林地坡度、樹木傾角對(duì)伐根鋸上口高度影響研究

許妙洋

摘要：在油鋸采伐作業(yè)中建立了三角函數(shù)模型，分析了鋸上口高度與作業(yè)坡度、油鋸導(dǎo)板寬度、樹木傾角之間的三角函數(shù)關(guān)系，獲得了鋸上口高度的計(jì)算公式，求算了其最大值，以期規(guī)范適宜的伐根鋸上口高度范圍，達(dá)到降低伐根的要求，推進(jìn)森林資源的節(jié)約利用，提高林木資源利用率。

關(guān)鍵詞：油鋸；坡度；傾角；鋸上口；伐根

中圖分類號(hào)：S757.4+5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2017）13-0174-03

1 引言

伐根是森林資源的重要組成部分，且伐根材的生產(chǎn)利用是全樹利用的重要內(nèi)容，也是提高林木資源利用率的重要途徑[1]。據(jù)調(diào)查，在周寧縣境內(nèi)，對(duì)于采伐跡地的伐根開采利用率很低，幾乎為“零開采、零利用”，且遺留在山場(chǎng)腐爛，給很多細(xì)菌創(chuàng)造了寄生環(huán)境，對(duì)森林生態(tài)環(huán)境造成不利影響。分析其原因一是周寧縣缺少伐根生產(chǎn)利用的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)；二是由于開采伐根成本相對(duì)過(guò)高，破壞林地狀況嚴(yán)重，缺少合理開采伐根及伐根處理的技術(shù)，不適合開采；三是采伐作業(yè)者對(duì)森立資源節(jié)約利用意識(shí)不夠，常常只追求砍伐效率，忽略降低伐根這一要求[2]。

為提高伐根利用率，從油鋸作業(yè)中控制鋸上口位置高度作為啟發(fā)點(diǎn)，根據(jù)坡度、傾角、油鋸導(dǎo)板寬度，分析鋸上口高度的最大值，以期規(guī)范適宜的伐根高度范圍，以提高林木利用率，減少林木資源的損失，促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2 研究方法

周寧縣境內(nèi)采伐工具主要以油鋸采伐為主，研究油鋸型號(hào)為YD-78（BH29），導(dǎo)板寬度為8～10 cm（寬度為導(dǎo)板加鋸鏈的寬度）。在野外作業(yè)時(shí)，以油鋸可以自由切割林木的寬度為宜，所以研究計(jì)算過(guò)程導(dǎo)板寬度取10 cm。

為進(jìn)一步提高提高林木出材率，如何降低伐根高度是重要的決定因素；而影響伐根高度的因素有樹種材質(zhì)、林地坡度、樹木傾角、伐根直徑、油鋸導(dǎo)板寬度等。研究涉及樹木為馬尾松和杉木，油鋸導(dǎo)板寬度為10 cm，可忽略樹種材質(zhì)及油鋸導(dǎo)板寬度的因素，重點(diǎn)研究林地坡度、樹木傾角兩個(gè)因素。而樹木生長(zhǎng)方向與地面的位置關(guān)系有：①地面上露出樹根的，其無(wú)歧根上口位置可以選擇為樹根最高點(diǎn)，有歧根的可以選擇為歧根分歧點(diǎn)高度位置為上口位置，采伐作業(yè)可以做到“零伐根”或接近“零伐根”砍伐。②樹根未露出的地面，樹木無(wú)傾斜的，可以根據(jù)地面坡度，與油鋸操作寬度，樹干與地面接觸點(diǎn)到作業(yè)坡面的水平距離，來(lái)確定上口高度范圍。③樹根未露出的地面，樹木有傾斜的（背坡傾斜或向坡傾斜），可以根據(jù)山形地面坡度，與油鋸操作寬度，樹木傾斜角，來(lái)確定上口高度范圍。

對(duì)于第一種情況，可以做到“零伐根”或接近“零伐根”砍伐，不作研究；對(duì)于第二、三種情況，按直立樹木、背坡傾斜樹木、向坡傾斜樹木三種形式分別建立鋸上口高度與林地坡度、樹木傾角的三角函數(shù)關(guān)系，分析其最大值情況，代入各影響因素參數(shù)值，計(jì)算出鋸上口高度的最大值。

3 結(jié)果與分析

3.1 直立樹木鋸上口高度與林地坡度、樹木傾角的關(guān)系

依據(jù)圖1、2進(jìn)行推算分析。根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，可推算出鋸上口高度H上的計(jì)算公式為：

H上=（10-K）×tanθ（1）

由此得出，當(dāng)K為一定值時(shí)，H上與θ成正比關(guān)系，即θ越大，H上越大；當(dāng)θ為一定值時(shí)，H上與K成反比關(guān)系，即K越大，H上越小。因此，當(dāng)θ為最大值，K為最小值時(shí)，H上獲得最大值；當(dāng)θ為最小值，K為最大值，H上獲得最小值。

K>10時(shí)，H上為負(fù)值。

0≤K≤10時(shí)，根據(jù)山形地面坡度，計(jì)算不同坡度段對(duì)應(yīng)的H上范圍。結(jié)果見表1。

圖中θ為山形地面坡度；H上為鋸上口位置到地形坡面與樹干交點(diǎn)的高度；K為坡面與樹干交點(diǎn)至坡面的水平距離；油鋸導(dǎo)板寬度為10 cm。

3.2 背坡傾斜樹木鋸上口高度與林地坡度、樹木傾角的關(guān)系

依據(jù)圖3、4進(jìn)行推算分析。

利用三角函數(shù)關(guān)系，可以推算出鋸上口高度H上的計(jì)算公式為：

根據(jù)山形地面坡度及不同傾角，分析最大值的情況，計(jì)算出不同坡度段對(duì)應(yīng)的H上最大值，結(jié)果見表2。

圖中θ為山形地面坡度；α1為樹木自然傾斜角；h土為地面土層到地形坡面與樹干交點(diǎn)的高度；油鋸導(dǎo)板寬度為10 cm

2.3 向坡傾斜樹木鋸上口高度的與林地坡度、樹木傾角的關(guān)系

依據(jù)圖5、6進(jìn)行推算分析。

林木向坡傾斜時(shí)，樹木倒向選擇大多數(shù)都是倒向山上。當(dāng)傾斜角α2較大時(shí)，如需改變倒向則需要借助外力，來(lái)改變倒向，這會(huì)使森林采伐成本提高，此處暫不做研究。當(dāng)傾斜角α2很小時(shí)，可以通過(guò)鋸下口的位置選擇，控制樹倒方向。在此研究0<α2<10時(shí)，鋸上口高度和作業(yè)坡度、油鋸導(dǎo)板寬度的關(guān)系。

根據(jù)山形地面坡度及不同傾角，分析最大值的情況，計(jì)算出不同坡度段對(duì)應(yīng)的H上最大值。結(jié)果如表3所示。

4 小結(jié)與討論

（1）伐根鋸上口高度主要受作業(yè)坡度、樹木傾斜角的影響，當(dāng)油鋸導(dǎo)板寬度為10 cm時(shí)，利用三角函數(shù)關(guān)系，研究分析鋸上口高度最大值問(wèn)題，得出各坡度段，不同傾斜角時(shí)，鋸上口高度最大值。

通過(guò)表3，可以得出，在油鋸采伐作業(yè)中可以做到伐根鋸上口高度低于上表最大值?？梢杂蒙媳韥?lái)檢查使用導(dǎo)板寬度為10 cm的油鋸伐木時(shí)，是否有做到降低伐根要求。伐區(qū)檢查伐根高度時(shí)，可隨機(jī)抽查伐根鋸上口高度，參考表4，油鋸工采伐作業(yè)時(shí)，是否有做到降低伐根要求。由于油鋸鋸鏈存在厚度，油鋸鋸鏈與地面直接接觸等原因，建議允許提高鋸上口最大值1～2 cm，即在表4的鋸上口最大值允許超過(guò)1～2 cm；

（2）油鋸伐木時(shí)伐根居上口的位置確定，不僅要考慮地面坡度、傾斜角等作業(yè)條件，還要考慮油鋸的導(dǎo)板寬度選擇。當(dāng)油鋸導(dǎo)板寬度降低時(shí)，鋸上口高度最大值也會(huì)隨之減小。油鋸采伐作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)坡面與林木之間距離狹窄時(shí)，鋸上口開楂可以選擇導(dǎo)板寬度小的油鋸鋸材作業(yè)。

（3）針對(duì)降低伐根高度要求，提高森林資源利用率，建議：油鋸手進(jìn)行崗前工作責(zé)任的教育和技能的培訓(xùn)，并進(jìn)行嚴(yán)格的技考核，合格者方能上崗。如模擬特殊作業(yè)環(huán)境，讓油鋸手鋸材，測(cè)量其伐根鋸上口高度，是否有超過(guò)可鋸材作業(yè)的最大值，未超過(guò)的評(píng)為合格，否則為不合格。

參考文獻(xiàn)：

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