Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky Diplomová práce Rozbor harvestorových technologií lesní těžby na LS Jeseník LČR s.p. 2007 Jan Honsa
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Rozbor harvestorových technologií lesní těžby na LS Jeseník LČR s.p. zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., O vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a aby byla zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko university o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne.. Jan Honsa
Poděkování: Rád bych poděkoval vedoucímu diplomové práce, Prof. Ing. J. Nerudovi, CSc., za rady a připomínky, odborné vedení a čas, který mi věnoval v průběhu zpracování diplomové práce. Dále děkuji lesnímu správci LS Jeseník, panu Ing. J. Latnerovi, CSc. a jeho zástupci Ing. R. Bajzovi za věnovaný čas a ochotu, se kterou mi poskytl informace a podklady, jež jsou základem předkládané práce. V neposlední řadě patří mé díky lidem, co zde nejsou uvedeni, ale bez jejichž pomoci by bylo zpracování této práce problematické.
Jan Honsa Rozbor harvestorových technologií lesní těžby na LS Jeseník LČR s.p. Abstrakt: Cílem mé práce je vypracování hodnotících technicko-ekonomických kriterií pro nasazení harvestorových uzlů v těžební činnosti. Dále je jejím předmětem vypracování metodiky pro analýzu vybrané části LS Jeseník z hlediska využití harvestorových technologií, posouzení míry jejich negativních účinků na lesní porosty a zhodnocení kvalitativních ukazatelů výřezů vyráběných harvestory. Při hodnocení kriterií využitelnosti harvestorů jsem na jednotlivé porostní skupiny aplikoval informační filtr založený na technicko-ekonomických podmínkách použitelnosti harvestorové techniky používané na mém zájmovém území. Výstupem tohoto procesu je výběr porostů vhodných pro nasazení harvestorové techniky. Klíčová slova harvestorové technologie, vada dřeva, provozní náklady, terénní podmínky, poškození lesních porostů, An analysis of the harvester technologies of forest wood production at LS Jesenik LČR s.p. Abstrakt: The target of this analysis is to develop assessment technical and economic criteria used for deployment suitability of harvester technologies in wood production. Although there is another subject. The subject is development of the analysis tool used for assessing the use of harvester technologies in one particularly chosen part of LS Jesenik. This tool is assessing a negative impact to the forest and an evaluation of qualitative parameters of products made by the harvesters. The author applied for evaluating criteria of the harvester technology on the specific wood growth groups an information filter based on technical and economical criteria of the harvest technology deployment to the area of authors' interest. An outcome of this process is the selection of woods suitable for deployment of such technology not only from the view of technical possibility of such deployment but also its economical feasibility. Key words harvester technologies, wood defekt, operation costs, terrain criteria, damages to forest stands
Seznam použitých zkratek: BK buk lesní (Fagus silvatica) LS lesní správa BO BR DB DIL d 1,3 JD jehl. JMP JR JS JV JX borovice sp. (Pinus sp.) bříza bělokorá (Betula pendula) dub sp. (Quercus sp.) dílec průměr 1,3 metrů nad zemí jedle bělokorá (Abies alba) jehličnaté dřeviny Jednomužná motorová pila jeřáb sp. (Sorbus sp.) jasan ztepilý (Fraxinus excelsior) javor sp. (Acer sp.) ostatní jehličnaté KOS borovice kleč (Pinus mugo) LČR Lesy České republiky, s. p. LDZ list. LKT LP Lanová dopravní zařízení listnaté dřeviny lesní kolový traktor lípa sp. (Tilia) LVS LX MD lesní vegetační stupeň ostatní listnaté modřín opadavý (Larix decidua) ODD oddělení OL OM P PLO PSK s.p. olše sp. (Aldus sp.) odvozní místo lokalita pařez přírodní lesní oblast porostní skupina státní podnik SLKT speciální lesní kolový traktor SLT SM sp. soubory lesních typů smrk ztepilý (Picea abies) species všechny druhy daného rodu TMC Total Maschine Control UKT univerzální kolový traktor VLS vojenské lesy a statky
Obsah: 1. ÚVOD...11 2. CÍL PRÁCE...12 3. AKTUÁLNÍ SITUACE HARVESTOROVÉ TECHNOLOGIE V ČR A VE SVĚTĚ...13 3.1. Harvestorové technologie ve světě... 13 3.2. Harvestorové technologie v ČR... 14 4. METODIKA...16 4.1. Popis harvestorové technologie... 16 4.2. Kritéria pro nasazení harvestorových technologií... 16 4.3. Analýza míry negativních účinků HTLT... 17 4.4. Kvalitativní posouzení výřezů vyráběných harvestory... 18 4.4.1. Povrchové poškození podávacími válci... 18 4.4.2. Výrobní trhliny... 20 4.4.3. Nedokonalé odvětvení... 20 4.5. Zhodnocení technicko ekonomických parametrů při využití těžby JMP a HTLT... 20 4.6. Návrh harvestorových uzlů... 21 5. CHARAKTERISTIKA PŘÍRODNÍCH PODMÍNEK LS JESENÍK...22 5.1. Geomorfologické poměry... 22 5.2. Geologické poměry... 22 5.3. Klimatické poměry... 22 5.4. LVS a dřevinná skladba... 22 5.5. Škodliví činitelé působící na LS Jeseník... 23 5.6. Lesní typ... 24 6. POPIS HARVESTOROVÉ TECHNOLOGIE...25 6.1. Popis harvestoru... 25 6.1.1. Kácecí hlavice... 25 6.1.2. Hydraulický jeřáb... 26 6.1.3. Kabina řidiče... 26 6.1.4. Podvozek harvestoru... 27 6.2. Popis vyvážecího traktoru... 28 6.2.1. Hydraulický jeřáb... 28
6.2.2. Podvozek... 28 6.2.3. Úložná plocha traktoru... 28 6.2.4. Kabina řidiče... 28 6.3. Popis porostů určených pro harvestorovou těžbu... 29 6.3.1. Dřevinná skladba... 29 6.3.2. Terénní podmínky... 29 6.3.3. Technologické řešení práce harvestoru... 29 6.4. Vyvážecí linie... 30 7. KRITÉRIA PRO NASAZENÍ HARVESTOROVÉ TECHNIKY...31 7.1. Stanovení kritérií nasazení harvestorů... 31 7.1.1. Terénní klasifikace... 31 7.1.2. Vlastnosti porostů... 32 7.1.3. Závěrečné vymezení limitujících podmínek... 33 7.2. Aplikace kriterií na zájmové území a výběr vhodných porostů k využití HTLT... 33 8. ANALÝZA MÍRY NEGATIVNÍCH ÚČINKŮ HTLT...39 8.1. Výsledky... 39 8.2. Srovnání a hodnocení výsledků... 39 9. KVALITATIVNÍ POSOUZENÍ VÝŘEZŮ VYRÁBĚNÝCH HARVESTORY...41 9.1. Zjištěné vady sortimentů... 41 9.1.1. Povrchové poškození podávacími válci... 41 9.1.2. Výrobní trhliny... 42 9.1.3. Nedokonalé odvětvení... 43 9.2. Příčiny vzniku vad... 43 9.2.1. Povrchové poškození podávacími válci... 43 9.2.2. Výrobní trhliny... 45 10. ZHODNOCENÍ TECHNICKO EKONOMICKÝCH PARAMETRŮ PŘI VYUŽITÍ TĚŽBY JMP A HTLT...47 10.1. Střední objem kmene (hmotnatost)... 47 10.2. Přibližovací vzdálenost... 48 10.3. Technologické uzly... 50 11. NÁVRH HARVESTOROVÝCH UZLŮ...51 11.1. Popis jednotlivých harvestorových uzlů... 51 11.1.1. Harvestor... 51
11.1.2. Vyvážecí souprava... 52 11.2. Výsledky výběru harvestorových uzlů... 52 12. DISKUSE...54 13. ZÁVĚR...55 14. SHRNUTÍ...57 15. RESUME...58 16. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ...59 17. SEZNAM PŘÍLOH...60 18. PŘÍLOHY...CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ DEFINOVÁNA.
1. Úvod Člověk dříví využíval už od pravěku, kdy mu sloužilo jako primitivní zbraň k jeho obraně a lovu a po objevení ohně i jako palivo. Dříví, které potřeboval, našel na zemi, a proto nemusel řešit problém jeho pokácení. Ke zkrácení a opracování dříví používal nástroje sestrojené z kamenů s ostrým lomem a pazourků. Se stoupajícím vývojem lidské společnosti byly ale nároky na množství dříví stále vyšší, protože jej člověk začal používat i ke stavebním účelům. To ovlivnilo další vývoj těžebního nářadí. V době bronzové se objevují první primitivní sekery z bronzu. Přelom nastal v době železné, kdy se začaly používat sekery vyrobené ze železa. Od této doby se začalo dřevorubecké nářadí vyvíjet do dnešní podoby seker a pil a později i do podoby motorových pil a složitých těžebních jedno i víceoperačních strojů. Stále se zvyšující potřeba dříví, zvyšování cen energií a nedostatek lidských pracovních sil jsou faktory, které vedou ke snaze zefektivnit lesní výrobu a vyvinout výkonné energeticky nenáročné technologie šetrné k prostředí. Cílem těchto technologií je snížení nákladů na lesní výrobu, zlepšení kvality prováděné práce, snížení negativních vlivů těžební činnosti na lesní ekosystémy a v neposlední řadě i předcházení nemocem z povolání. Většina těchto požadavků byla v průběhu vývoje harvestorových technologií lesní těžby a soustřeďování dříví (dále jen harvestorové technologie) technicky vyřešena a přizpůsobena požadavkům lesnické praxe. Byly vyvinuty stroje vyhovující nejen mýtním těžbám, ale také stroje schopné provádět předmýtní výchovné a prosvětlovací zásahy bez nadměrného poškozování porostů, podrostu a půdy. Práci těchto strojů nejvíce omezují ztížené pracovní podmínky, ke kterým patří svažitý, členitý, málo únosný terén s překážkami a druhová skladba porostu, která musí obsahovat převážně jehličnaté dřeviny. Na problematiku nasazování víceoperačních strojů nelze pohlížet pouze ze strany absolutního nasazení v jakýchkoliv podmínkách, ale je třeba si uvědomit, že ne všude je možné tyto stroje šetrně a efektivně využívat. Při jejich použití v nevhodných podmínkách nebo při nedodržení vhodné technologie dochází k poškozování porostů nebo k nadměrnému narušování půdy a také dochází ke snižování efektivnosti a výkonnosti, což je nehospodárné a tudíž nežádoucí. Proto je nutné použít při úvahách o nasazení harvestorové technologie optimalizační kritérium, které bude rozhodovat o vhodnosti zvolené technologie. Toto kritérium bude zohledňovat terénní typ, dřevinnou skladbu, množství dříví určené k těžbě a teoretické srovnání volené technologie s dalšími alternativami. Pouze uvážením těchto faktorů je možné zvolit vhodnou technologii a zabránit přeceňování nebo naopak podceňování jakékoliv varianty. Harvestorová technologie je progresivní a do budoucna se rozvíjející technologie. Proto by měla být nasazována pouze ve vhodných porostech, aby nedocházelo k poškozování životního prostředí. Tím ubude podnětů, kterých by se mohli chopit odpůrci moderních technologií a zůstane větší prostor pro vývoj a výzkum.
2. Cíl práce Cílem práce je vícekriteriální hodnocení harvestorových technologií a možností jejich uplatnění v podmínkách LS Jeseník LČR s.p. se zaměřením na revír Orlík. Přitom dílčími cíly jsou: - zhodnocení stavu harvestorových technologií lesní těžby v tuzemsku i v zahraničí a stručné popsání jejich historického vývoje. - posouzení vhodných podmínek pro nasazení harvestoru. Na základě těchto podmínek vybrat porosty vhodné k těžbě touto technikou. U těchto porostů navrhnout typy optimálních harvestorových uzlů. - u již vyrobených výřezů zjistit kvalitativní vady vzniklé při jejich výrobě. Posoudit příčiny těchto vad a následně vytipovat možné technické souvislosti a navrhnout opatření zmírňující jejich působení. - po navržení vhodných harvestorových uzlů předběžně spočítat náklady na tuto těžbu a porovnat s náklady potřebnými pro vykonání stejné práce stávající technologií.
3. Aktuální situace harvestorové technologie v ČR a ve světě 3.1. Harvestorové technologie ve světě První stroje pro harvestorovou technologii byly vyrobeny ve Švédsku a Finsku. Vývojové práce firem ÖSA, Lokomo, Makeri, Kockum přispěly k technickému pokroku a rozvoji harvestorů. Také firma Timberjack z Kanady zkonstruovala v roce 1973 těžební víceoperační stroj. Ke kácení byly použity nůžky, které se však příliš neosvědčily. Až po zavedení jeřábu s harvestorovou kácecí hlavicí, která byla vybavena motorovou pilou, nastal obrat v použití a rozšíření těchto strojů. Období od roku 1980 do roku cca 1990 náleží dalším technickým zlepšením, např. zlepšení podvozku, odvětvovacích nožů, kabiny a dalších částí. Zvýšený zájem o nasazení harvestorů se datuje po roce 1990. Problém probírek v jehličnatých porostech se stal časovým problémem pro celou Evropu. S ohledem na nutné pěstební zásahy, které měly a mají zajišťovat kvalitu porostů v budoucnosti, jakož i jejich hospodárnost, bylo třeba změnit dosavadní způsoby těžby. Stoupající mzdy lesních dělníků, relativně nízké náklady na trhu, omezené finanční prostředky lesních podniků a konkurence v prodeji dřeva vyžadují od podniků nasazení nové těžební techniky, která svou produktivitou může příznivě ovlivnit ceny vyrobených sortimentů. Nové těžebně - dopravní stroje vyžadují nové způsoby organizace práce. Jako první ze skupiny víceoperačních strojů lze jmenovat harvestor. V našich podmínkách se používá především k provádění probírek v mladých jehličnatých porostech, při nahodilých a mýtních těžbách. Tab. 3.1. - Počet harvestorů v evropských zemích (zdroj Kolektiv autorů, 2003) Počet harvestorů v evropských zemích v roce 2002 Země Počet ks Švédsko 2500 Finsko 1700 SRN 800 Velká Británie 500 Norsko 300 Francie 250 Rakousko 150 Rusko 150 Švýcarsko 80 Estonsko 65 Česká republika 40 Španělsko 20 Portugalsko 15 Polsko 10 Bělorusko 9 Litva 6
K masovému použití harvestorů došlo až v období 1990 až 1998. Harvestory byly dovezeny do střední Evropy, tj. do Německé spolkové republiky, Švýcarska a Rakouska, kde se po počáteční skepsi dokázaly prosadit hlavně svojí produktivitou a šetrností v probírkách, a to především u soukromých majitelů lesů. Nicméně kolébkou harvestorů zůstávají skandinávské země, především Švédsko a Finsko. V roce 1999 byl stav strojů v SRN v těžbě a přibližování dřeva již podstatně ovlivněn nasazením harvestorů (přibližně 25 % těžby). Čím se vlastně stroje spolu s vyvážecími traktory prosadily? Zkušenosti z nasazení harvestorových technologií ukazují, že tyto speciální stroje pracují: - velmi šetrně s ohledem na stojící stromy a půdu v porostu - s vysokou produktivitou práce - ergonomicky příznivě v předpokladu správné pracovní doby - s menší úrazovostí než u ostatních strojů. Jejich nevýhodou zůstávají vysoké pořizovací náklady a požadavky na dokonalou organizaci, stejně jako dostatečně velké množství dřeva pro provozní nasazení celé harvestorové technologie I když s určitým zpožděním, nástup těchto strojů v českém lesním hospodářství již začal a bude i nadále pokračovat v důsledku silné konkurence v prodeji dřeva na mezinárodním trhu. Vysokou produktivitu práce v probírkách zpracování jednoho stromu cca za 1 minutu práce není možné nahradit žádnou jinou technologií. (Ulrich, Schlaghamerský, Štorek, 2002) 3.2. Harvestorové technologie v ČR Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České republiky v roce 2005 (2006) uvádí, že v současné době je v provozu v České republice 137 harvestorů, z nichž je však téměř čtvrtina za hranicí životnosti. Harvestory vyrobené od roku 2000 jsou zastoupeny 82 stroji. Malé harvestory (výkon do 70 kw a celková hmotnost do 8t) jsou určeny především do výchovných zásahů v mladých porostech. Střední harvestory (výkon od 70 kw do 140 kw a celková hmotnost od 8t do 13t) jsou určeny do starších probírkových porostů a mýtních těžeb se stromy do průměru 50 cm. Velké harvestory (nad 140 kw výkonu a s celkovou hmotností nad 13 t) jsou určeny převážně do mýtních a kalamitních těžeb (v současné době převažují v celkovém počtu 64 strojů). Jejich nárůst je ovlivněn požadavkem na zpracování kalamit nejen u nás, ale i poslední velkou kalamitou na Slovensku, pro jejíž úspěšné zvládnutí bylo potřebné nasadit harvestory s pásovými podvozky (celkem 6 ks). Tyto stroje se postupně přesouvají zpět do ČR. Současně byl při kalamitě vhodně použit stavební stroj Menzi-Muck, vyráběný ve Švýcarsku, upravený do terénu s větším svahem, který je zastoupen čtyřmi kusy. Procesory Hypro jsou zastoupeny 4 stroji. Zpracovávají stromy, pokácené motomanuálním způsobem. Vyšší počet harvestorů v provozu vyžaduje i zvýšený počet vyvážecích traktorů, nyní celkem 282 kusů, z toho malých 105 a velkých 177 kusů. Malé vyvážecí traktory TERRI a VIMEK ze Švédska a LOG LANDER z tuzemska jsou určeny do předmýtních úmyslných těžeb, ale jsou využívány i pro vyvážení kulatinových sortimentů dřeva, kde jsou většinou přetěžovány. Jsou finančně dostupnější, ale snahou po univerzálním využití bude zkracována jejich životnost a bezpečnost provozu. Nárůstu bylo dosaženo
u skupiny vyvážecích traktorových souprav (UKT + přívěsný vozík s hydraulickým jeřábem) na počet 45 strojů. Tato technika je určena do rovinatých terénů a splňuje požadavky pro soukromě hospodařící zemědělce, kteří vlastní současně i lesní porosty. Pro minimalizaci škod na lesních porostech je nejvhodnější podvozek 8 kolový s možností montáže kolopásů do podmáčených a svažitých stanovišť a na sníh. Pro obnovní a kalamitní těžby je obdobná osmikolá konstrukce podvozku s hmotností stroje nad 10t, v přední části je doplněna radlicí pro stabilizaci na svahu a pro následnou úpravu terénu. Svahová dostupnost vyvážecích traktorů na suchém podloží je do 46 až 50 %, v závislosti na využití kolopásů a řetězů. Vyvážecí traktory jsou dle přání vybaveny kamerou pro umožnění vyjíždění a couvání z neprůhledných linek. Na svažitém terénu pro stabilizaci je vhodná montáž navijáku na zadní části podvozku. Pro zajištění ekologické čistoty pracovišť, jejich přehlednost a správnou logistiku je možné doplnit harvestor, vyvážecí traktor i odvozní prostředek zapojením GPS do ovládacích počítačů stroje. Mapové podklady lesních porostů jsou zajištěny pro všechny subjekty, tím bude urychleno přenášení dat, evidence o zpracování dříví a hospodářská evidence lesních porostů. Zastoupení technologií těžby dřeva Z celkového množství těžby v České republice (v roce 2005) 15 509,6 mil. m 3 bylo provedeno (v předmýtních a obnovních těžbách) 1 712 000 m 3 sortimentovou technologií a 13 798 400 m 3 kmenovou technologií. Na celkové těžbě se sortimentová technologie podílela 11 %. V roce 2002 byl tento podíl 6,8 %. Pokles byl způsoben účastí těžebních společností na výpomoci při zpracování větrné kalamity na Slovensku. V roce 2004 dosahoval podíl sortimentní technologie 15,4 %. Bylo tam zpracováno 483 00 m 3 a na kalamitě ve Švédsku pak 58 300 m 3. Největšího podílu sortimentní technologie bylo dosaženo v národních parcích, LS Lány a VLS ČR. Bylo by vhodnější, aby zastoupení sortimentních technologií převažovalo v předmýtních porostech oproti obnovním těžbám. Ve všech subjektech se zpracovaly těžební zbytky štěpkováním (207 600 m 3 ) nebo drcením. V ČR nachází uplatnění balička klestu, která umožňuje ekonomičtější dopravu těžebních zbytků pro energetické účely, které jsou trendem a úkolem pro budoucnost. Podíl lanovkového soustřeďováním byl 97 800 m 3 (kolektiv autorů, 2006).
4. Metodika 4.1. Popis harvestorové technologie Na základě odborné literatury a vlastních zkušeností popisuji harvestorové technologie lesní těžby. V této kapitole se věnuji převážně technickému popsání harvestoru a vyvážecí soupravy. Také zde bude popsána technologie práce harvestoru v závislosti na vyklizovacích liniích. 4.2. Kritéria pro nasazení harvestorových technologií Dodavatele těžebních prací jsem zjistil na základě informací od pověřených pracovníků LS Jeseník. Tyto firmy jsem kontaktoval a vyžádal si od nich výpis možností nasazení harvestorových uzlů a také informace o konkrétních typech používaných harvestorů. Na základě těchto údajů jsem stanovil kritéria vhodnosti využití harvestorové techniky. Od pracovníků LS Jeseník jsem získal výpis z hospodářské knihy, který obsahoval podrobné údaje o porostech v mém zájmovém území, kterých bylo celkem 572. Na tyto porosty jsem pomocí aplikace Microsoft Access aplikoval filtr vzniklý z kritérií nasazení harvestorů. Tím jsem vybral 327 porostů, které jsou vhodné pro využití harvestorů. Aplikace kriterií na zájmové území probíhala v několika krocích. Nejprve jsem vyloučil pro nasazení harvestoru porosty se sklonem větším než 40 %. Tímto výběrem jsem dostal porosty se sklonem pod 40 % (terénní typy jiné než 15, 25, 35). Z těchto porostů jsem vyloučil porosty s překážkami (tj. terénní typy 31 35). Ze vzniklého výběru jsem dále vyloučil porosty, u kterých bylo zastoupení jehličnatých dřevin nižší než 60 % a porosty u nichž d 1,3 přesahoval 50 cm. Vzniklý výběr porostů jsem rozdělil na 3 skupiny. Jsou to porosty, ve kterých je těžba možná (z pohledu únosnosti) vždy, ve kterých je možná jen ve výjimečně vhodných podmínkách (mráz nebo sucho) a porosty, ve kterých je těžba z důvodu malé únosnosti zcela vyloučena. Tím jsem dostal podrobný výčet porostů, u kterých je nasazení harvestorové technologie teoreticky možné. Nakonec jsem podle věku, obnovní doby a obmýtí vybral porosty, u kterých by se jednalo o mýtní úmyslnou těžbu a u kterých by šlo o předmýtní úmyslnou těžbu.
4.3. Analýza míry negativních účinků HTLT Pro analýzu negativních účinků HTLT byly vybrány porosty v severní části mého zájmového území, nacházející se na podmáčivých stanovištích (odd. 503). Vlastní vyhodnocovací metoda byla vyvinuta na Novém Zélandu k hodnocení škod na půdě po těžebních pracích (McMahon, 1995). Tato metoda byla zvolena z řady dalších použitelných metod hodnocení (Německá, Švédská, Finská ) z důvodu nejvyšší přesnosti výstupů i přes vysokou časovou náročnost. Navíc jde o metodu, která je ověřená v řadě výzkumných realizovaných prací. Na každé sledované ploše je požadováno, aby z důvodu dosažení cca 3 % absolutní chyby, byl použit rozsah zkusného sledování v počtu 1 000 měřicích bodů. Plochy, které nejsou homogenní, musí být rozděleny tak, aby části s evidentně rozdílným poškozením, popřípadě s rozdílnými terénními nebo porostními podmínkami byly posuzovány jako samostatné. Linie pro statistické šetření (vyhodnocovací linky) jsou vloženy kolmo k rozčleňovací síti, tj. přibližovacím linkám. Na vyhodnocovacích liniích jsou v rozestupech po jednom metru vyhodnocována poškození na kruhových ploškách o průměru 30 cm, kde jsou přesně definována poškození a zařazena do klasifikační stupnice. Poškození stromů jsou registrována na stromech vyskytujících se v pruhu vymezeném vzdáleností do 1 m na obě strany od vyhodnocovací linie, na které probíhá klasifikace škod na půdě. Registrace poškození stromů se provádí kontinuálně u všech stromů vyskytujících se v tomto 2 m širokém pásu po celé délce vyhodnocovací linie. Klasifikační stupnice pro hodnocení škod je uvedena v příloze č. 2. Rozestup linií je závislý na ploše hodnoceného porostu a vypočte se ze vztahu R = n P 10000 kde: R - rozestup linií (m) P - plocha porostu (ha) n - počet měřicích bodů podle požadované přesnosti výsledku Počet měřicích bodů n se stanoví podle požadované přesnosti (resp. max. chyby v %), viz tab. 4.1. Tab. 4.1. Potřebný počet měřičských bodů pro požadovanou přesnost měření (Mc Mahon, 1995) Chyba (%) 1 10000 2 2500 3 1111 4 400 Počet měřicích bodů
Zvláště je vhodné zdůraznit tři kriteria charakterizující mechanické poškození kořenových náběhů a kmene stromu (odření, odloupnutí kůry ap.), a to: kód 12 označuje drobné poškození povrchu stromu s plochou do 10 cm 2, kód 13 označuje větší poškození stromu s plochou nad 10 cm 2. Je-li na jednotlivém stromu několik poškození, registruje se každé samostatně. Stromy bez poškození se registrují pod kódem 14. Výsledné hodnoty uvedené v tabulce pro každou šetřenou plochu udávají četnost a velikost poškození na půdě porostu a také poškození kůry (borky) stromů v různých výškách. Díky vysoké přesnosti a opakovatelnosti měření ve stejných lokalitách popřípadě na srovnatelných lokalitách lze na základě výsledků určit míru šetrnosti zásahu oproti běžnému standardu. Na základě míry poškození lze odvozovat faktory, které významnou měrou přispěly k úrovni poškození a konstatovat vhodnost či nevhodnost provedení zásahu zvolenou technologií. Všude tam, kde byla provedena povýrobní úprava (sanace poškození), byl použit ocelový hrot, kterým na základě pronikání sanačním materiálem v kolejích byla určena původní hloubka kolejí. Sanace kolejí byla provedena tak, že koleje byly zasypány směsí těžebních zbytků a vymačkané zeminy, poté bylo nejbližší okolí kolejí srovnáno. 4.4. Kvalitativní posouzení výřezů vyráběných harvestory 4.4.1. Povrchové poškození podávacími válci Při zjišťování poškození podávacími válci jsem si stanovil tři skupiny poškození. Nepoškozený nebo mírně poškozený, středně poškozený a silně poškozený. Dále jsem si vybral náhodně několik výřezů, u kterých jsem změřil délku a středový průměr. Vady zjištěné na těchto vzornících jsem zařadil do zvolených skupin a změřil jsem jejich délku a šířku. Vyskytovalo li se na kmeni více druhů vad, nebo více vad stejného druhu, změřil jsem tu nejzávažnější a největší z nich. Tyto informace mi umožňovaly zjistit, jaké procento z plochy pláště výřezu zaujímá zjištěná vada. Poté jsem všechny výřezy roztřídil do tloušťkových tříd ve 4 centimetrovém intervalu (např. do tloušťkové třídy 30 jsem zařadil všechny sortimenty se středovým průměrem 28 31 cm včetně). Pro jednotlivé tloušťkové třídy jsem tak vypočítal průměrnou velikost vady. Tím mohu stanovit nejvíce poškozované tloušťkové třídy. Měření bylo prováděno brzy z jara (během měsíce března a dubna) a pozdě na podzim (říjen a listopad) tak, aby bylo možné zachytit vliv zvýšeného množství mízy na výskyt této vady.
Nepoškozený, nebo mírně poškozený Za sortiment nepoškozený nebo mírně poškozený jsem bral výřez, jehož povrch nebyl narušen podávacími válci nebo takový, na jehož povrchu byly známky po podávacích válcích, ale neovlivňovaly jeho technickou upotřebitelnost a prodejnost. Obr. 4.1. Nepoškozený nebo mírně poškozený Foto. Jan Honsa Středně poškozený Jako sortiment středně poškozený považuji ten, u kterého došlo vlivem podávacích válců k odstranění alespoň části kůry a bylo obnaženo dřevo, které ale nesmí být poškozeno. Toto poškození nesnižuje technickou upotřebitelnost dříví, ale v závislosti na odběrateli může snižovat jeho prodejnost nebo cenu. Obr. 4.2. Středně poškozený Foto. Jan Honsa
Silně poškozený Silně poškozený sortiment je takový, u kterého došlo vlivem podávacích válců k odstranění kůry a lýka a u kterého zároveň došlo k mechanickému poškození dřeva. To může způsobovat snížení prodejnosti dříví, ale také snížení technické upotřebitelnosti. Obr. 4.3. Silně poškozený Foto. Jan Honsa 4.4.2. Výrobní trhliny U vzorníkových výřezů jsem změřil jejich délku a šířku. Poté jsem provedl kontrolu sortimentů a zaznamenal, u kterých kusů došlo k vytvoření výrobních trhlin a nebo k vytržení třísky. To jsem pouze evidoval. 4.4.3. Nedokonalé odvětvení Nedokonalé odvětvení bývá způsobeno tupostí odvětvovacích nožů, nadměrnou šířkou větví nebo zvolením kácecí hlavice, která neodpovídá průměru sortimentů. To zapříčiňuje nedokonalý překryv nožů a tím nedokonalé odvětvení. To se projevuje vytrhanými a olámanými suky po větvích a nebo tím, že na sortimentu zůstávají pahýly po větvích. 4.5. Zhodnocení technicko ekonomických parametrů při využití těžby JMP a HTLT
Nejprve jsem si stanovil technologické parametry ovlivňující cenu těžby a soustřeďování dříví. Poté jsem stanovil výkony jednotlivých technologií podle jejich závislosti na určujícím parametru (hmotnatost, přibližovací vzdálenost). Při tomto kroku jsem vycházel z Výkonových norem v LH (2001) a z publikace Produktivita a náklady na mechanizovaný systém výroby dříví sortimentní metodou (cut-to-length (CTL)) v mýtních těžbách (2007). Podle výkonů jsem stanovil cenu jednotlivých technologií. Poté jsem si určil technologické uzly, pro které jsem spočítal cenu práce za těžbu a soustřeďování dříví dohromady. Výsledkem je ekonomické vyjádření, ze kterého je patrná závislost ceny práce těžebních technologií na technických parametrech a ze kterého je patrné kdy, v jakých podmínkách a jakou technologii se vyplatí nasadit. 4.6. Návrh harvestorových uzlů Při navrhovaní harvestorových uzlů jsem určil podle výkonnosti 3 harvestorové uzly. Všechny stroje jsou výrobky firmy Valmet, jejichž použití je v místních podmínkách nejčastější. Pro určení vhodné harvestorové technologie mi posloužila znalost objemu středního kmene a také znalost optimálního objemu těženého stromu z pohledu harvestorové technologie. Podle těchto informací jsem porosty, u kterých je nasazení harvestorových technologií možné, přiřadil jednotlivým harvestorovým uzlům. Poté jsem určil podle celkového možného objemu těžeb procentický podíl využití jednotlivých harvestorových uzlů.
5. Charakteristika přírodních podmínek LS Jeseník 5.1. Geomorfologické poměry LS Jeseník celou svou výměrou spadá do PLO 27 Hrubý Jeseník. Ten byl horotvornými pochody v třetihorách vyzdvižen vysoko nad Hornomoravský úval. Má výrazně horský ráz s úzkými rozvodnými částmi terénu a hluboko zaříznutými údolími, jejichž hloubka často přesahuje 300 m. Horský ráz reliéfu dokreslují široká, přitom značně hluboká sedla a velké spády potoků a řek (E. Průša, 2001). Tomu se vymyká zájmové území revíru Orlík, které většinou své plochy leží na Rejvízské náhorní rovině, která je svým terénním rázem podobná vrchovinám až pahorkatinám. Členitý terén rozbrázděný četnými, mělkými údolími, jejichž sklon ve většině případů nepřesahuje 40 %, se nachází v nadmořské výšce 755 m. n. m. (osada Revíz) až 1204 m. n. m. (hora Orlík). 5.2. Geologické poměry Podložím je převážně rula, v severozápadní části též svory, ve střední části svory a amfibolity, podél východního okraje fylity s krystalickým křemencem (E. Průša, 2001). 5.3. Klimatické poměry Klimatické poměry mají v oblastech LS Jeseník převážně horský charakter. Ten charakterizují poměrně nízké průměrné roční teploty pohybující se v rozmezí 3 6 C (v závislosti na nadmořské výšce) a vysoké srážky, jež dosahují hodnot 1000 1300 mm. Sněhová pokrývka ve vyšších polohách napadne většinou v listopadu a často se drží až do pozdního května nebo června. 5.4. LVS a dřevinná skladba PLO 27 Hrubý Jeseník Hlavním LVS je stupeň smrkobukový (37 %) směrem nahoru se připojuje bukosmrkový (22 %) a smrkový (12 %) kde horní hranici lesa tvoří jeřábová smrčina. Na vrcholech hřebenů jsou druhotné hole, které byly místy zalesněny kosodřevinou. Spodní okraje oblasti zaujímá jedlová bučina (27 %) zřídka i dubová bučina. Na oglejených plošinách je málo rozšílena smrková jedlina, na rašeliništích je nepatrně zastoupena rašelinná smrčina a vrchovištní kleč. Na skeletovitých půdách je poměrně hojná klenová smrčina, níže klenová bučina, na vlastních sutích jilmová javořina. Vzácně se vyskytuje luh olše šedé na mladých aluviích. Převládají společenstva svěží řady nad kyselou, ještě méně je zastoupena řada bohatá a další řady lesních typů V současné době převládají stejnověké smrkové porosty, málo porostů má větší příměs listnáčů, hlavně buku. Ojediněle se zachovaly smíšené porosty přirozené skladby, vzácné jsou bukové porosty. Mimořádnou kvalitu má místní sorta autochtonního sudetského modřínu zvaného jesenický, který se osvědčil v lesních kulturách celé Evropy, a proto je třeba zastoupení modřínu v nižších polohách udržet a šířit (E. Průša, 2001).
Tab. 5.1. - Zastoupení dřevin v PLO 27 Hrubý Jeseník (zdroj Průša, 2001) Graf 5.1. - Současné zastoupení dřevin v PLO 27 Hrubý Jeseník (zdroj LHP) Současná dřevinná skladba % SM JD SM; 80,2 BO MD KOS JX DB LX; 0,1 JD; 0,9 BK JS JV OL; 1,2 LP; 0,5 BR; 1,4 JV; 1,2 BK; 13,2 JS; 0,3 DB; 0,1 BO; 0,5 KOS; 0,3 JX; 0,1 BR LP OL JR LX 5.5. Škodliví činitelé působící na LS Jeseník Z přírodních činitelů působí škody na lesích především vítr, méně sníh, jinovatka a ledovka. Škody větrem menšího rozsahu vznikají každoročně. Avšak jednou za 10-30 let přichází kalamita neobvyklého rozsahu na velké části oblasti. Škody větrem jsou podporovány existencí vysoce přirůstavých smrkových monokultur nevhodné provenience a nevhodně těžených porostů. Ve smrkovém LVS byly nahrazeny původní odolné ekotypy smrku ekotypy nepůvodními, které značně trpí sněhem a námrazou. Kalamity naplňují stále vysokým podílem těžební etát a tím omezují plánovanou časovou a prostorovou úpravu lesa (E. Průša, 2001).
5.6. Lesní typ V mé práci je lesní typ důležitý pro určení únosnosti terénu a nadmořské výšky. Pro tyto účely by se daly využít také hospodářské soubory, ale použití lesních typů bude přesněji popisovat dané podmínky. Pro přehled uvádím seznam lesních typů vyskytujících se na mém zájmovém území. v následující tabulce. Tab. 5.2. - Seznam lesních typů (zdroj LHP) Lesní typ Množství dříví m 3 0R5 9360 5B1 6329 5U1 61 5V3 3 6B1 17765 6K1 126204 6K3 44820 6N3 6721 6N4 12864 6O1 6423 6P1 28208 6S1 153965 6V2 0 6V5 1051 6V9 597 6Y1 284 7G1 4190 7P2 0 7R1 65776 7S1 6443 7S2 28150 7V9 398 8R2 303........... Graf č. 5. 2.. Výskyt lesních typů 1% 13% 30% Porovnání výskytu lesních typů v % 1% 5% 2% 1% 3% 2% 1%...... 5% 1% 9% 24% 0R5 5B1 5U1 5V3 6B1 6K1 6K3 6N3 6N4 6O1 6P1 6S1 6V2 6V5 6V9 6Y1 7G1 7P2 7R1 7S1 7S2 7V9 8R2
6. Popis harvestorové technologie 6.1. Popis harvestoru Mezi harvestory zařazujeme stroje schopné stromy kácet a odvětvovat. Mimo tyto dvě operace však mohou provádět i krácení, třídění a ukládání. Z hlediska konstrukce rozlišujeme harvestory kompaktní a výložníkové. Harvestory kompaktní mají kácecí a odvětvovací zařízení nesené na přední části stroje, což z technologického hlediska znamená, že musejí zajíždět ke každému stromu na dotyk. Harvestory výložníkové pak dále rozdělujeme na jednofázové a dvoufázové. Harvestor jednofázový má harvestorovou jednotku (integrované zařízení ke kácení, odvětvování a zkracování) umístěnu na konci výložníku, tzn. že po jediném uchopení stromu následuje jeho pokácení, odvětvení a zkrácení. V angličtině se označuje jako one-grip harvester, tj. jednoúchopový harvestor. Harvestor dvoufázový má na konci výložníku jen kácecí hlavici a integrované zařízení pro odvětvování a zkracování (procesorovou jednotku) nese na sobě. Kácecí hlavice v tomto případě slouží i ke vkládání pokáceného stromu do procesorové jednotky. V angličtině se takový harvestor označuje jako two-grip harvester, tj. harvestor dvouúchopový. Ke zpracování stromu je tedy potřeba dvou manuálních úkonů. Nejprve navedení kácecí hlavice na patu stromu určeného ke kácení, a poté vložení oddenku pokáceného stromu do procesorové jednotky. Vzhledem k tomu, že s výjimkou manuálně vykonávaných úkonů jsou všechny ostatní realizovány v automatickém režimu, je výkonnost dvoufázového harvestoru v nižších hmotnostech nižší než jednofázového, a je také výrazněji závislá na zapracovanosti operátora a jeho schopnostech prostorového vnímání (Simanov, 2001). 6.1.1. Kácecí hlavice Kácecí hlavice je nejdůležitější částí harvestoru. Jejím úkolem je strom uříznout, sklopit do pracovní polohy, odvětvit, zkrátit a uložit. Pří kácení je hlavice přiložena k patě stromu. Zavřením odvětvovačích nožů je strom uchopen a poté pila provede odříznutí. Při řezání nesmí být pila v řezu sevřena. Tomu zabraňuje hydraulický válec, který tlakem vyvíjí předpnutí ve stromu a tím odlehčuje pilu v řezu. Následně je strom sklopen do horizontální polohy a protažen, pomocí podávacích válců, přes obloukovité odvětvovací nože. Kvalita odvětvení je závislá na koncovém překrytí nožů a na přítlačném tlaku, který je nastavován podle tloušťky větví. Posun dříví v harvestorové hlavici je zajišťován podávacími válci. Ty jsou nejčastěji složeny z válců, jejichž povrch je upraven proti proklouznutí. Druhá, méně častá varianta podávacích válců se skládá z obruči a hydraulického válce, který ovládá podávací tyč, která je pohyblivě uložena v rámu hlavice. Po uchopení stromu se tyč vysune (u moderních strojů o 1 metr) a tím posune kmen v hlavici. Poté nože stisk povolí a vrací se. Tato metoda je méně častá, ale je přesná a dá se ní přesně regulovat posun dříví i u silnějších sortimentů. Posledním typem podávacího ústrojí je pásové podávací ústrojí. Má velké styčné plochy a tudíž malý prokluz.
Podstatnou součástí harvestorové hlavice jsou měřící a vyhodnocovací systémy, jejichž úkolem je vypočítat objemy vyrobených sortimentů a zaznamenat druh dřeviny, tloušťkové třídy a kvalitu. Délka je měřena pomocí měřícího kolečka s přesností na 1 cm. V každém cm délky je měřen průměr s přesností na mm. Tyto údaje jsou zpracovány počítačem v harvestoru, ukládány na paměťové medium a následně přenášeny do osobního počítače. 1. Pevný odvětvovací nůž 2. Horní dvojice drapáků pro odvětvení 3. Hydrostaticky poháněné podávací válce 4. Spodní dvojice drapáků pro odvětvování 5. Pořezové zařízení s elektrohydraulicky ovládanou řetězovou pilou 6. Pružinově přepjaté řetězové kolo pro měření délek 7. Senzory pro měření průměrů 8. Sklopný rám 9. Rotátor s kontinuálním otáčením 9 Obr. 6.1. Schéma kácecí hlavice s podávacími válci (zdroj: Použití harvestorové technologie v probírkách) 6.1.2. Hydraulický jeřáb Hydraulický jeřáb slouží k nesení harvestorové hlavice a k vykonávání pohybů potřebných pro zpracování stromu. Může být montován na střeše řidičovy kabiny, před kabinou nebo za kabinou. Konstrukčně může být řešen jako jeřáb teleskopický, s paralelně vedenými rameny a se zlamovacím a teleskopickým výložníkem. 6.1.3. Kabina řidiče Kabina řidiče poskytuje obsluze harvestoru komfort odpovídající jeho psychické a fyzické zátěži. Je vytápěná nebo klimatizovaná a upravená proti vnikání prachových částic. Tónovaná skla snižují oslňování řidiče a také snižují hlučnost uvnitř kabiny na přijatelnou mez 65 až 70 db. Kabina je vybavena bezpečnostním rámem chránícím obsluhu harvestoru. U některých druhů harvestorů je kabina vybavená mechanismem, který umožňuje otáčení kabiny a vychýlení kabiny dopředu, dozadu a do stran. Tento pohyb lze ovládat ručně nebo automaticky pomocí TMC. Důležitou vlastností kabiny harvestoru je dobrý výhled zajišťující výhled na strom od paty do koruny. Uvnitř kabiny je vyhřívané, ergonomické sedadlo s možností pneumatického nastavení tlumení vibrací dle váhy a výšky řidiče.
6.1.4. Podvozek harvestoru Podvozek harvestoru může být trojího typu. První variantou je kráčecí podvozek (Obr.6.2.). Tento druh je náročný na synchronizaci pohybů jednotlivých nohou. Z toho vyplývají vysoké nároky na technické vybavení harvestoru a proto jsou tyto podvozky pomalé a drahé. Jejich výhodou je vysoká svahová dostupnost a snadné překonávání překážek. I přes značné výhody je tento druh podvozku velmi málo využíván. Druhým typem podvozku je podvozek pásový (Obr.6.3.). Ten se vyznačuje nízkým měrným tlakem na půdu a velkou terénní dostupností. Jeho nevýhodou je, že se nemůže sám dopravovat po veřejných komunikacích, a že je pomalý. Obr. 6.2. Kráčecí harvestor (zdroj: www.timberjack.com) Obr. 6.3. Harvestor s pásovým podvozkem (zdroj: www.forestawood.cz) Třetím typem je podvozek kolový. Je to nejčastěji využívaný podvozek. Je rychlý a s určitým omezením se může pohybovat po veřejných komunikacích. Je vybaven čtyřmi, šesti nebo osmi koly. Skládá se z předního a zadního vozíku, který je uložen ve zlamovacím kloubovém rámu. Řízení vozidla se dosahuje hydraulickým zlamování. Tento typ podvozku se dělí na podvozek s nápravami pevnými, výkyvnými a tandemovými tzv. boggie. Pro zvýšení trakce kol se na kola používají řetězy nebo kolopásy. Obr. 6.4. Podvozek boggie (zdroj: Použití harvestorové technologie v probírkách)
6.2. Popis vyvážecího traktoru Úkolem vyvážecího traktoru je vyrobené sortimenty posbírat, naložit na úložnou plochu a odvézt na skládku. 6.2.1. Hydraulický jeřáb Dosah hydraulického jeřábu je nejčastěji 6 10 m. Bývá uložen nejčastěji za kabinou řidiče. Skládá se z jeřábového sloupu na otoči, ramene hlavního (zdvihového), sklopného a výsuvného, na jehož konci je uložen rotátor s drapákem. 6.2.2. Podvozek Vyvážecí traktory jsou vybaveny zlamovacím podvozkem, který dovoluje i vertikální pootočení předního rámu oproti zadnímu. Je vybaven šesti, častěji však osmi koly nebo pásy. Kola jsou vybavena širokými nízkotlakými pneumatikami o šířce 400 až 600 mm. Tyto pneumatiky snižují tlak na půdu až o 30 % a lépe přenášejí tažnou sílu kol. Časté také bývají podvozky typu boggie podobné konstrukce jako u harvestorů. Obr. 6.5. Vyvážecí traktor (zdroj. http://www.welte.de/) 6.2.3. Úložná plocha traktoru Pro harvestorové technologie se používají sortimentní (klanicové) soupravy sloužící pro transport rovnaných sortimentů nebo výřezů do délky 6 m. Mezi kabinou řidiče a úložnou plochou je čelní panel, zabraňující sesunutí nákladu při brždění. 6.2.4. Kabina řidiče Kabina řidiče je podobně jako u harvestoru řešena ergonomicky a zajišťuje obsluze pohodlí a bezpečí. Podstatným rozdílem je ovšem konstrukce sedadla, které je otočné o 180 podle svislé osy. Tím umožňuje obsluze pohodlné nakládání dříví na úložnou plochu a při jeho otočení do pojezdové pozice i dobré a bezpečné řízení při jízdě. Kromě vyvážecího traktoru existuje pro malá množství dřeva přívěs za traktor tzv. vyvážecí traktorová souprava. Je vybavena jeřábem pro nakládání sortimentů. Délka sortimentů je omezena na 6 metrů, což platí i pro vyvážecí traktor. Brzdy jsou ovládány hydraulicky nebo pneumaticky (Ulrich, Schlaghamerský, Štorek, 2002).
6.3. Popis porostů určených pro harvestorovou těžbu 6.3.1. Dřevinná skladba Harvestory byly konstruovány hlavně pro jehličnaté dřeviny, tj. smrk a borovici skandinávského původu, kde je štíhlostní poměr jiný, než u dřevin rostoucích v českých poměrech. Při zpracování kmenů douglasek dochází k potížím při odvětvování, protože jejich větve jsou velmi tvrdé. Rovné smrkové stromy se zpracovávají lépe než borovicové, které jsou často křivé, a odvětvovací nože se zasekávají. Kvalita odvětvení je dobrá. Jen v době mízy u slabých kmenů může dojít k ohnutí větví, odlomení, ale nikoliv k uříznutí. Harvestor může pracovat i v bukových porostech, které mají větší počet nekřivých stromů (Ulrich, Schlaghamerský, Štorek, 2002). 6.3.2. Terénní podmínky Kolové harvestory mohou zvládnout terény po spádnici (podélný sklon) do sklonu 35 45 (50) % podle stavu povrchu, nad 45 % přichází v úvahu kolopásová, pásová a kráčející varianta podvozku. Při pojíždění napříč svahem (příčný sklon) je stabilita harvestoru malá a dovoluje max. 10 % sklon. Na prudkých svazích lze kombinovat nasazení harvestoru s přibližovacím navijákem, který ručně pokácené stromy přiblíží na dosah těžební hlavice harvestoru. Výkon je však podstatně nižší. Dnešní konstrukce harvestoru dovolují u některých typů vyrovnávání kabiny řidiče i na prudkých svazích do vodorovné polohy. Také kola podvozku se mohou přizpůsobit sklonu svahu, čímž se zvětší příčná stabilita stroje při pojezdu napříč svahem. Běžné překážky v porostu, např. pařezy, balvany a prohlubně jsou těmito stroji překonávány bez problémů (Ulrich, Schlaghamerský, Štorek, 2002). 6.3.3. Technologické řešení práce harvestoru Vzdálenost linek do 20 metrů Harvestor provádí všechny operace z vyklizovací linky. Po pokácení stromy odvětví, manipuluje a ukládá v pravoúhlém směru vůči lince. Ty jsou odváženy vyvážecím traktorem na OM. Obr. 6.6. - Vzdálenost linek do 20 metrů (zdroj: Použití harvestorové technologie v probírkách)
Vzdálenost linek nad 20 metrů s pomocnými linkami pro harvestor Harvestor kácí, odvětvuje a manipuluje sortimenty kolem linky. Poté přejede do již zpracovaného pásu, ze kterého zpracovává mezipásmo. Sortimenty ukládá co nejblíže k lince, aby vyvážecí traktor nemusel vjíždět do porostu. Obr. 6.7. - Vzdálenost linek nad 20 metrů s mezipásmem (zdroj: Použití harvestorové technologie v probírkách) Vzdálenost linek do 20 metrů s použitím lanovky Tato technologie je podobná jako klasická těžba s použitím harvestoru a vyvážecího traktoru, místo kterého se ale využívá LDZ. Všechny zde uvedené typy technologií jsou určeny pro těžbu sortimentní. Samozřejmě existují i alternativy určené pro těžbu kmenovou a dokonce i pro kombinaci harvestoru, JMP, UKT a vyvážecího traktoru. Obr. 6.8. - Vzdálenost linek do 20 metrů s LDZ (zdroj: Použití harvestorové technologie v probírkách) 6.4. Vyvážecí linie Na základě faktu, že do současné doby byla harvestorová technologie ve výchovných těžbách na mém zájmovém území velmi málo použita, je nutné porostní skupiny, které jsou vhodné pro nasazení této technologie, zpřístupnit vyvážecími liniemi. Linie je vhodné umisťovat po spádnici s maximálním bočním sklonem do 8 %, minimálně 3,5 m široké s optimální šíří pracovního pole 20 až 25 m. Dodržení minimální šířky linek je velice důležité, v případě užších linek nebo nedodržení příčného sklonu dochází ke škodám na stojících stromech. Při vedení linek je třeba vzít zřetel i na působení nebezpečných větrů. Na těchto stanovištích se doporučuje zřídit linky 2 až 3 roky předem, aby se okrajové stromy mohly stabilizovat. Linky by měly být vedeny kolmo na směr větru. těžební odpad je důležité umisťovat na vyvážecí linii, protože slouží jako ochranný rošt proti vzniku poškození půdního povrchu a kořenového systému vlivem pojezdu jak harvestoru, tak vyvážecího traktoru.
7. Kritéria pro nasazení harvestorové techniky Výrobci harvestorů stále vyvíjejí nové technologie, jejichž úkolem je umožnit nasazení harvestorové technologie v rozmanitých přírodních podmínkách. Díky tomu jsou tyto stroje schopny bezpečně a účinně pracovat ve složitých terénech, za jakéhokoliv počasí a v kteroukoliv denní či noční dobu. Stále se ale vyskytují podmínky, ve kterých je nasazení harvestorů vyloučeno, nebo z ekonomických a ekologických důvodů nevhodné. Na mnou sledovaném území jsou nejčastěji používány velké kolové harvestory od výrobce VALMET a ROTTNE. Byly zkoušeny i pásové harvestory, ale jejich použití bylo nehospodárné. Navíc dodavatel prací vybavil tyto harvestory kácecí hlavicí neodpovídající výkonu harvestoru. I z tohoto důvodu se tyto harvestory přestaly používat a zadavatel prací se vrátil k využívání harvestorů na kolových podvozcích. Proto se budu v mé práci zabývat využitím kolových harvestorů a harvestory pásové popř. kráčecí nebudu v teoriích terénní dostupnosti uvažovat. 7.1. Stanovení kritérií nasazení harvestorů 7.1.1. Terénní klasifikace Pro účely mé práce jsem použil terénní klasifikaci používanou ÚHUL (Lesprojektem). Tato klasifikace sdružuje terénní typy na základě jejich technologické příbuznosti do pěti terénních skupin (A, B, C, D, E). Tyto skupiny se dělí na terénní typy. Za hranici únosnosti a neúnosnosti terénu je považován měrný tlak ve stopě, při kterém se kolo neproboří více než je tolerovaná mez, jejíž hodnota je běžně 5 10 cm. Únosnost se dá také charakterizovat jako schopnost půdy odolat působení tlaku, přičemž stopa v ní vzniklá nesmí přesahovat únosnou mez. Terénní klasifikace považuje za terén s překážkami takový, který má výšku nerovností nad 0,5 m při jejich rozestupu menším než 5 m. Znamená to, že v porostech popisovaných jako terén bez překážek mohou mít UKT obtíže s průjezdem (Simanov, 2004). Tab. 7.1. - Terénní klasifikace (užívaná od roku 1980 LESPROJEKTEM)
Sklon terénu Sklon terénu je u nasazení harvestorových technologií většinou limitován použitím vyvážecích traktorů a ne samotnými harvestory. Vyvážecí traktory jsou schopny pracovat ve sklonech do 40 %. Proto bude tento sklon limitující i pro nasazení harvestorových uzlů složených z harvestoru a vyvážecího traktoru, což je můj případ. Nad tuto hranici lze použít harvestorovou techniku speciálně upravenou pro práci v těchto podmínkách (využití kolopásů a pásových a kráčejících podvozků). Na vyklizování vytěženého dříví v těchto podmínkách bude zapotřebí využití LDZ. Překážky terénu Jak již bylo uvedeno výše, harvestor je schopen překonávat překážky až do výšky 70 cm. Z toho vyplývá, že pro určení sjízdnosti terénu z pohledu terénních překážek bude dostačující využití informací o terénních typech. Únosnost terénu Únosnost terénu je možno zjistit dvojím způsobem. První způsob je pomocí terénního typu, druhý je pomocí souborů lesních typů. Při využití prvního způsobu využíváme pro zjištění únosnosti terénu informace, které jsou už předem zpracovány taxační kanceláří. Využití těchto informací je rychlé a pro základní přehled zcela dostačující. Pro podrobný přehled může být ale méně přesné. Při využití souborů lesních typů se bere v úvahu souvislost mezi půdním typem a únosností terénu. Dá se předpokládat, že na půdních typech obohacených vodou případně oglejených bude únosnost terénu snížena a využití HTLT bude ovlivněno dalšími faktory (mráz, sucho atd.). Na půdních typech podmáčených a rašelinných bude využití harvestorové technologie možné jen v opravdu vhodných podmínkách, nebo nebude možné vůbec. Určení únosnosti terénu pomocí SLT je sice náročnější, ale bude zajisté přesnější než využití terénního typu... Povrch terénu Pro využití harvestorové technologie není povrch terénu rozhodující, a proto ho v mé práci nebudu uvažovat jako rozhodující faktor... 7.1.2. Vlastnosti porostů. Zastoupeni jehličnatých dřevin Na dřevinnou skladbu porostů vhodných pro harvestorovou těžbu je mnoho názorů. Nejčastěji převládá názor, že jsou harvestory schopny zpracovávat pouze jehličnaté dříví. To je ale teorie chybná. Harvestory jsou schopny těžit i listnaté porosty, pokud nemají příliš silné větve. Tato těžba je ale časově náročnější a tudíž dražší. Proto je zapotřebí najít minimální zastoupení jehličnatých dřevin v porostu, pro které je ještě rentabilní použít harvestor. Obecně platí, že se využití harvestoru vyplácí, dosahuje-li zastoupení jehličnatých dřevin minimálně 60 %. Toho se budu držet i v mé práci a jako limitující pro nasazení harvestorů bude zastoupení jehličnatých dřevin min. 60 %.
Maximální tloušťka kmene na pařezu Maximální úřez většiny kácecích hlavic používaných na mém území je 65 72 cm. Tento úřez je ale limitní nejen pro kácení a odvětvování, ale také pro kácení. Vzhledem k tomu, že pro určování porostů k těžbě budu využívat LHP, kde je uváděn průměr v 1,3 metrech, bude zapotřebí tento průměr přepočítat na průměr na pařezu. K tomu použiji koeficienty, které uvedl v tabulce 6.2. (Simanov, 2001). Vzhledem k většinovému zastoupení SM jsem se rozhodl pro všechny dřeviny použít jednotný koeficient 1,3. Výpočtem jsem tedy zjistil, že maximální hodnota d 1,3 bude 50 cm. Tab. 7.2. Koeficient pro přepočet d 1,3 na d 0 Zdroj Jednooperační a víceoperační těžební stroje 7.1.3. Závěrečné vymezení limitujících podmínek Terén Sklon terénu max. 40 % všechny terénní typy mimo 15,25,35 Překážky terénu do 50 cm všechny terénní typy mimo 31-35 Únosnost terénu Vlastnosti porostů edafická kategorie bez omezení X, Z, Y, J, M, N, K, F, S, B, A, D,U, C, K, I, S, B, H, D, W s omezením L, U, V, O, P, Q nevhodné T, G, R Zastoupení dřevin SM, JD, MD, BO min. 60 % Maximální tloušťka kmene menší kácecí hlavice max. d 1,3 = 50 cm 7.2. Aplikace kriterií na zájmové území a výběr vhodných porostů k využití HTLT
Výsledky výběru porostů Z celkového množství porostů 1535 ha (519 915 m 3 ) je 1048 ha (390 540 m 3 ) vhodných k nasazení harvestorů. Pokud budou vhodné podmínky (z pohledu únosnosti), přibude k těmto porostům ještě 82 ha, kde půjde harvestor využít. Za vhodné podmínky považuji dlouhodobě suché počasí nebo déle trvající mráz. To způsobí vyschnutí nebo zmrznutí půdy a tím zlepšení únosnosti. Množství porostů vhodných k využití harvestorů je názorně vidět v grafech č. 7.1. a 7.2. Vzhledem k tomu, že se mé zájmové území nachází na náhorní rovině, která není příliš členitá, lze z pohledu sklonu využít harvestory na všech územích. Z pohledu terénních překážek jsem musel vyloučit 9 porostních skupin. Nejvíce ovlivnila výběr porostů vhodných pro nasazení harvestorové technologie únosnost terénu, která snížila množství porostních skupin o 30 %. Toto procento bylo tak vysoké, protože se na mém zájmovém území vyskytují rašeliniště. Ze zbylých porostních skupin byly vyloučeny ty, které nemají zastoupení jehličnatých dřevin větší než 60 % a ty, jejich d 1,3 nedosahuje, nebo přesahuje rozmezí 7 50 cm. Podrobné výsledky jsou v následující tabulce č. 7.3. Tab. 7.3. Postupné ubývání porostních skupin dle limitujících kriterií
Graf č. 7.1. Porovnání porostních skupin podle jejich vhodnosti podle plochy Porovnání vhodných porostů podle procenta plochy 69% Vhodné Omezené Nevhodné 5% 26% Graf č. 7.2. Porovnání porostních skupin podle jejich vhodnosti podle objemu dříví Porovnání vhodnosti porostů podle objemu dříví 75% Vhodné Omezené Nevhodné 18% 7%
Rozdělení vhodných porostů na porosty, u kterých půjde o mýtní úmyslnou těžbu a u kterých půjde o předmýtní těžbu. P V Ob On K určení mýtní a předmýtní těžby jsem použil vzorec mýtní index věk porostu obmýtí obnovní doby P = V On Ob 2 Je-li mýtní index (P) záporný, jedná se o předmýtní těžbu. V případě, je-li index kladný, jedná se o mýtní těžbu. Celkové výsledky výběru Výsledkem výběru je 278 porostních skupin, o celkové výměře 1048,74 ha a zásobě 390 540 m 3 dříví, které jsou vhodné pro harvestorovou těžbu z hlediska přírodních a technických podmínek. Z těchto 278 porostních skupin se podle doby obmýtí, obnovní doby a věku jedná o 35 porostních skupin s výměrou 211,57 ha a se zásobou 115 535 m 3, u kterých by šlo o těžbu mýtní úmyslnou. Dále bylo vybráno 49 porostních skupin, o celkové výměře 82,03 ha a zásobě 36 156 m 3 dříví, u kterých by nasazení harvestorových technologií bylo možné pouze za výjimečně vhodných podmínek. Z těchto 49 porostních skupin se podle doby obmýtí, doby obnovní a věku jedná o 8 porostních skupin, o celkové výměře 13,12 ha a zásobě dříví 4 853 m 3, u kterých by šlo o mýtní úmyslnou těžbu. Podrobný výčet porostů vhodných pro nasazení harvestorové technologie a porostů u kterých je nasazení harvestorů omezeno je v příloze č. 1. Výčet porostů, u kterých by se jednalo o mýtní úmyslnou těžbu je v tabulce č. 7.4.
Tab. 7.4. Výpis mýtních porostů vhodných a porostů s omezením