятая технология лесосечных и лесотранспортных работ, эксплуатационные расходы при содержании лесотранспортных машин, расходы на ремонт и содержание существующих, на строительство новых лесных дорог, а также расходы на лесовозобновление.

Для оптимизации структуры лесных дорог использовали математическую модель, реализованную в MSExcel.

В качестве критерия оптимизации структуры сети лесных дорог используются суммарные удельные (приходящиеся на 1 м³заготовленной древесины) затраты на строительство и создание новых, ремонт и содержание существующих элементов сети, затраты на трелевку и вывозку древесины, а также затраты на лесовосстановление, связанные с затратами на пешие переходы рабочих выполняющих лесохозяйственные мероприятия при отсутствии автомобильных дорог от существующей дороги до места проведения работ и обратно.

Для математической формулировки задачи составим уравнение выше перечисленных затрат для идеализированной сети, расчетная схема которой представлена на рис. 1.2.

(1.4)

где ,,– удельные затраты на строительство 1 км соответственно дороги общего пользования, лесной магистрали и ветки, руб./м³;,,,– удельные затраты на устройство 1 км соответственно уса, магистрального и пасечного волоков, погрузочного пункта, руб./м³;,,,,– удельные затраты на содержание и ремонт 1 км в год лесной магистрали, содержание и ремонт 1 км в год соответственно ветки, уса, магистрального и пасечного волоков, руб./м³;,– удельные затраты соответственно на трелевку трактором и вывозку автомобилем, руб./м³,− удельные затраты на пешие переходы рабочих, выполняющих лесохозяйственные мероприятия, руб./м³.

Рис. 1.2 Схема к расчету оптимальной структуры сети лесных дорог: ,,,– зона тяготения к дороге общего пользования, лесной магистрали, ветке, усу соответственно;– угол примыкания ветки к магистрали;1– дорога общего пользования, 2 – лесная магистраль; 3 – ветка; 4 – ус

Основными выходными параметрами системы оптимизации структуры сети лесных дорог, реализованной в MSExcel, будут:

– оптимальные зоны тяготения в км лесных грузов к дороге общего пользования, лесной магистрали, ветке, усу, магистральному волоку;

– оптимальная требуемая густота в км на 1000 га дорог

общего пользования, лесных магистралей, веток, усов, магистральных и пасечных волоков;

– потребность автомобильных дорог общего пользования, магистралей, веток, усов, магистральных и пасечных волоков в км на площадь и на 1 млн. м³заготовки древесины для освоения транспортно неосвоенных лесных массивов.

Оптимальная требуемая густота автомобильных дорог каждой технической категории в км/1000 га при известной зоне тяготения определяется по формулам:

, ,,,,

(1.5)

При этом суммарная оптимальная густота дорог общего пользования и магистралей будет

(1.6)

Суммарная оптимальная густота дорог общего пользования, магистралей и веток будет

(1.7)

Общая суммарная оптимальная густота всех автодорог будет

(1.8)

Нормативная потребность в строительстве магистралей, веток, усов, магистральных и пасечных волоков в км на планируемый объем заготавливаемой древесины в год () определяется по формулам соответственно:

, ,,,.

(1.9)

Для условий ЛЗП оптимальные параметры структуры сети были рассчитаны для дорог круглогодового и сезонного действия, полученные в результате расчетов данные, представлены в табл. 1.2 и Приложении 1.

Таблица 1.2