Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ И ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ДИНАМИКИ ЛЕСОРЕСУРСНОЙБАЗЫ
2.1. Характеристика и состояние лесного фонда 32
2.2. Динамика лесных ресурсов ДФО 57
2.3 Формализация природных условий лесосек дальневосточного региона 66
2.4 Математическое моделирование основных геометрических характеристик деревьев
2.5 Идентификация рельефа лесосек 85 Выводы 91
3. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ, ОЦЕНКА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛЕСОПРОМЫШЛЕГШОГО КОМПЛЕКСА 94
107 130 139
3.1. Лесопромышленный потенциал лесного комплекса ДФО... 94
3.2. Типы современных технологических процессов лесозаготовок 102
3.3. Анализ применимости систем лесозаготовительных машин для хлыстовой и сортиментной заготовки древесины
3.4. Математическое моделирование технологических операций на лесосечных работах
3.5. Концепция развития лесопромышленного комплекса на лесоводственно-экологических принципах
3.6. Стратегия перехода к устойчивому лесопользованию в Дальневосточном федеральном округе 52
Выводы 163
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН И ТЕХНОЛОГИИ НА
ЛЕСНУЮ СРЕДУ 191
4.1. Реализация лесоводственных и экологических принципов сохранения лесной среды при проведении рубок в регионе 167
4.2. Показатели использования лесосечного фонда при рубках главного пользования
4.3. Лесовосстановительные процессы на вырубках 200
4.4. Воздействие лесозаготовок на атмосферный воздух 208
Выводы 215
5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
5.1. Обоснование критериев применимости систем ЛЗМ и эффективности технологических процессов лесопромышленных предприятий 217
226 228
5.2. Алгоритм комплексной математической модели 220
5.3. Обоснование основных показателей качества функционирования ЛЗМ, построение их математических моделей
5.4 Формализация ограничений на структуру систем лесосечных машин и технологий
5.5 Математическая модель функционирования систем ЛЗМ на основных технологических операциях и формализация показателей качества 233
5.6. Исследование процессов перебазировки лесозаготовительных бригад в условиях лесных массивов Дальнего Востока 299
5.7. Методика оценки систем машин и технологий для реализации лесосечных работ 304
6. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
6.1. Построение и реализация математической модели экономической эффективности технологических процессов и систем лесозаготовительных машин
6.2. Программная реализация комплексной математической модели функционирования технологического процесса лесопромышленного предприятия
6.3. Проверка адекватности моделей реальному производственному процессу Выводы 339
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 341
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 345
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 350
Введение к работе
Концепция развития лесопромышленного комплекса России до 2015 года [171] предусматривает рациональное и неистощительное использование лесных сырьевых потенциалов и ресурсов за счет увеличения объемов глубокой переработки древесины и создания современных экономических регуляторов развития лесозаготовительной промышленности. Решение поставленной задачи может быть достигнуто только в случае реализации приоритетных направлений, связанных с повышением эффективности использования сырья за счет введения в действие ресурсосберегающих технологий; опережающего развития мощностей по глубокой переработке древесины; внедрения современных машин и оборудования, обеспечивающих высокую эффективность технологического процесса на всех фазах лесосечных работ с учетом сохранения лесной среды и рационального использования лесных ресурсов; осуществления реструктуризации лесопромышленного комплекса путем создания крупных промышленно-финансовых групп или иных форм производственных комплексов, способных самостоятельно регулировать движение финансовых потоков по фазам технологических процессов для обеспечения эффективного использования сырья и достижения диверсификации продукции и услуг.
Необходимость постановки проблемы связана также с неуклонным сокращением высокотоварных насаждений практически во всех регионах России. Чрезмерная и интенсивная вырубка наиболее продуктивных хвойных лесов в последние годы существенно снизила коммерческую ценность оставшихся лесных массивов. Повсеместно происходит масштабная смена хвойных насаждений низкопродуктивными и низкокачественными древо-стоями мягколиственных пород. Общая площадь относительно продуктивных лесов составляет не более 20 % всей лесопокрытой площади, при этом транспортно доступные хвойные леса сегодня осваиваются почти на 100 %. Аналогичная картина наблюдается и на Дальнем Востоке, несмотря на то, что общая площадь лесов региона составляет 275,1 млн. га, запас - свыше 20 млрд. м3, эффективность лесопользования остается крайне низкой.
На долю Дальневосточного федерального округа (ДФО) приходится 38,7 % площади лесов и 27,4 % запаса древесины Российской Федерации [121]. Лесные ресурсы региона составляют основу развития лесного комплекса не только Дальнего Востока и России в целом, но и всей Азиатско-тихоокеанской части планеты.
В то же время многообразие состава древесных пород, горный рельеф местности, подверженность интенсивному антропогенному воздействию и другие специфические особенности лесного фонда требуют комплексного научно-обоснованного подхода к организации и проведению лесоэксплуатации, с учетом эколого-лесоводственных, экономических и социальных аспектов региона. Леса ДФО отличаются высокой степенью биоразнообразия, поэтому сохранение или минимизация нарушений лесных экосистем здесь является основной приоритетной задачей при осуществлении лесозаготовительного производства. Интенсивная, зачастую, нерегулируемая эксплуатация лесных ресурсов в двадцатом столетии повлекла за собой целый комплекс негативных проявлений, выражающихся в изменении на отдельных участках лесного фонда мезоклиматических и гидрологических условий, радиационных режимов, в возникновении и развитии эрозионных процессов. Кроме того, расположение дальневосточных лесов в зоне многолетней и длительно-сезонной мерзлоты, активных муссонов также создает дополнительные трудности в их эксплуатации, требуя поиска щадящих режимов лесопользования.
Промышленные лесозаготовки, проводимые в виде сплошных и условно- сплошных рубок, нередко приводят к коренной трансформации лесных экосистем. При этом полностью или частично изымается основной ярус фитоценоза, в значительной мере повреждаются остальные его компоненты, резко изменяется экологическая обстановка в целом. Многолетнее применение сплошных рубок в лесах юго-восточной части Дальнего Востока привело к снижению их природоохранного потенциала, значительному истощению и ухудшению качества лесного фонда, нарушению гидрологического режима водосборных бассейнов и, соответственно, к ухудшению экологической обстановки в регионе.
Современное развитие лесопромышленного комплекса Дальнего Востока характеризуется широким и интенсивным внедрением лесозаготовительных машин отечественного и зарубежного производства. Однако вопросы их приобретения и эксплуатации в специфических условиях дальневосточных лесов зачастую решаются лесопромышленниками без научно обоснованной базы и учета лесорастительных условий региона.
В этой связи необходимы четкие рекомендации как по отбору систем лесозаготовительных машин и технологий лесосечных работ, так и по обеспечению их функционирования в конкретных природно-производственных условиях. Это позволит получить максимальную эффективность по всему комплексу экономических, эколого-лесоводственных и социальных принципов устойчивого лесоуправления.
Поэтому можно констатировать актуальность, научную и прикладную значимость рассматриваемых в работе проблем, что предопределяет необходимость проведения комплексных исследований для их решения.
В основу научно-исследовательской работы было поставлено изучение состояния, лесного фонда Дальнего Востока, его сырьевого потенциала, а также обоснование основных направлений развития лесопромышленного комплекса с учетом эколого-лесоводственных, технологических и экономических критериев устойчивого функционирования предприятий лесозаготовительной отрасли.
Новым в диссертации является: впервые дана комплексная оценка лесным ресурсам Дальнего Востока, с учетом возможной их эксплуатации различными системами лесосечных машин. Установлены и формализованы па 7 раметры эколого-лесоводственных показателей функционирования различных систем лесозаготовительных машин (ЛЗМ) в основных лесных формациях ДФО. Разработана математическая модель и алгоритм идентификации закона распределения основных характеристик лесосечного фонда дальневосточного региона. Получен программный продукт (для ПК), позволяющий осуществить выбор оптимальных систем ЛЗМ и технологических процессов лесопромышленных предприятий в различных природно-производственных условиях, с учетом комплексной (эколого-лесоводственной, экономической и социальной) оценки их функционирования и рационального использования древесного сырья.
Основные положения, выносимые на защиту:
- закономерности формирования лесного фонда Дальнего Востока в значительной мере определяют состояние и структуру лесопромышленного комплекса;
- методы и критерии оценки технологических и лесоводственных последствий применения различных систем лесозаготовительных машин;
- методика и алгоритмизация задачи синтеза структуры, параметров
ЛЗМ и технологий для лесорастительных условий субъектов ДФО;
- методика и алгоритм идентификации закона распределения лесорастительных параметров лесного фонда ДФО;
- математические модели функционирования систем ЛЗМ и технологических процессов лесопромышленных предприятий, с учетом лесорастительных условий региона;
- рекомендации по объемам применения существующих систем лесозаготовительных машин и выбору типа технологического процесса для конкретных природно-производственных условий функционирования лесопромышленных предприятий.
Исследования, положенные в основу настоящей работы, проводились в соответствии с планом научно-исследовательских работ Министерства лес 8 ной промышленности Хабаровского края, ФГУ "Дальневосточный научно-исследовательский институт лесного хозяйства" 2001-2005 гг. Номера государственных регистрации тем:
1. "Оценка, прогноз и лесная политика в области использования лесных ресурсов Хабаровского края на основе динамического мониторинга", номер гос. регистрации 01.2.00314245, 2001,2002 гг.;
2. "Комплексная оценка технологических процессов хлыстовой и сорти-ментной заготовки древесины в лесах Дальневосточного региона", N гос. регистрации: 15-123 (тер), 2003, 2004 гг.;
3. "Совершенствование способов рубок и технологии лесосечных работ в горных лесах Дальнего Востока", номер гос. регистрации : 029.800.023.10
4. "Разработка методов и принципов ведения лесного хозяйства и лесопользования в бассейне р. Самарга Приморского края", номер гос. регистрации : 023.900.050.98.
Автор диссертации является исполнителем или руководителем указанных научно- исследовательских работ.
Результаты проводимых исследований послужили основой для разработки и внедрения в учебный и производственный процессы следующих нормативных и методических документов:
1. Методическое руководство по ведению лесного хозяйства и лесопользованию в бассейне р. Самарга Приморского края. Изд-во ФГУ Даль-НИИЛХ. Под ред. В.И. Свечкова, 2003 г., 103 с.
2. Технологические процессы лесопромышленного производства. Метод. пособие. Под ред. Г.С. Шмелева, 2003 г., 251 с.
3. Временные рекомендации по проведению рубок главного и промежуточного пользования в ОАО «Горинский КЛПХ».
4. Лесозаготовительные машины компании " Тимберджек ". Учебное пособие. Под ред. Г.С. Шмелева, Хабаровск, 2005 г., 184 с. 5. Рекомендации Дальневосточного международного экономического форума от участников заседания рабочей группы " Лесная отрасль Востока России. Проблемы, задачи, перспективы ". Хабаровск, 6.10. 2006 г.
6. "Концепция стратегического развития Хабаровского края до 2010 года. Лесопромышленный комплекс".
7. Постановление Правительства Хабаровского края от 06.06. 2005 г., N 67 " О мерах по повышению.рол и лесной отрасли в решении задач стратегического развития Хабаровского края на период до 2010 года.
8. Рекомендации заседания научно-технического совета при Министерстве лесной промышленности Правительства Хабаровского края по обеспечению содействия развитию предприятий лесопромышленного комплекса Хабаровского края от 30.07. 2004 г.
Основные положения и результаты исследований были доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Тихоокеанского государственного университета (ХГТУ, ТОГУ) в 1998-2006 г.г.; на международной НТК; на пятом российско-китайском симпозиуме "Проблемы научно-технического прогресса в Дальневосточном регионе " в 1998 г. (г. Хабаровск ); на международном Форуме в 2006 г. (г. Хабаровск); на заседании секции УМО по специальности 26.01 Лесоинженёрное дело в 2003 г. (г. Санкт-Петербург, С-Пб ГЛТА).
Основное содержание работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 2 монографиях, в 2 учебных пособиях, 50 научных статьях, 9 из которых изданы в журналах, рекомендуемых ВАК.
Диссертация состоит из введения, шести разделов, основных выводов, заключения и списка использованных источников литературы. Содержание работы изложено на 385 страницах машинописного текста, иллюстрировано 61 рисунком и 68 таблицами. Список литературы включает 344 наименования.
