Показатели формы, полнодревесности стволов и факторы, влияющие на них.

Объём ствола зависит прежде всего от его размера (диаметра, длины). Однако древесный ствол не является правильным геометрическим телом и, тем более, одной формы в разных его частях. Поэтому на величину объёма ствола, кроме базового диаметра (d1.3) и длины (высоты), существенное влияние (до +,- 15 - 20 %) оказывает степень снижения значений диаметров на единицу длины в разных его частях. Отсюда следует, что третьим объёмообразующим элементом древесных стволов является их форма. Под формой древесного ствола, следует понимать как “ очертание” или “внешний вид” тела вращения. Это “очертание” представляет собой кривую диаметральных или радиальных значений древесного ствола по его длине (высоте), которую в таксации называют образующей древесного ствола. Наглядное представление о форме древесного ствола дает его продольное сечение. Форма ствола зависит от характера и темпов отложения древесины в разных его частях. А это, в свою очередь, обусловлено биологическими особенностями древесных пород (светолюбивые, теневыносливые), факторам внешней (климатические и др. условия) и внутренней среды (лесорастительные условия, густота и полнота древостоев, размещение деревьев и т.п.) и возрастными этапами в росте деревьев. Уменьшение диаметра ствола от комля (основания) к вершине называют сбегом. По способам определения различают абсолютный и относительный сбег.

Абсолютный сбег (S) равен разности между диаметрами двух сечений (мест замеров) от основания (dн) к вершине (dв) ствола, выражаемая в см. (S=dн-dв).

По величине абсолютного сбега стволы делятся на 3 группы: слабосбежистые (малосбежистые) – Sср < 1см/м; среднесбежистые – Scр =1-2cм/м и сильносбежистые Sср больше 2 см/м.

Абсолютный сбег может характеризовать форму частей или ствола в целом только при определенных значениях их размеров (толщина, длина). Поэтому абсолютный сбег выражается в процентах или в долях от принятого базового диаметра, на 1,3м. Для этого диаметры на разных сечениях выражаются в процентах от диаметра на 1,3м:

Si/1.3= di х 100

d1,3

Однако установленные таким путем значения относительного сбега для ствола разной длины трудно сопоставимы, поэтому лесоводами для характеристики формы стволов предложены коэффициенты формы - отношение диаметра ствола к диаметру на высоте груди (d1.3, см) или к диаметрам, измеренным на других высотах.

Коэффициенты формы А. Шиффеля (австрийский лесовод, 1899 г.) – характеризуют форму ствола по 4 – м точкам, как соотношения диаметров (в см) у основания, на ¼, ½, ¾ длины или высоты ствола (соответственно d ¼, d ½, d ¾) к d1,3:

q= do; q1 = d ¼; q 2 = d ½; q3 = d ¾

d1.3 d1..3 d1.3 d1..3

В практике таксации леса их называют как нулевой, первый, второй, и третий коэффициенты формы Шиффеля. Отдельно взятый коэффициент характеризует собой относительный диаметр, а вместе взятые они представляют собой действительный относительный сбег ствола и характеризует его форму. Существенный недостаток коэффициентов формы Шиффеля – зависимость их значений от высоты ствола.

Чтобы исключить влияние высоты профессором Н. В. Третьяковым (1931) был предложен показатель классы формы (q n/1) – как отношение диаметра на половине (d1/2) и ¾ длины ствола (d ¾) к диаметру на ¼ части (d ¼):

q 2/1= d ½; d 3/1 = d ¾.

d ¼ d ¼

Из показателей коэффициентов и классов формы наибольшее практическое значение (наиболее информативные показатели) имеют q2 и q2/1, по их значениям дают оценку сбежности стволов: степень сбежности q2=(при h>15м) q2/1

сильносбежистые 0,55-060 0,75

среднесбежистые 0,61-070 0,80

малосбежистые 071-080 0,85

Форма стволов по методу профессора В.К. Захарова (1961). Вслед за немецкими учеными (Гогенадль, Кренн, Продан, Дитмар) профессором В. К. Захаровым форма древесных стволов изучалась путем деления его на 10 равных частей. Диаметры на относительных высотах 0, 0.2,… 0.9h (do, d0.2…d0.9), выраженные в процентах от базового диаметра на 0.1h (d0.1) представляют собой относительные числа сбега или относительные диаметры:

Si/01= d0,0.2…0.9. 100(%)

d0.1

(S 0/01; S 02/01…S 0.9/01), объективно характеризующие форму древесных стволов. Если эти соотношения не выражаются в процентах, то тогда они называются индексами или числами сбега: qi=di:d0,1

По относительным высотам они принимают следующие обозначения:

q 0/01, q 02/01……q 09/01

ПОЛНОДРЕВЕСНОСТЬ СТВОЛА - Степень приближения формы древесного ствола к форме равновеликого по высоте и диаметру цилиндра, равному диаметру ствола, измеренному на высоте 1.3 м.

Видовые числа. Лесоводами еще в 19 веке было предложено сравнивать объем ствола с объёмом цилиндра, построенного по какому-либо диаметру и высоте дерева.

Видовое число – это отношение объёма ствола (Vc) или его частей к объёму цилиндра (Vц) имеющего высоту, равную высоте дерева с основанием равным площади сечения, взятой на определенной высоте (h) обычно в его нижней части.

Видовое число показывает на степень приближения объёма ствола к объёму цилиндра и вычисляется с точностью не ниже 0.001.

По способам определения различают 2 типа видовых чисел. Старое видовое число (f), значения которого определяются по базовому диаметру на 1.3м (d1.3):

f= Vc

g1.3h

Нормальное видовое число. Старое видовое число, как и коэффициенты формы Шиффеля, имея в основе расчетов постоянную высоту базового диаметра на 1.3м, зависит от длины ствола (высоты дерева). Исключая этот недостаток, В. К. Захаров, следуя принципам Пресслера и Гогенадля, предложил d 1.3 заменить на d 0.1 (диаметр на относительной высоте 0.1 h) и полученное видовое число назвать нормальным:

f n= Vc = Vc

Vц0,1 g0.1h

 

 

12. Физические, математические способы определения объема ствола и частей срубленного дерева.

Существуют физические (ксилометрический и весовой) и математические способы. Ксилометрический способ – измерение объема воды, вытесненной погруженной в ксилометр древесиной, весовой – деление общего веса древесины на ее объемный вес. Математические способы основаны на допущении некоторого сходства ствола или его частей с соответствующими правильными стереометрическими телами вращения и наиболее приемлемы в практике.

Формулы, по которым объём древесного ствола определяется по частям (отрезкам), секциям называются сложными, а те которые дают возможность установить объём в целом для ствола считаются простыми или приближенными.

Простые формулы. Применение простых формул при определении объёма ствола срубленного дерева базируется на 1, 2 или 3-ех измерениях диаметра и длины ствола. При этом ствол не делится на отрезки и объём устанавливается в целом для ствола или для большей его части с прибавлением объёма вершинки, когда она условно отделяется.

Принципиальной основой в определении объёма ствола является формула объёма цилиндра:

V =g х l, где g - площадь сечения цилиндра, l –его длина.

Поскольку ствол не является правильным геометрическим телом, то важно найти точки замеров диаметров по которым его объём соответствовал бы объёму цилиндра построенного по этим значениям диаметров и длине ствола или его части. В этой связи существуют 3 основных способа определения объёма ствола как тела вращения: по замеру диаметра на середине ствола или его усеченной части; по замерам диаметров у основания и в верхней (к вершине) усеченной части ствола или по указанным диаметрам взятых вместе. Отсюда вытекает 3 простых, т.е. приближенных способа (формул) в определении объёма ствола срубленного дерева.

а) Простая формула срединного сечения Губера V=L*y для ствола в целом и V = y*L1+ VB усеченного ствола (без вершины), где - y (гамма) площадь срединного сечения и L- длина всего ствола, а L1 – длина усеченного ствола.

б)Простая формула концевых сечений Смалиана, предусматривает измерения диаметров (а по ним площадей сечений) у основания (go) и в верхней обезвершиненной части ствола (gL):

V= go + gL. L1 + Vв,

в)Простая формула срединного и концевых сечений: V=(go +4 +gL)L1: 6 + Vв.

Простую формулу срединного и концевых сечений в математике называют формулой Ньютона. Она пригодна для определения объёма всех тел вращения (нейлойд, цилиндр, параболоид, конус). В лесной таксации эту формулу впервые применил немецкий лесовод Рикке, поэтому её стали называть формулой Ньютона – Рикке.

Сложные формулы. Обычно более сложные методы базируются на основе простых. Все сложные стереометрические формулы, также как и простые, строятся на замерах срединного, концевых диаметров или их сочетаний. Однако эти принципы относятся не для всего ствола в целом (или большей его части), а для отрезков, на которые его разделяют.

Если ствол разделить на бесконечное множество отрезков (секций), то его объём будет равным сумме объёмов этих отрезков, которые с весьма незначительной погрешностью могут определяться как объёмы цилиндров. Однако это сопряжено со значительными трудозатратами как при обмерах в полевых условиях, так и при обработке этих данных в камеральных условиях. Поэтому в практике таксации леса ствол делится на ограниченное количество отрезков (секций), которое должно, с одной стороны обеспечить достаточную точность в определении истинного фактического объёма (+,- 1-2 %), с другой – снизить трудозатраты.

Экспериментально установлено, что эти условия будут соблюдены, если число отрезков при определении объёма стволов будет не менее 10. Поэтому в зависимости от длины ствола могут быть приняты 1 или 2-х метровые отрезки, для маломерных стволов – 0,5-метровые.

Сложная формула Губера: V=(y1+ y 2+…+ y n) l, при кратном числе отрезков, где y1, y2… y n – площади сечений на серединах 1-ой, 2-ой и последней секции, а l – их длина. При 2-х метровых секциях диаметры замеряются на нечетных метрах (1,3.5м и т.д.). Если количество секций не получается кратным числом, то тогда объём последней секции, имеющий меньшую или большую длину определяется как объём конуса по формуле.

Сложная формула средних концевых сечений Смалиана: V = [(go+gn): 2 + (g1+ g2+…gn-1)] l +Vв, где go и g1 площади сечения 1-ой секции соответственно в нижней (большого диаметра) и верхней (меньшего диаметра) части, g1 и g2 – соответственно нижнее и верхнее сечение 2-ой секции, а gn-1 и gn – площади сечений последней секции. При 2-х метровых секциях замеры диаметров делают у основания ствола и далее по четным метрам. По этой формуле основание вершинки соответствует значению площади сечения последней секции в верхнем торце, т.е. на последнем четном метре (gn=gв).

Приведенные формулы в пределах секции не в полной мере учитывают параболические или гиппербалические формулы тел вращения. Эти недостатки устраняет формула 3-х сечений.

Сложная формула срединных и концевых сечений Симпсона: V=[(go+gn+2(g1+g2+…gn-1)+4(1+ 2+… + n)] l: 6+Vв.

 

Объемные, сортиментные и товарные таблицы. Содержание, назначение

И порядок пользования ими.

ТАБЛИЦЫ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ - ряды числовых величин, расположенные по определенной системе, содержащие средние объемы деревьев отдельных древесных пород различного диаметра, высоты и формы. Таблицы объемов стволов делятся на общие и местные.

Таблицы, составленные на основе измерений, проведенных в лесах определенного района, называют местными, а построенные на данных, полученных на большой территории, -- общими объемными (массовыми).

Существует несколько видов таблиц объемов стволов, отличающихся числом входов (числом учитываемых признаков), конструкцией, способом составления и использования. В РФ наиболее широкое применение получили таблицы, составленные по высоте и диаметру (с двумя входами -- см. табл.), и таблицы, построенные для основных лесообразующих пород в зависимости от диаметра на высоте 1,3 м, высоты и формы ствола (с тремя входами). Для определения по таблице объемов стволов запаса совокупности деревьев сначала устанавливают разряд высот, далее по разряду высот и диаметру определяют объем одного ствола, который умножают на число деревьев с таким диаметром.

Объёмные таблицы содержат усреднённые объёмы стволов в коре и без коры в зависимости от высоты дерева и диаметра на высоте 1,3 м. существует два типа: 1) непосредственно по высоте по этим таблицам делается перечёт и замер высоты каждого дерева.

2) большее распространение получили разрядные таблицы, где объёмы даны по ступеням толщины в приделах каждого разряда высот. Разряд высот – соотношение высот и диаметра установленного для данного региона. Для установления разряда высот используется разрядная шкала. Разряд высот устанавливается по замерам высот в 3-х центральных ступенях по 3 дерева в каждом. Наиболее правильным является установление разряда по замерам высот в каждой ступени толщины.

Сортиментные таблицы являются продолжением объёмных таблиц и дают информацию о качестве структуры древесины ствола, предназначена для материальной оценки древостоя (лесосеки).

таблицы, отражающие распределение стволов деревьев различных пород (в зависимости от их диаметров, высоты и разрядов высот) по категориям крупности, сортам и видам сортиментов (для деловой древесины), с указанием выхода дров и отходов. Сортиментные таблицы применяют для определения товарной структуры древостоев при материально денежной оценке лесосек и мелком отпуске леса (выхода деловых сортиментов, технологического сырья, дров и отходов). Современные сортиментные таблицы составлены по разрядам высот в трех вариантах.

Вариант 1: с указанием выхода деловой древесины по категориям крупности, а в их пределах - по сортам, а также выхода сырья для технологической переработки, дров и отходов в процентах - при таксации лесного фонда и различных расчетах.

Вариант 2: с указанием выхода деловой древесины по категориям класса крупности и сортиментам, выхода сырья для технологической переработки, дров и отходов в процентах - при таксации лесного фонда, таксации лесосек по круговым реласкопическим площадкам без перечета деревьев и материалам лесоустройства, а также для различных расчетов. Второй вариант рекомендуется преимущественно для многолесных районов.

Вариант 3: с теми же показателями, что и во втором варианте, но выраженными в абсолютных величинах (м3), - при таксации лесосек и пробных площадей по материалам перечета деревьев. Рекомендуется преимущественно для западных, центральных и южных районов, где широко распространена таксация перечислительным методом.

В практике лесного хозяйства и лесоустройства в настоящее время применяются утвержденные федеральным органом исполнительной власти в области лесного хозяйства районированные сортиментные таблицы, составленные для северо-запада, северо-востока, центральных и южных районов европейской части РФ, лесов Урала, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока. При пользовании сортиментные таблицы необходимо иметь данные перечета деревьев по ступеням толщины с делением их на деловые и дровяные и установить разряд высот.

Товарные таблицы сходны по своей структуре с сортиментными, но информация о качестве структуры древесины ствола здесь представлена в процентах.

Таблицы распределения запасов древостоев основных лесообразующих пород на деловую древесину (по категориям крупности, сортам или основным сортиментам), а также сырье для технологической переработки, дрова и отходы.

Товарные таблицы приводятся в двух вариантах: с указанием выхода древесины в процентах и в абсолютных значениях. При составлении товарных таблиц используют ряды распределения деревьев по ступеням толщины и сортиментные таблицы.

Для определения выхода сортиментов и распределения деловой древесины по классам крупности необходимо знать общий запас древостоя, его средний диаметр и класс товарности (табл.). По этим показателям в товарных таблицах находят распределение общего запаса древесины на деловую древесину, технологическое сырье, дрова и отходы (в процентах).

В настоящее время в РФ применяется ряд региональных таблиц, рекомендованных для северо-запада, северо-востока, центральных и южных районов европейской части РФ, Урала, Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока.