Том 20, № 3 (2023)
Статьи
Биоразлагаемые композиты с полимерной фазой поливинилхлорида и лигноцеллюлозными наполнителями
Аннотация
Способом решения проблемы утилизации отходов лесопромышленного и аграрного комплексов, а также пластиковых отходов производства и потребления товарной продукции представляется разработка рецептур новых композиционных материалов и совершенствование технологии их переработки. В связи с этим большой интерес представляют биоразлагаемые композиты с полимерными фазами синтетических и природных полимеров и различными лигноцеллюлозными наполнителями. В настоящей работе были рассмотрены вопросы биоразложения композитов с полимерными фазами первичного и вторичного поливинилхлорида (ПВХ). В качестве наполнителей были использованы древесная мука, опилки бука, шелуха овса, фитомасса опавших листьев, сено естественных сенокосов. Образцы композитов были получены методами вальцевания и горячего прессования. Степень биоразложения полученных композитов определяли по величине потери массы после выдержки в активном грунте. Максимальное время выдержки образцов в грунте составило 120 суток. В результате исследования установлено, что использование пластификатора (дибутилфталата) позволяет увеличить показатель потери массы за 120 суток выдержки в грунте ненаполненного поливинилхлорида более чем в три раза. Введение в состав ПВХ лигноцеллюлозных наполнителей значительно увеличивает его степень разложения в грунте. Наибольшую степень биоразложения в активированном грунте демонстрируют образцы композитов с наполнителями недревесного происхождения. Для образцов композитов с полимерной фазой первичного ПВХ и шелухой овса потеря массы после выдержки в активированном грунте составляет 10,1 мас. %, с сеном луговых трав — 14,5 мас. %; для образца с полимерной фазой вторичного ПВХ (отходов эксплуатации потолочных панелей) — 24,6 мас. %. Для использованных в работе наполнителей было определено содержание лигнина, целлюлозы, гемицеллюлоз и минеральных веществ. Методом многофакторного регрессионного анализа были установлены закономерности влияния компонентного состава лигноцеллюлозного наполнителя на степень биоразложения компонента в грунте. Показано, что наибольшее влияние на биоразложение композитов с полимерной фазой первичного ПВХ оказывает содержание в наполнителе гемицеллюлоз. При этом увеличение содержания в наполнителе лигнина и целлюлозы приводит к снижению степени биоразложения композита. Влияния минеральных веществ в составе композита на его степень биоразложения не выявлено. Для образцов с полимерной фазой вторичного ПВХ основным фактором, определяющим степень биоразложения в грунте, является содержание в наполнителе гемицеллюлоз. Статистически достоверного влияния содержания лигнина и целлюлозы выявлено не было.
1-14
Геотехническое обоснование работоспособности трелёвочных волоков и технологических коридоров на склонах оттаивающих почвогрунтов при работе лесных машин с колёсным и полугусеничным движителем
Аннотация
В Российской Федерации значительная часть территории лесного фонда расположена на вечной мерзлоте. Многие регионы России обладают большими запасами спелых и перестойных эксплуатационных лесов, причём значительная часть этих запасов расположена в труднодоступных местах, не только по отношению к развитости дорожной сети, но и по рельефу местности. В настоящее время подавляющий объём заготовок древесины в России производится при помощи современных машинных комплексов, в основном включающих колёсные лесные машины различной компоновки и назначения. При этом проблема негативного воздействия колёсных лесных машин и трелёвочных систем на их базе не просто остаётся актуальной, а приобретает ещё большую остроту, поскольку экосистемы горных лесов, лесов на склонах сопок и т. д. относятся к наиболее ранимым, подверженным водной и ветровой эрозии. Для снижения негативного воздействия движителей лесных машин на почвогрунты достаточно часто используют машины на полугусеничном ходу, которые, благодаря существенно большему пятну контакта с поверхностью движения и большей силе тяги, в сложных условиях показывают лучшие эксплуатационные характеристики. В статье показано, что каждый склон со своими геометрическими параметрами и фактическими данными о мощности оттаивающего слоя почвогрунта, границе зоны мерзлоты и физико-механическими свойствами почвогрунта является уникальным геотехническим объектом. Многообразие параметров движения лесных машин (трелёвки) при прогнозах глубины колеи обусловливает необходимость классификация склонов по технологическим свойствам почвогрунтов и критерию работоспособности трелёвочных волоков (технологических коридоров). Разработка такой классификации должна базироваться на актуальных гидрогеологических и геомеханических данных о состоянии почвогрунтов, слагающих массив склона. Представленные исследования расширяют мнения о технологических требованиях обеспечения работоспособности трелёвочных волоков (технологических коридоров) на склонах оттаивающих почвогрунтов, что способствует более эффективному использованию лесозаготовительной техники в сложных сезонно-климатических условиях.
15-31
Оптимальное проектирование сети лесных дорог: от методов к решениям
Аннотация
В статье приведены методы оптимального проектирования сетей лесных дорог, позволяющие провести автоматизацию процессов планирования дорожно-транспортной инфраструктуры лесозаготовительных предприятий с учётом особенностей строительства лесных дорог в современных условиях. Описана методика и приведены результаты нахождения оптимальной плотности лесных дорог для природно-производственных условий Северо-Западного федерального округа. В исследовании предложены модели принятия решений о выборе конструкций земляного полотна и дорожных одежд лесных дорог, модель оценки альтернативных участков лесных дорог, модель выбора ключевых точек лесосырьевой базы и итоговая оптимизационная модель принятия решений о размещении сети лесовозных дорог. Разработанная компьютерная система позволяет в удобном для пользователя виде послойно выводить информацию о необходимых объёмах дорожного строительства и получать широкий перечень показателей, характеризующих как отдельные участки, так и все дороги в целом. Применение данной системы показало достаточно высокую степень соответствия реальным условиям и возможность адаптации под задачи пользователя. Предлагаемые решения позволяют добиться значимого положительного экономического эффекта при горизонте планирования от 5—10 лет и больше.
32-47
Продолжительность жизни хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)
Аннотация
Выявление стандартного периода удержания хвои деревом, характерного для конкретного региона, необходимо для использования продолжительности жизни хвои в качестве критерия оценки состояния хвойных древесных растений и как критерий благополучности условий произрастания. Информация о продолжительности жизни хвои и влияние на неё различных факторов противоречива. Целью работы является оценка продолжительности жизни хвои сосны в различных условиях произрастания. Исследования проводили в сосняках лишайниковых, брусничных, черничных, кустарничково-сфагновых осушенных, осоково-сфагновых, кустарничково-сфагновых, сосна по болоту в северо-таёжном и южно-таёжном лесорастительных районах. Оценку проводили по 15 модельным деревьям, выбранным пропорционально представленности по ступеням толщины, по трём модельным ветвям из средней части кроны. Рассмотрено влияние типа леса, возраста, густоты древостоя, осушения, подтопления, рекреации на продолжительность жизни хвои сосны. Стабильность средней продолжительности жизни хвои при изменении типа леса, лесорастительной зоны указывает на оптимальное значение данного показателя для конкретной возрастной группы. В молодом насаждении средняя продолжительность жизни хвои составляет 3,2 года; в средневозрастном и приспевающем древостое — 4,3—4,8 года. В угнетённом состоянии у сосны на болоте или в результате антропогенного подтопления продолжительность жизни хвои снижается. В результате гидромелиорации вблизи осушителя продолжительность жизни хвои возрастает, а в межканальном пространстве — остаётся на уровне естественных насаждений. Влияние рекреации на длительность удержания хвои в кроне зависит от стадии дигрессии. Снижение продолжительности жизни хвои отмечается при III стадии дигрессии. Продолжительность жизни хвои обусловлена способностью противостоять стрессовому фактору. Следовательно, механизмом адаптации деревьев к внешнему воздействию является увеличение продолжительности жизни хвои. Отпад хвои старших возрастов обусловлен неспособностью адаптироваться к негативному воздействию.
48-59
Использование беспилотного летательного аппарата для оценки процесса формирования молодняков на вырубках
Аннотация
Представлены материалы по использованию беспилотного летательного аппарата для оценки состояния молодняков на вырубках с оставленными куртинами семенных деревьев. Для получения аэрофотоснимков применялся беспилотный авиационный комплекс самолётного типа. Аэрофотосъёмка проводилась в видимом диапазоне (RGB) и видимом и ближнем инфракрасном диапазонах (RED, REG, GRE, NIR). Пространственное разрешение в видимом диапазоне составило менее 5 см, в видимом и ближнем инфракрасном — 19 см. Использование беспилотного летательного аппарата и мультиспектральных снимков позволило оценить состояние и структуру молодняков на вырубке 8-летней давности с созданными лесными культурами сосны обыкновенной. На ортофотоплане отчётливо видны ряды лесных культур и примеси хвойных и лиственных пород естественного происхождения, как в рядах, так и в междурядьях. Определён состав молодняков, сформировавшихся на опытных участках, и состав древостоев в оставленных куртинах. Сосна обыкновенная дешифрируется по округлой форме и относительно равномерной, мелкозернистой текстуре проекции кроны, а также тени в форме полумесяца или полукольца, что обусловлено шаровидной или параболоидной формой кроны с закруглённой вершиной. Ель дешифрируется звёздчатым рисунком проекции кроны и тенью в виде полукруга и треугольника, что обусловлено конусовидной формой кроны. Мультиспектральный анализ изображения позволяет идентифицировать ель европейскую по зеленовато-голубому цвету. Лиственные деревья на мультиспектральных изображениях имеют жёлто-зелёный, жёлто-оранжевый, красноватый оттенок проекций крон. Для изображения берёзы бородавчатой характерна округлая форма проекции кроны с неровным краем, среднезернистая или комковатая текстура за счёт распределения затенённых и освещённых участков в кроне дерева. Благодаря высокому пространственному разрешению снимков с беспилотного летательного аппарата, на наклонных проекциях деревьев в видимом диапазоне берёза заметна по белому цвету ствола. С использованием специальных программ определены численность деревьев по породам и даже биометрические характеристики отдельных растений. Полученные материалы целесообразно использовать при разработке нормативных документов и планировании лесохозяйственных работ.
60-75
Исследование и обоснование компоновки и параметров гидропривода механизма подъёма лесного манипулятора
Аннотация
В работе изложены способы снижения динамических нагрузок конструкции лесных манипуляторов в зависимости от компоновки гидравлических цилиндров механизма подъёма стрелы. Составлена математическая модель процесса подъёма стрелы манипулятора. Проведена оптимизация параметров гидропривода подъёма стрелы. Установлено, что оптимизация компоновки гидравлических цилиндров подъёма стрелы лесного манипулятора с учётом сил инерции и податливости гидропривода позволит снизить пиковые всплески давления рабочей жидкости при переходных режимах подъёма лесных грузов. Разработана новая конструктивно-технологическая схема механизма подъёма стрелы манипулятора, обеспечивающая автоматическую установку гидравлического цилиндра подъёма стрелы в оптимальное положение и демпфирование колебаний рабочей жидкости. Установлено, что при уменьшении номинальной подачи угловая скорость стремится стабилизироваться, а пиковые давления возрастают от 16 до 40 МПа. Проверено, что при увеличении коэффициента податливости гибких элементов гидропривода в 2 раза и коэффициента утечек в 2 раза давление рабочей жидкости возрастает и уменьшается соответственно в 2 раза. Получена оптимальная величина параметра b1 — точки присоединения гидроцилиндра к стреле, которая равна 0,6 м. За счёт оптимизации компоновки гидравлического цилиндра подъёма стрелы и увеличения коэффициента податливости упругих элементов гидропривода происходит снижение динамических нагрузок на 41 %, но при этом возрастает время затухающих колебаний давления при переходных процессах на 32 %. Это позволит сократить время простоев манипулятора в ремонте из-за поломок гидрооборудования, что компенсирует незначительное увеличение времени переходных процессов.
76-93
Анализ нарушений лесного законодательства на примере Республики Карелия
Аннотация
В статье представлен анализ нарушений лесного законодательства в Республике Карелия. На основе предварительной оценки сформулированы цель и задачи исследования. Цель — оценка лесонарушений на территории Республики Карелия. Задачи: 1) сбор информации по нарушениям лесного законодательства на территории Олонецкого, Муезерского, Медвежьегорского, Кондопожского, Суоярвского, Пудожского центральных лесничеств; 2) анализ нарушений лесного законодательства на исследуемых территориях; 3) выработка рекомендаций и прогнозирование нарушений лесного законодательства. В выборку попали участковые лесничества из шести центральных лесничеств Республики Карелия. Временной промежуток анализа лесонарушений составляет 5 лет (с 2017 по 2021 г.). В процессе анализа установлено, что основными видами лесонарушений являются незаконная рубка леса, оставление не вывезенной в срок древесины, оставление недорубов и неудовлетворительная очистка лесосек от порубочных остатков. На исследованной территории количество некоторых видов нарушений лесного законодательства имеет тенденции к уменьшению (оставление не вывезенной в срок древесины и незаконная рубка леса), в то же время ряд лесонарушений после спада в 2018—2019 гг. имеют тенденцию к увеличению (оставление недорубов и неудовлетворительная очистка лесосек). Объёмы не вывезенной в установленный срок древесины сократились за период с 2017 по 2021 г. примерно в два раза. Объёмы незаконной заготовки леса сократились в 3,5 раза. В начале 2017 г. объёмы нарушений, связанных с оставлением недорубов, сократилась в 4 раза, с 2019 г. увеличились 2,5 раза. При анализе данных по нарушению, связанному с неудовлетворительной очисткой лесосек, явных закономерностей не выявлено. Авторами отмечается, что неустойки за недорубы необходимо убрать с законодательства и с договоров аренды, т. к. оставление растущего леса никакого вреда и ущерба не приносит, особенно на лесосеках, оставляемых под естественное лесовосстановление. Важно, что решение основных проблем контроля и выявления лесонарушений позволит кардинально исправить ситуацию с профилактикой нарушений лесного законодательства и благоприятно скажется на функционировании лесной экосистемы.
94-108