ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ГУСЕНИЧНЫХ ЛЕСНЫХ МАШИН НА ПОЧВУ
Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Горемыкин А.С., Кривченкова Г.Н.
(БГИТА, г.Брянск, РФ)
Forecasting of consequences of influence of caterpillar wood machines for ground. The method is resulted according to negative consequences of influence of caterpillar machines on ground.
Лесосечные и лесохозяйственные машины нуждаются в объективной оценке по их воздействию на окружающую среду, включая грунты и лесные почвы. Эта оценка должна способствовать созданию экологически безопасных гусеничных ходовых систем, в наибольшей степени соответствующих лесотехническим требованиям.
До настоящего времени не разработаны научно-обоснованные методы и показатели для прогнозирования экологических последствий техногенных и трансграничных воздействий на лесную почву с учетом ее свойств, условий производственной эксплуатации, рельефа местности, технологии работ и режимов движения машин. Экологические последствия воздействия ходовых систем на почвенно-растительный покров изучаются лишь фрагментарно. Отсутствие показателей для оценки экологической безопасности приводит, в частности, к неоправданному применению тяжелых и энергонасыщенных машин.
В связи с этим возрастают отрицательные последствия от воздействия движителей машин на почвенно-растительный покров.
Анализ результатов исследований взаимодействия гусеничных движителей лесных машин с почвой показывает, что отрицательный эффект заключается в ее чрезмерном уплотнении. Плотность почвы является наиболее существенной характеристикой, определяющей ее свойства [1, 2].
Если почва не уплотнена, то корневые ходы, трещины и другие внутрипочвенные полостные образования способствуют усиленному развитию корней и обеспечивают их прирост.
Вследствие уплотнения почвы уменьшается объем пор, из-за чего сильно меняется воздушно-водный режим, что также ухудшает физиологическое функционирование корневых систем растений, оказывает отрицательное влияние на водный баланс [1, 3].
На влажных почвах машины, особенно при многократных проходах по волоку, могут нарезать глубокую колею. В ней застаивается вода, вызывая амелиорацию отдельных лесных участков.
Использование мощной техники на лесозаготовках, может вызвать длительные отрицательные воздействия на лесные участки. Исследованиями установлено, что на участках интенсивного использования гусеничных машин почва остается уплотненной в течение 16-40 лет. Замеры, проведенные через 16 лет после работы машин, показывают, что почва уплотнена на 9-18% больше, чем на неповрежденных участках [2, 3].
Изложенное выше показывает, что наибольшую опасность для корневой системы растений представляет уплотнение почвы под движителями машин, т.е. ее деформация с образованием колеи под действием нагрузки от машины.
Достичь безопасного для растений и почвы давления можно, изменяя размеры опорной поверхности движителя. Полученное в процессе исследований уравнение позволяет определить влияние на величину деформации почво-грунтов h параметров движителя (b, L) и неравномерность распределения давления по опорной поверхности гусеницы (qmax).
,
где qs – предел несущей способности почвогрунта, Н/м2;
qmax - максимальное давление гусеницы на почвогрунт, Н/м2;
b - коэффициент, характеризующий боковое расширение грунта;
m - коэффициент Пуассона для грунтов;
Н - толщина деформируемого слоя грунта, м;
E0 - модуль деформации почвогрунта при отсутствии сдвигов, Н/м2;
х – отношение опорной длины гусеничного движителя L к ширине гусеницы b.
Максимальное давление в пиках под катками qmax определяются по формуле:
где
a - шаг катков, м;
t - шаг гусеницы, м;
n - число опорных катков на одном борту машины.
Использование предлагаемых уравнений позволит выбирать параметры гусеничного движителя лесных машин, обеспечивающих предельно допустимые нагрузки на почву, исходя из требований сохранения целостности почвенно-растительного покрова.
Литература
1. Лобанов В.Н. Прогнозирование уплотняющего воздействия гусеничных лесных машин на слабую почву//Экологические проблемы на рубеже 3-го тысячелетия и пути их решения. - ч.2. -Брянск: 1999. -с.519-521.
2. Ермичев В.А., Лобанов В.Н., Горемыкин А.С. Сравнительный анализ гусеничных движителей по степени их воздействия на почву// Актуальные проблемы лесного комплекса. Вып. 4. – Брянск: БГИТА, 2001. – С.125-126.
3. Лобанов В.Н., Горемыкин А.С., Лазарев И.В. Воздействие трелевочных машин на лесные почвы// Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. – Брянск: БГИТА, 2002. -С.221-223.