Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Проблема проектирования транспортной сети при реализации принципа непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов 8
1.1 Принцип непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов, как основа правильного лесного хозяйства и практической реализации концепции устойчивого развития 8
1.2 Обзор научных работ, посвященных проблеме проектирования лесной транспорной сети 16
1.3 Актуальность работы и постановка задач исследования 40
Выводы главы 1 42
Глава 2 Теоретические основы проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования 44
2.1 Классификация лесных ресурсов и полезностей 44
2.2 Виды использования лесов и понятие многоцелевого лесопользования 47
2.3 Классификация лесных автомобильных дорог многоцелевого лесопользования 53
2.4 Структура транспортной сети многоцелевого лесопользования 56
2.5 Математическая модель оптимизации структуры транспортной сети многоцелевого лесопользования 59
2.6 Теоретические основы создания цифровой экономической модели местности в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования 71
2.7 Источники данных для проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования 81
Выводы главы 2 86
Глава 3 Экспериментальное исследование структуры транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования 88
3.1 Предварительная подготовка экспериментального исследования 90
3.2 Результаты отсеивающего эксперимента 93
3.3 Дробный факторный эксперимент 95
3.3.1 Влияние основных факторов и взаимодействий на оптимальную ширину грузосборочных зон лесных магистралей 97
3.3.2 Влияние основных факторов и взаимодействий на оптимальную ширину грузосборочных зон веток 102
3.3.3 Влияние основных факторов и взаимодействий на оптимальную ширину грузосборочных зон усов 107
3.4 Общие результаты экспериментального исследования 111
Выводы главы 3 114
Глава 4 Сущность методики проектирования транспортной сети в условиях многоцелвого, непрерывного и неистощительного лесопользования 116
Выводы главы 4 140
Заключение 142
Список литературы
- Обзор научных работ, посвященных проблеме проектирования лесной транспорной сети
- Классификация лесных автомобильных дорог многоцелевого лесопользования
- Результаты отсеивающего эксперимента
- Влияние основных факторов и взаимодействий на оптимальную ширину грузосборочных зон усов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Леса играют многообразную роль в жизни человеческого общества. Для предотвращения их истощения и исчезновения необходима организация лесного хозяйства на принципе непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов.
Осуществление лесопользования, основанного на данном принципе, должно быть обеспечено развитой транспортной сетью лесных автомобильных дорог постоянного действия. В то же время, традиционные методики проектирования транспортных сетей главным образом сосредоточены на проектировании сетей лесовозных дорог, ограниченного срока эксплуатации, не уделяя должного внимания транспортному обеспечению задач многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования (МННЛ).
Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена потребностью в разработке методики проектирования транспортной сети для транспортного обеспечения практической реализации принципа непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов.
Цель работы. Разработка методики проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования, учитывающей влияние рассматриваемых условий на структуру данной сети.
Задачи исследования:
-
Создание математической модели оптимизации структуры транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Разработка алгоритма создания цифровой экономической модели местности (ЭММЦ) для целей проектирования транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Разработка методики проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Осуществление экспериментального исследования, направленного на выявление основных факторов, влияющих на структуру транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования и получение соответствующих регрессионных моделей.
Методы исследования: методы системного анализа, теории математического моделирования, теории планирования эксперимента, математической статистики, теории исследования операций, географического пространственного анализа и математико-картографического моделирования. Использовались геоинформационные системы (ГИС) MapInfo Professional и ЛУГИС WinPLP, программа Microsoft Excel, статистический пакет STATGRAPHICS.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Разработана математическая модель оптимизации структуры транспортной сети, отличающаяся тем, что учитывает суммарные удельные затраты на осуществление заготовки и вывозки множества видов лесных ресурсов и проведение комплекса мероприятий по воспроизводству лесов.
-
Разработан подход к созданию цифровой экономической модели местности для целей проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования, отличающийся тем, что учитывает потенциальный валовый доход от заготовки и реализации множества видов лесных ресурсов и потенциальные транспортные затраты, определяемые на основе размещения трасс обезличенных лесных дорог в среде ГИС.
-
Разработана методика проектирования транспортной сети, отличающаяся тем, что учитывает условия многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования, экономическую целесообразность транспортного освоения участков лесных массивов при осуществлении лесопользования, направленного на заготовку множества видов лесных ресурсов и выполнения мероприятий по воспроизводству лесов.
-
Экспериментальным путем выявлены основные факторы, влияющие на структуру транспортной сети, и получены регрессионные модели зависимости от них ширины грузосборочных зон лесных дорог, отличающиеся тем, что учитывают влияние условий многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
Положения, выносимые на защиту:
-
Математическая модель оптимизации структуры транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Подход к созданию цифровой экономической модели местности для целей проектирования транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Методика проектирования транспортной сети в условиях многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
-
Эмпирические зависимости оптимальной ширины грузосборочных зон лесных магистралей, веток и усов от основных факторов при многоцелевом, непрерывном и неистощительном лесопользовании.
Теоретическая значимость работы заключается в: обосновании необходимости учета влияния условий многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования на структуру и размещение элементов проектируемой транспортной сети; выявлении значимых факторов многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования, оказывающих влияние на структуру транспортной сети; разработке теоретических основ методики проектирования транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования.
Практическая значимость работы заключается в обеспечении возможности: использования разработанной методики с целью
проектирования транспортной сети многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования в зоне ведения интенсивного лесного хозяйства; формирования генеральной схемы транспортного освоения лесов для нужд лесных предприятий различных форм собственности и органов управления лесами; обоснования инвестиций в развитие транспортной сети и комплексное лесоосвоение.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует пункту 6 «Выбор технологий, оптимизация параметров процессов с учетом воздействия на смежные производственные процессы и окружающую среду» и пункту 15 «Обоснование схем транспортного освоения лесосырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений» паспорта специальности 05.21.01 – «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»
Апробация. Результаты диссертационного исследования
докладывались на: Двенадцатой международной научно-технической интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2015 г.); Второй международной научно-технической конференции «Леса России: политика, промышленность, наука, образование» (Санкт-Петербург, 24 – 26 мая 2017 г.) и др.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается адекватностью разработанных математических моделей, результатами машинного эксперимента, применением в диссертационной работе точных методов поиска решения математических моделей.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, 5 приложений. Общий объем работы: 193 страницы, 33 рисунка, 11 таблиц. Список литературы включает 90 наименований.
Обзор научных работ, посвященных проблеме проектирования лесной транспорной сети
В 1992 году в Рио-де-Жанейро состоялась Конференция ООН по окружающей среде и развитию. В рамках Конференции была принята программа устойчивого развития, получившая название «Повестка дня на XXI век»19. В данной программе было подчеркнуто глобальное значение лесов, отмечена важность многоцелевого их использования и фактически сформирована парадигма устойчивого развития, которая базируется на необходимости достижения оптимального баланса экономических, экологических и социальных факторов20.
На основе документов ООН21, принятых на конференции в Рио-де-Жанейро, Указом Президента РФ от 01.04.1996 года №440 была принята концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию22. В развитие указанных документов ООН и во исполнение Указа Президента РФ от 01.04.1996 года №440, в 1998 году Приказом Рослесхоза №21 были утверждены критерии и индикаторы устойчивого управления лесами Российской Федерации23. Согласно данному документу устойчивое управление лесами предполагает многоцелевое, непрерывное и неистощительное использование лесных ресурсов, функций и свойств леса, как имеющих рыночную стоимость, так и не имеющих таковую.
Таким образом, принцип непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов лежит в основе не только правильного лесного хозяйства, но и устойчивого управления лесами, являющегося приложением парадигмы устойчивого развития к лесной сфере.
История и перспективы многоцелевого использования лесов. Фактически, многоцелевое использование лесов имеет давнюю историю, поскольку человечество с незапамятных времен использует леса для удовлетворения своих многообразных потребностей.
В нашей стране древесина имела приоритетное значение, среди множества лесных ресурсов, которое только усиливалось по мере развития промышленности в XVIII – XIX вв. Тем не менее, в рамках правильного лесного хозяйства, считалось рациональным осуществлять использование лесов также для получения иных лесных ресурсов, помимо древесины. Так, упомянутый выше ученый, Е.Ф. Зябловский, в начале XIX века писал: «… оно (лесоводство) доставляет нам, кроме строеваго лесу …, произведения для выделки кож, для крашения, для всяких деревянных плетеных изделий и других потреб; …» Соответственно он указывал, что «…благоразумный хозяин не должен пренебрегать ни одною частию из означенных произведений …».
Несмотря на это, на практике иные лесные ресурсы, помимо древесины, зачастую отодвигались на второй план. Их заготовка рассматривалась как побочное пользование, которым занимается население для удовлетворения собственных нужд. Так, например, до Октябрьской революции подсочка в России производилась кустарно, эпизодически, и начала осуществляться на промышленной основе только в 1920-х годах25.
Многоцелевое использование лесов, в нашей стране, приобрело промышленный масштаб лишь с 1960-х годов. В этот период началось создание комплексных лесных предприятий, осуществлявших охрану, защиту, воспроизводство лесов, заготовку древесины и иных лесных ресурсов, их переработку и осуществление сельского хозяйства. Данные предприятия начали массово образовываться в Украинской и Белорусской ССР, республиках Прибалтики, а также в некоторых многолесных районах Европейской части Союза ССР, получив такие названия, как комплексные леспромхозы, лесные комбинаты, лесхоззаги.
Данные предприятия считались прогрессивными, а их деятельность оценивалась как эффективная. Так, отмечалось, что существуют три основных стадии развития предприятий лесного хозяйства и лесной промышленности26. На первой стадии преобладает экстенсивная модель ведения хозяйства. На второй начинает внедряться интенсивная модель, лесозаготовка сближается с деревообработкой. На третьей стадии интенсивная модель развивается, происходит интеграция лесного хозяйства, лесозаготовок, деревообработки и побочного пользования, возникают комплексные лесные предприятия. Подобные предприятия успешно функционировали до распада Советского Союза.
Распад СССР внес коррективы в развитие многоцелевого использования лесов в нашей стране. Изменился политический строй, система управления, экономические условия. На смену плановой экономике пришла экономика рыночная. К середине 1990-х годов леспромхозы, включая комплексные, прекратили свое существование, либо были преобразованы в частные предприятия. В конце 2006 года был принят «новый» Лесной кодекс РФ27, запретивший большинству государственных и муниципальных предприятий осуществлять хозяйственную деятельность в лесной отрасли. Подавляющее большинство лесхозов были упразднены.
С изменением лесного законодательства возникли иные, принципиально новые условия. Теперь лесопользователями, взамен упраздненных леспромхозов и лесхозов, стали частные организации, использующие леса на правах аренды. Эти предприятия-арендаторы стали основными промышленными предприятиями лесного профиля.
Однако государство, позволив частным предприятиям осуществлять использование лесов на правах аренды, наложило на них определенные обязательства. Так, лесным законодательством предусмотрено, что леса должны осваиваться на базе комплексного подхода с соблюдением принципа непрерывного, неистощительного и многоцелевого использования лесов. Лица, осуществляющие использование лесов на правах аренды или постоянного (бессрочного) пользования, обязаны на закрепленных за ними лесных участках осуществлять мероприятия по воспроизводству лесов, их охране и защите28.
В связи с этим, следует заключить, что каждое из предприятий-арендаторов потенциально может стать комплексным лесным предприятием, поскольку необходимые для этого законодательные условия в нашей стране присутствуют. Все зависит от их экономической заинтересованности и инициативы. Необходимо отметить, что эффективность многоцелевого использования лесов в современных экономических условиях, в частности, для заготовки пищевых лесных ресурсов, подтверждается успешным опытом работы специализированных лесных предприятий Республики Беларусь
Классификация лесных автомобильных дорог многоцелевого лесопользования
Оптимизация представляет собой процесс выбора лучшего среди возможных вариантов по какому-либо заданному критерию. При оптимизации транспортной сети в условиях многоцелевого лесопользования в качестве данного критерия может выступать минимум суммарных удельных затрат на осуществление комплекса лесоэксплуатационных и лесохозяйственных мероприятий. В рамках настоящей работы рассматриваются следующие мероприятия: создание, содержание и ремонт транспортной сети, трелевка и вывозка древесины, заготовка и вывозка живицы, грибов и ягод, подготовка почвы под создание лесных культур, посадка лесных культур, проведение агротехнических уходов за лесными культурами и рубок ухода в молодняках. Рубки ухода в насаждениях старших возрастов по своим условиям сходны с заготовкой древесины спелых и перестойных насаждений, поэтому рассматриваются в качестве составной части мероприятий по заготовке древесины. При необходимости, исходя из задания на проектирование и конкретных производственных условий, в критерий оптимизации могут включаться удельные затраты, связанные с осуществлением заготовки иных лесных ресурсов или осуществлением иных лесохозяйственных мероприятий.
Оптимизация структуры основана на следующих теоретических предпосылках. Учитывая, что транспортный процесс многоцелевого лесопользования носит собирательный характер, очевидно, что повышение густоты транспортной сети ведет к повышению уровня транспортного освоения лесной территории, обеспечению доступа рабочей силы и техники к каждому конкретному участку леса и дереву. При этом под густотой понимается отношение суммарной протяженности дорожной сети, расположенной на определенной территории, к площади данной территории. Увеличение густоты транспортной сети ведет к повышению производительности труда и снижению затрат на заготовку и вывозку лесных ресурсов, а также осуществление лесохозяйственных мероприятий. С другой стороны, строительство дорожной сети связано с высокими капитальными затратами. Соответственно, увеличение густоты транспортной сети ведет к возрастанию затрат на ее строительство, содержание и ремонт. Оптимизация структуры транспортной сети предполагает достижение баланса затрат на ее создание, содержание и ремонт и затрат на лесопользование в точке, соответствующей минимальному уровню их суммы.
Густота транспортной сети обратно пропорциональна ширине грузосборочных зон лесных дорог. Чем больше ширина зон, тем меньше густота, и наоборот. Суммарные удельные затраты на осуществление комплекса мероприятий также находятся в зависимости от ширины грузосборочных зон. Соответственно, оптимизацией значений ширины грузосборочных зон лесных дорог различных категорий можно добиться баланса затрат и достижения их минимального уровня.
Таким образом, в качестве оптимизируемых параметров целесообразно рассматривать ширину грузосборочных зон лесных дорог различных категорий, что позволяет оптимизировать структуру транспортной сети по минимуму суммарных удельных затрат входящих в целевую функцию.
Процесс оптимизации ширины грузосборочных зон осуществляется на основе математической модели оптимизации структуры транспортной сети. Рассматриваемая математическая модель состоит из связанных аналитическими зависимостями исходных показателей, оптимизируемых параметров и их ограничений, целевой функции и критерия оптимизации.
Соответственно, оптимизируемыми параметрами являются: dд.о.п. - ширина грузосборочных зон дорог общего пользования, м; dм - ширина грузосборочных зон лесных магистралей, м; dв - ширина грузосборочных зон веток, м; dус -ширина грузосборочных зон усов, м; dмв - ширина грузосборочных зон магистральных волоков, м. На оптимизируемые параметры накладываются следующие ограничения: (ідоп 0,dм 0,dв 0, cLус 0,dмв 0 (2.1)
Целевая функция оптимизации ширины грузосборочных зон лесных дорог представляет собой сумму суммарных удельных затрат на осуществление строительства, содержания и ремонта транспортной сети, заготовки и вывозки лесных ресурсов, мероприятий по воспроизводству лесов. Критерием оптимизации является минимум целевой функции которая имеет вид: общ = стртс + Сртс +5злр + влр + воспрл — тІП (2.2) где Sстр.т.с. - суммарные удельные затраты на строительство транспортной сети, 10 руб/га; Sсртс - суммарные удельные затраты на содержание и ремонт транспортной сети, 10 руо/га; Ьзлр. - суммарные удельные затраты на заготовку лесных ресурсов, 10 руо/га; Ьв.л.р. - суммарные удельные затраты на трелевку и вывозку лесных ресурсов, 10 руо/га; ЬВОспр.л. - суммарные удельные затраты на г воспроизводство лесов, 10 руо/га. Суммарные удельные затраты на строительство транспортной сети определяются по формуле: стр.т.с. — стр.доп. + стр.м. + стр.в + стр.ус. + стр.м.в. + стр.п.в. (2-3) где Бстрдоп. - удельные затраты на строительство 1 км дороги общего пользования, 10 руо/га; Ьстрм. - удельные затраты на строительство 1 км лесной r с З магистрали, 10 руо/га; Ьстрв. - удельные затраты на строительство 1 км ветки, 10 руо/га; Ьстр.ус. - удельные затраты на строительство 1 км уса, 10 руо/га; Ьстр.м.в. _ З /- с удельные затраты на устройство 1 км магистрального волока, 10 руо/га; Ьстр.п.в. _ З г удельные затраты на устройство 1 км пасечного волока, 10 руо/га.
Результаты отсеивающего эксперимента
Для значения оптимальной ширины грузосборочной зоны ветки (y2) по результатам отсеивающего эксперимента уровня значимости в 5% достигли три фактора: стоимость строительства 1 км ветки (x15), стоимость человеко-дня на заготовке лесных ресурсов и осуществлении лесохозяйственных мероприятий (x6), полезная нагрузка на рейс лесовозного автомобиля (x3). Значение коэффициента детерминации R-квадрат, скорректированного для степеней свободы, составило 58.1268 %.
После исключения наименее значимых факторов (x16, x9, x7, x14, x13, x8) значение коэффициента детерминации R-квадрат составило 72.445 %, а значение коэффициента детерминации R-квадрат, скорректированного для степеней свободы, возросло до 62.9433 %. Стандартная ошибка оценки и средняя абсолютная ошибка составили 2249.14 и 1451.58 соответственно.
На основании полученных данных выявлено, что на оптимальную ширину грузосборочной зоны ветки (y2) влияют следующие факторы: стоимость строительства 1 км ветки (x15); стоимость человеко-дня на заготовке лесных ресурсов и осуществлении лесохозяйственных мероприятий (x6); полезная нагрузка на рейс лесовозного автомобиля (x3); удельный запас ликвидной древесины (x2).
Для значения оптимальной ширины грузосборочной зоны уса (y3) по результатам отсеивающего эксперимента уровня значимости в 5% достигли два фактора: стоимость строительства 1 км уса (x16), стоимость человеко-дня на заготовке лесных ресурсов и осуществлении лесохозяйственных мероприятий (x6). Значение коэффициента детерминации R-квадрат, скорректированного для степеней свободы, составило 70.9216 %.
Исключение наименее значимых факторов (x12, x11, x4, x13, x7, x1, x10, x9, x3, x15) привело к значению коэффициента детерминации R-квадрат равному 81.8447 %. Значение коэффициента детерминации R-квадрат, скорректированного для степеней свободы, возросло до 78.5437 %. Стандартная ошибка оценки и средняя абсолютная ошибка составили 124.101 и 91.5566 соответственно.
Основной эксперимент может быть осуществлен в виде полного факторного эксперимента (ПФЭ) или дробного факторного эксперимента (ДФЭ). Выбор между данными видами экспериментов осуществляется исходя из числа варьируемых факторов.
В результате выполнения отсеивающего эксперимента среди 16 первоначально выбранных факторов были отобраны восемь наиболее значимых, которым были присвоены новые обозначения: 1. удельный запас ликвидной древесины (x1 - А); 2. полезная нагрузка на рейс лесовозного автомобиля (x2 - B); 3. масса ягод, заготавливаемых рабочим за один цикл (x3 - С); 4. стоимость человеко-дня на заготовке лесных ресурсов и осуществлении лесохозяйственных мероприятий (x4 - D); 5. шаг посадки лесных культур (x5 - E); 6. стоимость строительства 1 км магистрали (x6 - F); 7. стоимость строительства 1 км ветки (x7 - G); 8. стоимость строительства 1 км уса (x8 - H). Остальные факторы были отсеяны, так как не достигли 5% уровня значимости.
Поскольку число варьируемых факторов при двух уровнях варьирования равно 8, то осуществление полного факторного эксперимента требует проведения 256 опытов, что является трудоемким. В связи с этим был осуществлен дробный факторный эксперимент. При этом план эксперимента представлял собой реплику от плана полного факторного эксперимента два в степени восемь. В связи с этим количество опытов составило: N = (2 8)/2 = 128. (3.2) Осуществление дробного факторного эксперимента позволило получить регрессионные модели зависимостей показателей оптимальной ширины грузосборочных зон лесных дорог от основных значимых факторов и их взаимодействий.
Для проведения дробного факторного эксперимента с использованием программы STATGRAPHICS был сформирован план проведения ДФЭ. Условия проведения численного эксперимента на основе плана ДФЭ соответствовали условиям проведения отсеивающего эксперимента, изложенные в пункте 3.3. По результатам осуществления дробного факторного эксперимента были получены значения откликов, которые были внесены в рабочую матрицу эксперимента, представленную в приложении В.
Влияние основных факторов и взаимодействий на оптимальную ширину грузосборочных зон усов
Коэффициент неравномерности отражает отношение густоты существующих лесных дорог /-ой категории к оптимальной густоте лесных дорог данной категории и характеризует эффективность размещения существующих лесных дорог. рсущ \ неравн і Г" І (4.4) неравн где Kг - коэффициент неравномерности размещения лесных дорог z-ой сущ категории; Г г- - протяженность существующих лесных дорог z-ой категории на 1000 га площади, охваченной этими дорогами, км/1000 га; Гг - оптимальная густота лесных дорог z-ой категории, км/1000 га.
Показатели потребности в ежегодном строительстве лесных дорог определяются в соответствии с оптимистичным и пессимистичным сценариями развития транспортной сети. Оптимистичный сценарий предусматривает создание всей транспортной сети, предусмотренной генеральной схемой освоения лесов, за срок аренды лесного участка либо за оборот рубки. Срок аренды может достигать 49 лет, а оборот рубки 100 лет и более. L аР- (4.5) где Пса - потребность в ежегодном строительстве лесных дорог при условии создания транспортной сети за срок аренды лесного участка, км/год; L -суммарная протяженность запроектированных лесных дорог, км; Тар - срок аренды лесного участка, лет. L Об.р. гр 7об.р. (4.6) где Поб.р. - потребность в ежегодном строительстве лесных дорог при условии создания транспортной сети за срок, равный обороту рубки, км/год; L суммарная протяженность запроектированных лесных дорог, км; Тоб.р. продолжительность оборота рубки, лет.
Пессимистичный сценарий предусматривает ежегодное строительство дорог в минимальном объеме, который находится в зависимости от годовой площади осуществления комплекса лесоэксплуатационных и лесохозяйственных мероприятий. Потребность в ежегодном строительстве лесных дорог /-ой категории при пессимистичном сценарии развития определятся по формуле: 100 X di (4.7) п.с. где Пi - потребность в ежегодном строительстве лесных дорог z-ой категории при пессимистичном сценарии развития транспортной сети, км/год; F -годовая площадь осуществления комплекса лесоэксплуатационных и лесохозяйственных мероприятий, га; di - оптимальная ширина грузосборочных зон лесных дорог z-ой категории, км; ; ki - коэффициент развития дорог /-ой категории; ; і = 1 (лесные магистрали), 2 (ветки), 3 (усы).
Общая потребность в ежегодном строительстве лесных дорог при пессимистичном сценарии развития определятся по формуле: где Побщ - общая потребность в ежегодном строительстве лесных дорог I-ой категории при пессимистичном сценарии развития транспортной сети, км/год; По окончании расчетов представленных показателей оформляют проект транспортной сети, включая генеральную схему транспортного освоения лесов, в масштабе, а также формулируют выводы и рекомендации.
Отличия транспортной сети многоцелевого лесопользования от лесовозной транспортной сети можно определить сравнением схем грузосборочных зон усов данных транспортных сетей, а также сравнением удельных затрат на лесопользование. Поскольку усы являются первичными дорогами транспортного освоения лесных массивов, то их грузосборочная зона отражает итоговую степень освоения, то, насколько детально освоен лесной массив. Подобная грузосборочная зона усов постоянного действия при многоцелевом лесопользовании представлена выше на рисунке 31. В свою очередь, грузосборочная зона лесовозных усов, представлена на рисунке 33. Основные отличия данных транспортных сетей и подходов к их проектированию сводятся к следующему. Лесовозная транспортная сеть главной целью своего существования имеет обеспечение заготовки и вывозки древесины. Соответственно, она ориентирована лишь на одноцелевое лесопользование и иные мероприятия, как правило, не учитывает.
Проектирование подобной сети возможно на базе ГИС107 при этом также используется метод создания буферных зон, а размещение лесовозных дорог корректируется по картограмме запасов спелой и перестойной древесины, как представлено на рисунке 33. При этом ширина буферных зон лесных дорог предварительно оптимизируется. При этом в состав целевой функции входят удельные затраты на создание, содержание и ремонт транспортной сети, трелевку и вывозку древесины. Могут учитываться затраты на лесовосстановление, но упрощенно108. При этом ширина грузосборочной зоны лесных дорог будет отличаться в большую сторону от ширины грузосборочных зон дорог многоцелевого лесопользования, полученных согласно модели оптимизации представленной в главе 2 настоящей работы.
Так, в представленном на рисунке 31 примере ширина грузосборочной зоны усов многоцелевого лесопользования, определенная согласно модели оптимизации, составила 587 метров. В свою очередь оптимальная ширина грузосборочных зон лесовозных усов, представленных на рисунке 33, определенных по модели оптимизации структуры лесовозной транспортной сети, составила 1516 метров. Т.е. при равной площади густота размещения усов многоцелевого лесопользования в заданных условиях в три раза превышает густоту размещения лесовозных усов. Это влечет соответствующее увеличение затрат на строительство, содержание и ремонт транспортной сети многоцелевого лесопользования.
Однако, в случае изменения модели лесопользования с одноцелевой, направленной на заготовку древесины, на интенсивное многоцелевое, направленное на заготовку комплекса лесных ресурсов и обеспечение мероприятий по воспроизводству лесов, лесовозная транспортная сеть может оказаться менее эффективной.
Так, в рассматриваемом примере суммарные удельные затраты на осуществление заготовки и вывозки древесины, живицы, ягод, грибов и осуществление мероприятий по воспроизводству лесов при использовании лесовозной транспортной сети превысили соответствующие затраты к использованию сети многоцелевого лесопользования на 32%.
В свою очередь общие удельные затраты, включая затраты на создание, ремонт и эксплуатацию транспортной сети, при использовании лесовозной транспортной сети превысили соответствующие затраты к использованию сети многоцелевого лесопользования на 11,5 %.
Таким образом, можно сформулировать вывод о том, что осуществление многоцелевого, непрерывного и неистощительного лесопользования должно опираться на специально запроектированную транспортную сеть, что позволит снизить суммарные затраты в сравнении с использованием сети одноцелевого лесопользования, а, следовательно повысить его экономическую эффективность.