Tài liệu Bài giảng bổ sung: Xác định thể tích gỗ tròn pdf

I. Xác định thể tích gỗ tròn 1. Đo đường kính gỗ tròn - Thường đo đường kính đầu nhỏ súc gỗ do: Gỗ tròn thường được xếp thành đống và có thể xác định được ngay thể tích gỗ súc. - Với một súc gỗ cá biệt phải ghi cụ thể trị số đường kính, ví dụ d = 20,8cm. - Khi đo hàng loạt súc gỗ (xếp đống) có thể ghi theo cỡ d quy chuẩn (2cm), trị số giữa cỡ là số chẵn với giới hạn dưới là số lẻ, ví dụ: Cỡ 20cm có giá trị từ 19-20,9cm. - Dụng cụ thường dùng đo đường kính là thước móc, thước kẹp hoặc thước dây. 2. Đo chiều dài gỗ tròn - Chiều dài gỗ tròn là khoảng cách ngắn nhất giữa tiết diện hai đầu khúc gỗ. - Khi phân chia sản phẩm trên cây ngả luôn phải lấy chiều dài súc gỗ lớn hơn chiều dài quy định của sản phẩm đó từ 1-2% để trừ hao do hiện tượng nứt, vỡ hai đầu súc gỗ khi vận xuất, vận chuyển và bảo quản sản phẩm. - Dụng cụ đo chiều dài thông dụng là thước mét hoặc thước dây. 3. Xác định thể tích gỗ tròn - Thể tích của từng súc gỗ tròn riêng lẻ có thể đo, tính bằng một trong những công thức đơn hoặc công thức kép đã giới thiệu ở trên. Lúc này ta coi súc gỗ như một cây ngả. - Khi cần xác định thể tích của hàng loạt súc gỗ (được xếp đống) người ta thường dùng biểu thể tích gỗ tròn. - Khái niệm: Biểu thể tích gỗ tròn là biểu ghi bằng số liệu mối quan hệ của thể tích gỗ tròn với đường kính (đầu trên hay giữa) và chiều dài của nó. - Có thể sử dụng biểu thể tích gỗ tròn để xác định thể tích một đống gỗ tròn theo 2 cách sau đây: * Cách 1: - Đếm số súc gỗ tròn có trong đống gỗ (n) - Đo đường kính đầu nhỏ (hoặc giữa tùy yêu cầu của biểu) của một số lượng nhất định các súc gỗ tròn rồi tính trị số bình quân (d). - Đo chiều dài của một số lượng nhất định súc gỗ tròn rồi cũng tính trị số bình quân (l). - Từd vàl tra biểu thể tích gỗ tròn được thể tích bình quân 1 súc gỗv. - Tính thể tích của đống gỗ theo công thức: vnV . = * Cách 2: - Đếm số súc gỗ tròn trong đống gỗ (n). - Đo đường kính (d i ) và chiều dài (l i ) cho từng súc gỗ. - Từ d i và l i tra biểu thể tích gỗ tròn sẽ được thể tích của từng súc gỗ (v i ). - Cộng thể tích các súc gỗ sẽ được thể tích của cả đống: ∑ = = n i i vV 1 * Ưu - nhược điểm của 2 cách tính: - Cách tính thứ nhất có ưu điểm là đơn giản, đảm bảo xác định thể tích cho một đống gỗ tròn với độ tin cậy cần thiết nên thường được sử dụng trong thực tế. - Cách thứ hai có ưu điểm là độ chính xác cao nhưng phức tạp nên thường chỉ được dùng trong nghiên cứu khoa học. * Cách lập biểu thể tích gỗ tròn: - Thu thập số liệu với dung lượng mẫu đủ lớn của các súc gỗ tròn về đường kính (d), chiều dài (l), thể tích (v). - Nghiên cứu hình dạng của loại sản phẩm gỗ tròn được phân chia. - Chọn phương pháp lập biểu bằng phương pháp thực nghiệm, phương pháp biểu đồ hay giải tích toán học. - Phương pháp thực nghiệm: Gộp những súc gỗ có cùng cỡ đường kính (D), chiều dài (L) rồi xác định thể tích bình quânv. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản nhưng yêu cầu số lượng mẫu phải đủ lớn. Ngoài ra sử dụng phương pháp này sẽ không xác định được sai số. - Phương pháp biểu đồ: . Có ưu điểm là đơn giản, khắc phục được sai số nhưng lại phụ thuộc vào chủ quan. - Phương pháp giải tích toán học: Lập quan hệ giữa thể tích với d, l. Ưu điểm của phương pháp này là khách quan, yêu cầu tài liệu không nhiều và tính trước được sai số. * Ảnh hưởng của độ thon đến thể tích gỗ tròn: Giả sử có 2 súc gỗ tròn có thể tích lần lượt là v 1 và v 2 , với v 1 > v 2 . Hai súc gỗ này có cùng chiều dài (l), cùng đường kính đầu nhỏ (d n ) nhưng có đường kính đầu to không bằng nhau (d 1 > d 2 ) (Hình ??). Hai súc gỗ này khi sử dụng làm sản phẩm sẽ có thể tích bằng nhau (v’ 1 = v’ 2 = v’). Như vậy, hiệu suất sử v' d n l Hình ??: dụng của 2 súc gỗ này sẽ khác nhau. Súc gỗ 1 (thể tích lớn hơn) sẽ có hiệu suất sử dụng nhỏ hơn súc gỗ 2 (có thể tích nhỏ hơn): 100 ' 100 ' 2 2 1 1 v v P v v P =<= II. Điều tra củi 1. Đặc điểm củi - Khái niệm: Củi là những súc gỗ không dùng vào mục đích kinh tế nào khác ngoài việc làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu đốt than. - Đặc điểm:  Có hình dạng thay đổi,  Xếp thành đống tạo thành những “dây củi” (cao 1m, dài 1m). Có 2 cách xếp đống củi là xếp xốp và xếp chặt.  Đơn vị đo tính thể tích củi xếp đống là Ster. Ster củi là 1m 3 củi xếp đống, bao gồm thể tích các khúc củi và thể tích khoảng trống giữa chúng. Như vậy, nếu ta sử dụng Ster làm đơn vị đo tính củi sẽ phụ thuộc vào cách xếp đống củi nên không còn là chỉ tiêu khách quan, do vậy ta cần đo tính củi theo phương pháp sau: 2. Xác định thể tích thực của củi xếp đống Sử dụng công thức: V t = V xđ .K Trong đó: V t là thể tích thực V xđ là thể tích đống củi (bao gồm thể tích củi và thể tích khoảng trống giữa chúng) K là hệ số đầy của đống củi. Hệ số K phụ thuộc vào chủng loại củi, loài cây, kích thước củi và cách xếp củi. Cách xác định hệ số K: Dùng dây hoặc phấn thiết lập một hình chữ nhật ở mặt trước của đống củi sao cho hai đường chéo của nó cắt qua trên 60 tiết diện đầu khúc củi (hình ??). Sau đó đo và tính tổng chiều dài 2 đường chéo (L). Tiếp theo đo và tính tổng chiều dài các đoạn đường chéo cắt trên đầu khúc củi (l 1 ) hoặc khoảng trống giữa các đầu khúc củi (l 2 ). Cuối cùng tính: L l L l K 21 1 −== Sai số xác định hệ số K theo phương pháp này không vượt quá 4%. IV. ĐO TÍNH THỂ TÍCH THÂN CÂY ĐỨNG 1. Đặc điểm điều tra cây đứng và công thức cơ bản xác định thể tích cây đứng 1.1. Khái niệm Cây đứng là cây đang sinh trưởng và phát triển bình thường trên mặt đất. Đây là đối tượng chính của điều tra rừng. 1.2. Đặc điểm - Rất khó đo đường kính ở các vị trí tùy ý trên thân cây với độ tin cậy đảm bảo công tác điều tra. - Rất khó hoặc không thể đo được chiều cao thực của cây. 1.3. Giải pháp - Để đo đường kính, người ta chọn một vị trí nào đó trên phần gốc cây làm chuẩn (j). Vị trí thường chọn là độ cao cách cổ rễ cây 1,3m (j = 1,3m). Trong một số trường hợp đặc biệt có thể chọn vị trí này ngay ở vị trí gốc cây. Vị trí cách gốc cây 1,3m thường được chọn làm vị trí quy chuẩn vì:  Độ cao này tương ứng với độ cao của điều tra viên nên có thể tiến hành thao tác dễ dàng, đảm bảo được năng suất công tác và độ chính xác theo yêu cầu.  Vị trí 1,3m, tiết diện thân cây về cơ bản đã thoát khỏi ảnh hưởng của bạnh gốc nên có quy tắc hơn và có thể coi như là hình tròn. Dụng cụ để đo đường kính là thước kẹp kính (bằng gỗ hoặc nhôm, hợp kim) và thước dây (thước vanh). - Chiều cao của cây đứng thường được đo bằng các dụng cụ chuyên dụng gọi là thước đo cao. - Từ đường kính d j và chiều cao h có thể thiết lập được một hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao thân cây còn tiết diện đáy bằng tiết diện ngang thân cây lấy ở vị trí quy chuẩn (hình ??). Thể tích hình viên trụ này (v t = g j h) lớn hơn thể tích thân cây rất nhiều (v c ): v t = g j h > v c Muốn v t = v c ta phải lấy v t nhân với một hệ số giảm thể tích (gọi là hình số, ký hiệu f j ). Như vậy, thể tích một thân cây đứng có thể tính theo công thức: jjjjC fhdfhgV 4 π == Đây là công thức cơ bản xác định thể tích thân cây rừng. Nếu j = 1,3m ta có công thức: 3,13,13,13,1 4 fhdfhgV C π == Công thức trên gọi là công thức kinh điển xác định thể tích thân cây đứng. Như vậy g j , h và f j là 3 nhân tố cấu thành thể tích thân cây đứng do vậy kỹ thuật điều tra cây đứng chính là kỹ thuật điều tra xác định g j , h và f j . Trong 3 nhân tố trên nhên tố g j có thể xác định dễ dàng với độ chính xác tùy ý (dựa vào d j ), nhân tố h có thể xác định gián tiếp với độ chính xác cho phép. Riêng nhân tố f j là nhân tố trừu tượng nên không có dụng cụ đo trực tiếp. Chính vì vậy kỹ thuật điều tra cây đứng về cơ bản là kỹ thuật đi xác định hình số (f j ) nên còn được gọi là học thuyết hình số. 2. Kỹ thuật đo đường kính thân cây đứng * Dụng cụ: Dụng cụ thông dụng để đo đường kính thân cây đứng là thước kẹp kính (hình ??), thước dây đo đường kính và thước kẹp sào… * Kỹ thuật đo: - Kiểm tra thước trước khi đo. - Xác định đúng vị trí cần đo (1,3m). - Đặt thước vào đúng vị trí sao cho thước vuông góc với trục dọc thân cây và 3 mặt thước đều tiếp xúc với thân cây. - Đọc kết quả rồi mới được rút thước ra. - Đo theo 2 chiều vuông góc rồi lấy bình quân. Hình ??: Sơ đồ xác định thể tích thân cây đứng M N B C A h 1 h 2 l α β - Thao tác khi đo phải nhẹ nhàng. * Các trường hợp đặc biệt cần lưu ý khi đo đường kính cây đứng: Hình ?? 3. Kỹ thuật đo chiều cao thân cây đứng Có 2 loại chiều cao thường hay phải xác định đối với một cây đứng là chiều cao vút ngọn (Hvn) và chiều cao dưới cành (Hdc). Dụng cụ đo chiều cao cây đứng là thước đo cao. Thước đo cao gồm nhiều kiểu khác nhau, được chế tạo theo một trong hai nguyên lý đo cao là nguyên lý lượng giác hoặc nguyên lý hình học: 3.1. Thước đo cao theo nguyên lý lượng giác * Nguyên lý đo cao lượng giác (định lý tam giác): - Gọi AC = h là chiều cao của thân cây, MN là độ cao tầm mắt người đo, NC=l là khoảng cách từ người đo đến tâm của cây (cự ly ngang), BC là độ cao tầm mắt tương ứng của người đo trên thân cây (hình ??). Hình ??a,b: Nguyên lý đo cao lượng giác Ta có: h = AC = AB + BC = l.tgα + l.tgβ h = l.(tgα + tgβ) Khi điểm M thấp hơn điểm gốc cây C sẽ có: h = AB – BC = l.tgα - l.tgβ h = l.(tgα ± tgβ) Như vậy theo nguyên lý này có thể xác định được chiều cao của cây nếu biết khoảng cách từ vị trí đứng đo đến cây (l), góc nhìn khi ngắm ngọn cây (α) và gốc cây (β). Thước đo cao theo nguyên lý lượng giác chính là một bảng tính sẵn chiều cao ứng với các góc nhìn và cự ly ngang khác nhau. Ở nước ta phổ biến loại thước đo cao theo nguyên lý này là thước Blume-leiss: M N l B C A h 1 h 2 α β θ * Cấu tạo và sử dụng thước đo cao Blume-leiss: - Cấu tạo: Thước có cấu tạo gồm các bộ phận:  (1) Ống ngắm  (2) Kim chỉ kết quả đo  (3) 2 chốt hãm, mở kim  (4) Hệ thống thang chia kết quả đo  (5) Ống kính quang học  (6) Bảng tính sẵn sin 2 θ  (7) Mia - Cách đo chiều cao cây đứng bằng thước Blume-leiss:  Đứng cách gốc cây 1 khoảng tương ứng với vạch đọc kết quả.  Ngắm vào điểm đầu tiên cần đo (ngọn cây).  Đợi kim hết dao động, bấm nút hãm kim.  Đọc kết quả trên vạch chia tương ứng được h 1 .  Bấm nút mở kim và ngắm vào vị trí thứ 2 (gốc cây).  Đợi kim hết dao động, bấm nút hãm kim.  Đọc kết quả được h 2 .  Tính chiều cao cây đứng h: h = h 1 ± h 2 Lấy dấu (+) khi 2 điểm ngắm (ngọn và gốc cây) nằm trên người đo hoặc kim chỉ về 2 phía của vạch số 0. Lấy dấu (-) khi 2 điểm ngắm nằm về 2 bên người đo hoặc kim chỉ về cùng 1 phía của vạch số 0. Nếu khoảng cách từ người đo đến gốc cây chưa cải bằng phải xác định góc nghiêng θ và tính chiều cao thực của cây theo công thức: h’ = h – hsin 2 θ - Một số điều cần lưu ý:  Phải chọn điểm đứng đo hợp lý: Phải nhìn rõ mục tiêu (ngọn cây, gốc cây…), cách cây 1 đoạn gần bằng chiều cao của cây, cây mọc nghiêng thì điểm đứng đo phải hướng thẳng góc với mặt nghiêng của cây. Hình ??: Thước đo cao Blume-leiss  Phải ngắm đúng điểm cần đo.  Thao tác thước phải nhẹ nhàng, đúng quy định.  Lưu ý một số trường hợp đặc biệt khác: Xác định đỉnh sinh trưởng (ngọn cây) với cây có tán hình tháp và tán không phải hình tháp, đo cây trên đất dốc phải cải bằng cự ly ngang, cây có nhiều thân, cây mọc nghiêng  Phải đo nhiều lần ở nhiều vị trí khác nhau rồi lấy trị số trung bình. Sai số đo cao cho phép ≤ ±5%. * Thước đo cao Suunto và Sylva: Xem giáo trình, trang 41. 3.2. Thước đo cao theo nguyên lý hình học (Giáo trình, trang 42-43) 4. Xác định hình số thân cây đứng 4.1. Khái niệm Hình số là tỷ số giữa thể tích thân cây hoặc bộ phận của nó với thể tích một hình viên trụ có chiều cao bằng chiều cao thân cây còn tiết diện đáy là tiết diện ngang lấy ở độ cao quy chuẩn nào đó trên gốc cây. hg V V V f j C T C j ==  Có thể lấy hình số thân cây cả vỏ hoặc không vỏ, hình số cành nhánh, hình số vỏ cây… tùy theo tử số (V C ) là thể tích thân cây cả vỏ hay không vỏ hoặc cành nhánh hay vỏ cây… 4.2. Các loại hình số Tùy theo cách chọn đáy của hình viên trụ (g j ) sẽ có các loại hình số khác nhau: 4.2.1. Hình số thường (f 1,3 ) g j = g 1,3  hg V f C 3,1 3,1 = 4.2.2. Hình số tự nhiên Hohenadl (f 01 ) g j = g 01  hg V f C 01 01 = 4.2.3. Hình số chính thái Pressler (f 005 ) g j = g 005  hg V f C 005 005 = 4.2.4. Hình số tuyệt đối Speiden (f 00 ) g j = g 00  hg V f C 00 00 = Trong các loại hình số trên hình số thường (f 1,3 ) được sử dụng rộng rãi cả trong thực tiễn và nghiên cứu khoa học, hình số tự nhiên (f 01 ) được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học, hình số f 00 và f 005 chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt. 4.3. Quy luật biến đổi của hình số . I. Xác định thể tích gỗ tròn 1. Đo đường kính gỗ tròn - Thường đo đường kính đầu nhỏ súc gỗ do: Gỗ tròn thường được xếp thành đống và có thể xác định. biểu thể tích gỗ tròn được thể tích bình quân 1 súc gỗ v. - Tính thể tích của đống gỗ theo công thức: vnV . = * Cách 2: - Đếm số súc gỗ tròn trong đống gỗ