Lesosibirsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
Lesosibirsk, Russian Federation
V stat'e rassmatrivaetsya vopros ob opredelenii klyuchevyh prirodno-klimaticheskih faktorov, okazy-vayuschih vliyanie na stoimost' stroitel'stva i soderzhaniya lesnyh dorog, a takzhe na udel'nuyu stoimost' vy-vozki zagotovlennoy drevesiny. Avtorami rassmotreny osnovnye raznovidnosti rel'efov mestnosti, oceneno ih vliyanie na stoimost' transportirovki drevesiny. Opredeleny osnovnye gruppy gruntov i ih vliyanie na stoimost' transportirovki lesa. Vyvedeny koefficienty iskazhayuschie stoimost' transportirovki drevesi-ny v zavisimosti ot razlichnyh prirodno-klimaticheskih usloviy mestnosti. Opredeleny osnovnye ukrupnen-nye sezony, razdelyayuschie god na razlichnye klimaticheskie periody. Mezhdu predlozhennymi periodami zna-chitel'no izmenyayutsya prirodno-proizvodstvennye usloviya transportirovki drevesiny, a znachit propusknaya sposobnost' dorog, stoimost' stroitel'stva i sebestoimost' vyvozki. Dlya analiza vybran Gremuchinskiy lesozagotovitel'nyy uchastok ZAO «Novoeniseyskiy lesohimicheskiy kompleks» (Krasnoyarskiy kray). Avtorami issledovana transportnaya infrastruktura uchastka, set' lesovoznyh dorog, karty rel'efa mestnosti, pochv i gidrografii. V hode issledovaniya byla primenena avtorskaya programma geograficheskaya informacionno-analiticheskaya sistema. Polucheny zavisimosti, opisyvayuschie izmenenie velichiny transportnyh rashodov v techenie razlichnyh klimaticheskih sezonov v razlichnyh tipah prirodnyh usloviy. V itoge polucheny i opisany dannye o stoimosti vyvozki zagotovlennoy drevesiny k nizhnemu skladu po dorogam kruglogodichnogo deystviya v zavisimosti ot sezona, rel'efa mestnosti i tipov pochv na konkretnom uchastke. Proveden analiz dannyh, vyyavleny naibolee blagopriyatnye usloviya dlya transportirovki zagotovlennogo lesa. Poluchennye dannye mogut byt' ispol'zovany dlya formirovaniya optimal'nogo scenariya transportirovki zagotovlennoy drevesiny s lesoseki do potrebitelya.
transport lesa, dostupnost' drevesnyh resursov, stroitel'stvo lesnyh dorog, optimizaciya transportnyh rashodov
Территории лесного фонда России характеризуются разнородными и достаточно сложными природно-климатическими условиями. Это отражается как на процессе заготовки древесины, так и на ее транспортировке.
Природные факторы оказывают влияние на решение задач минимизации затрат на вывозку древесины с места валки до конечного потребителя, а также затрат на строительство и содержание лесных дорог. Среди таких факторов выделяют: тип леса, почвенно-грунтовые и гидрологические условия, рельеф местности [14].
На сегодняшний день разработаны почвенно-типологические классификации, сопряженные с комплексом лесохозяйственных мероприятий, в которых дается характеристика почвенно-типологических групп, а лесоустройство проводится одновременно с почвенной съемкой [16]. Требуемая конструкция и стоимость строительства дорог зависят от показателей прочности грунтов, по которым прокладывается маршрут [13]. Основным показателем прочности грунта является модуль упругости, зависящий от типа грунта и степени увлажнения.
В работе Коваленко Т.В. поднимаются вопросы разделения арендных лесных территорий на зоны по климатическим характеристикам с целью повышения эффективности транспортировки древесины [12]. Автором предлагаются укрупненные группы зонирования лесных территорий с учетом сезонности вывозки древесины. Определение групп зонирование проводится по признаку несущей способности почв или грунтово-гидрологических условий, поскольку этот параметр в наибольшей степени подвержен сезонным колебаниям в течение года. Сезонное группирование зон заготовки древесины по критерию транспортной доступности леса позволяет производить сезонное планирование лесозаготовительного процесса [11]. Это дает возможность синхронизировать процессы валки леса и вывозки его до пункта потребления, что делает поставку лесоматериалов на предприятие более ритмичной и снижает потери от продолжительного хранения древесины в лесных терминалах [19].
В основе поиска оптимальной проектируемой сети лесных дорог лежит определение себестоимости единицы заготовленной продукции (круглых лесоматериалов). Транспортные расходы влияют как на экономические, так и экологические последствия работы лесопромышленных предприятий [6]. Поиск оптимального варианта заключается в том, что повышение качества автодороги (магистрали, уса и др.) приводит к ее удорожанию, но одновременно уменьшает затраты непосредственно на вывозку древесины. Представленное исследование нацелено на изучение зависимости расходов на транспортировку заготовленной древесины с лесосеки до пункта потребления от природно-климатических условий местности. Результатом работы станет разработка объективных рекомендаций по выбору типа проектируемой дороги на каждом отдельном участке транспортной сети в зависимости от природных факторов [17].
Продолжительность и качество работы автодороги зависит от множества различных факторов, в том числе природно-производственных. Наибольшее влияние на данный процесс оказывают климат, а также рельеф и почвенно-геологическое строение местности [14]. Достаточно сложно определить влияние каждого отдельного фактора на функционирование автодороги, поскольку все они находятся в тесной взаимосвязи. Поэтому возникает необходимость комплексного рассмотрения всех ключевых факторов при оценке природно-климатических условий территории проложения дороги. Рельеф местности обусловливает применяемые при выборе трассы продольные уклоны, необходимость развития линии по склонам и обхода заболоченных и затапливаемых мест. Условия рельефа также отражаются в процессе эксплуатации дороги на стоимости автомобильных перевозок. Крутые подъемы могут вызывать необходимость снижения нагрузок на транспортные средства и повышенный расход топлива.
Таким образом, рельеф местности оказывает влияние на стоимость транспортировки леса через изменение затрат на строительство (содержание) дорог и вывозку древесины.
По сложности строительства дорог выделяют пять категорий рельефа [7]:
Грунты и почвы в лесозаготовительном процессе рассматриваются как единое целое и оцениваются в отношении проходимости по ним различных машин. Проходимость является ключевым показателем для оценки пригодности почв для лесозаготовительной деятельности. Ее оценивают по значению удельной нагрузки от движителя на грунт (q) к предельной несущей способности грунта (p). При значении q/p<1 проходимость обеспечивается при многократных проходах транспортных средств; при 1<q/p<1,5 проходимость обеспечивается при малом числе проходов по одному следу; при 1,5<q/p<2 проходимость становится затруднительной при 2-3 проходах по одному следу; при q/p>2 проходимость не обеспечивается [9, 18, 2].
По значению показателя проходимости лесозаготовительных машин почвы можно разделить на 4 категории (таблица 1).
Несущая способность и пучинистость грунта зависят от гранулометрического состава и от накопления влаги (таблица 2). На основании гранулометрического состава грунта определяют способность грунтов к морозному пучению [1, 10].
В процессе оценки влияния природно-климатических условий местности на стоимость транспортировки древесины важным аспектом является периодичность или сезонность времени - изменение природных условий в результате сезонного характера. В связи с этим, авторами предлагается разделить лесозаготовительный год в условиях Красноярского края на пять периодов: зимний, зимне–весенний, весенний, летний, осенний [4].
Зимний период является наиболее благоприятным периодом для транспортировки лесоматериалов из лесосек в связи со стабильной отрицательной температурой воздуха. Сроки данного периода находятся ориентировочно в промежутках между 10 ноября по 20 марта и зависят от наступления заморозков осенью и потепления весной. Зимний период является наиболее производительным для вывозки древесины по дорогам круглогодичного пользования. При стабильно низких температурах дороги выдерживают более высокие нагрузки, увеличивается их проходимость, при этом затраты на ремонт и восстановление автодорог снижаются.
Следующий период - зимне–весенний. Его сроки находятся между 20 марта и 20 апреля. Этот период характеризуется потеплением, в связи с чем верхний слой зимних дорог начинает таять и разрушается. В этот период снижается эффективность лесозаготовительного процесса: снижаются объемы вывозки, растут эксплуатационные расходы.
Таблица 1
Категории почв по значениям проходимости
Название |
Несущая способность, кг/см2 |
Виды почв |
Характеристика |
Сухие |
3-4 |
Известняки, метаморфические и изверженные почвы |
Позволяют использовать лесные машины в течение всего года |
Свежие |
Верхний предел несущей способности таких грунтов– 2 кг/см2, нижний – 1.4 кг/см2 |
Супесчаные почвы, мелкие суглинки и песчаники |
Допускают многократный проход техники по одному следу, в периоды весенней и осенней распутицы их несущая способность заметно падает, но летние осадки на проходимость машин влияют мало |
Влажные |
Верхний предел несущей способности данных грунтов – 1,4 кг/см2, нижний – 0.5-0.6 кг/см2 |
Суглинистые и глинистые почвы |
Под воздействием техники такой дорожный слой быстро разрушается, и на дорогах образуются глубокие колеи |
Избыточно увлажненные |
Несущая способность в период избыточного увлажнения резко снижается, приводят к интенсивному колееобразованию, увеличению коэффициента сопротивления движению и снижению коэффициента сцепления |
Торфяно-болотистые, перегнойно-глеевые |
Характеризуется пониженной проходимостью машин, в периоды распутицы дороги становятся непроезжими, дорожная колея заполнена жидкой грязью даже в сухую погоду |
Таблица 2
Классификация грунтов в зависимости от несущей способности и пучинистости
Класс несущей способности |
Грунты (ГОСТ 25100-2011) |
Класс пучинистости |
A |
Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 % по массе |
Практически непучинистый |
B |
Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 % по массе |
|
C |
Пески гравелистые, пески крупные |
|
D |
Пески средние, пески мелкие при Sw ≤ 0.6 |
|
E |
Пески мелкие при 0.6 ≤ Sw ≤ 0.8, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) от 10 до 30 % по массе |
Слабопучинистый |
F |
Пески мелкие и пылеватые при 0.8 ≤ Sw ≤ 0.95, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе, глинистые при 0.25 < I ≤ 0.5 |
Среднепучинистый |
G |
Глинистые грунты при I > 0.5, пески пылеватые и мелкие при Sw> 0.95 |
Сильно пучинистый и чрезмерно пучинистый |
Весенний период характеризуются разрушением лесовозных дорог и приостановкой вывозки древесины. В мае обилие влаги в почвогрунтах становится максимальным. Активное таяние снега приводит к резкому повышению уровня грунтовых вод, разлитию ручьев и рек, что разрушает временные переправы и приводит к затоплению низменностей. В связи с этим грунт становится переувлажненным, проходимость снижается до критических значений, зачастую передвижение гусеничной техники не только затруднено, но и невозможно. Заготовительный процесс в этот период ведется в небольших объемах на сухих и свежих почвах, вблизи дорог круглогодичного пользования. Данный период длится с 20 апреля до конца июня.
Летний период. С наступлением устойчивой жаркой погоды в начале июля лесовозные дороги подсыхают, испаряя лишнюю влагу. Это повышает проходимость почв, в том числе глинистых, и позволяет возобновить активную перевозку древесины с лесных складов. В этот период остается вероятность грозовых ливневых дождей, повышающих уровень грунтовых вод, которые могут остановить вывозку на несколько дней. Но в июле-августе, когда постоянно поддерживается довольно высокая температура, дороги быстро просыхают.
Нижний склад предприятия располагают на берегах рек, поэтому с начала июня открывается навигация и запускается процесс плотового сплава древесины по воде. Данный способ является наиболее дешевым из всех возможных, поэтому предприятия стремятся переправить большую часть заготовленного леса именно в плотах. Сплав древесины по водным путям можно разделить на два подпериода. Первый – с начала июня по конец июля, когда уровень вод в реках заметно снижается, второй – с начала августа до середины октября. Предприятия стремятся переправить как можно больший объём древесины по реке в первый подпериод.
В начале августа уровень воды в реке заметно падает, что создаёт дополнительные сложности для транспортировки древесины.
Осенний период начинается в сентябре и длится до середины ноября. В это время начинается осенняя распутица, и вывозка, в основном, производится по дорогам с твердым покрытием. Отмечается снижение несущей способности грунтов, что замедляет вывозку древесины. Возрастают расходы на эксплуатацию, ремонт и содержание автодорог, увеличивая себестоимость транспортировки леса. Сроки ввода временных дорог зимнего действия в эксплуатацию зависят от интенсивности промерзания, которая, в свою очередь, зависит от динамики отрицательных суточных температур, типа грунта, его влажности, наличия снежного покрова, механического воздействия и других факторов.
Для анализа зависимости стоимости транспортировки древесины от природных факторов выбран Гремучинский лесозаготовительный участок (ЛЗУ) ЗАО «Новоенисейский ЛХК». Авторами исследована транспортная инфраструктура ЛЗУ, сеть лесовозных дорог, а также карты рельефа местности, почв и гидрографии. В ходе исследования была применена авторская программа ГИАС [4, 15].
Рассматривая структуру себестоимости строительства и содержания лесовозных дорог, следует разделять прямые и накладные расходы. Под прямыми затратами подразумевают стоимость материалов, использованных в ходе дорожных работ; заработную плату рабочих основного производства; эксплуатационные и амортизационные расходы использования дорожно-строительных машин (ГСМ и обслуживание). Накладные расходы объединяют в себе такие группы затрат, как административно-хозяйственные расходы; расходы обслуживающего производства и т.д.
В общем виде структуру себестоимости строительства и содержания лесовозных дорог можно представить следующим образом:
Сдор = См + Сзп + Сгсм + Соб +Сп, (1)
где Сдор - себестоимость строительства и содержания дорог; См - стоимость материалов, израсходованных на производство дорожных работ; Сзп - основная заработная плата рабочих; Сгсм - расходы на эксплуатацию дорожно-строительных машин (ГСМ); Соб - расходы на эксплуатацию дорожно-строительных машин (обслуживание); Сп - прочие расходы.
Однако в процессе строительства и содержания дорог структура себестоимости может претерпевать существенные колебания даже в рамках одного дорожно-строительного предприятия. В общем случаем до 50 % от общей суммы прямых затрат занимают расходы по статье «Материалы, полуфабрикаты, конструкции, детали», что обусловлено высокой материалоемкостью дорожно-строительных работ. Расходы на эксплуатацию машин имеют удельный вес до 20%, это более высокое значение, чем в среднем по строительству, и обусловлено это высоким уровнем механизации дорожных работ. В объеме эксплуатационных расходов затраты на ГСМ составляют около 35 %. Заработная плата рабочих основного составляет в среднем 24 % от общей величины прямых затрат [20].
Структуру себестоимости вывозки лесоматериалов с лесосеки до пункта потребления можно представить следующим образом:
, (2)
где Св - стоимость вывозки леса; Сзп - заработная плата рабочих по вывозке леса; Сгсм - затраты на ГСМ транспортных машин; Со - затраты на обслуживание транспортных машин; Сп - прочие затраты.
Заработная плата рабочих основного производства преобладает в структуре расходов на вывозку леса и занимает до 36,6 % от общей себестоимости вывозки. Порядка 30,2 % - это затраты на ГСМ, удельный вес затрат на обслуживание транспортных машин – 16,1 % [8, 13].
Для разных периодов времени были рассчитаны стоимость транспортировки 1м3 древесины и стоимость содержания 1 км дороги круглогодичного действия. Расчеты стоимости сведены в таблице 3 [5].
Далее произведен расчет стоимости строительства дорог в зависимости от рельефа и типов почв с учетом периодов времени по формуле: