Аннотация. 
Моделирование процессов выращивания и заготовки энергетической биомассы в лесном комплексе

В статье приведено описание имитационной модели процессов выращивания и заготовки биомассы в энергетических лесах. Рассмотрены подходы и особенности моделирования процессов выращивания и заготовки.

The article describes the simulation model of the processes of growing and harvesting of forest biomass for energy. It presents the approaches and features of the grows modeling and harvesting processes.

Ключевые слова: ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ, ПОСАДКА САЖЕНЦЕВ, ОБРАБОТКА ПОЧВЫ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЛЕСА.

Keywords: SIMULATION MODELS, PLANTING, CULTIVATION, ENERGY FORESTS.

Введение

Энергетические леса — одно из наиболее перспективных направление использования заброшенных земель в зоне хвойно-широколиственных лесов, позволяющее решить широкий комплекс задач как социально-экономического развития данных территорий, так и повышения экологичности экономики страны, в частности её топливно-энергетического комплекса.

Комплекс работ, связанных с выращиванием и заготовкой биомассы в энергетических лесах, является достаточно обширным и включает в себя операции, связанные с обработкой почвы и посадкой сеянцев при формировании насаждений, а также операции, связанные с заготовкой накопленной биомассы. При этом данные технологические процессы имеют ряд достаточно существенных особенностей в сравнении с традиционными технологиями лесосечно-лесовосстановительных работ. Главной особенностью при создании энергетических лесов, отличающей данный процесс от привычного искусственного лесовосстановления или лесоразведения, является использование площадей, вышедших из-под сельскохозяйственного пользования, а также при формировании энергетических лесных плантаций более низкие требования к биоразнообразию и устойчивости формируемой лесной экосистемы. Особенностями заготовительного процесса применительно к работе в энергетических плантациях является практически полное отсутствие требований по сохранению лесной среды и качества заготавливаемой древесины, но повышенные требования к обеспечению минимальной энергоёмкости выполнения данных работ в силу того, что энергия, затраченная при выращивании и заготовке просто «вычитается» из собираемого «урожая» биомассы.

В соответствии с обозначенными особенностями для эффективного выращивания и заготовки биомассы в энергетических лесах необходим специфический комплекс машин, при этом технологические процессы должны быть ориентированы на выполнение минимального количества операций для обеспечения наименьших энергозатрат. Минимально необходимым комплексом работ в условиях хвойно-широколиственных лесов является посадка сеянцев и заготовка биомассы, однако применительно к землям, вышедшим из сельскохозяйственного пользования, богатых в сравнении с лесными почвами, посадка сеянцев деревьев без предварительной обработки почвы приведёт к их угнетению травянистой растительностью, что в подавляющем большинстве случаев требует использования предварительной обработки почвы перед посадкой. Таким образом, очерчивается круг работ по выращиванию и заготовке биомассы энергетических лесов. Очевидно, что комплекс машин для механизации должен быть сформирован на единой базе и в силу сезонности работ по выращиванию биомассы должен обладать модульными свойствами, обеспечивающими более равномерную и, как следствие, эффективную загрузку базовых универсальных модулей (как правило — тягово-энергетических). Разнообразие природных ландшафтов, на которых могут быть сформированы энергетические леса, выдвигает дополнительные требования к машинам, в частности появляется требование адаптивности к различным природно-производственным условиям.

Для эффективного решения задач инженерного синтеза и проектирования как технологических процессов выращивания и заготовки биомассы в энергетических лесах, так и машин и других технических средств для их выполнения необходимы научные исследования, направленные на установление качественных и количественных зависимостей между показателями эффективности данных процессов, характеристиками способов выполнения операций и конструктивно-технологическими параметрами, применяемых при этом машин в различных природно-производственных условиях. Выявление данных зависимостей позволит с достаточной для решения практических задач на теоретическом уровне раскрыть вопросы взаимодействия и взаимовлияния всех компонентов, составляющих комплекс работ по выращиванию и заготовке биомассы в энергетических лесных плантациях и культурах. Практическая значимость данного исследования выражается в расширении научно-методического и информационного обеспечения прикладных НИР и ОКР, направленных на разработку новых и модернизацию существующих технологических процессов и машин для выращивания и заготовки биомассы, что позволит повысить их качество и, как следствие, конкурентоспособность разрабатываемой продукции.