Известия вузов. Лесной журнал https://journals.narfu.ru/index.php/fj <p align="left">«Лесной журнал» — старейшее природоведческое и лесотехническое научное периодическое издание, история которого восходит к 1833 году. В серии «Известия высших учебных заведений» издается с 1958 года.<br />Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении результатов законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности, информацию о научной жизни высших учебных заведений.</p> ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» ru-RU Известия вузов. Лесной журнал 0536-1036 Сегментация перекрывающихся изображений деревьев на цифровых снимках лесных массивов https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1779 <p>Применение систем поддержки принятия решений на основе компьютерного зрения и искусственного интеллекта значительно улучшает условия работы операторов технологических машин лесного комплекса, профессиональная деятельность которых связана с высокой интенсивностью и психоэмоциональными перегрузками. При помощи компьютерного зрения и искусственного интеллекта оператор легко и быстро может получить информацию о состоянии лесосеки и выбрать оптимальные решения для проведения рабочих операций. Это облегчает его труд и позволяет сократить время на поиск и анализ данных о лесосеке. При этом одним из ключевых элементов подобных систем является подсистема автоматической сегментации объектов на изображении. Исследована возможность сегментации перекрывающихся объектов на изображениях лесных массивов с помощью сверточной нейронной сети на базе архитектуры Mask R-CNN. В отличие от большинства работ по схожим темам, используются цветные изображения, полученные с помощью RGB-камеры, а не лидара. Это создает перспективу снижения стоимости аппаратно-программных комплексов поддержки принятия решений операторами лесосечных машин. В качестве сегментируемых объектов выступают изображения ствола и кроны деревьев хвойных и лиственных пород, перекрывающих друг друга. С помощью графического редактора GIMP выполнена ручная разметка цветных изображений, содержащих в общей сложности 134 дерева 4 различных пород: ель, осина, береза и сосна. С использованием разработанной базы данных поставлен эксперимент по дообучению сверточной нейронной сети Mask R-CNN сегментации перекрывающихся частей деревьев на цифровых снимках лесных массивов. При этом нейронная сеть была предварительно обучена с применением набора данных Microsoft COCO dataset, содержащего более 200 000 изображений 80 различных классов объектов, таких как люди, автомобили, животные и различные предметы. В процессе обучения нейронной сети изображения, подаваемые на ее вход, подвергались серии линейных и нелинейных геометрических преобразований, что позволило увеличить объем обучаемых данных в 11 раз. В итоге точность сегментации изображений стволов и крон хвойных и лиственных пород деревьев, перекрывающих друг друга, составила 79 %, что допускает использование нейронных сетей подобной архитектуры в системах поддержки принятия решений для операторов лесосечных машин.</p> И.В. Петухов К.О. Иванов Д.М. Ворожцов A.А. Роженцов Н.И. Роженцова Л.А. Стешина Copyright (c) 2024 И.В. Петухов, К.О. Иванов, Д.М. Ворожцов, A.А. Роженцов, Н.И. Роженцова, Л.А. Стешина (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 126 140 10.37482/0536-1036-2024-1-126-140 Теоретическое обоснование держащей силы мобильной опоры для крепления лесосплавных объектов https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1780 <p>Лесотранспортная эксплуатация малых и средних рек обеспечивает экономическую доступность древесного сырья, находящегося на большом удалении от потребителей. Для этих рек типичны непродолжительность использования лесосплавных объектов, перемещение их с одного места на другое. На данных объектах наиболее подходящим представляется применение мобильных наполняемых опор. Приведено краткое описание их конструкции, монтажа и демонтажа. Изготовление и эффективное использование таких опор требует соответствующего обоснования их параметров, в частности держащей силы. Цель исследования – разработка научных основ для определения держащей силы и эффективного применения указанных опор. Выполнено теоретическое обоснование процесса взаимодействия предлагаемой нами опоры с грунтовым массивом. На базе этого обоснования разными способами получены 2 альтернативные формулы для установления держащей силы, обеспечиваемой одной секцией грунтозацепов. Вычисления по этим формулам дают близкие результаты. Примерно одинаковы в них и зависимости держащей силы от определяющих факторов, к которым относятся вертикальная нагрузка на секцию грунтозацепов, передаваемая от наполняемых емкостей, коэффициент трения материала опоры по грунту, плотность грунта, его коэффициент внутреннего трения, глубина внедрения грунтозацепов в грунт. Похожие свойства формул позволяют считать их достоверными. Общая держащая сила опоры рассчитывается по массе наполняемых емкостей, держащей силе одной секции грунтозацепов и их количеству. Установлены степень и характер влияния определяющих факторов на держащую силу мобильной наполняемой гравитационно-анкерной опоры. Увеличение любого из них приводит к возрастанию держащей силы. Наиболее значимым фактором является вертикальная нагрузка на секцию грунтозацепов. Зависимость от нее держащей силы линейная. В меньшей степени влияют (в порядке убывания) угол внутреннего трения грунта, коэффициент трения материала опоры по грунту, его плотность. Размеры грунтозацепов в реальных диапазонах их изменения воздействуют незначительно, но сам факт их наличия обеспечивает ощутимую долю держащей силы опоры.</p> С.В. Посыпанов К.В. Козлов Copyright (c) 2024 С.В. Посыпанов, К.В. Козлов (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 141 151 10.37482/0536-1036-2024-1-141-151 Оценка секвестрационного потенциала осиново-березовых древостоев островных лесостепей Средней Сибири https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1769 <p>Лесостепи Средней Сибири, занимающие предгорные прогибы и межгорные котловины, разделенные таежной растительностью, считаются островными. Лесная древесная растительность по большей части представлена березовыми, осиновыми, лиственничными и сосновыми древостоями. Определяющую роль в экологической устойчивости лесных территорий играют лиственные насаждения. Цель работы – установление особенностей динамики отдельных элементов леса в смешанных лиственных древостоях в пределах лесного массива. Решались следующие задачи: дать характеристику лесного массива, динамики таксационных показателей основных и сопутствующих элементов смешанных древостоев; оценить вклад древостоев в углеродный баланс. В основу работы положены данные 548 таксационных выделов. Выявлены особенности возрастной структуры массива, представленность древостоев различных полнот и производительности. Выполнена оценка изменчивости средних таксационных показателей древостоев в разные возрастные периоды. Полученные средние значения стали основой для математического моделирования. Оказалось, что процесс с достаточной степенью адекватности отражается функцией Вейбулла. Оценка точности уравнений велась по коэффициенту детерминации и стандартной ошибке уравнения. На основе полученных математических моделей построена таблица динамики средних таксационных показателей древостоев элементов леса и всего смешанного древостоя в целом. Рассматриваемая биологическая система древесной лесной растительности обладает значительными возможностями депонирования углерода. В настоящее время нет единой общепризнанной методики оценки эффективности данного процесса. Отечественными и зарубежными исследователями на материале различных лесорастительных зон собран большой объем данных, однако методики сбора различны. Для установления запасов углерода в древостоях – объектах исследования – использован конверсионно-объемный метод. Получены данные, иллюстрирующие динамику запасов углерода в осиново-березовых древостоях островных лесостепей Средней Сибири.</p> С.Л. Шевелев С.В. Усов Л.И. Романова Copyright (c) 2024 С.Л. Шевелев, С.В. Усов, Л.И. Романова (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 9 22 10.37482/0536-1036-2024-1-9-22 Лесная селекция и генетическое разнообразие древесных пород https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1771 <p>В научной литературе представлены различные мнения о связи лесной селекции и генетической изменчивости древесных пород. Целью данной работы является обзор современной отечественной и зарубежной литературы о влиянии селекционных мероприятий на уровень генетического разнообразия лесных древесных пород. Сохранение достаточной генетической изменчивости необходимо для адаптации к изменениям внешней среды, а также долговременной селекции. Поскольку источником улучшенных семян для воспроизводства лесов являются лесосеменные плантации, детально рассмотрено влияние на уровень генетической изменчивости потомства таких факторов, как число клонов и фоновое опыление. Приведены данные о минимальном числе клонов на лесосеменных плантациях в различных странах, обсуждается значение изменчивости клонов по фертильности. Обращено внимание на важность фонового опыления на лесосеменных плантациях, которое, с одной стороны, снижает эффект селекции, а с другой, повышает уровень генетической изменчивости потомства. Уменьшение генетического разнообразия древесных пород может происходить при клоновом отборе, являющемся основой клонового лесоводства, однако анализ литературных источников свидетельствует, что при соблюдении научных рекомендаций сокращение генетического разнообразия минимально. Использование при соматическом эмбриогенезе ели европейской семян от контролируемых скрещиваний плюсовых деревьев, отобранных в результате генетической оценки (так называемое семейное лесоводство с вегетативным размножением), повышает уровень генетической изменчивости потомства. Показано, что система селекции множественных популяций (multiple population breeding system) позволяет объединить интенсивную долговременную селекцию и сохранение генофонда древесных пород. Сделан вывод, что реализация оптимально спланированных селекционных программ древесных пород не приводит к значительному сужению генетического разнообразия. Напротив, лесная селекция способствует сохранению лучшего генофонда, передавая его при воспроизводстве лесов через улучшенные семена и клоны в искусственные насаждения. Кроме того, объекты лесного семеноводства, такие как архивы клонов плюсовых деревьев, лесосеменных плантаций, испытательные культуры, содержат ex situ ценный генетический материал.</p> А.Л. Федорков Copyright (c) 2024 А.Л. Федорков (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 23 32 10.37482/0536-1036-2024-1-23-32 Использование многофакторного анализа данных в оценке состояния предварительного и последующего возобновления сосняков после выборочных рубок https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1772 <p>Проведены исследования количественных и качественных характеристик возобновления после 1-го приема экспериментальной выборочной рубки интенсивностью 20–50 % в сосняках северной части Красноярской лесостепи. Часть насаждений за 5–10 лет до рубки пройдена низовым пожаром. Цель работы – обобщенный анализ состояния возобновления с учетом типа леса, густоты древостоя и воздействия огня до рубки, нарушенности почвенного и состояния живого напочвенного покровов, микроклиматических условий на вырубках. Использованы метод главных компонент, а также корреляционный и дисперсионный анализ по отдельным признакам. Показаны преимущества многомерного анализа данных методом главных компонент для получения более полной информации по вкладу и совместному влиянию разных экологических факторов на возобновление сосны на вырубках. Доля объясняемой дисперсии учтенных показателей составляет 87 %. Наиболее значимыми для возобновления сосны были тип леса (вырубки) и воздействие огня, на 2-м месте по значению – густота древостоя до рубки и интенсивность рубки. Из опосредованных ими факторов важными оказались освещенность и влажность почвы. Исходя из характеристик 4 главных компонент, установлены 2 варианта сочетания основных факторов для лучшего возобновления насаждений: 1) большая первоначальная густота спелых древостоев, а также умеренное развитие мхов и злаков в живом напочвенном покрове позволяют выбрать любую интенсивность рубки (в исследуемых пределах), желательно в сочетании с предварительным выжиганием части подстилки (либо частичной минерализацией почвы) за 5 лет до рубки умеренно-высокой и высокой интенсивности; 2) при меньшей исходной густоте древостоев и значительном развитии живого напочвенного покрова необходимы предварительное выжигание части подстилки либо минерализация почвы и выбор меньшей интенсивности 1-го приема рубки (до 20 %). Анализ изменчивости линейных приростов высотно-возрастных групп подроста подтвердил выводы, сделанные по результатам анализа количества и качества возобновления, показал различия в реакции разных групп подроста на изменение микроклиматических условий на вырубках. Отмечено сходство северной лесостепи с южной тайгой по условиям возобновления сосны. Результаты исследования могут быть использованы для уточнения требований к рубкам и достижения лучшего возобновления сосняков.</p> Д.А. Семенякин И.В. Тихонова Copyright (c) 2024 Д.А. Семенякин, И.В. Тихонова (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 33 51 10.37482/0536-1036-2024-1-33-51 Современная практика искусственного лесовосстановления в таежной зоне европейской части России https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1773 <p>Приводится анализ технологий и приемов создания лесных культур, применяемых в Архангельской, Кировской областях и Республике Коми, по материалам проектов лесовосстановления за 2020 г. Рассмотренные территории относятся к 6 лесным районам: Северо-таежному, Двинско-Вычегодскому таежному, Южно-таежному, хвойно-широколиственных (смешанных) лесов, Западно-Уральскому таежному и району притундровых лесов и редкостойной тайги. Созданная на основе данных проектов лесовосстановления база данных включает в себя 13 показателей: категории площадей лесовосстановления, лесорастительные условия (рельеф, тип почв, влажность почвы, группа типов лесов, степень задернения почвы), а также способы обработки почв, механизмы и агрегаты, применяемые для обработки почвы и посадки сеянцев и саженцев, вид посадочного материала. Установлено, что в изученных регионах лесовосстановление чаще проводится на свежих (1–2-летних) вырубках из-под еловых насаждений черничного типа леса, с подзолистыми дренированными и слабодренированными почвами. При обработке почвы под лесные культуры широко используются экскаваторы (44 %), заменяющие традиционные трактора с плугами (чаще ПЛ-1). На большинстве площадей обработку почвы выполняют бороздами (52 %), но распространены также полосная обработка, микроповышениями и площадками (40 %). Больше стали использовать посадочный материал ели и сосны с закрытой корневой системой (&gt; 50 % площадей), при этом саженцы встречаются крайне редко (7 % в Кировской области). Полученные данные позволяют оценить реальную картину применения технологий для лесовосстановления в таежной зоне на примере 3 субъектов Российской Федерации, что поможет при принятии управленческих решений для осуществления субъектами РФ своих полномочий в сфере лесовосстановления.</p> А.С. Ильинцев Е.М. Романов В.В. Воронин А.П. Богданов Copyright (c) 2024 А.С. Ильинцев, Е.М. Романов, В.В. Воронин, А.П. Богданов (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 52 64 10.37482/0536-1036-2024-1-52-64 Репродуктивные показатели липы Нащокина (Tilia nasczokinii Stepanov) https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1774 <p>Tilia nasczokinii Stepanov (липа Нащокина) – эндемик юга Красноярского края, имеет реликтовое происхождение. Известно о 2 ее популяциях в окрестностях г. Красноярска на левом и на правом берегах р. Енисей, где она входит в состав сосняков и смешанных сосново-лиственных разнотравных лесов. Общая численность вида составляет около 500 особей, из которых лишь 43 растения в настоящее время плодоносят. В работе определены размеры и качественные показатели плодов и семян этого вида. Плоды-орешки T. nasczokinii в целом для 2 популяций имели длину 5,7±0,026 мм и ширину 5,0±0,017 мм, семена – длину 3,6±0,019 мм и ширину 2,9±0,015 мм. Установлено, что орешки в левобережной популяции характеризуются вытянутой грушевидной формой, тогда как в правобережной орешки шаровидные, слегка заостренные сверху. По размерам орешков и семян T. nasczokinii статистически не отличалась от интродуцированной T. cordata, произрастающей в культуре в сходных экологических условиях. В левобережной популяции массы орешков (18,3 г/1000 шт.) и семян (11,9–12,7 г/1000 шт.) оказались заметно меньше, чем в правобережной (орешки – 24,8–29,9 г/1000 шт., семена – 16,1– 18,0 г/1000 шт.). В левобережной популяции до 60 % орешков были бессемянными и до 43 % семян – пустыми, жизнеспособность семян составляла 17–32 %. В правобережной популяции бÓльшая часть орешков содержала семена (до 91 %), доля пустых орешков была небольшой (до 18 %), жизнеспособность – 66–83 %. Грунтовая всхожесть семян составила 9,2 % (у отдельных деревьев – до 10,5 %) в левобережной и 12,2 % (до 21,1 %) в правобережной популяции. Несмотря на невысокую грунтовую всхожесть семян в обеих популяциях, существует возможность получения семенного посадочного материала для создания искусственных насаждений T. nasczokinii с целью сохранения и восстановления численности этого редкого реликтового вида юга Средней Сибири.</p> М.И. Седаева А.К. Экарт А.Н. Кравченко Copyright (c) 2024 М.И. Седаева, А.К. Экарт, А.Н. Кравченко (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 65 76 10.37482/0536-1036-2024-1-65-76 Адаптивный потенциал видов рода Spiraea L. в условиях Дендрологического сада им. И.М. Стратоновича https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1775 <p>Приведены результаты комплексного изучения декоративных красивоцветущих кустарников рода Спирея (Spiraea L.). Для анализа выбрано 7 видов спиреи из коллекции Дендрологического сада им. И.М. Стратоновича на базе Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова: S. × Bumalda Burv, S. ulmifolia Scop (L.) Maxim, S. chamaedryfolia L., S. salicifolia L., S. nipponica var. tosaensis, S. betulifolia Pall, S. sericea Turcz. Установлено, что варьирование высоты куста находится в пределах от 0,8 м (у спирей Бумальда, березолистной и ниппонской) до 2,1 м (у спирей вязолистной и шелковистой). Наибольший размах кроны имеет спирея вязолистная – 2,4 × 2,7 м с максимальным количеством стволиков в кусте 42 шт. Компактная форма куста отмечена у спирей березолистной и Бумальда – 1,0 × 1,3 и 1,0 × 1,1 м соответственно. При проведении фенологических наблюдений зафиксировано, что первые листья у спирей шелковистой, иволистной, вязолистной, ниппонской (форма тосенсис) появляются в середине мая. С разницей 2 недели разворачиваются листовые пластинки у остальных изучаемых интродуцентов. Установлено, что все виды спиреи благополучно переносят суровый северный климат (баллы зимостойкости – I–II) и натурализовались, что подтверждается обилием плодоношения и посевным качеством семян. Согласно архивным данным, семена всех исследуемых видов спирей вызревают ежегодно. Наибольшая доля всхожих семян отмечается у спиреи березолистной – 92 %. Высокая энергия прорастания семян зафиксирована у шелковистой и березолистной спирей. Срок проращивания семян у всех спирей составил 15 дн., кроме спиреи Бумальда, которую оставляли на ложе до 20 сут., при этом всхожесть оказалась только 57 %, а 1/5 испытанных семян – пустые. Высокое качество семян собственной репродукции позволяет заключить, что спиреи шелковистая, ниппонская (форма тосенсис), березолистная, вязолистная и иволистная могут выращиваться из семенного фонда. Все изучаемые виды характеризуются полной степенью адаптации. Решающим фактором при этом является зимостойкость растений. Адаптивный потенциал интродуцированных видов определяет границы вторичного ареала распространения. Все изучаемые виды могут быть рекомендованы для озеленения северных городов.</p> Н.Р. Сунгурова О.П. Лебедева С.Р. Страздаускене Copyright (c) 2024 Н.Р. Сунгурова, О.П. Лебедева, С.Р. Страздаускене (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 77 90 10.37482/0536-1036-2024-1-77-90 Морфологическая изменчивость ассимиляционного аппарата Pinus sylvestris L. в пределах Тебердинского национального парка https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1776 <p>Сосновые леса распространены в Карачаево-Черкесской республике, в Тебердинском национальном парке, в основном в его северной части. Вариабельность морфологических параметров сосны связана с эколого-географическими особенностями мест произрастания вида, что особенно актуально для гор Кавказа. Цель работы – изучение морфологической изменчивости сосны в горных условиях Карачаево-Черкесской республики на материале морфометрических показателей хвои и побега. Сбор хвои и побегов проводили стандартными методами. Согласно полученным данным, наиболее длинная хвоя сосны отмечается в ущелье р. Гоначхир (1671 м над ур. м.), наиболее короткая – в ущелье р. Даут (1900 м над ур. м.). Зафиксировано уменьшение длины хвои с высотой, изменения ширины не наблюдается, индекс охвоенности, напротив, с высотой увеличивается. Длина побега в выборках Pinus sylvestris колеблется в пределах от 22,00 (выборки Архыз и Даут-2) до 28,94 (Теберда, Даут-1) мм и коррелирует с высотой мест произрастания. Масса свежесобранной хвои сосны на исследуемой территории варьирует от 4,43 (Теберда) до 6,06 (Даут-1) г, при высушивании масса 100 пар хвои уменьшается во всех выборках в 2 раза и колеблется от 2,23 (Теберда) до 2,99 (Гоначхир) г, корреляции массы с высотой местности не обнаружено. Продолжительность жизни хвои сосны, произрастающей на разных высотах в Карачаево-Черкесии, в среднем составляет 2–3 года, в небольших количествах встречается хвоя 4 лет – выборки Теберда (1 %) и Джамагат (4 %). Результаты настоящей работы – первые для Западного Кавказа, в частности для Карачаево-Черкесской республики, данные о морфологической изменчивости хвои и побега Pinus sylvestris L., произрастающих на разной высоте. Полученные сведения об изменчивости ассимиляционного аппарата сосны на Западном Кавказе дополняют и подтверждают выводы других ученых об увеличении размеров и массы хвои, уменьшении продолжительности ее жизни при продвижении с севера на юг, они будут полезны при оценке фенотипической изменчивости хвойных лесов.</p> М.З. Моллаева Ф.А. Темботова Copyright (c) 2024 М.З. Моллаева, Ф.А. Темботова (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 91 100 10.37482/0536-1036-2024-1-91-100 Выращивание культур кедра сибирского в условиях повреждаемости дикими животными https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1777 <p>Исследования 26-летних культур кедра сибирского, созданного биогруппами (около 300 шт./га), по 2–5 растений через 4–9 сеянцев ели сибирской в ряду, показали, что повреждение лосями здесь значительно меньше, чем в изученных нами ранее чистых культурах кедра и культурах, смешанных с сосной обыкновенной. Доля биогрупп с поврежденными кедрами составила 18 %, из них 1/3 – с повреждением всех деревьев. Наиболее выражено это в биогруппах с 4–5 кедрами и при частом чередовании биогрупп в ряду. Живых кедров сохранилось 76 %, из них без повреждения стволика – 89,3 %, почти 2/3 (около 500 шт./га) находятся в кроне смежных с биогруппой деревьев ели. Длительное пребывание кедра в кроне ели негативно отражается на росте его осевого побега и кроны. Впервые для условий Среднего Урала нами предложен новый способ выращивания устойчивых производительных культур кедра сибирского с елью сибирской (возможно с елью европейской). Кедр высаживают биогруппами по 2–3 сеянца, начало их расположения строго с одной стороны участка. Первую биогруппу в нечетных рядах (1, 2, 3, 5 и т. д.) размещают через 3 сеянца ели от начала ряда, вторую и последующие биогруппы в этих рядах – через 9 сеянцев ели. В четных рядах (2, 4, 6, 8 и т. д.) первую биогруппу располагают через 9 сеянцев ели от начала ряда, сохраняя эту последовательность до конца ряда. Каждый ряд смешанных культур завершается не менее чем 3 сеянцами ели. При лесоводственных уходах сплошь удаляют естественное возобновление: хвойные породы – с помощью механических средств, а лиственные – путем кольцевания или инъекции экологически безопасных химических препаратов на водной основе. Это уменьшает либо исключает появление поросли и, соответственно, кормовую базу для диких животных. Ели, смежные с биогруппой кедра, вырубают при прочистке и прореживании, что создает возможность для роста кедра. На данный способ выращивания культур кедра сибирского с елью сибирской получен патент. Способ может быть внедрен в лесокультурную практику во всей таежной зоне, где выращивают кедр.</p> Г.Г. Терехов Е.М. Андреева С.К. Стеценко Copyright (c) 2024 Г.Г. Терехов, Е.М. Андреева, С.К. Стеценко (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 101 113 10.37482/0536-1036-2024-1-101-113 Точка росы как основа оперативного показателя лесопожарной опасности https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1778 <p>Проблема предупреждения лесных пожаров и своевременной мобилизации средств тушения стоит особенно остро в Иркутской области, где леса занимают значительные площади. Использование классических индексов оценки лесной пожарной опасности не всегда дает точные результаты при оперативном планировании мероприятий по пожаротушению. Цель исследования – разработка простого и эффективного показателя для прогнозирования возникновения лесных пожаров. В качестве объекта исследования выбраны лесничества Иркутской области, наиболее сильно пострадавшие от лесных пожаров. Решен ряд задач, связанных с характеристикой адекватности существующих методов, разработан более точный и простой показатель для местных условий, определены алгоритм расчета и шкала оценки класса пожарной опасности. В качестве исходных данных использованы открытые сведения архивов метеорологических наблюдений, данные Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства РФ. Применены методы кластерного и корреляционно-регрессионного анализа. Выявлена зависимость числа лесных пожаров от погодных условий на малонаселенных территориях. Периодичность циклов количества и площадей лесных пожаров составляет 3–4 года. Рассмотрены разные вариации расчета накопленного дефицита точки росы для прогноза количества и площадей лесных пожаров. Наиболее тесная корреляционная зависимость выявлена для показателя, рассчитываемого за 10 дн. Проанализирован зарубежный опыт оценки лесопожарной опасности по условиям погоды, сделано предположение о возможности частичного использования австралийского индекса FFDI. При расчетах не получено удовлетворительного результата, поэтому в качестве показателя лесной пожарной опасности предложено применять накопленный дефицит точки росы за 10 дн. Количество лесных пожаров отражается квадратичной зависимостью от данного показателя. Разработана шкала для оценки пожароопасности, адаптированная к шкале по индексу Нестерова. Описана последовательность расчета в среде MS Office Excel, что делает предложенный показатель подходящим для практического применения в лесничествах Иркутской области. Накопленный дефицит точки росы за 10 дн. позволит уточнять состояние лесопожарной опасности по метеоусловиям в соответствии с разработанной шкалой с помощью описанного алгоритма и макроса для расчета в Excel.</p> Е.В. Болданова Copyright (c) 2024 Е.В. Болданова (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 114 125 10.37482/0536-1036-2024-1-114-125 Рекуперация и очистка газовых выбросов целлюлозного производства https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1786 <p>Для производства целлюлозы построены крупномасштабные предприятия, к которым в процессе их эксплуатации предъявляются новые, отличающиеся от проектных, требования по экономической эффективности, безопасности труда, воздействию на местное население и окружающую среду. Значительный успех в этой работе достигнут изменением технологии регенерации щелока, переходом к сжиганию черного щелока повышенной концентрации, что позволяет практически полностью ликвидировать самый крупный источник выбросов сероводорода и метилмеркаптана с дымовыми газами, снизить потери серы и повысить энергетическую эффективность содорегенерационных котлов. Другим значимым источником выбросов содорегенерационного котла является труба бака растворителя плава. В баке происходит технологическая операция растворения расплавленных солей натрия слабым белым щелоком, который подается из цеха каустизации. Современное развитие технологии растворения плава связано с совершенствованием оборудования, совместимого с технологией регенерации химических реактивов производства целлюлозы. На вытяжной трубе бака плава устанавливают теплообменники и газоочистные аппараты систем «газ–жидкость», которые легче приспособить к технологическим требованиям по сравнению с другими системами. Установка такого оборудования приводит к изменению технологии растворения плава и затрагивает технологию каустизации и регенерации извести. Проведено исследование взаимосвязи технических решений по обеспечению безопасности персонала в помещении котельного цеха, по рекуперации тепла, химикатов и очистке газовых выбросов с изменениями технологии растворения плава содорегенерационного котла целлюлозного производства. На основе экспериментальных данных и математической модели движения парогазовой смеси в вытяжной трубе бака растворителя плава рассмотрена технологическая возможность установки теплообменников на разной высоте трубы и возможность эффективной очистки газовых выбросов с помощью прямоточного распылительного аппарата. Также изучены применяемость орошения парогазового потока слабым белым щелоком, образующимся в цикле регенерации химикатов целлюлозного производства, и условия обеспечения надежной работы газоочистного оборудования. Получены количественные характеристики необходимого изменения потребления и состава слабого белого щелока, способы его подачи в бак плава.</p> С.В. Анискин В.С. Куров Copyright (c) 2024 С.В. Анискин, В.С. Куров (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 182 194 10.37482/0536-1036-2024-1-182-194 Инженерная методика расчета установки извлечения бетулина из бересты березы https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1787 <p>Анализ современного состояния процесса извлечения бетулина из бересты березы показал актуальность внедрения на малых предприятиях лесопромышленного комплекса периодической технологии экстрагирования с применением в качестве растворителя толуола. Приведены схема экстракционной установки, состоящей из экстрактора, испарителя, конденсатора, флорентины, сборника экстракта, а также принцип работы этой установки. Процесс имеет 2 стадии: при нахождении сырья по отношению к толуолу в состоянии покоя и при экстрагировании сырья непрерывной подачей свежего экстрагента. Разработана инженерная методика расчета экстрактора, позволяющая определить его габаритные размеры (диаметр, высоту) и длительность отдельных стадий процесса экстракции. Продолжительность 1-й стадии рассчитывается решением дифференциального уравнения массопроводности Фика при граничных условиях I рода; 2-й – с учетом того, что из экстрактора непрерывно отводят экстракт бетулина и вводят свежий экстрагент. В последнем случае содержание бетулина в экстрагенте изменяется не только во времени, но и по высоте экстрактора. Разработанное математическое описание и последующее моделирование позволило получить расчетные кривые распределения бетулина в бересте в разные моменты времени, а также сопоставить экспериментальные и расчетные данные по кинетике среднего содержания бетулина в бересте и толуоле для каждой стадии. При этом кинетические кривые среднего содержания бетулина в бересте на 2-й стадии приведены для различных высот экстрактора. Установлено, что оптимальная продолжительность 1-й стадии составляет 20 мин, а при непрерывной подаче свежего экстрагента с расходом 22,5 кг/ч на 2-й стадии скорость процесса увеличивается в 6 раз. Это значительно сокращает общую продолжительность экстракции при заданных параметрах процесса. Показана необходимость ввода 3-й стадии – стабилизации содержания бетулина по высоте слоя и по сечению частиц.</p> А.В. Сафина Д.Ф. Зиатдинова Л.Р. Назипова Р.Г. Сафин К.В. Валеев Copyright (c) 2024 А.В. Сафина, Д.Ф. Зиатдинова, Л.Р. Назипова, Р.Г. Сафин, К.В. Валеев (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 195 207 10.37482/0536-1036-2024-1-195-207 Повышение выхода пиломатериалов при распиловке с брусовкой https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1784 <p>В теории раскроя принимается, что объемный выход обрезных пиломатериалов из бруса максимального объема будет максимальным. В соответствии с действующими стандартами, обрезные пиломатериалы должны иметь заданные толщину и ширину. Часть бруса из-за некратности ширины его пласти и толщины пиломатериалов не используется для производства центральных пиломатериалов. Объем такого бруса при получении обрезных центральных пиломатериалов не учитывается в теории раскроя, и вывод о том, что их объемный выход из бруса максимального объема будет максимальным, неочевиден. При распиловке с брусовкой в первом проходе получается двухкантный брус. При этом из-за смещения перед распиловкой оси круглого лесоматериала от центра постава образуются узкая и широкая пласти. Рассматривается размерообразование узкой пласти двухкантного бруса, т. к. именно ее размеры определяют объемный выход центральных обрезных пиломатериалов. В пределах узкой пласти двухкантного бруса выделено 2 зоны: безусловная и вероятностная. В безусловной зоне получается целое число обрезных досок. В диапазоне диаметров круглых лесоматериалов 17...29 см только круглые лесоматериалы с диаметрами 21 и 25 см дали брусья максимального размера, но объемный выход центральных обрезных пиломатериалов для этих диаметров не является максимальным. Из этого следует, что брус максимального объема не гарантирует максимальный объемный выход центральных обрезных пиломатериалов. В вероятностную зону попадает нецелое число обрезных досок. Определить их количество аналитическим способом невозможно, поэтому использовались методы теории вероятностей. Была выведена функция распределения узкой пласти двухкантного бруса. Чтобы воспользоваться функцией распределения для получения нецелого числа обрезных досок рассчитывалась ширина вероятностной зоны, а также размер части вероятностной зоны, определяющей получение нецелого числа обрезных досок и доверительный интервал. Далее по таблице «Функция распределения ширины узкой пласти двухкантного бруса» определено нецелое число обрезных досок. Получение представленных нецелым числом обрезных досок из двухкантных брусьев на практике может быть реализовано с использованием сменных или смежных поставов. Приведенные результаты возможно применять при определении количества сортировочных групп круглых лесоматериалов перед подачей их в лесопильный цех и при изменении технологии производства центральных обрезных пиломатериалов.</p> А.А. Каптелкин Н.В. Куликова С.Н. Рыкунин Copyright (c) 2024 А.А. Каптелкин, Н.В. Куликова, С.Н. Рыкунин (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 152 167 10.37482/0536-1036-2024-1-152-167 Применение термически поврежденной древесины в деревоклееных балочных конструкциях https://journals.narfu.ru/index.php/fj/article/view/1785 <p>Приведены результаты экспериментальных исследований деревоклееных балочных конструкций, выполненных с применением ламелей, изготовленных из деревьев сосны, частично поврежденных в лесонасаждениях. Цель – изучение напряженно-деформированного состояния деревоклееных балочных конструкций с применением древесины, нарушенной термическим воздействием лесного пожара. Ранее авторами выполнен значительный объем исследований физико-механических и прочностных свойств термически поврежденной древесины сосны, установлены зависимости прочностных характеристик древесины от степени огневого повреждения, мест отбора древесины по высоте ствола. Перед началом описанного в статье эксперимента на крупномасштабных моделях в программном комплексе «Лира 10.12» проведены численные исследования 4 серий однопролетных балок пролетом 6,0 м и сечением 140×500 мм, изготовленных в верхней и нижней частях сечения из древесины сосны 1-го сорта, а в средней части – из термически поврежденной древесины сосны. Выполнен сопоставительный анализ балок с различной долей замещения здоровой древесины сосны на ослабленную огневым воздействием пожара по высоте сечения: 76, 62, 51 и 36 %. В результате численного расчета исследуемых балок с применением выведенного коэффициента запаса (1,136) определена их фактическая несущая способность. Установлено, что снижение несущей способности балок БК-2 составляет 12,2 кН, это 16,05 % относительно эталонной балки БК-5, выполненной полностью из древесины сосны 1-го сорта; балок БК-4 – 7,4 кН, 9,74 % относительно балки БК-5. Разница между расчетными и экспериментальными разрушающими нагрузками равняется 9,5…14,3 %. Введение коэффициента запаса 1,136 при численном расчете обеспечивает достаточную сходимость расчетных и экспериментальных данных – погрешность составляет 3 %. Несущая способность эталонной балки БК-5 – 12,38 кН/м, балок БК-1– БК-4 – 8,53…12,06 кН/м, относительное снижение несущей способности не превышало 31,1…32,5 %. Установлено, что балка БК-4 с 34 % термически поврежденной древесины сосны позволяет обеспечить несущую способность на 97,5 % относительно балок, полностью выполненных из древесины сосны 1-го сорта.</p> В.А. Мартынов М.С. Лисятников А.В. Лукина С.И. Рощина Copyright (c) 2024 В.А. Мартынов, М.С. Лисятников, А.В. Лукина, С.И. Рощина (Автор) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2024-03-03 2024-03-03 1 168 181 10.37482/0536-1036-2024-1-168-181