лесосечные работы

участки не эксплуатационной площади лесосеки, где уже произошло естественное куртинное возобновление леса, которое будет формировать естественный лес. Следует отметить, что оставление данного вида биотопов противоречит фитопатологической задаче очистки лесосек, поэтому выделение биотопов такого типа возможно только в энтомологически безопасных районах.

4.Небольшие реликтовые формы рельефа, характерные для данной территории (ледниковые воронки и пр.). Здесь также не следует использовать любую технику, которая может разрушить сохраняемую территорию.

5.Существующие группы предварительного естественного лесовозобновления.

Рассматривая вышеперечисленные биотопы можно сделать вывод о том, что в большинстве случаев они относятся к не эксплуатационным площадям лесосеки, в связи с чем противоречий между существующей в настоящее время технологией сплошных рубок и требованиями по сохранению биоразнообразия леса не возникает. Вносимые также в биотопы куртины перестойных лиственных деревьев являются для лесозаготовителей местами невыгодной рубки из-за больших затрат на заготовку и крайне низкого выхода деловой древесины. И вырубаются в настоящее время только под угрозой штрафа за недоруб.

Следует отметить, что выделение и оценка ключевых биотопов является задачей ученых биологов, экологов и лесоводов, задача же лесозаготовителей сводится к тому, что бы обеспечить сохранение и указанных участков, заранее обозначенных на технологических картах и в натуре.

Отечественные и зарубежные ученые биологи и экологи сходятся во мнении, что сплошные рубки в условиях бореальных лесов, большую часть которых составляют леса Российской Федерации, не являются препятствием для сохранения биологического разнообразия лесной среды. Это связано с тем, что в настоящее время эти леса на обширных площадях могут быть уничтожены, например, пожарами, бурями, в результате засухи, снеголома, массового размножения насекомых – вредителей, рубок. Однако катастрофическое нарушение бореальных лесных экосистем

– это начало новой сукцессии, которая постепенно приводит к развитию лесного насаждения, подобного тому, какое существовало на этом месте до катастрофы. В результате нарушений, если лесные участки зарастают без вмешательства человека часто получаются одновозрастные насаждения семенного происхождения, во многом идентичные исходному.

Понятно, что с развитием насаждения от молодого леса до старовозрастного число биотопов и, соответственно, биологических видов их занимающих будет меняться, несмотря на наличие или присутствие антропогенного воздействия. Например, в ряде научных работ указывается,

261

что молодые и старовозрастные леса обеспечивают намного большее число местообитаний для позвоночных, нежели промежуточные стадии. А в работах Финских и Шведских исследователей отмечается, что несмотря на наличие видов находящих на грани исчезновения, их общее количество составляет всего 5% общего числа лесных видов. Этот факт позволил авторам сделать вывод о том, что «…принимая во внимание большие масштабы вырубок и другие приемы ведения лесного хозяйства, эта цифра представляется очень низкой». Из этого можно заключить, что методы, используемые в лесном хозяйстве не приводят к большим отличиям от естественной динамики лесной среды. Кроме того, авторы этих же работ считают, что больший вред сохранению биоразнообразия лесной среды приносит осушение лесных болот нежели сплошные рубки.

Отметим, что наука о сохранении биологического разнообразии является еще весьма молодой и находится в стадии развития. Большое количество работ по данной проблематике опубликованы в зарубежной печати. Среди исследователей данного вопроса по многим положениям нет еще единого мнения, а, зачастую, они прямо противоположны. Например, в одном и том же сборнике научных трудов «Устойчивое развитие бореальных лесов» приводятся прямо противоположные мнения: – «Генетические ресурсы лесов бореальной зоны более скромны по видовому составу, нежели в тропических дождевых лесах»; «Генетическое многообразие видов в бореальных регионах шире, чем в тропиках».

6.3. Методика оценки и показатели экологической эффективности работы трелевочных тракторов

Функционирование лесосечных машин, включая трелевочные тракторы, можно представить как процесс, состоящий из отдельных технологических операций (рабочих, транспортных и смешанных), направленных на достижение единой цели. Любое научное исследование лесосечных машин предусматривает, в конечном итоге, раскрытие сущности явлений с целью изучения каких либо свойств объекта. При этом получили широкое распространение, и стали весьма актуальными исследования, в которых в какой-либо мере анализируется эффективность их работы.

Анализ научных работ по исследованию машин различного назначения и специальных энциклопедий позволяет утверждать, что авторы часто допускают вольности и неясности в применяемых терминах и определениях. Например, в фундаментальных энциклопедических словарях нет определения термина «эффективность», а есть только «эффект» - результат или следствие каких-либо причин, действий. Поэтому представ-

262

ляется целесообразным привести термины, наиболее точные с энциклопедической точки зрения.

Под эффективностью будем понимать как свойство операции, так и свойство, характеризующее степень приспособленности процесса к достижению какой-либо системой цели ее функционирования. Понятно, что выполнение любых операций сопровождается не только положительными, но и отрицательными эффектами, находящимися в противоречии с конечной целью операции. В качестве примера можно привести экологический ущерб, возникающий при выполнении операций лесосечными машинами.

Е.С. Венцель считает, что в разных отраслях практики - организация производства, эксплуатация транспорта, расстановка кадров, бытовое обслуживание и т.д. – все чаще возникают задачи, сходные между собой по постановке, обладающие рядом общих признаков, решаемых общими методами, которые объединяются под общим названием – исследование операций. Под операцией понимается мероприятие или система действий, объединенная единым замыслом и направлением к достижению определенной цели. Операция - всегда управляемое мероприятие. Р. Беллман утверждал, что управление есть функция состояния. Будущее поведение системы определяется ее нынешним состоянием и будущим управляющим воздействием.

Операция есть управляемое мероприятие, зависящее от способа выбора определенных параметров, характеризующих ее организацию. Следовательно, под «организацией» понимается выбор технических средств и методов проведения операций. При исследовании операций организуется какая-то система действий, нацеленных на выбор каких-либо решений из ряда возможных вариантов. Такой подход имеет ряд преимуществ: он расширяет кругозор исследователя, обеспечивает взаимопроникновение и взаимообогащение научных методов, подходов и приемов, выработанных в различных областях практики. Наибольшие трудности при подобном подходе встречаются не в технике вычислений и преобразований, а в методологии: постановке задачи, выборе математических моделей, осмыслении результатов.

Для раскрытия сущности исследования операций Е.С. Венцель приводит ряд типичных задач из различных отраслей практики, в которых используются следующие показатели эффективности:

•минимальные расходы на перевозку сырья;

•минимально возможный срок строительства магистрали;

•максимальная экономическая эффективность распродажи това-

ров;

• максимальная уверенность в обеспечении выполнения боевого задания (противолодочный рейд);

263

• обеспечение заданного уровня качества при минимальных расхо-

дах;

•выявление максимального процента заболевших и носителей инфекции при обследовании населения;

•максимальное удовлетворение запросов абонентов библиотеки. Среди перечисленных показателей встречаются как количествен-

ные, так и качественные показатели, имеющие различную сущность. Анализ показал, что в зависимости от объекта и цели исследования

операции показатель эффективности может иметь определенный смысл, сущность и размерность. Следовательно, если в показателе отражается экологичность функционирования лесосечной машины, то его можно принять за показатель эксплуатационной эффективности работы этой машины.

Изучение объектов с применением исследования операций показывает, что понятие эффективность применяется к операции, а не к объекту. Действительно, в одних условиях качественная лесосечная машина, имеющая высокий технический уровень и отличные потенциальные свойства будет показывать высокую эффективность при выполнении операций, а в других - низкую. При оценке качества функционирования машины или выполнения операции может применяться термин «эффективность» с различными показателями оценки, следовательно, показатель оценки эффективности является векторной величиной. Компонентами общего вектора эффективности могут быть производительность, энергоемкость операции, экологический ущерб, надежность и т.д.

Функционирование лесосечных машин в целом, и выполнение ими операций технологического процесса лесозаготовительного производства целесообразно рассматривать на основе системного подхода. Системный подход при исследовании эксплуатационной эффективности работы трелевочного трактора применил проф. Г.М. Анисимов.

Система – это совокупность взаимосвязанных и расположенных в соответствующем порядке элементов какого-то целостного образования. Иногда структуру системы считают сетью связей между ее элементами. Совокупность свойств образует состояние системы. Число свойств может быть неограниченно велико, но только небольшая группа существенных свойств отражает состояние системы. В теории оптимального управления существует предпосылка, что управление есть функция состояния системы. Решение проблемы управления базируется на законе управления и определении состояния системы. Лесную машину в процессе функционирования можно характеризовать несколькими видами состояний. В задаче управления всегда содержатся четыре основных элемента:

• система, которой нужно управлять;

264

•желательный вид выходных величин;

•множество управляющих воздействий;

•мера стоимости или эффективности управляющих воздействий.

Прямая связь Обратная связь

Рис. 6.1. Схема взаимосвязей системы

265

Рис. 6.2. Показатели, характеризующие эксплуатационные свойства и эффективность

С последней четверти прошлого столетия наблюдается тенденция расширения использования системного подхода при исследованиях мобильных систем. П.В. Аксенов и А.И. Островцев обосновали целесообразность применения системности для построения всех разделов теории автомобиля и классификации условий его эксплуатации. И.П. Ксеневич с соавторами применили системный подход при исследовании системы «поле – технологический процесс – машино-тракторный агрегат – конечный продукт». Система состоит из подсистем. Всякая система является подсистемой более сложной системы, включающей объекты, свойства, связи и выполняемые функции. В прикладной науке по автомобилям свойства их отдельных механизмов и использование автомобильного парка в народном хозяйстве рассматриваются как большая (супер) система. Каждый объект этой системы считается самостоятельной системой низшего уровня или подсистемой. Любой объект представляет собой множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с другими элементами. Связи в системном подходе несут сложную смысловую нагрузку.

266

Потенциальные свойства, включающие большое число параметров и характеристик, как отдельных агрегатов, так и машин в целом, определяющие эксплуатационные свойства и надежность трелевочного трактора, объединены в группы и представлены на схеме, предложенной проф. Г.М. Анисимовым (рис. 6.1). На этой схеме отсутствуют экологические факторы. Можно предположить, что в период составления этой схемы недостаточно внимания уделялось воздействию лесосечных машин на лесную среду, и, прежде всего, уплотнению почвы лесосеки. Система показателей и факторов, характеризующих условия эксплуатации и эксплуатационные свойства трелевочного трактора представлены схемами на рис. 6.2 и 6.3.

Условия эксплуатации

Рис. 6.3. Свойства, характеризующие условия эксплуатации трелевочных тракторов

Принимая за основу схему функционирования трелевочного трактора, разработанную проф. Г.М. Анисимовым при исследовании эксплуатационной эффективности работы трелевочного трактора, дополним ее факторами, влияющими на экологическую эффективность. В соответствии с принятой в исследовании мобильных систем методологией, на основе системного подхода, функционирование трелевочного трактора

267

можно представить как объект системы (или система суперсистемы), а также как систему, имеющую свои объекты. Эффективность работы трелевочного трактора или выполняемых им операций будем рассматривать как объект системы, а экологическую эффективность будем считать компонентом вектора эффективности.

Факторы, влияющие на экологическую эффективность работы трелевочного трактора можно объединить в три группы (рис. 6.4): изменения физико-механических свойств почвогрунтов лесосеки, влияние на подрост и загрязнение окружающей среды. Многолетняя дискуссия ученых лесоводов, производственников и механизаторов о влиянии машин и технологий на подрост и его сохранность пока не внесла ясности и четкости. В одних природно-производственных условиях сохранение подроста главных пород положительно сказывается на лесовозобновлении, результаты же других исследований доказывают обратное.

Загрязнение окружающей среды токсичными элементами продуктов сгорания двигателей, остатками ТГСМ, продуктами износа деталей и узлов машин, например шин, шумовое и электромагнитное загрязнения, по видимому, не оказывают решающего влияния на экологичности технологического процесса. Этот вывод сделан на основе сравнения удельной загрязненности окружающей среды указанными продуктами на лесосечных работах и окружающей среды вокруг автомобильных дорог и городских улиц со средней интенсивностью движения. Более того, можно утверждать, что шумовое и электромагнитное загрязнения не представляют сколько-нибудь реальной угрозы для лесовозобновления, кроме временных неудобств для фауны на площадях окружающих лесосеку.

Многочисленные исследования лесозаготовительного производства позволяют утверждать, что основной экологический ущерб при освоении лесосеки возникает от воздействия техники и персонала на почвогрунты, на восстановление плодородия которых после завершения лесосечных работ могут потребоваться сотни лет.

Вышесказанное позволяет выбрать в качестве основного показателя экологичности работы трелевочных тракторов увеличение значения плотности почвы от его воздействия. При проведении теоретических и экспериментальных исследований будем учитывать, что на уплотнение почвы влияют параметры трелюемой пачки древесины, режим работы двигателя и потенциальные свойства трактора, которые определяются параметрами и техническими решениями, применяемыми в системах, механизмах и узлах машины (рис. 6.5). В основу управления отрицательным воздействием трелевочных систем, да и других лесосечных машин, с целью повышения экологической эффективности их работы должны быть положены организационно-технологические мероприятия (рис. 6.6), которые должны уточняться для каждой конкретной лесосеки.

268