Моделирование критических локальных деформаций коры растущего дерева при ветровой нагрузке

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-100-113

Ключевые слова:

ветровая нагрузка на дерево, ветровая нагрузка на насаждение, влияние ветровой нагрузки на качество древесины, деформации коры, целевое выращивание леса, моделирование деформаций

Аннотация

Взаимное влияние ветровой нагрузки и лесных насаждений достаточно хорошо изучено. К настоящему времени в данной области накоплен и отражен в публикациях большой объем ценной научной и практической информации. Известны данные о повреждении ветровой нагрузкой насаждений, ее воздействии на их прирост, а также о способности лесных насаждений снижать скорость и силу ветра. Тем не менее проблемы воздействия ветра как на отдельные деревья, так и на лесные массивы не теряют актуальности. Анализ литературы и интернет-ресурсов показал, за рамками исследований остался вопрос о влиянии ветровой нагрузки на качество выращиваемой древесины. Для каждой местности многолетние наблюдения и построенная на их основе роза ветров позволяют определить преобладающие силу и направление ветра. Зная особенности влияния ветровой нагрузки на качество лесоматериалов, получаемых после рубки насаждения, можно прогнозировать процент выхода деловой и низкокачественной древесины, а при плантационном выращивании леса целевым образом влиять на этот показатель, высаживая посадочный материал с учетом этих данных. Разработана методика для теоретической оценки вероятности появления критических деформаций коры в сжатой зоне, которая образуется при изгибе растущего дерева под действием ветровой нагрузки. В качестве теоретической основы методики использованы классические исследования критического состояния сжатых стержней на упругом основании. Роль стержня выполняет участок коры растущего дерева, а роль упругого основания – камбий и другие живые клетки, находящиеся между корой и древесиной ствола. Для получения количественных оценок предложено соотношение, достаточно простое для практического применения. Адекватность результатов моделирования подтверждена их согласованностью с опытными данными. Применение разработанной методики показано на примерах.
Благодарности: Авторы выражают глубокую признательность коллегам по научной школе «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» за ценные сведения и замечания, высказанные при подготовке данной работы.

Для цитирования: Колесников Г.Н., Григорьева О.И., Григорьев И.В., Макуев В.А., Стородубцева Т.Н., Швецова В.В. Моделирование критических локальных деформаций коры растущего дерева при ветровой нагрузке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 5. С. 100–113. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-100-113

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Г.Н. Колесников, Петрозаводский государственный университет

д-р техн. наук, проф.

 

О.И. Григорьева, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

канд. с.-х. наук, доц.

 

И.В. Григорьев, Арктический государственный агротехнологический университет

д-р техн. наук, проф.

 

В.А. Макуев, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

д-р техн. наук, проф.

 

Т.Н. Стородубцева, Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова

д-р техн. наук, проф.

 

В.В. Швецова, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

канд. техн. наук

 

Библиографические ссылки

Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1967. 984 с. Vol’mir A.S. Stability of Deformable Systems. Moscow, Nauka Publ., 1967. 984 p. (In Russ.).

Герц Э.Ф., Уразова А.Ф., Курдышева Е.В., Уразов П.Н. Эффективность защитных лесных полос вдоль железной дороги // Вестн. АГАТУ. 2021. № 1(1). С. 56–60. Gerts E.F., Urazova A.F., Kurdysheva E.V., Urazov P.N. Effectiveness of Protective Forest Strips along the Railway. Vestnik ASAU, 2021, no. 1(1), pp. 56–60. (In Russ.).

Глухих В.Н., Черных А.Г. Обоснование овальности формы сечений стволов деревьев при их росте с наклоном // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 166–175. Glukhikh V.N., Chernykh A.G. Reasoning of Tree Cross Sections Oval Shaping while Growing with an Inclination. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2020, no. 5, pp. 166–175. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-5-166-175

Григорьева О.И., Григорьев И.В., Давтян А.Б., Иванов В.А., Гринько О.И., Швабова Н.В., Калита А.Ю. Влияние ветровой нагрузки на образование пороков в растущих деревьях // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 2(50). С. 63–69. Grigorjeva O.I., Grigorjev I.V., Davtyan A.B., Ivanov V.A., Grinko O.I., Shvabova N.V., Kalita A.Yu. Influence of Wind Load on the Formation of Defects in Growing Trees. Systems. Methods. Technologies, 2021, no. 2(50), pp. 63–69. (In Russ.). https://doi. org/10.18324/2077-5415-2021-2-63-69

Куницкая О.А., Никитина Е.И. Экологические аспекты выборочных рубок леса // Эколого-экономические и технологические аспекты устойчивого развития Республики Беларусь и Российской Федерации: сб. ст. III Междунар. науч.-техн. конф. «Минские научные чтения-2020»: в 3 т. Минск: БГТУ, 2021. Т. 1. С. 286–291. Kunitskaya O.A., Nikitina E.I. Ecological Aspects of Shelterwood Cutting. Ecological, Economic and Technological Issues of Sustainable Development of the Republic of Belarus and the Russian Federation: Collection of Academic Papers of the III International Scientific and Technical Conference “Minsk Scientific Readings-2020”: In 3 Vol. Minsk, BelSTU Publ., 2021, vol. 1, pp. 286–291. (In Russ.).

Куницкая О.А., Швецова В.В., Тихонов Е.А. Современное деревянное судостроение в России // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2021. № 6. С. 3–12. Kunitskaya O.A., Shvetsova V.V., Tikhonov E.A. Modern Wooden Shipbuilding in Russia. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiya = Repair. Recovery. Modernization, 2021, no. 6, pp. 3–12. (In Russ.). https://doi.org/10.31044/1684-2561-2021-0-6-3-12

Куницкая О.А., Колесников Г.Н., Лукин А.Е., Григорьев И.В. Повышение эффективности групповой окорки длинномерных лесоматериалов. Петрозаводск: ПетрГУ, 2016. 107 с. Kunitskaya O.A., Kolesnikov G.N., Lukin A.E., Grigorev I.V. Improving the Efficiency of Group Debarking of Long-Cut Timber. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2016. 107 p. (In Russ.).

Никитина Т.А., Шестаков Ю.Д., Лабудин Б.В., Куницкая О.А., Тихонов Е.А., Калита А.Ю. Прочностной ресурс древесины лиственницы Беломорского Севера при сжатии в главных и диагональных осях анизотропии // Деревообраб. пром-сть. 2020. № 4. С. 21–31. Nikitina T.A., Shestakov Yu.D., Labudin B.V., Kunitskaya O.A., Tikhonov E.A., Kalita A.Yu. Strength Resource of Larch Wood of the White Sea North under Compression in the Main and Diagonal Axes of Anisotropy. Derevoobrabativaushaya promishlennost’ = Woodworking industry, 2020, no. 4, pp. 21–31. (In Russ.).

Тамби А.А., Юркова О.В., Куницкая О.А., Степанищева М.В. Исследование влияния физических свойств и строения древесины сосны на ее прочность // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 4(36). С. 157–161. Tambi A.A., Yurkova O.V., Kunitskaya O.A., Stepanishcheva M.V. Research of the Influence of the Physical Properties and Structure of Pine Wood on Its Strength. Systems. Methods. Technologies, 2017, no. 4(36), pp. 157–161. (In Russ.). https://doi. org/10.18324/2077-5415-2017-4-157-161

Цывин М.М. Использование древесной коры. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 94 с. Tsyvin M.M. The Use of Tree Bark. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1973. 94 p. (In Russ.).

Chahal A., Ciolkosz D. A Review of Wood-Bark Adhesion: Methods and Mechanics of Debarking for Woody Biomass. Wood and Fiber Science, 2019, vol. 51, no. 3, pp. 288–299. https://doi.org/10.22382/wfs-2019-027

Falťan V., Katina S., Minár J., Polčák N., Bánovský M., Maretta M., Zámečník S., Petrovič F. Evaluation of Abiotic Controls on Windthrow Disturbance Using a Generalized Additive Model: A Case Study of the Tatra National Park, Slovakia. Forests, 2020, vol. 11, iss. 12, art. 1259. https://doi.org/10.3390/f11121259

Gaffrey D., Kniemeyer O. The Elasto-Mechanical Behaviour of Douglas Fir, Its Sensitivity to Tree-Specific Properties, Wind and Snow Loads, and Implications for Stability – A Simulation Study. Journal of Forest Science, 2002, vol. 48, no. 2, pр. 49–69. https://doi. org/10.17221/11856-JFS

Kärhä K., Anttonen T., Poikela A., Palander T., Laurén A., Peltola H., Nuutinen Y. Evaluation of Salvage Logging Productivity and Costs in Windthrown Norway Spruce-Dominated Forests. Forests, 2018, vol. 9, iss. 5, art. 280. https://doi.org/10.3390/f9050280

Krišāns O., Matisons R., Kitenberga M., Donis J., Rust S., Elferts D., Jansons Ā. Wind Resistance of Eastern Baltic Silver Birch (Betula pendula Roth.) Suggests Its Suitability for Periodically Waterlogged Sites. Forests, 2021, vol. 12, iss. 1, art. 21. https://doi. org/10.3390/f12010021

Kunickaya O., Runova E., Chzhan S., Zhuk A., Markov O., Garus I., Nikiforova V., Ivanov V. Improving Impregnation Techniques for Fine Coniferous and Non-Coniferous Wood. Journal of Applied Engineering Science, 2020, vol. 18, no. 4, pp. 520–528. https://doi. org/10.5937/jaes0-27654

Kunickaya O., Tanyukevich V., Khmeleva D., Kulik A., Runova E., Savchenkova V., Voronova A., Lavrov M. Cultivation of the Targeted Forest Plantations. Journal of Environmental Treatment Techniques, 2020, vol. 8, iss. 4, pp. 1385–1393. https://doi.org/10.47277/ JETT/8(4)1393

Kunickaya O.A., Shadrin A.A., Burmistrova O.N., Markov O.B., Gasparyan G.D., Davtyan A.B., Lapshina M.L., Sleptsova N.A., Ustinova V.V., Kruzhilin S.N. Wood Treatment with Hydro Impact: A Theoretical and Experimental Study. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2019, vol. 25, suppl. 2, pp. 158–166.

Kunickaya O.A., Shadrin A.A., Kremleva L.V., Mueller O.D., Ivanov V.A., Bederdinova O.I., Kruchinin I.N., Burgonutdinov A.M., Zakharova O.I., Struchkov N.A. Modeling of the Processes of the Modification of the Current Volume Warming by Drainage and Pressing. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2019, vol. 25, suppl. 2, pp. 167–177.

Mayr S., Bertel C., Dämon B., Beikircher B. Static and Dynamic Bending Has Minor Effects on Xylem Hydraulics of Conifer Branches (Picea abies, Pinus sylvestris). Plant, Cell & Environment, 2014, vol. 37, iss. 9, рр. 2151–2157. https://doi.org/10.1111/pce.12307

Morkovina S.S., Kunickaya O., Dolmatova L., Markov O., Nguyen V.L., Baranova T., Shadrina S., Grin’ko O. Comparative Analysis of Economic Aspects of Growing Seedlings with Closed and Open Root Systems: The Experience of Russia. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2021, vol. 18, iss. 2, pp. 19–26.

Peltola H., Kellomäki S., Hassinen A., Granander M. Mechanical Stability of Scots Pine, Norway Spruce and Birch: An Analysis of Tree-Pulling Experiments in Finland. Forest Ecology and Management, 2000, vol. 135, iss. 1-3, рр. 143–153. https://doi.org/10.1016/ S0378-1127(00)00306-6

Trockenbrodt M. Survey and Discussion of the Terminology Used in Bark Anatomy. IAWA Bulletin, 1990, vol. 11(2), рр. 141–166. https://doi.org/10.1163/22941932-90000511

Urquiza Muñoz J.D., Magnabosco Marra D., Negrón-Juarez R.I., Tello-Espinoza R., Alegría-Muñoz W., Pacheco-Gómez T., Rifai S.W., Chambers J.Q., Jenkins H.S., Brenning A., Trumbore S.E. Recovery of Forest Structure Following Large-Scale Windthrows in the Northwestern Amazon. Forests, 2021, vol. 12, iss. 6, art. 667. https://doi.org/10.3390/ f12060667

Wenig C., Dunlop J.W.C., Hehemeyer-Cürten J., Reppe F.J., Horbelt N., Krauthausen K., Fratzl P., Eder M. Advanced Materials Design Based on Waste Wood and Bark. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2021, vol. 379, iss. 2206, art. 20200345. https://doi.org/10.1098/rsta.2020.0345

Загрузки

Опубликован

28.10.2022

Как цитировать

Колесников, Г. ., О. . Григорьева, И. . Григорьев, В. . Макуев, Т. . Стородубцева, и В. . Швецова. «Моделирование критических локальных деформаций коры растущего дерева при ветровой нагрузке». Лесной журнал, вып. 5, октябрь 2022 г., сс. 100-13, doi:10.37482/0536-1036-2022-5-100-113.

Выпуск

Раздел

ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)