Обоснование расчетных работ по таксации леса и примеры выполнения практических заданий
1.2.1 Задание 1. Определение объема ствола срубленного дерева и выход из него сортиментов.
Для выполнения данного задания необходимо изучить соответствующие разделы учебника, где освещаются вопросы формы древесного ствола и способы определения его объема. Исходными данными служат результаты обмера стволов срубленных деревьев, приведенные в настоящих методических указаниях. Вариант исходных данных устанавливается каждому студенту преподавателем. Объем ствола в коре и без коры определяют по трем простым стереометрическим формулам: 1) срединного сечения, 2) двух концевых сечений, 3) двух концевых и срединного сечения, а также по сложной формуле срединных сечений. Запись исходных данных и результатов вычислений ведется в специальной форме бланка, выдаваемой кафедрой. На этом бланке вычерчивается схема ствола с указанием соответствующих сечений и длин. Образец выполнения первого задания приведен на странице.. методических указаний. Полученные результаты объема ствола в коре и без коры по всем формулам заносят на первую страницу бланка задания для последующего их анализа. Анализ заключается в получении абсолютных и относительных расхождений результатов приближенного определения объема ствола по простым формулам с истинным объемом. За истинный объем можно принять объем, установленный по сложной формуле срединных сечений. Однако студенты должны представлять, что истинный объем можно получить только ксилометрическим способом. Сложные методы значительно точнее, но и они дают некоторые погрешности. Величина этих погрешностей чаще всего не превышает ±2%. На основе полученных абсолютных и относительных погрешностей студент делает вывод о степени точности простых формул, какая из формул завышает, и какая занижает объем ствола и чем это объясняется, а также чем объясняется более высокая точность сложной формулы по сравнению с простыми формулами. Анализ результатов дается отдельно для объема в коре и без коры и излагается письменно на лицевой стороне бланка. Кроме того, студенты определяют объемы сортиментов, которые можно заготовить из этого ствола. На последней странице бланка вычерчены схема разделки ствола на сортименты. Разделка ведется от комля к вершине. В первую очередь выделяются наиболее крупные сортименты. При этом руководствуются
Продолжение таблицы 1.2.1
Определение объема ствола по простым формулам: 1. По срединному сечению и длине. а) в коре б) без коры 2. По двум концевым сечениям и длине. а) в коре б) без коры 3. По трем сечениям и длине а) в коре б) без коры Определение объема ствола по сложной формуле Губера. а) в коре
б) без коры
требованиями ГОСТ «Лесоматериалы круглые» к сортиментам по длине и диаметру в верхнем отрезе. На аудиторных занятиях сведения о длине и толщине в верхнем отрезе сортиментов сообщает преподаватель. Объемы сортиментов находят двумя способами: 1)по простой формуле срединного сечения; 2)по сложной формуле срединного сечения как сумму объемов нескольких двухметровых отрезков и их частей, составляющих длину сортимента. Объемы сортиментов в коре и без коры, найденные по простой формуле, сравнивают с объемами, найденными по сложной формуле, вычисляют процент расхождения между ними. На основе полученных расхождений делают вывод о причинах, влияющих на величину этих расхождений по отдельным сортиментам. Объем вершинки ствола определяется по формуле конуса.
Все объемы ствола, и сортиментов находятся в кубических метрах с точностью до 0,0001 м3. Необходимые площади поперечных сечений ствола и сортиментов определяют по соответствующим диаметрам и формулам круга, или по таблицам площадей кругов. Такие таблицы содержатся в различных лесотаксационных справочниках. Все записи в бланках рекомендуется делать карандашом.
1.2.2 Задание 2. Определение объема бревен в партии круглых лесоматериалов. Целью данного задания является определение объема древесины в штабелях бревен хвойных пород по таблицам объемов круглых лесоматериалов (ГОСТ 2708-75), в которых даются объемы круглых сортиментов в зависимости от длины и диаметра в верхнем отрезе. В качестве исходных данных каждому студенту выдается информация по четырем штабелям бревен хвойных пород. В пределах штабеля бревна имеют одинаковую длину, но сильно варьируют по диаметру. Поэтому, чтобы воспользоваться таблицами объемов, бревна в штабелях делят на партии с диаметрами в верхнем отрезе кратным 2 см. Техника пользования таблицами объемов круглых лесоматериалов весьма проста. Для этого по длине и верхнему диаметру по каждой партии берут из таблиц объем одного дерева, умножают его на количество бревен в партии и получают, таким образом, объем всей партии бревен. Сумма объемов партии дает объем бревен в штабеле. Далее проводят итоги по всем штабелям. Кроме того, студенты определяют средний диаметр бревен в каждом штабеле с точностью до 0,1 см по формуле:
где d1,d2,…,dn – диаметры в верхнем отрезе партии бревен; n1,n2,…,nn – количество бревен в партиях.
В результате проработки данного задания студенты должны критически оценивать получаемые результаты, знать природу ошибок в определении объемов разного количества бревен, базирующихся на свойствах случайных ошибок.
Пример выполнения задания 2
Таксация партии бревен.
Факультет ____________________________ курс _____________ группа _________
Исполнитель ________________________________________ Дата ________________
1.2.3 Задание 3. Определение плотной древесной массы в дровяных поленицах. Дрова и мелкие деловые сортименты учитываются в складочной мере с последующим переводом её в плотную меру. Объем, поленицы в складочной мере определяется как произведение её длины, ширины и высоты. Для перевода складочной меры в плотную меру используют коэффициент полнодревесности:
где Vпл.м3 – объем поленицы в плотной мере; Vскл.м3 – объем поленицы в складочной мере; К – коэффициент полнодревесности. Коэффициенты полнодревесности поленниц зависят от древесной породы (хвойные и лиственные), длины, толщины и формы (круглые и колотые), поленьев. Такие коэффициенты, полученные для различных категорий дров можно найти в лесотаксационных справочниках по ГОСТ 3243 – 88 на дрова. Студенты получают в качестве задания по 4-5 полениц дров различных категорий. На основе данных измерений находят объемы поленниц в складочной мере; далее находят табличные значения коэффициентов полнодревстности для каждой поленницы и переводят складочные меры в плотные меры. При учете большого количества различных полениц дров или мелких деловых сортиментов можно пользоваться одним общим (средним) коэффициентом полнодрсвестности, величина которого принимается 0,7. При этом отклонения, как в большую, так и в меньшую сторону равновероятны и по мере увеличения количества полениц алгебраическая сумма отклонений стремится к нулю. Студенты для перевода складочной меры в плотную меру используют, кроме отдельных коэффициентов полнодревесности, и общий коэффициент. Результаты перевода по каждой поленице сравнивают и вычисляют абсолютные и относительные расхождения и находят их алгебраическую сумму. За истинные значения принимают объемы в плотной мере, полученные с помощью отдельных коэффициентов. После подведения итогов студенты анализируют полученные результаты. При этом они устанавливают, в какой из поленниц наибольший и наименьший коэффициент полнодревесности и почему; в какой из поленниц наибольшее и наименьшее расхождение в процентах и почему; как отразилось на итоге расхождения в отдельных поленницах. Все эти выводы студенты излагают письменно на бланке задания. Для выполнения этого задания желательно проработать соответствующие разделы учебника.
Пример выполнения задания 3
Определение плотной древесной массы в дровяных поленницах. Факультет ________________________ курс ___________ группа _______ Исполнитель
1.2.4 Задание 4. Определение коэффициентов формы и видовых чисел ствола
При одинаковых высотах и диаметрах на расстоянии 1,3 м от основания ствола объемы стволов могут быть различными. Это различие вызывается формой древесного ствола. Поэтому при определении объемов стволов растущих деревьев приходится учитывать, форму ствола как один из объемообразующих факторов. Показателями, характеризующими форму ствола, являются: коэффициенты формы и видовые числа. Коэффициенты формы представляют собой отношение диаметра ствола на любой высоте к диаметру на высоте 1,3 м. Наиболее употребительными являются коэффициенты формы:
Видовым числом называют отношение объема ствола к объему цилиндра. Который имеет высоту, равную высоте ствола и площадь основания, равную площади сечения ствола на высоте 1,3 м:
Между видовым числом и коэффициентом формы q2 существует связь, которая может быть выражена следующими уравнениями:
где С - для сосны составляет 0.20, для ели - 0,21
Приведенные уравнения позволяют определить видовое число через коэффициент формы q 2, не прибегая к определению объема ствола. Кроме того, видовое число можно установить по таблице всеобщих видовых чисел проф. М.Е. Ткаченко, используя в качестве входов в таблицу высоту ствола и коэффициент формы q2. Указанная таблица помещена в Лесотаксационных справочниках. Исходными данными для выполнения этого задания служат тоже материалы, что и для первого задания. Объем ствола берегся из задания 1, определенный по сложной формуле срединных сечений.
Пример выполнения задания 4
Студенты вычерчивают схемы ствола, где показывают все величины, необходимые для последующих расчетов. Коэффициенты формы вычисляют в коре и без коры, а видовые числа только в коре. Видовое число, найденное как отношение объема ствола к объему цилиндра, наиболее точное и принимается за истинное значение, а все остальные сравниваются с ним. На основе полученных расхождений в процентах студент делает вывод о степени точности различных способов определения видового числа и устанавливает причину разной точности этих способов. Коэффициенты формы вычисляются с точностью до 0,01, а видовые числа до 0,001.
1.2.5 Задание 5. Таксация насаждений по модельным деревьям
Целью данного задания является определение запаса и выхода из него сортиментов с помощью модельных деревьев, а также всех основных таксационных показателей насаждения. Модельными деревьями называются деревья, срубаемые в качестве типичных образцов, по которым можно определить характеристику всех деревьев, образующих насаждения. Эти деревья по своим размерам средние для всего насаждения, или для какой-либо его части (класса, ступени толщины). Для выполнения этого задания студентам необходимо изучить соответствующие разделы учебника. Существует несколько способов таксации насаждений по модельным деревьям. Студенты спец 0608 отрабатывают только два способа: 1) способ средней модели; 2) способ простого ступенчатого представительства. В качестве исходных данных студенты используют данные сплошного перечета деревьев на пробных площадях. Средней моделью для насаждения является дерево среднее по диаметру, высоте и видовому числу из всех деревьев насаждения Размеры средней модели устанавливаются расчетным путем. Такая модель называется расчетной. Диаметр расчетной модели устанавливается следующим образом. По каждой ступени толщины с помощью таблиц площадей кругов находят сумму поперечных сечений. Полученные площади поперечных сечений суммируют по всем ступеням толщины и получают сумму площадей поперечных сечений всех деревьев данной древесной породы (åg) Делением суммы площадей сечений породы на число деревьев получают среднюю площадь сечения. То есть площадь поперечного сечения средней модели определяют по следующей формуле:
По полученной величине средней площади поперечного сечения находят соответствующий ей диаметр или по формуле площади круга, или по таблицам площадей кругов. Высота расчетной модели устанавливается как средняя высота насаждения по формуле:
где h1,h2…hn - высоты по ступеням толщины; g1,g2…gn - суммы площадей поперечных сечений деревьев по ступеням толщины; ågi - сумма площадей поперечных сечений всех деревьев. Средний диаметр вычисляется с точностью до 0,1 см, а высота до 0,1м по каждой породе В насаждении найти дерево, точно соответствующее расчетной модели чрезвычайно трудно, поэтому подбирают дерево, близкое по диаметру и высоте к расчетной модели. Величина отклонения по диаметру допускается ±0,5 см. a по высоте ±1,0 м. Такое дерево называют взятой моделью. Взятая модель подлежит рубке. Ствол ее размечается на двухметровые отрезки, на серединах которых измеряются диаметры в коре и без коры. На этой основе вычисляют по сложной формуле срединных сечений объем ствола в коре и без коры. Путем подсчета годичных слоев на нижнем срезе ствола устанавливают его возраст. Все эти данные студенты берут из разделов 1.1.4 или 1.1.5. Запас породы с помощью средней модели находят последующей формуле:
где ΣG - сумма площадей поперечных сечений всех деревьев на высоте 1,Зм от основания; Σgв.м. - сумма поперечных сечений взятых моделей. ΣVв.м. - сумма объемов взятых моделей.
Для преобладающей породы берут по три модельных дерева, а для остальных пород по одному. Метод средней модели дает возможность определить запас, но не дает возможности определить выход сортиментом, так как средняя модель не характеризует сортиментную структуру деревьев тонких и толстых ступеней. Кроме того, этот способ даст сравнительно невысокую точность в определении запаса. Недостатки рассмотренного способа исключает способ простого ступенчатого представительства. В этом случае для каждой ступени толщины без предварительных расчетов берут по одному модельному дереву. Как и в первом случае, эти деревья срубают, обмеряют и делят на сортименты. По сложной формуле срединных сечений, находят объем ствола и сортиментов в коре и без коры. По каждой ступени толщины находят запас деловой древесины, дров, отходов и общий запас. Запас деловой древесины находят по формуле:
Дров из деловых деревьев:
Отходов:
Дров из дровяных деревьев:
где Vдел.;Vдр.;Vотх. - объем деловой древесины, дров и отходов, полученный у взятой модели; Vв.м. - объем взятой модели; Σgдел., Σgдр - сумма площадей поперечных сечений деловых и дровяных деревьев; gв.м. - площадь поперечного сечения взятой модели.
Запас ступени находят как сумму запасов деловой древесины, дров и отходов. Итоги запасов по ступеням толщины дают общий запас насаждения с подразделением его на деловую древесину, дрова и отходы. Полученные запасы по первому и второму способу студенты сравнивают, вычисляют расхождения и делают письменное заключение о
Таблица 1.2.5
Продолжение таблицы 1.2.5
Продолжение таблицы 1.2.5
2. Определение запаса древостоя по способу ступенчатого представительства сосны.
Продолжение таблицы 1.2.5 3. Сопоставление запасов, определенных разными способами.
точности рассмотренных способов и природе полученных расхождений. За истинное значение запаса принимают запас, найденный по второму способу. Состав насаждения устанавливают по доле участия каждой породы в общем, запасе насаждения. Состав записывают в виде формулы, которая представляет собой перечень пород с указанием коэффициентом их участия в общем, запасе, расположенных в порядке убывания коэффициентов. Бонитет устанавливается по средней высоте и возрасту преобладающей породы по общебонитеровочной шкале проф. М. М Орлова (см. лесотаксационный справочник). Полнота находится по соотношению сумм площадей поперечных сечений на 1 га таксируемого насаждения к сумме площадей поперечных сечений на 1 га нормального насаждения, взятой по справочнику из таблиц хода роста. Расчет полноты ведется по каждой породе в отдельности, после чего находят их сумму. Возраст насаждения вычисляют как среднеарифметическую величину из возрастов моделей, взятых из трех центральных ступеней толщины. Класс товарности для каждой породы устанавливается по соотношению количества деловых и дровяных деревьев, выявленных при перечете.
1.2.6 Задание 6 Материально-денежная оценка лесосеки
В качестве исходных данных студенты берут результаты перечета деревьев на пробной площади для преобладающей породы из предыдущего задания, а студенты-заочники могут взять материалы перечета на отводимых лесосеках. Для определения запаса и выхода сортиментов используют сортиментные таблицы, входами в которые служат диаметры по ступеням толщины, порода и разряд высот. Разряд высот устанавливают по соотношению диаметров и высот трех центральных ступеней толщины по вспомогательной таблице. Если в этих степенях оказались разные разряды, то из них находят средний как средневзвешенную величину из разрядов каждой из этих ступеней и числа деревьев в них. Для установленного разряда высот из сортиментной таблицы по диаметрам ступеней толщины берут объем ствола в коре и выход деловой древесины с подразделением на классы крупности (крупную, среднюю, мелкую), дров и отходов, а также конкретных сортиментов из одного делового дерева. Полученные категории древесины умножаются на число деловых деревьев в ступени и записываются в соответствующие колонки таблицы, кроме дров. К дровам, полученным из деловых деревьев, прибавляют дрова, полученные из дровяных деревьев, выход которых находят путем объема ствола в коре на число дровяных деревьев. Подведением итогов по всем колонкам заканчивается материальная оценка лесосеки. Таблица 1.2.6 Пример выполнения задания 6. Материально-денежная оценка лесосеки. Площадь 0,5 га.
|
м3
м3
(1)
,
(8)
(9)
(10)
