ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ СЕТИ ЛЕСНЫХ ДОРОГ С УЧЕТОМ ДОСТУПНОСТИ УЧАСТКОВ ЛЕСНОГО ФОНДА
Мохирев А.П. (ЛфСибГТУ, г. Лесосибарск, РФ)
Болотов О.В. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
In the article the example of determination of economic possibilities of wood reserves utilization has been considered. Addressing the issues, we have developed appropriate mathematical and graphic analytical models.
Для определения приоритетных направлений развития лесного хозяйства и лесной промышленности Министерство природных ресурсов России подготовило «Концепцию развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003 - 2010 годы», а Минпромнауки - «Основные направления развития лесной промышленности» на 2002 - 2015 годы. Не касаясь целого ряда мероприятий по развитию лесного комплекса России, планируемых в этих документах, отметим только некоторые задачи: совершенствование лесоустройства в целях реального определения лесосырьевого потенциала, его экономически, транспортно и технологически доступной части; определение наиболее эффективных направлений увеличения использования лесных ресурсов на долгосрочный период, с соблюдением экологически безопасных способов ведения лесного хозяйства; развитие транспортной инфраструктуры на территориях лесного фонда.
В результате проведенных отечественными учеными исследований определена методологическая основа, разработаны различные методики проектирования схемы сети лесных дорог. Однако до настоящего времени отсутствует надежная, эффективная и универсальная методика, позволяющая на основе системного подхода, математического моделирования и оптимизации комплексно решать задачу автоматизированного проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономически доступных лесных ресурсов для любых административных или хозяйственных объектов и условий лесопользования.
Цель наших исследований - разработка методики проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономически доступных участков лесного фонда, учитывающей основные природно-климатические и технико-экономические факторы, позволяющей оперативно прогнозировать и планировать разработку участков лесного фонда на кратко-, средне- и долгосрочную перспективу.
Для нахождения рациональной схемы сети лесных дорог наиболее эффективным способом представляется использование инструментария теории графов (Абдряшитов Р.И., Салминен Э.О., Борисов Г.А., Ковалев Р.Н., Гуров СВ., Болотов О.В., Ельдештейн Ю.М.), поскольку одной из основных задач этой теории как раз и является нахождение оптимальных путей. В таком случае, участок лесного фонда представляется в виде связного взвешенного графа, в котором вершины - участки лесного фонда, а ребра - возможные транспортные пути между ними, характеризуемые соответствующими стоимостями строительства дорог. В основу графоаналитической модели положен алгоритм построения минимального покрывающего дерева. Математическую модель проектирования оптимальной схемы сети лесовозных дорог можно представить в виде
где F- функция, определяющая транспортные затраты; п - количество участков лесного фонда, до которых планируется строительство дороги; N - общее количество участков лесного фонда; EL - общая протяженность проектируемых дорог; Lecp - среднее расстояние вывозки древесины; Lei - расстояние вывозки древесины с /-того участка.
При изучении данной модели более детально нами была получена функция, главной задачей которой явилась минимизация суммы затрат в условиях отдельного участка лесного фонда
где F(t) - функция, определяющая транспортные затраты в определенный период времени t; Lсущ - протяженность дорог, не требующих строительства (существующих); åLmp - сумма расстояний участков дорог, имеющих стоимость строительства, отличающуюся от стоимости проектируемой дороги; Сстр -стоимость строительства одного километра проектируемой лесовозной дороги; Lвст - протяженность дорог, требующих восстановления (ремонт); Свст -стоимость восстановления (ремонта) одного километра дороги; Свi, - стоимость вывозки одного кубометра древесины на один километр; Lmpj, Cmpj - длина и стоимость строительства j-того участка лесовозной дороги, отличающегося по стоимости строительства от проектируемой (мосты, заболоченные участки и др.); Vkiq(t)- объем заготавливаемой древесины q-той породы, в i-том выделе, возраста k в расчетный момент времени t; k - количество участков лесовозной дороги, отличающихся по стоимости строительства от проектируемой дороги.
На основании данных моделей составлена программа проектирования схемы сети лесных дорог. При экспериментальном испытании программы нами выявлено, что она позволяет не только получить оптимальную схему транспортных путей, но и учесть наличие уже проложенных дорог, особенности рельефа местности, наличие рек, болот и пр. Формируемый при этом файл результатов в цифровой или графической форме отображает транспортную схему и необходимую очередность строительства отдельных ее участков. При определении схемы транспортных путей несомненно нужно учесть экономическую ее целесообразность. Предлагается определять экономическую доступность. Разработанная программа эти факторы учитывает автоматически.
Предлагается экономическую доступность лесных ресурсов определять следующими способами: первый - по аналитическим зависимостям; второй - по графикам; третий - с использованием программы определения схемы сети лесных дорог.
Первый способ [1] предназначен для определения прибыли и экономической доступности отдельных участков лесного фонда при условии существующей или проектируемой дороги до данного участка. Рекомендуется использовать для участков лесного фонда с коэффициентом отношения стоимости вывозки к стоимости строительства Кс [1], равным от 0 до 0,7.
Графический способ [1] позволяет оперативно, по графикам, определять зоны экономической доступности в зависимости от основных технико-экономических показателей лесозаготовительного производства: стоимости строительства лесных дорог, вывозки древесины с лесосеки до потребителя, цены товарной продукции и затрат на лесозаготовку. Однако он не позволяет планировать размещение и очередность освоения участков леса. Способ рекомендуется использовать при значении коэффициента Кс>7 [1].
Третий способ предназначен для проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономической доступности лесных ресурсов с учетом транспортной инфраструктуры и динамики лесного фонда. Рекомендуется использовать для участков лесного фонда с коэффициентом отношения стоимости вывозки древесины к стоимости строительства дорог Кс [1], в интервале от 0,7 до 7. Основные элементы методики проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономической доступности лесных ресурсов представлены на рисунке 1.
Проведены результаты экспериментальных испытаний методики проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономической доступности лесных ресурсов. Показана работоспособность методики и ее универсальность для объектов лесопользования Нижнего Приангарья с различными условиями лесоэксплуатации, при которых сделана попытка учесть все основные факторы, влияющие на экономическую доступность древесных ресурсов и схему сети лесных дорог.
1. Предложена математическая модель проектирования схемы лесовозных дорог, минимизирующая сумму затрат на освоение участков лесного фонда с различными природно-климатическими и технико-экономическими условиями.
2. Получены аналитические зависимости и их графическая интерпретация экономической доступности от основных рентообразующих факторов: стоимости строительства автомобильных дорог; себестоимости лесозаготовительных работ; вывозки заготовленной древесины до потребителя; цены реализации древесины.
3. Разработана методика проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономической доступности участков лесного фонда. В зависимости от цели решаемых задач, методика предусматривает определение экономической доступности по аналитическим зависимостям и графикам без проектирования схемы сети дорог, но с учетом основных рентообразующих факторов.
4. Экспериментальные испытания методики на разнообразных по технико-экономическим и природно-климатическим условиям объектах Нижнего Приангарья показали ее универсальность и работоспособность.
5. Разработанная методика проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономической доступности участков лесного фонда учитывает возрастную динамику лесного фонда, позволяет оперативно планировать и прогнозировать его разработку на краткосрочную и долгосрочную перспективу.
Рисунок 1 - Алгоритм проектирования схемы сети лесных дорог и определения экономически доступных участков лесного фонда
Литература
1. Мохирев, А. П. Обоснование проектирования сети лесных дорог на примере предприятий Нижнего Приангарья [Текст]: дис. ...канд. техн. наук / А. П. Мохирев. - Красноярск, 2007. - 166 с.