Сортиментные таблицы

Сортиментную структуру лесосек в практике устанавливают с помощью сортиментных таблиц. Эти таблицы показывают выход деловой древесины с подразделением её на крупную, среднюю и мелкую, а также дров и отходов. Современные сортиментные таблицы включают и данные о наличии лесопромышленных сортиментов. Для всей деловой древесины, включая лесохозяйственные и лесопромышленные сортименты, делается ее разделение по сортам. Входами сортиментные таблицы является диаметр дерева на высоте груди и его высота. В разрядных таблицах она выражается разрядом высот.

Применение сортиментных таблиц началось в начале XXвека. Первые таблицы такого рода в СССР были составлены Н.П. Анучиным и Н.В. Третьяковым в 1931 году. Примерно в то же время появились подобные таблицы и в других странах: Германии, Польше, Чехии. Эти таблицы были несовершенны - очень сложны, недостаточно практичны и не отличались высокой точностью. Настоящий революционный переворот в вопросе сортиментации леса сделал Ф.П. Моисеенко. Он в 1937 году разработал новый вид сортиментных таблиц. В них учет объемов стволов и выход сортиментов проводился по средней форме ствола. Деревья при отводах лесосек делились на качественные категории (деловые, полуделовые, дровяные), высоты деревьев учитывались через установление разряда высот и т.д. Эти таблицы с 1938 года приняты для использования во всей Европейской части СССР за исключением Севера. Форма сортиментных таблиц Ф.П. Мсисеенко, принципы их построения сохранились до сих пор. Сортиментных таблицы Ф.П. Моисеенко выдержали 4 издания. Последнее издание 1972 года используется лесоводами Беларуси и сегодня.

Впоследствии появились подобные таблицы, составленные Н.П. Анучиным. Их последнее издание (1986г) находит применение в России, Известны также многочисленные подобные других авторов для разных регионов бывшего СССР. Так, в Украине нашли применение сортиментные таблицы К.Е. Никитина с соавторами, в Литве - И.И. Кенставичюса с соавторами, в Грузии - И.А. Гагошидзе и т.д. В последние десятилетия существенное обновление методики составления сортиментных таблиц предложил А.Г. Мошкалев.

Промышленные сортименты, данные о которых содержатся в сортиментных таблицах, многочисленны и часто взаимозаменяемы. В таблицах обычно приводится выход только главных из них. Лесохозяйственные сортименты, т.е. крупная, средняя и мелкая древесина имеют более важное значение. Они взаимно не замещаются. Их кладут в основу расчета стоимости древесины. Лесопромышленные сортименты (пиловочник, баланс и т.д.) используют лишь для ориентировочного планирования сортиментного плана лесозаготовок, т.е. рассчитывают возможность реализации сортиментного плана из предъявленного к заготовке лесосечного фонда.

Н.П, Анучин считает, что современные сортиментные таблицы должны именоваться таблицами для материальной оценки в той их части, где показан выход деловой древесины и дров, а собственно сортиментными таблицами является та их часть, где показан выход промышленных сортиментов. Это мнение большинством учёных и практиков не поддерживается. Поэтому все таблицы, используемые для материальной оценки лесосек, именуют сортиментными.

Методы и модели для составления сортиментных таблиц.

Основной частью сортиментных таблиц является та, на основе которой рассчитывают стоимость древесины. Для каждого диаметра дерева указаны их размеры (диаметр на высоте груди, высота, объем в коре и без коры). Далее объемы стволов разделены на деловую древесину, дрова и отходы. Объем деловой древесины, взятый без коры, в свою очередь поделен на классы крупности. Кора от деловой древесины показана как отходы. Объемы дровяных деревьев полностью отнесены к категории дров. Эти таблицы позволяют деревья тех или иных размеров оценить по выходу из них лесоматериалов разной толщины.

Разделение ствола на сортименты по производственному назначению (пиловочник, строительные бревна, рудничная стойка и т.д.) приводится во второй части сортиментных таблиц. Общий объём промышленных сортиментов должен быть равен объёму деловой древесины в первой части таблиц.

Сортиментные таблицы строят на основе объемных таблиц и таблиц сбега. Из объемных таблиц соответственно размерам деревьев взяты объемы в коре и без коры. В сортиментных таблицах, построенных по разрядам высот, древостои делятся на разрядило высоте в зависимости от соотношения диаметров и высот в объемных таблицах. Это деление из объемных таблиц переносят в сортиментные таблицы.

Н.П. Анучин предложил находить толщину сортиментов, заготовленных из деревьев разных размеров, по таблицам сбега. Эти же таблицы послужили ему основой для определения объемов отдельных сортиментов, предусматриваемых материальной оценкой.

Описанная методика составления сортиментных таблиц, использованная Н.П. Анучиным, подверглась критике и улучшена Ф.П. Моисеенко. Последний учёный верно заметил, что определение диаметров сортиментов по таблицам сбега для идеального ствола завышает выход сортиментов. Ф.П. Моисеенко свои сортиментные таблицы строил по данным фактической раскряжевки модельных деревьев. Это были не идеальные, а реальные стволы, имеющие неизбежные погрешности и дровяные откаты.

Наиболее полно методику сбора полевого материала для составления сортиментных таблиц разработали Ф.П. Моисеенко и А.Г. Мошкалев. В ее основе лежат пробные площади и результаты раскряжевки деревьев. Так, Ф.П. Моисеенко для построения сортиментных таблиц использовал 16192 модельных дерева (552 пробные площади, из них 98 со сплошной раскряжевкой). По методике А.Г. Мошкалева необходима для обеспечения 3-4 разрядов высот закладка по каждой породе не менее 25-30 пробных площадей со срубкой 25 моделей для каждого лесотаксационного района.

По исследованиям В.Ф. Багинского Беларусь представляет собой единый лесотаксационный район. Поэтому для нашей страны достаточно одних сортиментных таблиц. Для их составления необходимо заложить 50-60 пробных площадей и взять 600-750 моделей по каждой породе.

При сортиментации леса решаются три важные задачи.

• * Весь запас древесины соответственно своему качеству разделяется на деловую и дровяную части.
• * Деловая древесина в свою очередь распределяется по крупности на классы.
• * Соответственно размерам и качеству деловой древесины выявляются выходы отдельных сортиментов, имеющих в народном хозяйстве разное применение (рисунок.1).

I сорт II сорт III сорт

1. Схема разделки ствола на сортименты

Первую из перечисленных задач решают на основе опытных данных. На разрабатываемых лесосеках производят массовые наблюдения, исходя из них, устанавливают для деревьев разных размеров и всего данного древостоя долю запаса, пригодного для заготовки деловой древесины, и долю запаса, идущего на дрова.

Решение второй задачи по также несложно. Деревья разных размеров раскраивают на сортименты наиболее ходовой стандартной длины. От принятой стандартной длины сортимента зависит выход деловой древесины. Поэтому стандартную длину сортиментов устанавливают по анализу наличия наиболее ходовых сортиментов, используемых в регионе. Например, при составлении новых сортиментных таблиц для лесов Беларуси В.Ф.Багинский предложил принять стандартную длину пиловочника равной 4м. Стандартная длина сортимента согласуется с заказчиком таблиц.

В таблицах Н.П.Анучина диаметры сортиментов верхнем отрезе определены по таблицам сбега.Такой подход Н.П. Анучина большинство ученых, особенно Ф.П. Моисеенко и А.Г. Мошкалев, считают ошибочным. Они определяли выход сортиментов по моделям с учетом неизбежных дровяных откатов, что более правильно.

Установление длины деловой части ствола

Изучение изменчивости длины деловой древесины стволов по толщинам и высотам (пo разрядам) и установление в соответствии с изменчивостью категорий деревьев -- наиболее важные вопросы при составлении сортиментных таблиц. От правильного решения их зависит точность учета деловой древесины, простота и легкость применения самих таблиц.

По исследованиям Ф.П.Моисеенко здесь выявлены следующие закономерности.

• 1. Колебание длины деловой части спелых древостоев сосны по разрядам характеризуется коэффициентом изменчивости до 27%. Это вызывает необходимость совместной таксации не менее 8 делянок для определения деловой древесины со средней точностью 10%.
• 2. Для нахождения выхода деловой древесины на одной делянке со средней точностью 10% необходима предварительная группировка деревьев на три категории по признаку длины деловой части из комлевой половины высоты дерева со следующими градациями: к первой категории, или деловым, относятся деревья, у которых длина деловой части составляет 6,5м и больше. Ко второй категории, или полуделовым, относятся деревья с наличием длины деловой древесины от 2 до 6,5 м.kтретьей категории, или дровяным, относятся деревья, которые или вовсе не имеют деловой древесины, или же длина последней менее 2 м. Это деление предложил Ф.П. Моисеенко в 1937 году. В настоящее время в Беларуси это деление деревьев по качественным категориям упростили, выделяя только деловые деревья и дровяные. Деловыми стволами считаются те, у которых длина деловой древесины составляет не менее 3-х метров в комлевой части ствола.
• 3. Степень сопряженности между абсолютной длиной деловой части (в метрах) и толщиною стволов по разрядам высот характеризуется коэффициентом корреляции 0,55-0,75 и корреляционным отношением 0,60-0,90.
• 4. Длина деловой части, выраженная в процентах от высоты ствола, не зависит от разряда высот древостоев, а в пределах последнего -- также от толщины стволов. Теснота связи между указанными величинами, характеризуемая коэффициентами корреляции, весьма незначительна -- 0,008-0,143.
• 5. Средние величины процента длины деловой части стволов для Беларуси, Украины и центральных районов России определены в размере 80% по сосне и ели.

Наиболее сложной задачей при составлении сортиментных таблиц является выявление выхода отдельных сортиментов. Ее сложность объясняется тем, что деловые сортименты по своим размерам и качеству древесины частично или полностью взаимозаменяемы. Поэтому в любом стволе или древостое в целом имеется какая-то часть древесины, пригодная по своей толщине и качеству для заготовки не одного, а ряда сортиментов. Отсюда возникает вопрос, к какому виду сортиментов надлежит отнести ту или иную часть древесного запаса.

Этот вопрос может иметь два решения. Первое из них заключается в том, что древесный ствол или древостой в целом оценивают с точки зрения возможности заготовки одного определенного сортимента. Второе решение опирается на постоянные соотношения в заготовке нескольких сортиментов, имеющих в народном хозяйстве разное применение. Ниже рассматриваются оба эти решения.

При составлении сортиментных таблиц для отдельных разрядов и отдельных ступеней толщины берут высоту из соответствующих массовых (объемных) таблиц, от нее находят процент, приходящийся на деловую часть ствола, и по нему устанавливают длину деловой части ствола в метрах. Найденную длину деловой части ствола расчленяют на наиболее ходовые сортименты стандартной длины. Остатки деловой древесины протяжением меньше длины соответствующего ходового сортимента переводят в дрова или удлиняют деловую часть до размеров кратных принятой длине основных сортиментов.

Для деревьев, относящихся к одному разряду высоты, путем их обмеров вычисляют по отдельным ступеням толщины среднеарифметическую длину деловой части данной ступени толщины. Среднеарифметическая длина деловой части должна быть найдена с точностью не меньше ±3%. Точность определения ее зависит от числа наблюдений и изменчивости длины деловой части у отдельных стволов. Чем больше изменчивость в выходе деловой древесины из отдельных стволов (это обычно бывает у лиственных пород, например у осины), тем больше требуется наблюдений.

Например, длина деловой части сосновых деревьев изменяется в пределах ±20 % от ее средней длины. Если среднеарифметическую длину деловой части определять с точностью ±3 %, то для нахождения ее надо срубить следующее число деревьев одной и той же высоты, относящихся к одной ступени толщины: n = 20² / 3² = 400 / 9 = 44.

При изучении закономерностей в строении насаждений было выяснено, что в однородных насаждениях больше всего встречается деревьев в средних ступенях толщины. Поэтому при сборе материала для составления сортиментных таблиц мы получим большее число наблюдений для средних размеров толщины, а для крайних ступеней толщины число их может быть недостаточным.

Известно, что длина деловой части зависит от общей длины ствола. Относительная длина деловой части, выраженная в процентах от длины ствола, в отдельных ступенях толщины оказывается почти одинаковой. Поэтому, установив с достаточной точностью относительную длину деловой части для основных ступеней толщины, можно принять ее и для остальных ступеней. Найденную длину деловой части ствола разделяют на отдельные сортименты стандартной длины.

При ведении лесозаготовок неизбежны плановые и лесоэксплуатационные расчеты, которые определяют выход отдельных сортиментов: пиловочника, шпального и фанерного бревен, строительных бревен, балансов и т.д. Для расчетов, позволяющих найти выход названных сортиментов, недостаточно материальной оценки лесосек, дифференцирующей общий запас на дрова и деловую древесину с разделением ее на три класса крупности. В дополнение к этим показателям необходимо иметь данные, определяющие выход отдельных сортиментов, используемых в народном хозяйстве для разных целей.

Составление такого рода таблиц связано с большими трудностями. Они заключаются в том, что ряд сортиментов имеет одни и те же размеры. Требования, предъявляемые к качеству древесины, оказываются также весьма близкими между собой. В ряде случаев в нормах допусков пороков древесины имеется некоторая разница. Однако на разрабатываемых деревьях данных пороков, имеющих разницу в допусках, может не оказаться. В связи с этим та или иная часть ствола в равной мере пригодна для заготовки нескольких сортиментов. Соответственно такому положению ствол одного и того же дерева можно раскряжевать на сортименты разного применения в народном хозяйстве в зависимости от имеющейся потребности в последних.

Если в данный момент выявилась необходимость в пиловочном сырье, то заготовленное бревно длиной 6,5 м и толщиной 16 см или другого размера принимается как пиловочник. При потребности в столбах для воздушных линий связи или в строительных бревнах эту же часть ствола можно использовать как телеграфный столб или балку для полов деревянного здания.

Наряду с совпадением технических условий на отдельные сортименты могут быть существенные различия в их размерах и качественных требованиях. Например, шпалы выпиливают из бревен толщиной 25 см и выше. Количество и размеры здоровых сучьев в шпальном сырье не ограничиваются. Что касается гнили, то она не допускается.

Для заготовки пиловочника, распиливаемого на доски и бруски разного назначения, более пригодными оказываются комлевые бревна, имеющие меньшее число сучков. Из таких бревен получают доски более высокого качества. В пиловочном сырье допустима гниль, но ограниченных размеров. В процессе распиловки таких бревен гниль окажется в отходе.На балансы пригодна древесина разной толщины. Однако предпочтительней использовать части стволов с лучшей очисткой от сучьев.

Приведенный краткий анализ требований, предъявляемых к отдельным сортиментам, позволяет заключить, что в соответствии с размерными и качественными различиями деловая древесина при рациональном ее использовании подлежит разделению на отдельные сортименты. Из отдельных частей ствола целесообразно заготовлять сортименты разного хозяйственного назначения. Однако, наличие частичного совпадения в размерах и качестве отдельных сортиментов, лишает возможности составить сортиментные таблицы, однозначно показывающих выход отдельных сортиментов,

В зависимости от потребности народного хозяйства та или иная часть древесного запаса, отнесенного в сортиментных таблицах к одному сортименту, в действительности будет использована на выработку других сортиментов. Например, выход фанерных брёвенвозможно увеличить за счет пиловочника. При недостатке сырья для целлюлозно-бумажной промышленности довольно часто возникает необходимость ту или иную часть пиловочника перевести в балансы, используемые на бумажную продукцию высших сортов. Такое часто случается в лесосырьевых базах ЦБК в России, Швеции и Финляндии.

Таким образом, показатели сортиментных таблиц нельзя рассматривать как неизменные нормативы, предопределяющие единственно возможное соотношение объемов подлежащих заготовке лесопромышленных сортиментов.

Задача по разделению деловой древесины на сортименты при составлении сортиментных таблиц Н.П.Анучином и Ф.П.Моисеенкорешалась следующим образом. В сортиментные таблицы включены лишь главнейшие сортименты, заготовляемые в значительном объеме. Все они в зависимости от их размера и качества при составлении сортиментных таблиц расположены в два последовательных ряда: размерный и качественный.

Для хвойных пород размерный ряд оказался следующим:

1) пиловочник, 2) шпальник, 3) строительные бревна, 4) балансы, 5) рудничная стойка.

Соответственно требованиям, предъявляемым к качеству древесины, главнейшие сортименты распределяются в следующем порядке: 1) пиловочник, 2) балансы, 3) строительные бревна, 4) шпальник, 5) рудничная стойка.

Сам процесс разделения ствола на сортименты ведется от нижнего конца (комля) в направлении к вершине. Из нижней, комлевой, части ствола прежде всего стремятся выработать более крупное пиловочное бревно, при этом возможно лучшего качества. Если нижняя часть ствола имеет те или иные пороки древесины (кривизну, гниль и др.), из нее заготовляют укороченный сортимент, например шпальник. строительные бревна или балансы. Вершинные части стволов и тонкие деревья чаще всего разрабатывают на балансы.

Главнейшим пороком, определяющим качество хвойной древесины, являются сучки. В отличие от внутренних пороков (гнилей, трещин и др.) их можно видеть на боковой поверхности растущих деревьев. При качественной оценке отдельных частей ствола толщина сучков и их характеристика (здоровые, табачные и т. д.) является основным критерием для суждения о сорте заготовляемых материалов.

Сортиментные таблицы необходимо составлять с таким расчетом, чтобы из спелых древостоев, поступающих в ежегодную рубку, были получены все нужные народному хозяйству сортименты. При этом их выход должен быть близким к требуемому народным хозяйством соотношению отдельных сортиментов. Вместе с этим части стволов, проектируемые для заготовки того или иного из названных сортиментов, по толщине и качеству древесины должны соответствовать требованиям, предъявляемым государственными стандартами к этим сортиментам.

В настоящее время для составления сортиментных таблиц и для пользования ими применяют математическое моделирование. Выход сортиментов в зависимости от породы и размера дерева выражают в виде уравнений

Пример математических моделей сортиментных таблиц, разработанных Н.Т.Воиновым, приведен на рисунке 12.2 (коэффициент выхода сортиментов (К) указан в относительных величинах).Абсолютные значения выхода сортиментов определяются умножением объемов стволов на относительные значения выхода сортиментов, полученных по математической модели сортиментных таблиц.

8 12 16 20 28 32 36 38 40 44 48 52

Средний диаметр, см

Рисунок 2. Математическая модель сортиментных таблиц осины

Лесохозяйственная сортиментация:

К_дел = 0,59065 + 0,0083079 D - 0,00013773 D²;

К_кр= -2,43864 + 0,12709 D - 0,0012875 D² при 26<D<46;

К_кр = К_дел при D 46;

К_ср= К_дел - К_м при 16 D 26;

К_ср = К_дел - К_кр при 26 < D 44;

К_м= 103,213885 е- ^0,36970D + 0,015536 при 14 <D< 26;

Км = К_дел при D 14;

К_др = 1- (К_дел+ К_отх);

К_отх = 13,45675 D^-2.85022 + 0,07198.

Лесопромышленная сортиментация:

К_{тарника} - 0,0005 D- 0,01 при D24;

К_{баланса} = 0,61^.10^-В D^8,01277 е^{- 0,53116 D}

К_{спич. кр} = К_дел - (К_{тарника} + К_{баланса}) при D 18;

К_жерди = К_дел - К_{баланса} при D 16.

Вид сортиментных таблиц Ф.П.Моисеенко показан в таблице 8. Для примера взята выдержка из сортиментных таблиц для ольхи чёрной II разряда высот.

Таблица 8 Выдержка из сортиментных таблиц Ф.П. Моисеенко

В Беларуси в 2006-2010 годах составлены новые сортиментные таблицы. Методика разработки этих таблиц разработана В.Ф, Багинским. Она включает следующие положения.

• 1. Сбор экспериментального материала проводился путем закладки пробных площадей с рубкой и обмером на них 25-50 модельных деревьев.
• 2. Обмер моделей делали по 1-2м и отрезком на середине отрезков.
• 3. По длине ствола (на каждом метре) подробно описывали пороки древесины. Это позволяет вырезать сортименты и устанавливать их сортность в процессе компьютерной обработки. Выделение конкретных сортиментов непосредственно в лесу дает возможность сделать сортиментацию по существующим стандартам. Но они постоянно меняются. В случае наличия модельных деревьев, где описаны пороки по стволу, учесть изменения стандартов и изменить сортиментные таблицы труда не составит - достаточно поменять справочник стандартов в компьютерной программе. Новый полевой материал собирать не придётся.
• 4. При составлении сортиментных таблиц очень важен принятый размер сортимента по длине. Например, если возьмём длину пиловочника в 5м и в 6,5м, то в первом случае выход пиловочника по таблицам будет больше. Стандартную длину каждого сортимента берут, анализируя фактическую заготовку в разрезе длин сортиментов. В новых сортиментных таблицах для лесов Беларуси эту стандартную длину утвердил Минлесхоз, согласовав с концерном «Беллессоюзпром». Например, для пиловочника и строительных бревен стандартная длина сортименты принята 4м, дров топливных 0,5м и т.д.
• 5. Выделение лесопромышленных сортиментов осложняется их взаимозаменяемостью. Для оптимизации выделения сортиментов принят следующий алгоритм.
• - Первоначально выделяют самые ценные (крупные и высококачественные) сортименты.
• - После завершения их выделения вырезают менее ценные и т.д.
• - Завершается процесс определением объема дров и отходов. Приоритетность выделения сортиментов зависит от их ценности и востребованности на рынке. Она определяет по анализу продаж древесины и согласована с Минлесхозом. Например, для твердолиственных пород приняты следующие приоритеты в порядке убывания: фанерное бревно для строгания, клепочное бревно, фанерное бревно для лущения, пиловочник, подтоварник, дрова топливные.

В этом случае при необходимости заготовить менее ценные сортименты в большем объеме, чем их выход дан в таблицах, мы можем это сделать за счет более толстых бревен, определив тем самым предел заготовки сортимента, например, твердолиственного пиловочника.

6. В сортиментные таблицы невозможно поместить все сортименты, учитываемые в стандартах, из-за их многочисленности. Поэтому в этих таблицах приведены только те из сортиментов, которые имеют процентную долю в общей заготовке древесины не менее 0,5%. В Беларуси процент участия отдельных сортиментов в общем объёме лесозаготовок по главному пользованию составляет следующие величины: пиловочник - 42-44%, шпальник - 3-4%, фанерное бревно - 16-18%, спичечное бревно - 1-2%, баланс - 25-30%, подтоварник - около 1%, тарник - 3-4%, доля остальных колеблется в пределах 0,1-0,2% и менее.

В разные годы в зависимости от спроса доля в заготовке отдельных сортиментов изменяется, но общая картина в основном характеризуется приведенными цифрами. Основными сортиментами, заготавливаемыми у нас, являются пиловочник, фанерное сырье, баланс, тарник. Доля шпальника постепенно уменьшается из-за отказа от деревянных шпал.

Порядок применения сортиментных таблиц сравнительно прост. Имея данные перечета деревьев по ступеням толщины на лесосеке и данные замеров высот, составляют специальную ведомость. Проведение этих работ будет рассмотрено ниже при описании методов отвода и таксации лесосек. Если используют разрядные таблицы, то по соотношению замеренных диаметров и высот устанавливают разряд по специальной таблице высот. Соответствующие таблицы разрядов высот по каждой породе приложены ко всем сортиментным таблицам. Затем для каждого диаметра и соответствующего разряда высот (по породам) берут данные о выходе деловой древесины по крупности дров и объемы промышленных сортиментов. Ранее, когда оценка делалась вручную, сортиментные таблицы давали выход названных показателей для 1,2,…9 стволов. Это делалось для облегчения счета. В настоящее время такой надобности нет. Ручной счет сегодня полностью заменен автоматизированными вычислениями на компьютерах по специальным программам и затруднения не вызывает.

Точность учета общего запаса и деловой древесины на каждой лесосеке составляет ±10% с достоверностью 99,9%. Это означает, что из-за 1000 лесосек на 1-2 могут быть отклонения более 10%. Этим обстоятельством пришлось пренебречь, т.к. повышение достоверности связано здесь с непропорционально высокими затратами.

Нахождение выхода сортиментов по сортиментным таблицам являются основным методом таксации лесосек в лесхозах Беларуси, России, Украины, других стран СНГ, а также в ряде зарубежных держав: Китае, Польше, Германии и т.д.