Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Оценка возможностей применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок
ВАК РФ 06.03.04, Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов
Автореферат диссертации по теме "Оценка возможностей применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок"
сМк/у На правах ру
Турко Светлана Юрьевна
кописи
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ЛЕСОНАСАЖДЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Специальность 06.03.04. - Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов
1 9 НОЯ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград 2009
003483453
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации» Россельхозакадемии
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,
академик РАСХН Петров Владимир Иванович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Ведущая организация: ГАУ ВПО «Саратовский государственный
аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Защита диссертации состоится «8» декабря 2009 года в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д-006.007.01. при Государственном научно-исследовательском институте агролесомелиорации по адресу: 400062, г. Волгоград - 62, Университетский пр., 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации и на сайте www.vnialmi.ru
Автореферат разослан «5» ноября 2009 г.
Ученый секретарь
Литвинов Евгений Александрович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Маслов Юрий Михайлович
диссертационного совета
Л. А. Петрова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Добыча и использование традиционных энергоресурсов, само функционирование и развитие топливно-энергетического комплекса страны оказывают чрезвычайно большое дестабилизирующее воздействие, как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Одним из путей снижения остроты указанных проблем, а также обеспечения дешевыми энергоресурсами этого хозяйственного комплекса является использование ветровой энергии. Для России с ее бескрайними просторами наибольший интерес в настоящее время представляют автономные ветроэнергетические установки - «ветряки» (ВЭУ).
Одним из эффективных приемов повышения коэффициента полезного действия ВЭУ является управление воздушными потоками. Эту функцию могут успешно выполнять лесные насаждени™, являющиеся мощным трансформатором приземных аэродинамических процессов. Поэтому, зная закономерности работы комплексов «лесонасаждение - ВЭУ», можно значительно повысить их энергоотдачу.
Цель и задачи работы. Цель исследований - научное обоснование и разработка методологии оптимизации параметров системы «лесонасаждение - ВЭУ»; разработка теоретической и практической базы для функционального и экономического обоснования таких комплексов в различных природно-климатических условиях Европейской части России, а также практических приемов их эксплуатации.
Для достижения данной цели были решены следующие задачи:
- изучить потенциальные возможности ветроэнергетики на юге и юго-востоке Европейской части России;
- исследовать ветровой режим в зоне контакта ветра с лесными насаждениями и на разном удалении от них в условиях варьирования ажурности, высоты, ширины и протяженности линейных лесонасаждений;
- изучить работу ветроэнергетических установок совмещенных с одиночными лесными насаждениями и с их системой;
- разработать математическую модель и на ее базе создать компьютерную программу для выбора оптимальных параметров комплекса «лесонасаждение -ВЭУ», применительно к разным природно-климатическим условиям;
- разработать математическую модель и компьютерную программу для экономической оценки работы создаваемых комплексов «лесонасаждение - ВЭУ», имеющих разные геометрические параметры;
- выполнить оценочные расчеты для различных территорий юга и юго-востока Европейской части России.
Научная новизна работы. Впервые установлены закономерности работы ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями. Разработан способ повышения эффективности работы ВЭУ (патент № 2321769) и определены оптимальные геометрические и стереометрические параметры лесонасаждений и оптимальное размещение ВЭУ. Определены основные ростовые показатели древостоев в куртинных лесонасаждениях на почвах каштанового типа и разработана теория прогноза их динамики в разных лесорастительных условиях. Создана теоретическая база и компьютерная программа для прогноза характера формирования лесонасаждения и
эффективности работы ВЭУ в системе лесонасаждений с учетом их роста в конкретных почвенно-климатических условиях и характера ветровых нагрузок. Разработана математическая модель и выполнена ее компьютерная реализация для экономической оценки вариантов совмещения ВЭУ с лесонасаждениями.
Практическое и теоретическое значение. Полученные экспериментальные данные показали, что за счет совмещения ВЭУ с лесонасаждениями можно существенно повысить эффективность работы ВЭУ и значительно расширить ареал рентабельной эксплуатации ВЭУ при существующих ветровых нагрузках. Теоретические разработки на базе компьютерной технологии дают возможность для выбора и обоснования оптимальных параметров комплекса «лесонасаждение - ВЭУ» с учетом эдафических факторов роста лесонасаждений и ветровых нагрузок, что позволяет проектировать и создавать в регионе исследования наиболее выгодные в экономическом отношении комплексы и определять оптимальные режимы работы ВЭУ.
Апробация работы и публикации. Основные положения и отдельные результаты исследований доложены на Ученом Совете ВНИАЛМИ при обсуждении итогов работ в рамках тематического плана ВНИАЛМИ по разделу 03.05.01.01.06 в 2005-2008гг. (№ Госрегистрации 01.2.00 109314; 01.2.006 11909), а также на следующих конференциях: «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Волгоград, НВ НИИСХ, 2006г.); «Роль и место агролесомелиорации в современном обществе» (Волгоград ВНИАЛМИ, 2006г.); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008г.) и конференции, посвященной 85-летию факультета «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» (Саратов, Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова, 2007г.).
Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах разных издательств, в том числе 3 работы в издательствах, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ. Общий объем публикаций составляет 5,5 пл.
Основные положения, выносимые на защиту:
- оценка ветрового режима юга и юго-востока Европейской части России с точки зрения развития ветроэнергетики;
- возможность использования лесонасаждений для повышения энергоотдачи ВЭУ;
- обоснование оптимальных параметров лесонасаждений при совмещении их с ВЭУ;
- методология, математическая модель и её компьютерная реализация для выбора оптимальных параметров комплексов «лесонасаждение - ВЭУ»;
- методология, математическая модель и её компьютерная реализация для экономической оценки работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждениями, имеющими различные параметры;
- оценочные материалы работы комплексов «лесонасаждение - ВЭУ» для различных территорий.
Структура и объем работы. Работа изложена на 283 стр. компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, содержит 38 таблиц, 53 рисунка и 21 приложение. Список литературы включает 181 наименование, в том числе - 10 на иностранном языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы исследований, указываются цель, задачи и научная новизна, а также практическая ее значимость. Дается информация об апробации результатов исследований.
1. История и современное состояние вопроса развития ветроэнергетики и возможности использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок (ВЭУ). Дается обзор и анализ материала, посвященного взаимодействию ветра с лесонасаждениями, развитию ветроэнергетики в мировой практике и в России. Рассматриваются материалы, касающиеся возможности использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ.
Вскрыты основные закономерности трансформации поля скоростей ветра с наветренной и заветренной сторон лесных полос. Отмечается, что данная трансформация зависит от высоты, рядности, формы, ажурности и конструкции лесонасаждений. Сделан вывод, что с точки зрения ветроэнергетики и использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ наиболее приемлемы плотные лесные насаждения.
Касаясь развития ветроэнергетики в мировой практике и в России, отмечается, что первый ветрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 г. Долгое время эта страна была лидером в освоении энергии ветра. Отмечено также, что достаточно много внимания этому виду энергии уделяется в Германии, Испании, Нидерландах. Италии, Великобритании, а в последнее время - и в Индии, которая в 2000 г. вышла на 5 место в мире по освоению ветровой энергии, обогнав при этом Нидерланды, Италию и Великобританию. В России пристальное внимание ветроэнергетике было обращено в начале XX века, когда Н. Е. Жуковский разработал теорию ветряного двигателя, которую его ученики расширили и отработали для практического использования. Крупным достижением советских инженеров было создание в 50-е годы XX столетия целой серии специализированных ветровых агрегатов, приспособленных для выполнения работ по ирригации, мелиорации, механизации и электрификации различных производственных процессов (установки ТВ-3, ВП-2,5, УМЗ-Д-З, ТВ-5, ТВ-8, ВИМ-Д-3,5,Д-10, ВЭС-100Д-2, ВЭС-03-Д-3, ВЭС-1-Д-5, ВДУ-3,5, Д-18, Д-30 и др.).
Затем интерес к ветровой энергии в нашей стране несколько упал, поскольку упор был сделан на создание единой энергетической системы страны, соединившей мощные гидроэлектростанции в восточной части страны с потребителями, находящимися в основном в западных ее районах. Главным недостатком ветроэнергетики, в какой-то мере сдерживающим бурное ее внедрение, является довольно высокая себестоимость получаемой электроэнергии. Поэтому главным направлением ее освоения является изыскание путей повышения эффективности работы самих ветроэнергетических установок и снижение стоимости производства электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ.
Одним из путей повышения КПД ветроэнергетических установок является искусственное регулирование силы естественного ветрового потока. Н. Г. Макаренко и А. Н. Макаренко предлагают осуществлять это лесными полосами и другими плохообтекаемыми преградами, концентрирующими ветровую энергию на
ветроколесе ВЭУ.
В нашей работе предложен другой способ (патент № 2321769), основанный на том положении, что при обтекании воздушным потоком лесного насаждения над кронами лесонасаждения скорости возрастают (у плотных лесонасаждений - на 25-30%).
2. Программа и методика исследований. Представлены основные программные блоки работы, которые были сформулированы исходя из задач и конечной цели исследований. Указаны методические нормативы использованные автором в ходе изучения возможностей и применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве.
Оценка ветровой деятельности на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье с точки зрения использования ветроэнергетики включала: 1) определение значений среднемесячных скоростей и кинетической энергии ветра, а также установление закономерностей изменения их в пространственной и временной динамике; 2) определение энергии ветрового потока на площади вертикального его сечения (Б), пропорциональной диаметру приемного устройства эталонной ветроустановки и выявления закономерностей ее динамики в пространстве и времени; 3) установление динамики по месяцам года времени проявления ветра с рабочими скоростями; 4) картографирование территории по факторам, определяющим ее ветроэнергетику.
Исследования проводились с использованием метеорологической информации (справочники по климату, фондовый материал метеостанций, литературные источники) по 50 метеостанциям Северного Кавказа и Нижнего Поволжья. Данные выбирались по месяцам года и осреднялись исходя из годичного цикла. При этом выделены следующие интервалы скоростей ветра: 4-5, 6-7, 8-9, 10-11, 12-13, 14-15, 16-17, 18-20, 21-24, 25-28 и 29-34 м/с. Находилась средневзвешенная скорость ветра за месяц и год. Энергия ветрового потока определялась двумя способами. В первом случае она бралась равной половине произведения плотности воздуха на площадь эталонного ветроколеса и куб средневзвешенной скорости ветра, во втором - как половина произведения плотности воздуха на площадь эталонного ветроколеса и средневзвешенный куб скоростей ветра. Параметры ветроэнергетики изучались в целом за год и по сезонам года.
Весьма важным энергетическим показателем является повторяемость ветров с рабочими скоростями. Поэтому предусматривались расчеты и картографирование пространственного распределения и этого показателя в целом за год и по месяцам. Исследования закономерностей возрастного формирования древостоев и их долговечности проводились с использованием фондовых материалов обследования полосных древостоев в хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев, Ростовской области и экспериментальных данных, полученных на территории бывшего ОПХ «Качалинское». Модельные деревья брались по классической методике П. Н. Сергеева и Н. П. Анучина. Возрастные изменения параметров роста главных древесных пород определялись нормой прироста методом В. Е. Рудакова.
При оценке аэродинамических особенностей лесонасаждений учитывали 5 показателей: высоту, оптическую плотность, ширину кронового пространства, ажурность древостоев и сомкнутость его крон. При этом оптическая плотность и
ажурность рассчитывались по методике Ю. И. Васильева Группа лесопригодности почвогрунтов устанавливалась по шкале, предложенной В. М. Кретининым. Показатели долговечности и параметры моделей роста, а также формирования аэродинамического экрана лесонасаждений определяли с использованием методических приемов Ю. И. Васильева, С. Ю. Турко и др.
Изучение формирования режима скоростей ветра над кронами лесонасаждений и установление пределов повышения энергоотдачи ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями, проводилось на следующих вариантах: 1) индивидуальное размещение лесонасаждений с ВЭУ вне лесонасаждений; 2) индивидуальное размещение лесонасаждений с ВЭУ в середине лесонасаждения; 3) системное размещение лесонасаждений (кустовой вариант) с ВЭУ и вне лесонасаждений, и в середине лесонасаждений. Длина лесонасаждений при индивидуальном их размещении варьировала от 8 до 2000 м (7 вариантов), ажурность - от 0 до 60% (5 вариантов), число рядов - от 1 до 22 (в зависимости от ширины лесонасаждения - от 3 до 67 м), высота -от7до10м(19 вариантов). В варианте системного размещения (рис. 1) длина модулей Ь изменялась от 15 до 35 м (3 варианта), ширина от 16 до 28 м (2 варианта). Параметр «С» при величине Ь = 15 Н изменялся от 16 до 36 м (6 вариантов), при величине Ь = 25 Н - от 24 до 36 м (3 варианта), а при величине Ь = 35 Н - от 24 до 36 м. Параметр «В» (рис. 1) варьировал от 11 до
Рисунок 1. Варианты совмещения моделей лесных насаждений и ВЭУ (система куст)
При одиночном размещении лесонасаждений скорость ветра измерялась на высотах 1,5; 3 и 4 Н (Н - высота лесонасаждения), при системном - снимался профиль скоростей ветра от уровня ОД до 4 Н (всего 11 уровней). Измерение ско-
ростей воздушного потока и обработка результатов измерений производилась по методике, общепринятой в аэродинамике. Для проведения модельных опытов по энергоотдаче ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями, использовались 2 специально изготовленных устройства. Одно из них собрано на базе генератора тока типа ТМГ-30, а другое - на базе малогабаритного генератора тока, используемого для привода в конструкциях, требующих небольшой мощности. Измерительными приборами для количественной фиксации напряжения и силы тока были гальванометр М-104 и вольтметр М-365. Высота установки приемного устройства ВЭУ была кратной 1,5; 2,3 и 4 высотам насаждения (Н). Угол подхода воздушного потока к лесной полосе около 90°.
В полевых условиях изучались лесонасаждения высотой 4,4-6,5 м, протяженностью от 11 до 25 м и шириной от 11 до 15 м (всего 9 вариантов). Ажурность лесонасаждений варьировала от 10 до 20%. Высота установки ветроколеса ВЭУ составила 1,5 Н. Скорость ветра на той же высоте определялась анемометром МС-13. Методика определения - общепринятая. На открытом пространстве отснимал-ся профиль скорости ветра до высоты 5 м и на высоте 6,6-9,8 м (6 уровней). Для установления энергетических показателей ВЭУ проводились измерения силы тока и напряжения (амперметром М-104 и вольтметром М-365). Производилось 10 отчетов по каждому прибору в интервале через 1 мин. при трехкратной повторно-сти. Во всех экспериментах ВЭУ устанавливалась в середине лесонасаждения.
При разработке математической модели, обеспечивающей оптимизацию параметров комплексов «лесонасаждение - ВЭУ», был принят блочно - потоковый принцип ее построения.
Экономические расчеты работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждением, для различных почвенно-климатических зон Европейской части страны были выполнены в следующих вариантах: - зона каштановых почв Волгоградской области с удельной энергией ветра 180 Вт/м2; - зона светло-каштановых почв Волгоградской области с удельной энергией ветра 210 Вт/м2; - зона южных черноземов Волгоградской области с удельной энергией ветра 180 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Ростовской области с удельной энергией ветра 210 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Краснодарского края с удельной энергией ветра 240, 360 и 530 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Ставропольского края с удельной энергией ветра 440 Вт/м2.
В каждом варианте учитывались следующие показатели: стоимость создания лесонасаждения, расход энергии ветра и ее повторяемости по месяцам года; структура и плотность лесонасаждений, а также их параметры; категории лесопригодности почвогрунтов; продолжительность активного роста древостоя и его долговечность; стоимость электрической энергии.
3. Ветровой режим на юге и юго-востоке Европейской части России. Рассматриваются возможности использования ветроэнергетики на юге и юго-востоке Европейской части России. Результаты расчетов удельной энергии по средневзвешенной скорости ветра приведены на рисунке 2, который показывает, что в районе исследований имеются 3 ареала (бассейна) с характерным направлением закономерного изменения удельной энергии ветра.
Первый из них ориентирован по линии Миллерово - Морозовск - Гнилоак-
сайская; второй - по направлению Новороссийск - Армавир - Ачикулак, а третий -по трассе Новороссийск - Краснодар - Красногвардейское - Элиста. В первом бассейне удельная энергия ветрового потока изменяется от 217 до 291Вт/м2, во втором - от 217 до 465 Вт/м2, в третьем - от 465 до 597 Вт/м2, а далее от Армавира она варьирует - от 520 до 600 Вт/м2.
Рисунок 2. Ареалы величины предельной ветровой энергии, Вт/м2
Расчеты по второму способу демонстрируют более высокие энергетические возможности ветра. В пространственном плане удельная энергия ветра распределяется аналогично показанной на рис. 2., хотя зоны с равновеликой энергетикой ветра здесь несколько смещаются. Как и ранее, в этом случае просматриваются те же три векторных направления динамики энергетики ветра. Однако на первом направлении в этом случае энергия ветра изменяется от 473 до 375 Вт/м2, на втором - от 700 до 900 Вт/м2, а на третьем - от 700 до 547 Вт/м2. Вектор же изменения энергетики ветра аналогичный тому, который имеет место на рис. 2.
Таблица 1. Распределение площади с различной энергией ветра на Северном Кавказе и Нижнем Поволжье
Первый способ Второй способ
№ зоны величина энергии ветра, Вт/м2 % занимаемой площади № зоны величина энергии ветра, Вт/м2 % занимаемой площади
1 <150 5,8 1 <200 5,0
2 >150<180 18,3 2 >200<300 23,9
3 >180<300 62,0 3 >300<500 61,3
4 >300<470 11,6 4 >500<800 9,0
5 >470<550 1,9 5 >800 0,8
В таблице 1 приведены площади зон (%) с различной удельной энергией ветра, которые показывают, что в основном превалирует третья зона, занимающая 62% территории, а также вторая по площади зона, охватывающая (18-24%) территории региона.
Удельная энергия ветра в разные периоды года различна, причем вариация ее на разных участках исследуемой территории существенно разнится (рис. 3).
Характерной для всех пунктов наблюдения является следующая особенность: чем меньше среднегодовая удельная энергия ветра, тем слабее дифференциация режима ветра по периодам года. Статистическая обработка показала, что эта связь достаточно тесная (корреляционные отношения на уровне 0,78). Аналитическое выражение отмеченной связи имеет следующий вид:
К. = 1 + 0,0148-(Еср. - 70)°'677 (1)
Е +Е
где К. = —-- - коэффициент соотношения среднеквартальной удельной энергии
Ег +£,
ветра в первом - четвергом и втором - третьем кварталах год а; Еф - среднегодовая удельная энергия ветра.
Е.ВгЫи
1,2,3 ...8 - метеостанции соответственно Армавирская, Новороссийская, Элистинская, Должанка, Миллерово, Морозовск, Константиновская, Кордон
Немаловажное значение в работе ветроэнергетических установок играет расклад повторяемости ветров с рабочими скоростями. Нами составлена картосхема годовой продолжительности ветров с рабочими скоростями ветра (рис. 4), показывающая, что на большей части исследованной территории этот показатель составляет 50-60% от общей продолжительности всех ветров, и лишь в южной оконечности территории он снижается до 20-40%.
Этот показатель также варьирует по кварталам года. Наибольшая его величина в первом и четвертом квартале, наименьшая — в третьем.
Проведенный анализ метеорологической информации показал, что в Ставропольском и Краснодарском краях, а также в Ростовской области пре-
имущественным направлением ветров с рабочими скоростями является вектор восток-запад. В Волгоградской области и Калмыкии такой четкой направленности нет: здесь роза ветров размытая и ветры разных направлений имеют примерно равную вероятность проявления.
Рисунок 4. Зонирование территории Северного Кавказа и Нижнего Поволжья по повторяемости рабочих скоростей ветра (%)
4. Закономерности возрастного формирования древостоев и их долговечность на землях разной лесопригодности в зоне предкавказских черноземов и почв каштанового типа. Рассматриваются закономерности динамики их роста, а также оценивается долговечность на землях разной лесопригодности на предкавказских черноземах и почвах каштанового типа. В рамках современного представления о лесопригодности почвогрунтов и прогноза ее разработана компьютерная программа на Бейсике и Ое1рЫ-6 со встроенным справочником. Комплексный анализ связи долговечности и ростовых показателей древостоев с категорией лесопригодности почвогрунтов показал, что они достаточно тесно увязываются между собой (коэффициент корреляции 0,9-0,97). Аналитически связь долговечности и максимальной высоты с категорией лесопригодности почвогрунтов на землях разных категорий может быть представлена следующим образом:
Н=Ытах[1-а(Ьр-1)2]; Нт|=Нт1 = [1-а,(Ьр-1)], (2)
где Мтах, Нт1 - максимальные значения долговечности и высоты лесонасаждения на землях первой категории лесопригодности; а = 0, ]; а, = 0,2-0,4.
Полученный опытный материал по ходу роста древостоя в высоту в линейных и куртинных лесонасаждениях (рис. 5 и 6), созданных на землях разных категорий лесопригодности, свидетельствует о том, что важно знать не только долговечность и максимально возможную высоту лесонасаждений на землях разной ле-
сопригодности, но и динамику изменения их таксационных показателей по годам за весь период жизни.
Анализ имеющейся на сегодня информации по этой проблеме показал, что наиболее адекватной моделью роста древостоев является модель, предложенная Томазиусом.
а,= Нтах[1- ехр(-К„ 1(1-ехр(-Сн1)))], (3)
где Нщах - максимально возможная высота древостоя лесонасаждения на конкретном типе почв и его лесопригодности; К„, С„- ростовые показатели древостоев, зависящие от условий произрастания и породного состава лесонасаждения; I - возраст деревьев лесонасаждения.
Н,м 10 8 6 4 2
1 1
1
/
1 г
/
Н,м 10
8 6 4 2
/Т
ВУ
/ I У А
(и
У
0 8
16 24 32 лет 0 8 16 24 32 лет а) б)
Рисунок 5. Ход роста древостоев в разных лесорастительных условиях а - робиния лжеакация; б - вяз приземистый; 1,2,3 - чернозем южный, темно-каштановая и каштановая почвы; 1', 2', 3' - категория лесопригодности почвогрунтов соответственно 1,2 и 3
А 1
л
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Л/, лет
Рисунок 6. Ход роста в высоту древостоев куртинных лесонасаждений бывшего ОПХ «Качалинское»: 1,2,3,4 - ясень зеленый, робиния лжеакация, вяз приземистый и груша обыкновенная
В ходе исследований разработана методология определения Кн| и СН1, которая позволила раскрыть неопределенность зависимости Томазиуса и дала возможность использовать ее для разных условий произрастания.
Выполненные расчеты с использованием разработанной методологии определения Кш> С„; в зависимости Томазиуса, а также сравнение полученных материалов с опытными данными свидетельствуют о достаточно хорошей их сходимости (рис. 5).
Важной характеристикой лесонасаждения является ажурность <р(1), изменяющаяся, как и все другие его параметры, с возрастом. Для расчета ее нами получено выражение вида:
где Кс(1) - коэффициент сомкнутости крон лесонасаждения; Коп - коэффициент оптической плотности крон лесонасаждения; А3 - числовой коэффициент; Вф - суммарная протяженность крон в поперечнике лесонасаждения; фст.(0 ~~ просветность стволового экрана.
Авторские сведения об оптической плотности древесных пород, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Усредненные значения оптической плотности (К„,) для различных древесных пород в облиственном (К^) и безлистном (Кии) состоянии древостоя
Древесная культура Параметры
Коп.1 Коп.2 КопУ Коп ]
Вяз приземистый 0,14 0,28 2,0
Клен ясенелистный 0,13 0,26 2,0
Ясень зеленый 0,20 0,44 2,2
Абрикос обыкновенный 0,16 0,35 2,2
Акация белая 0,12 0,22 1,8
Дуб черешчатый 0,15 0,33 2,2
5. Моделирование характера формирования режима скоростей ветра над кронами лесонасаждений и установление пределов повышения энергоотдачи ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями. Рассматривается формирование режима скоростей над лесонасаждениями и в слое выше высоты лесонасаждения на наветренной и заветренной опушках. Анализируются также пределы повышения энергоотдачи ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями. Показано, что режим скорости ветра на опушках лесонасаждений зависит от ориентации их по отношению к направлению ветра, высоты измерения, числа рядов в лесонасаждении и его ажурности (таблицы 3 и 4).
Изменение скорости ветра над лесной полосой обусловливает изменение снимаемой электроэнергии с ВЭУ, совмещенной с ней. Опытные данные по изменению эффективности работы ВЭУ, совмещенных с линейными лесными полосами, приведены в таблице 5.
«»,(0 = 100 1-*"0> 0.
т 4
(4)
Таблица 3. Нормированные максимумы скорости ветра на различных уровнях над непродуваемыми лесными полосами
Место измерения Уровень измерения Число рядов в лесной полосе
скорости ветра скорости ветра, Н **/ 1 2 3 4 5
Заветренная опушка 1,5 1,25 1,25 1,20 0,72 0,70
Заветренная опушка 3,0 1,10 1,17 1,00 1,20 1,30
Заветренная опушка 4,0 1,07 1,07 1,06 1,01 0,96
Наветренная опушка 1,5 0,87 0,84 0,82 0,80 0,78
**/ Н - высота лесонасаждения
Таблица 4. Нормированная скорость ветра на уровне 1,5 Н над ажурными лесными полосами
Ажурность лесных полос, % Число рядов в лесной полосе
1 2 3 4 5
30 1,20 1,20 1,20 0,90 0,88
40 1,18 1,15 1,13 1,10 1,00
60 1,10 1,10 1,00 1,00 1,00
Таблица 5. Показатели эффекта работы ВЭУ при совмещении её с лесополосой непродуваемой конструкции
Местоположение ВЭУ по отношению к лесополосе Количество рядов в лесополосе Высота установки ветроколе-са,Н */ Эффект совмещения ВЭУ с лесополосой, % Количество рядов в лесополосе Высота установки ветроколе-са,Н */ Эффект совмещения ВЭУ с лесополосой, %
Заветренная сторона 1-3 1,5 +57 - +44 1-2 4,0 -6,6 + 2,0
Заветренная сторона 4-5 1,5 -48+ -56 3 4,0 +12
Заветренная сторона 1-3 3,0 +20+ +37 4 4,0 +12,0
Заветренная сторона 4-5 3,0 +54+ +66 5 4,0 +15
Наветренная сторона 1-55 1,5 -25 + -40 - - -
*/ Н - высота лесонасаждения
Приведенные материалы высветили очень важный момент, а именно, то, что совмещение ВЭУ с обычными поле- или пастбищезащитными лесными полосами имеет один существенный недостаток, заключающийся в том, что при смене направления ветра ВЭУ может оказаться с наветренной стороны лесной полосы, и тогда, вместо того, чтобы получать прибавку энергии от совмещения ВЭУ с лесной полосой, будут ее недобирать, т.е. налицо будет убыль.
Все это обусловило изучение других вариантов лесных насаждений с различной длинной, шириной и конфигурацией. Результаты этих исследований представлены в таблице 6. Они свидетельствуют о том, что совмещение ВЭУ с куртинными лесонасаждениями увеличивало их энергоотдачу в среднем на 30%. Причем это увеличение зависело от длины и ширины лесонасаждения.
Таблица 6. Нормированная величина максимума скорости ветра (%) и эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями (%)
Конфигурация лесонасаждения Параметры лесонасаждения Повышение скорости ветра, % Повышение энергоотдачи ВЭУ, %
ширина, м высота, м длина, м
Прямоугольная 8 9 2000 15 37
Прямоугольная 14 8,5 2000 17 37
Прямоугольная 24 9,3 2000 20 44
Прямоугольная 48 7,4 2000 27 61
Прямоугольная 27 7 67 19 41
Прямоугольная 12 7 67 14 31
Прямоугольная 12 7 12 6 18
Прямоугольная 27 7 40 18 39
Прямоугольная 12 7 40 9 27
Прямоугольная 27 7 27 16 32
Прямоугольная 40 7 40 20 42
Прямоугольная 67 7 67 21 50
Круглая 67 7 67 12 26
Круглая 27 7 27 6 18
Прямоугольная 15* 4,6 15 6,4 20,0
Прямоугольная 13* 4,4 19 7,0 22,2
Прямоугольная 11* 4,5 И 6,2 19,2
Прямоугольная и* 4,5 14 5,6 17,8
Прямоугольная 14* 6,1 20 8,5 27,6
Прямоугольная 15* 4,5 25 7,5 24,5
Прямоугольная 15* 6,5 25 9,1 30,0
Прямоугольная 15* 5,8 25 10,0 33,3
Прямоугольная 15* 6,0 25 8,2 26,7
*/ - Полевые опыты
Все отмеченное выше касалось совмещения ВЭУ с одиночными лесонасаждениями. Кроме этого исследовались групповые посадки (модули) совмещенные с ВЭУ. Причем изучались: варианты крестообразного, диффузорного (У-образного) и линейного размещения модулей лесонасаждений. Результаты по скоростному режиму ветра в них и эффекту ВЭУ от совмещения с ними приведены в таблице 7.
Как видно из таблицы 7, изменение скорости ветра над модулями в зависимости от параметра В (рис. 1) становится заметным лишь при относительно небольших его значениях. Причем, с уменьшением величин параметра В скорость ветра над модулями, а равно как и в разрывах между модулями, возрастает. Аналогичная картина наблюдается по величине вырабатываемой ВЭУ электроэнергии.
Полученные данные позволили таким образом сформулировать следующие положения:
1. Величина энергии, вырабатываемой ВЭУ совмещенной с лесонасаждением, зависит от параметров лесонасаждений, ориентации их в пространстве и распределении ветровой энергии по румбам;
Таблица 7. Нормированная максимальная скорость ветра на уровне ветроколеса ВЭУ и эффект совмещения ВЭУ (%) с модулями группового комплекса лесонасаждения
Вариант группового размещения модулей лесонасаждений Параметры модулей Повышение скорости ветра, % Повышение энергоотдачи ВЭУ, %
длина, Ь, м ширина, Вл, м Величина параметра В, м
Крестообразный 15 16 11 10 25,2
Крестообразный 15 16 14 9 21,0
Крестообразный 15 16 22 7 18,4
Крестообразный 15 16 31 4 18,0
Крестообразный 15 16 39 3 16,8
Крестообразный 25 28 8 17 43,0
Крестообразный 25 28 14 13 32,2
Крестообразный 25 28 31 10 28,2
Крестообразный 35 28 31 14 34,8
Крестообразный 35 28 22 18 43,2
Крестообразный 35 28 14 19 48,2
Диффузорный 15 16 24 10 21,2
Диффузорный 25 28 24 18 43,4
Диффузорный 35 28 24 19 43,8
Линейный 15 16 10 10 20,7
Линейный 15 16 20 9 21,3
Линейный 15 16 30 9 18,7
Линейный 25 28 10 13 45,3
Линейный 25 28 24 12 30,3
Линейный 25 28 17 13 36,9
Линейный 35 28 15 20 48,9
Линейный 35 28 30 18 42,3
2. Лесонасаждение должно быть плотным, большей высоты и иметь пло-хообтекаемую форму;
3. Уровень установки ветроколеса ВЭУ, совмещенного с лесонасаждениями, существенно зависит от конфигурации, размеров и ориентации лесонасаждения по отношению к господствующему направлению ветра;
4. При близком расположении модулей лесонасаждений в групповом их размещении следует учитывать системный эффект.
6. Математическая модель и её компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных параметров и наиболее рациональных режимов работы комплекса «лесонасаждение - ВЭУ». Освещаются математические модели и их компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных режимов работы комплексов «лесонасаждение - ВЭУ». Рассматриваются два случая - одиночного и группового размещения лесонасаждений. В первом случае используется следующий алгоритм и математические зависимости:
1. На основе данных климатических справочников, атласов, ближайших к проектируемому комплексу метеорологических станций за период не менее 25 лет определяется среднегодовой расклад скоростей ветра по ступеням (до
17 м/с с интервалом через 1 м, а далее - через 2 и 3 м; нижний предел 4 м/с). По каждому интервалу скоростей определяется повторяемость (%) и находится средневзвешенная скорость ветра. Могут также быть использованы данные картосхем, приводимых в работе.
2. Устанавливается проектная высота (Н) лесонасаждения с учетом условий произрастания древостоев и их породного состава.
3. Определяются показатели трансформированного лесонасаждением ветрового потока. При этом используются разработанные в работе математические модели:
4. Рассчитывается суммарное при всех 16 румбах приращение вырабатываемой ВЭУ электроэнергии по формулам:
ДЕ А
т=а2
J-I
A-K-L. ,
(1+-
Lj + 2#
T/^Tj (5)
У-I
где а - коэффициент; А = 0,027 - при <50 м и А = 0,085 - при Вч >50; Tj - повторяемость ветров по румбам; К„ = 1.
5. Определяется средневзвешенная высота Zc.b/H, на которой скорость ветра близка к максимальной.
Лесонасаждения - это долговременные сооружения и наибольшее их трансформирующая ветровой поток способность наступает не сразу, т.е. она изменяется во времени, зависит от ажурности, высоты лесонасаждения и других его параметров.
Выявленные закономерности позволили получить интегральную связку для определения уровня эффекта совмещения ВЭУ с лесонасаждением. Она выглядит следующим образом:
'(a-r-S-V)' ~Уг V
ДР =
100; (6) 0,0694/°
ГЛ ( Т\ 14 / „0,0оУ4/ b
у = D - (D - / е (7)
D = 1 + 0,09ln(3,8h + 1) (8)
а = (9)
где /, В — длина и ширина лесонасаждений; //,<р- высота и ажурность лесонасаждений; 5 - коэффициент анизотропности поля скорости ветра над лесонасаждением.
На основе этих зависимостей (формулы 6-9) создана компьютерная программа в среде Delphi - 6 для расчета динамики энергоотдачи ВЭУ в возрастном аспекте лесонасаждений.
7. Экономическая оценка работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на открытом пространстве. Освещается математическая модель для экономической оценки эффективности работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждением, и приводятся результаты некоторых расчетов экономики совмещения ВЭУ с лесонасаждениями для различных территорий Северного Кавказа и Нижнего Поволжья. При моделировании работы комплекса «лесонасаждение - ВЭУ» используется принцип последовательной проводки заявок и «принцип At». На
этой основе создана компьютерная программа в среде Delphi -6.
При проведении экономической оценки функционирования комплекса «лесонасаждение - ВЭУ» акцент делается на двух составляющих - затратах на создание и эксплуатацию лесонасаждения и положительном эффекте от совмещения ВЭУ с лесонасаждением. Затраты на создание одного гектара лесонасаждения, рассчитанные на основе энергетической оценки, составляют по сухой степи - 31406 руб., по полупустыне - 31450 руб.
Полученные с помощью отмеченной выше компьютерной программы материалы (табл. 8) свидетельствуют о том, что за счет совмещения ВЭУ с лесонасаждениями эффективность работы ВЭУ можно повысить в среднем на 48% (от 27,5 до 61%). Поэтому перспективность данного способа регулирования работы ВЭУ вполне очевидна. Но нужно отметить и еще одну роль лесонасаждений -экологическую. Кроме того, использование, хотя бы частично, при создании куртин фруктовых культур может еще повысить экономический эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением.
Таблица 8 - Результаты расчета экономической оценки эффективности совмещения ВЭУ с лесонасаждением на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье
Метеостанции Повторяемость ветров, % я" GQ £8 & § о Оптическая плотность лесонасаждения Проектная высота лесонасаждения. м Протяженность и ширина лесонасаждения, м
50 40 30
ёа) к й- to ||1 pi Cfl повышение ЗЩ- повышение | тыс. руо повышение повышение тыс. руо повышение
Армавир 47 Ъь 0.34 16,5 148,4 59,9 ТЗО^Г 110,4 44,6
Должанки 76 ц 0,34 16,5 180,3 60,5 158,4 53,1 133,5 44,8
Тихорецк 62 6,8 0.34 16,5 130,7 59,6 115,3 52,6 97,5 44,4
Ставрополь 45 7.3 0,34 16,5 110,9 59,0 98,2 52,2 83,1 44,2
Ростов 58 № 0,34 16,5 100.0 58,6 88,8 52,0 75,2 44,0
Быково 57 0,34 7,0 31,3 35,7 29,2 33,3 25,3 Ш
Гнилоаксайск 63 ч 0,34 6,0 № 34,9 37,9 32,0 32,6 27,5
Серафимович 57 6,2 0,34 12,0 64,4 49,9 57,9 44,9 49,3 38,2
Выводы
1. Северный Кавказ и Нижнее Поволжье перспективны для использования автономных ВЭУ. Здесь практически на 75-80% площади удельная энергия ветра составляет 180-500 Вт/м , т. е. даже нижний предел энергии на этой территории и тот выше порога рентабельности использования ВЭУ. Повторяемость ветров с рабочими скоростями в среднем за год здесь составляет 50-60%. По кварталам года расклад следующий: в первом квартале - 50-70%, во - втором - 45-60%, в третьем - 34-50%, в четвертом - 45=65%,
2. Преимущественное направление ветров в Ставропольском и Краснодарском крае, а также в Ростовской обл. - восточное и западное. В Калмыкии и Астраханской обл. роза ветров более размытая. Здесь восточное и западное их направление составляет 30%, юго-восточное и северо-западное - 35%. В Волгоградской области ветры всех румбов практически равновероятны.
3.На режимные характеристики ветра влияет рельеф, закрытость и открытость территории. Для учета этих факторов при расчете скорости ветра можно использовать следующие коэффициенты: открытая местность - 1; закрытая -0,8; побережье моря - 1,1; открытое море - 1,2; холмы и горы - 1,5. Для энергии ветра эти коэффициенты соответственно равны: 1,0; 0,5; 1,3; 1,7; и 3,8.
4. Разработанные классификационная таблица и компьютерная программа позволяют проводить многофакторную оценку лесопригодности почвогрунтов и получать объективную информацию для прогноза условий для роста и развития древостоев лесонасаждений.
5. Ход роста древостоя по высоте хорошо описывается зависимостью То-мазиуса. Эта же зависимость может быть использована для расчета хода роста диаметров стволов и поперечных размеров крон.
6. При установке ветроколеса ВЭУ у заветренной опушки полезащитной лесополосы на высоте 1,5Н эффект совмещения ВЭУ с одно-трехрядными лесополосами - положительный и составляет 44-57%, а с четырех и пятирядными - отрицательный и составляет 48-56%. При размещении ветроколеса ВЭУ на высоте ЗН эффект во всех вариантах рядности лесополос положителен и составляет 20-70%. Нежелательно размещать ветроколесо на высоте 4Н, а саму ВЭУ с наветренной стороны лесополосы.
7. В целом, можно считать, что совмещение ВЭУ с обычными линейными лесополосами малоэффективно по двум причинам. Во-первых, рядность лесных полос здесь неоднозначно влияет на работу ВЭУ, а во-вторых, при смене направления ветра эффективность работы ВЭУ очень сильно изменяется и часто в худшую сторону.
8. Выгоднее размещать ВЭУ в середине куртинных лесонасаждений.
9.С точки зрения конфигурации площади под одиночным куртинным лесонасаждением, ее лучше всего иметь в форме равностороннего многоугольника. При этом необходимо стремиться к увеличению сторон, но не превышать размер, равный 50 м.
10. Полевые опыты полностью корреспондируются с модельными и отражают те же закономерности.
11. При групповом размещении модулей лесокомплекса совмещенных с ВЭУ выявлены следующие закономерности. Чем меньше разрывы между модулями, тем выше скорость ветра над модулями и в разрывах между ними. При увеличении длины и ширины модулей лесокомплексов эффект от совмещения ВЭУ с модулями лесокомплексов увеличивается.
12. Чем выше лесонасаждения, тем эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением выше.
13. Высота установки ветроколеса ВЭУ в оптимуме определяется конфигурацией, размерами и ориентацией по отношению к ветру лесонасаждения, с которым совмещается ВЭУ. При соотношении длины и ширины лесонасаждения близком к 1 она составляет 1,5Н.
14. При одиночном размещении лесонасаждения с ВЭУ оптимизация этого комплекса должна включать следующие позиции:
- расчет средневзвешенной скорости ветра и времени его воздействия на ВЭУ;
- установление проектной высоты лесонасаждения с учетом категории ле-сопригодности почвогрунтов;
- выбор оптимальной длины, ширины и ориентации лесонасаждения к ветру.
При групповом совмещении ВЭУ с лесонасаждениями необходимо дополнительно осуществлять учет параметра, характеризующего величину разрывов между модулями комплекса лесонасаждений.
15. Разработанная модель и ее компьютерная реализация вполне корректны и дают близкие с реальными результаты. Ошибка расчетов не превышает 3,5%.
16. Математическая модель экономической оценки эффективности работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением включает все необходимые позиции, позволяющие в динамическом режиме учитывать ростовые показатели древо-стоев по высоте, диаметрам стволов, по ширине крон, ход изменения их с возрастом, дает возможность рассчитывать скоростной режим ветра над лесонасаждением, энергетические показатели работы ВЭУ и их стоимостные характеристики, затраты на создание лесонасаждений и чистый доход от совмещения ВЭУ с лесонасаждением.
17. Эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями, имеющими разные параметры, в стоимостном выражении колеблется от 38 до 61% (в среднем 43-46%). Причем эффект бывает тем больше, чем выше лесонасаждение, больше его плотность, выше скорость ветра и больше повторяемость ветров с рабочими скоростями. При большей площади, занимаемой куртинами эффект также выше.
18. Способ использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ (патент № 2321769) перспективен и с успехом может быть использован на практике.
Предложение производству
1. Зонирование территории Северного Кавказа и Нижнего Поволжья по ветроэнергоресурсам может быть использовано при проектировании комплексов «лесонасаждение - ВЭУ»; оптимизации их параметров и при разработке противодефляционных мероприятий в зонах проявления ветровой эрозии.
2. Классификационные материалы и компьютерная программа для определения лесопригодности почвогрунтов могут быть использованы проектными организациями при прогнозе условий произрастания древесных культур на осваиваемой территории не только при создании комплексов «лесонасаждение - ВЭУ», но и в полезащитном лесоразведении.
3. Разработка по морфометрии древостоев может быть использована проектными организациями в прогнозе возрастной динамики параметров как куртинных лесонасаждений, так и полезащитных лесных полос.
4. Теоретическая база и пакет прикладных компьютерных программ могут быть широко использованы в агролесомелиоративной практике вообще, и ветроэнергетической в частности.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
1. Турко С.Ю. Энергоемкость и капиталоемкость создания защитных лесных насаждений на светло-каштановых почвах Волгоградской области / КС. Сергеева, С.Ю. Турко//Аграрный вестник Урала. -№12 (54). -2008. - С. 84-86.
2. Турко С.Ю. Использование лесонасаждений для повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / В И. Петров, СЮ. Турко, Ю.И. Васильев //Доклады РАСХН. - №2. - 2009. - С. 24-27.
3. Turko S. Yu Use of Forest Plantations for Increasing Energy Output of Wind Power Plants /V.l. Petrov, S.Yu.Turko and Yu.I. Vasil'ev // Agricultural Sei. -№2.-2009.-P. 24-26.
4. Турко, С.Ю. Методика прогноза морфометрических характеристик и долговечности полезащитных лесных полос / Ю.И. Васильев, Л.И. Абакумова, С.Ю. Турко, В.М. Кретинин и дрУ/Волгоград, ВНИАЛМИ, 2005. - 44 с.
5. Турко, С.Ю. Долговечность и максимальная высота древостоев лесонасаждений на почвогрунтах разной категории лесопригодности / С.Ю. Турко, Ю.И. Васильев // Сборник материалов по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых за 2005-2006 гг. Воронеж, 2006. -С. 197-200.
6. Турко С.Ю. Эколого-экономические аспекты влияния систем полезащитных лесных полос на землях подверженных дефляции / Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин, С.Ю. Турко и др. // Научные сообщения КДН, бюл. №15., 2006.
- С. 62-69.
7. Турко, С.Ю. Ветроэнергетика и ее возможности на юге и юго-востоке европейской части России / С.Ю. Турко, В.И. Петров // Биологические основы устойчивого развития Волго-Каспийского природного комплекса.
- М.: «Современные тетради», 2006. - С. 235-240.
8. Турко, С.Ю. Перспективы использования ветровой энергии в аграрных ландшафтах / С.Ю. Турко // Материалы международной школы молодых ученых. - «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства (11-14 июля 2006 г.). - Волгоград, HB НИИСХ, 2006. - С. 297-299.
9. Турко, С.Ю. Оценка экологического потенциала лесных насаждений произрастающих на территории сухостепной и полупустынной зон Волгоградской области / С.Ю. Турко, И.С. Сергеева // Лесное хозяйство Поволжья. - Саратов, Научная книга, 2007. - С. 128-134.
10 Турко, С.Ю. Лесонасаждение как мощный фактор повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / С.Ю. Турко, В.И. Петров, Ю.И. Васильев // Сб. Роль и место агролесомелиорации в современном обществе. - Волгоград, ВНИАЛМИ, 2007. - С.208-215.
11. Турко, С.Ю. Влияние размещения и параметров лесокомплексов на работу ветроэнергетических установок / С.Ю. Турко // Сб. Защитное лесоразведение, мелиорация и проблемы земледелия в РФ. - Волгоград, ВНИАЛМИ. -2008.-С. 104-106.
Подписано в печать 02.11.2009. Заказ 15. Тираж 100 экз. Объем 1 печ. л. Бумага офсетная 400062, г. Волгоград -62, Университетский пр.; 97, а/я 2153, Печатно-множительный участок ГНУ ВНИАЛМИ.
Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Турко, Светлана Юрьевна
Введение.
Глава 1. История и современное состояние вопроса развития ветроэнергетики и возможности использования лесонасаиедений для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок (ВЭУ).
1.1 Влияние лесных полос и куртинных лесонасаждений на трансформацию воздушных потоков.
1.2. Развитие ветроэнергетики в мировой практике и в России.
1.3. Возможности использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок (ВЭУ).
Глава 2. Программа и методика исследований.
2.1. Программа исследований.
2.2. Методика исследований.
2.2.1. Оценка ветровой деятельности на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье с точки зрения использования ветроэнергетики.
2.2.2. Закономерности возрастного формирования древостоев и их долговечность на землях разной лесопригодности на предкавказских черноземах и почвах каштанового типа.
2.2.3. Исследовать формирование режима скоростей ветра над кронами лесонасаждений и установить пределы повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок (ВЭУ) совмещенных с лесонасаждениями.
2.2.4. Разработка макетного образца маломощной ВЭУ для проведения полевых экспериментов при совмещении ВЭУ с лесонасаждениями.
2.2.5. Исследовать в полевых условиях и установить натурный эффект совмещения ВЭУ с лесонасаждениями для идентификации материалов модельных экспериментов в полевых исследованиях.
2.2.6. Разработка математической модели и ее компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных параметров и наиболее рациональных режимов работы комплекса «лесонасаждение - ВЭУ».
2.2.7. Экономическая оценка работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на отрытом пространстве с использованием имитационного моделирования.
2.2.7.1. Математическая модель экономической оценки эффективности работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на открытом пространстве.
2.2.7.2. Оценочные экономические расчеты работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждениями и размещенных на открытом пространстве в разных природно-климатических условиях.
Глава 3. Ветровой режим на юге и юго-востоке европейской части
России.
Выводы.
Глава 4. Закономерности возрастного формирования древостоев и их долговечность на землях разной лесопригодности на предкавказских черноземах и почвах каштанового типа.
4.1. Теоретическая база для прогноза формирования древостоев в куртинных и линейных лесонасаждениях совмещенных с ВЭУ.
Выводы.
Глава 5. Исследование характера формирования режима скоростей ветра над кронами лесонасаиедений и установление пределов повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок (ВЭУ) совмещенных с лесонасаждениями.
Выводы.
Глава 6. Математические модели и их компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных режимов работы комплексов «лесонасаждение - ВЭУ».
6.1 Выбор параметров комплекса «лесонасаждение - ВЭУ» при одиночном размещении лесонасаждения в пространстве с учетом ее проектной высоты.
6.2 Оптимизация совмещения ВЭУ с лесонасаждениями при групповом их размещении.
6.3 Динамическая математическая модель и ее компьютерная реализация для оценки эффекта от совмещения ВЭУ с лесонасаждением с учетом возрастных изменений последнего.
Выводы.
Глава 7. Экономическая оценка работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на открытом пространстве с использованием имитационного моделирования.
7.1. Математическая модель для экономической оценки эффективности работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на открытом пространстве.
7.2. Оценочные экономические расчеты работы ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями и размещенных на открытом пространстве в разных природно-климатических условиях.
Выводы.
Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оценка возможностей применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок"
Добыча и использование традиционных энергоресурсов, само функционирование и развитие топливно-энергетического комплекса ТЭК оказывают чрезвычайно большое дестабилизирующее воздействие, как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. На долю ТЭК приходится половина всех загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу от стационарных источников, более 15% сбросов загрязненных сточных вод [14, 83]. Разработка открытых, наиболее дешевых, месторождений энергоресурсов в ТЭК приводит к появлению нарушенных земель, поскольку зачастую природные ресурсы расходуются расточительно и неэффективно. Во многих регионах России экологическая ситуация обостряется.
На состоявшейся в июне 1992 г. конференции ООН по окружающей среде Россия была названа в группе самых загрязненных в экологическом отношении стран на планете. Если в недавнем прошлом Россия воспринималась развитыми капиталистическими странами как источник военной опасности, то в настоящее время она представляет экологическую опасность для мирового сообщества. Экологическая безопасность — проблема, от решения которой во многом зависит и будущее реформируемой России. Поэтому должно быть осуществлено решение наиболее актуальных прикладных и фундаментально-методологических проблем эколого-безопасного развития страны. Реализация принимаемых программ должна приводить к разработке научных основ экологической политики России, созданию соответствующего комплекса практических мер и технических средств обеспечения экологической безопасности страны. С точки зрения хозяйствования важен поиск экономии расхода энергоресурсов, а с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных ресурсосберегающих вариантов решения энергетических проблем.
Одним из путей снижения остроты указанных выше проблем, а также обеспечения в большей мере энергоресурсами хозяйственных комплексов страны является использование ветровой энергии. Причем, для России с ее бескрайними просторами, когда между соседними населенными пунктами могут быть огромные расстояния, наибольший интерес в настоящее время представляют автономные «ветряки».
Энергетический потенциал «мягких» альтернативных источников энергии, включая и движущиеся воздушные массы, достаточно высок, но сейчас их широкое использование зачастую сдерживается либо значительными техническими трудностями, либо какими-то ограничивающими факторами. И хотя имеется много примеров удачного и относительно дешевого применения технологий для нетрадиционных энергоисточников, особенно ветроэнергетики, массовое их распространение возможно лишь по мере удешевления научно-технических решений, повышения их отдачи и надежности. Если удастся значительно снизить стоимость производства электроэнергии от ветряков (для России главным образом автономных), то этот вид энергетики, несомненно, будет иметь большое будущее. Очевидно, что основные усилия при этом должны быть сосредоточены на двух направлениях: во-первых, на повышение эффективности работы самого генерирующего устройства ветроэнергетической установки (ВЭУ), во-вторых — на удешевление и усовершенствование обслуживающего её оборудования. Одним из весьма эффективных способов повышения коэффициента полезного действия ветроэнергетических установок является регулирование определенным образом силы ветрового источника. При этом могут найти широкое применение лесные насаждения, являющиеся достаточно мощным трансформатором ветровых потоков. В частности, Н.Г. Макаренко и А.Н. Макаренко [94] используют лесные насаждения как направляющие воздушный поток стенки. Воздушный поток встречает на своем пути радиально или тангенциально размещенные лесные насаждения и стекает в точку размещения ветрового колеса наращивая свою мощность, естественно, повышая эффективность его работы ВЭУ.
Как показывают многочисленные эксперименты [55, 148], над лесонасаждениями скорость ветра также существенно повышается. Это вполне закономерно и вытекает из теории неразрывности воздушных течений, равенства расходов в сечениях перед и над лесонасаждением. Вместе с тем, как теория, так и практика показывают, что степень трансформации воздушных течений, под воздействием лесонасаждений, и увеличение скорости ветра над ними обуславливаются многими факторами. К ним относятся: параметры лесных насаждений (высота, ширина, длина, форма кронового пространства, ажурность), состояние атмосферы, шероховатость подстилающей поверхности и т. д.
Следует отметить и ещё один момент, а именно то, что в течение времени ветер меняет своё направление. Поэтому на ветровой режим над лесным насаждением существенно влияет и этот фактор. Недоучет его может значительно снизить энергоотдачу ВЭУ при совмещении их с лесными насаждениями и не позволит оптимизировать работу комплекса «лесонасаждение — ВЭУ».
Все отмеченные обстоятельства и обусловили комплекс опытной и теоретической работы в рамках прорабатываемой темы.
Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось научное обоснование и разработка методологии оптимизации параметров системы «лесонасаждение - ВЭУ»; разработка теоретической и практической базы для функционального и экономического обоснования создания таких комплексов в различных природно-климатических условиях Европейской части России, а также практических приемов их эксплуатации.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
- изучить потенциальные возможности ветроэнергетики на юге и юго-востоке Европейской части России;
- исследовать ветровой режим в зоне контакта ветра с лесными насаждениями и на разном удалении от них в условиях варьирования ажурности, высоты, ширины и протяженности линейных лесонасаждений;
- изучить работу ветроэнергетических установок совмещенных с одиночными лесными насаждениями или с их системой;
- разработать математическую модель и на её базе компьютерную программу для выбора оптимальных параметров комплексов «лесонасаждение — ВЭУ», применительно к разным природно-климатическим условиям;
- разработать математическую модель и компьютерную программу для экономической оценки работы создаваемых комплексов «лесонасаждение -ВЭУ», имеющих разные геометрические параметры;
- сделать оценочные расчеты для различных территорий юга и юго-востока Европейской части России.
Объекты исследований и фактический материал. Объектами исследований являлись куртинные комплексы, совмещенные с модельной переносной ветроэнергетической установкой (ВЭУ) на территории ОПХ «Качалинское», ОНО «Волгоградское» и ОПХ «Орошаемое» (Волгоградская обл., почвы каштанового типа). Теоретическая проработка осуществлялась на базе фондовых материалов, полученных ранее в аэродинамической лаборатории ВНИАЛМИ и с помощью имитационного моделирования. По ветровому режиму объектом исследования являлась территория Северного Кавказа и Нижнего Поволжья в целом.
Научная новизна. Впервые установлены закономерности работы ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями, имеющими различные параметры по плотности, геометрическим размерам, высоте. Разработан способ повышения эффективности работы ВЭУ (патент №2321769) и определены оптимальные геометрические и стереометрические параметры лесонасаждений и оптимальное размещение ВЭУ в их пределах. Определены основные ростовые показатели древостоев в куртинных лесонасаждениях на почвах каштанового типа и разработана теория прогноза их динамики в разных лесорастительных условиях. Создана теоретическая база и компьютерная программа для прогноза характера формирования лесонасаждения и эффективности работы ВЭУ в системе лесонасаждений с учетом их роста в конкретных почвенно-климатических условиях и характера ветровых нагрузок. Разработана математическая модель и выполнена её компьютерная реализация для экономической оценки вариантов совмещения ВЭУ с лесонасаждениями.
Обоснованность и достоверность результатов исследований. Обеспечена комплексной проработкой темы с использованием методов математической статистики, пакетов стандартных прикладных программ типа: «Excel» («Microsoft office», USA), «STATISTIC 6.0» (Start soft/ Inc., USA) и подтверждается современным научно-методическим уровнем, постановкой лабораторных и полевых опытов, что позволило получить достоверные результаты и дать рекомендации производству.
Практическая и теоретическая значимость работы. Полученные экспериментальные данные показали, что за счет совмещения ВЭУ с лесонасаждениями можно существенно повысить эффективность работы ВЭУ и значительно расширить ареал рентабельной эксплуатации ВЭУ при существующих ветровых нагрузках. Теоретические разработки на базе компьютерной технологии дают возможность для выбора и обоснования оптимальных параметров комплекса «лесонасаждение — ВЭУ» с учетом эдафических факторов роста лесонасаждений и ветровых нагрузок, что позволяет проектировать и создавать в регионе исследования наиболее выгодные в экономическом отношении комплексы и режимы работы ВЭУ.
Основные положения выносимые на защиту. На защиту выносятся:
- оценка ветрового режима юга и юго-востока Европейской части России с точки зрения развития на отмеченной территории ветроэнергетики;
- возможность использования лесонасаждений для повышения энергоотдачи ВЭУ;
- обоснование оптимальных параметров лесонасаждений при совмещении их с ВЭУ;
- методология, математическая модель и ее компьютерная реализация для выбора оптимальных параметров комплексов «лесонасаждение — ВЭУ»;
- методология, математическая модель и ее компьютерная реализация для экономической оценки работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждениями, имеющими различные параметры;
- оценочные материалы работы комплексов «лесонасаждение — ВЭУ» для различных территорий юга и юго-востока Европейской части России.
Личный вклад автора. Автором разработана программа исследований, выполнены полевые и лабораторные эксперименты, сбор фондового, полевого и литературного материала, проведен его анализ, сделаны статистическая и аналитическая обработки материала. Обоснованы теоретические положения диссертационной работы, разработаны методология, математические модели и алгоритмы компьютерных программ для выбора оптимальных параметров комплексов «лесонасаждение — ВЭУ» и их экономической оценки. Составлены выводы и даны практические рекомендации. Опубликованные работы написаны лично соискателем или при непосредственном его участии.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты доложены на Ученом Совете ВНИАЛМИ при обсуждении ежегодных итогов работ в рамках тематического плана ВНИАЛМИ по разделу 03.05.01.01.06 в 20052008гг. (№ Госрегистрации 01.2.00 109314; 01.2.006 11909), а также на конференциях: «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Волгоград, НВ НИИСХ, 2006 г), « Роль и место агролесомелиорации в современном обществе» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2006 г), «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008 г), конференции, посвященной 85-летию факультета «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» (Саратов, Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, 2007 г).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах разных издательств, в том числе 3 работы в издательствах рекомендованных ВАК Министерства образования РФ. Общий объем публикаций составляет 5,5 п. л.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 283 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, содержит 38 таблиц, 53 рисунка и 21 приложение. Список используемой ли
Заключение Диссертация по теме "Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов", Турко, Светлана Юрьевна
Выводы
1. Алгоритм модели функционирования ВЭУ совмещенной с лесонасаждением охватывает все наиболее важные позиции, характеризующие эффективность работы ВЭУ и формирования лесонасаждения в возрастном аспекте. Он включает: блок расчета ростовых показателей древостоя и параметров лесонасаждения; блок расчета скоростного режима ветра над лесонасаждением; блок расчета энергетических показателей работы ВЭУ и стоимостной оценки эффекта от совмещения ВЭУ с лесонасаждением, алгоритм позволяет варьировать исходными параметрами и рассматривать различные сочетания природных, технических и организационных факторов, обуславливающих работу ВЭУ.
2. При экономической оценке работы ВЭУ в комплексе с лесонасаждением важной статьей являются затраты на создание лесонасаждений. Разработанная компьютерная программа позволяет определять их на энергетической основе с использованием справочных данных и технологических карт и дает возможность выбирать оптимальный вариант.
3. Расчеты показали, что в современных условиях затраты на создание 1 га лесонасаждений составляют: в сухой степи - 31406 руб., в полупустыне — 31450 руб.
4. Влияние лесонасаждений на ветер изменяется в течение жизни их древостоя. Поэтому при экономической оценке необходимо брать весь период роста и функционирования древостоя. При этом, в то время, когда трансформирующий эффект лесонасаждений оказывается низким ветроколесо ВЭУ, совмещенное с лесонасаждением, должно устанавливаться на такой же высоте как на открытом пространстве.
5. Заметное положительное влияние лесонасаждений на работу ВЭУ проявляется с 6-7-летнего возраста. При этом ветроколесо ВЭУ (типа ромашки) должно устанавливаться на высоте 1,5-2 Н (в зависимости от диаметра ветроколеса). Сама ВЭУ устанавливается в середине лесонасаждения с отклонением сторон, близким к 1.
6. Эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением куртинного типа зависит от высоты, длины, ширины, плотности и конфигурации лесонасаждения, его ориентации в пространстве, скоростного режима территории. Чем больше высота, длина и ширина лесонасаждения, тем он больший. Выше он и при более высоких скоростях ветра, большей повторяемости рабочих скоростей.
7. При изменении длины и ширины лесонасаждений от 30 до 67 м эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением, из расчета долговечности древостоя равной 40 годам, варьирует от 28 до 61% (в среднем равен 46%). При небольших размерах куртин - от 10 до 20 м он снижается до 18-26% (в среднем 22%).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования убедительно свидетельствуют о том, что Нижнее Поволжье и Северный Кавказ являются очень перспективными регионами для освоения ветровой энергии. Здесь практически на 70-80% территории удельная энергия ветра даже в минимальном варианте подсчета составляет от 200-250 до л
500 Вт/м , причем такой режим ветра бывает 50-60% времени в году. По максимальному же варианту (см. рис. 3.8) энергия ветра может лежать в пределе от л
300-350 до 700 Вт/м . На отдельных же небольших участках этот показатель л может достигать даже 700-900 Вт/м . На отмеченной территории ВЭУ могут использоваться не только как механические приводы различных устройств (насосов, молотилок и др.), но и как агрегаты, вырабатывающие электроэнергию. Причем, для России с ее обширной территорией и невозможностью полноценного охвата всей территории централизованным электроснабжением, наибольший интерес представляют автономные, сравнительно небольшой мощности ветроэнергетические установки.
Наиболее активно ветровая деятельность на рассматриваемой территории проявляется в первом и последнем квартале года. В летний период она резко снижается, но даже в этот период во многих случаях удельная энергия не снижается ниже 180-185 Вт/м , т.е. она все равно выше нижнего уровня рентабельности.
Поскольку совмещение ВЭУ с лесонасаждениями позволяет повысить энергетические возможности ветра примерно на 30-40% даже на тех территориях, где энергетические возможности ветра ниже порога рентабельности (< 150 Вт/м) могут быть с успехом использованы в ветроэнергетической практике.
Наши исследования и опыт более ранних исследователей, занимавшихся изучением мелиоративных свойств лесных полос, показывают, что лесонасаждения являются достаточно мощными перераспределителями воздушных потоков. В слое до высоты лесонасаждения на удалении от нее 5-7 Н в наветренную и 25-30 Н в заветренную сторону скорости ветра снижаются. Что же касается области над лесонасаждениями, то здесь наоборот, они возрастают. Вполне очевидно то, что эти участки пространства можно использовать, совмещая ВЭУ с лесонасаждениями. Опыты показали, что лесные насаждения непродуваемой конструкции в области над кронами повышают скорость ветра на 20-25%. Лесные насаждения с ажурностью 40-60% увеличивают ее на 12-18%. Учитывая же то, что энергия ветра пропорциональна кубу скорости, можно ожидать увеличение ее в максимуме на 40-95%. Но это в максимуме, а в реальной действительности, из-за того, что воздушный поток над лесонасаждением анизотропен (см. рис. 5.7), это увеличение в среднем составляет только 26-48%. Увеличение энергии ветра над лесонасаждением зависит и от других факторов, в частности от высоты, длины и ширины лесонасаждения. Поэтому важно знать, каким образом эти характеристики изменяются с возрастом лесонасаждения, и как зависят от лесорастительных условий их местопроизрастания.
В этом плане важна разработанная при нашем участии классификационная таблица лесопригодности почвогрунтов для аридной зоны страны. В ней выделены 4 категории лесопригодности почвогрунтов и по каждой из них приведены диапазоны определяющих факторов и коэффициенты значимости по каждому фактору. Способ использования отмеченной таблицы достаточно прост и заключается в следующем: По каждому показателю, приведенному в таблице, выбирается нужный диапазон значений и фиксируется коэффициент приведения, ему соответствующий. Затем каждый из зафиксированных коэффициентов приведения умножается на соответствующий индекс категории лесопригодности почвогрунтов и все произведения суммируются. Полученная сумма делится на число используемых для анализа показателей (в данном случае 12) и фиксируется значение интегральной категории лесопригодности почвогрунтов. Для большей оперативности может также использоваться компьютерная программа, приведенная в работе (приложение 17). В основе ее лежит все та же таблица, но расчет, после ввода необходимой информации, осуществляется в автоматическом режиме.
Определение категории лесопригодности почвогрунтов важно по двум причинам. Во-первых, она определяет параметры лесонасаждения и их динамику роста в возрастном аспекте, а во-вторых, регламентирует долговечность лесонасаждения — параметр немаловажный при экономических расчетах совмещения ВЭУ с лесонасаждением.
Исследованиями установлено, что долговечность у разных древесных пород с группой лесопригодности почвогрунтов связана нелинейно, а точнее, параболической зависимостью. Максимальная же высота древостоя соотносится с категорией лесопригодности почвогрунтов линейно, причем с увеличением категории лесопригодности она уменьшается.
Проведенные исследования в ОПХ «Качалинское» в куртинных, модульных и линейных лесонасаждениях убедительно показали, что ход роста древостоев хорошо описывается зависимостью Томазиуса [87], но при этом ростовые показатели Нш„ Кн, С„ необходимо корректировать с учетом категории лесопригодности почвогрунтов. В работе показано, что соотношения ростовых показателей Кн и Сн при конкретной категории лесопригодности почвогрунтов с таковыми у почвогрунтов первой категории носят соответственно экспоненциальный и параболический характер. Таким образом, зная значения Кн и Сн для конкретной древесной породы при первой категории лесопригодности почвог-рунта всегда можно найти величины их при заданной его категории. Проведенные с таким подходом расчеты показали, что формула Томазиуса вполне приемлема при прогнозе параметров лесонасаждений в возрастном аспекте и дает достаточно близкие к реальным результаты (ошибка не превышает 3-5%).
Анализ данных об эффекте совмещения ВЭУ с обычными лесными полосами, когда ВЭУ размещается на опушках лесных полос, показал, что он бывает не всегда положительным и очень сильно зависит от направления ветра, высоты установки ветроколеса ВЭУ и рядности лесополосы. Если ветер имеет такое направление, что ВЭУ оказывается на наветренной стороне лесной полосы, то эффект от совмещения ВЭУ с лесной полосой при любом количестве рядов в ней бывает отрицательным и снижение энергоотдачи ВЭУ составляет порядка
25-40%. В том случае, когда ВЭУ оказывается на заветренной стороне, то при количестве рядов в лесной полосе 1-3 эффект бывает положительный и составляет 44-57%, а при количестве рядов в лесной полосе 4-5, наоборот, он бывает отрицательным и снижается на 48-56%.
Таким образом, однозначно можно утверждать, что совмещение ВЭУ с обычными линейными лесными полосами и размещение их на опушках лесных полос нерационально.
Неоднозначно совмещение ВЭУ с лесонасаждениями куртинного типа, когда ВЭУ размещается в их середине. Во-первых, здесь надо помнить то, что скорости ветра над куртинами повышаются в меньшей степени, чем над лесными полосами. Причем это повышение тем меньше, чем меньше длина куртины. С практической точки зрения очевидно не следует иметь куртины длиной менее 30 м. В этом случае потери в скорости ветра над куртинами не превышали бы 30% по сравнению с теми, которые имели бы место у линейных лесных полос. Во-вторых, нужно помнить и то, что эффект от влияния конфигурации лесонасаждения и здесь не исключается, т.е. куртины с очень малым соотношением их ширины (Вл) и длины (L), при размытой розе ветров, менее эффективно повышают скорости ветра в области над их древостоем. Наиболее выгодными и более эффективными с точки зрения перераспределения скорости ветра над лесонасаждениями, а также малореагирующими на розу ветров, являются куртины с соотношением Вл/L близким к единице.
Размещение модулей лесокомплексов в крестообразном, V-образном и линейном варианте позволяет использовать дополнительный эффект (конфу-зорный), связанный с поджатием воздушных потоков в месте между модулями лесокомплексов. Закономерности работы модулей в целом аналогичны тем, которые имеют место при одиночном размещении куртинных лесонасаждений. Однако степень увеличения скорости ветра над модулями здесь несколько большая. В промежутках между модулями с их уменьшением степень повышения скорости ветра, а следовательно и прибавка вырабатываемой электроэнергии ВЭУ размещенных в них, возрастают. При групповом размещении модулей лесокомплексов, как и при одиночном, наиболее выгодным соотношением Вл и L является величина, близкая к единице.
Этот вывод важен еще и потому, что в этом случае нет необходимости учитывать изменения параметров Вл и L в функции направления ветра, а также проводить корректировку расчетов в зависимости от ориентации модулей в пространстве. Таким образом, в этом случае значительно упрощается задача описания функционирования ВЭУ совмещенной с лесонасаждением с учетом возраста лесонасаждения и высоты установки ветроколеса ВЭУ.
Обобщение полученного материала и математическая его интерпретация позволила, с одной стороны, составить математическую модель работы комплекса «лесонасаждение — ВЭУ» и встроить в нее блок экономической оценки, учитывающий как затраты на создание лесонасаждений, так и стоимость электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ за весь период жизни лесонасаждения при изменяющихся его параметрах. Реализация этой модели в компьютерной программе и сделанные с ее помощью расчеты показали следующее:
1. Эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями, имеющими оптическую плотность 0,15-0,35 и высоту 9-11 м, при средней скорости ветра 6,2-6,8 м/с и повторяемости ветров с рабочими скоростями 57-65% в обезличенном варианте (без привязки к конкретному месту), составляет 31-53%. Он бывает тем больше, чем выше лесонасаждение, больше его плотность, выше скорость ветра и больше повторяемость ветра с рабочими скоростями;
2. Эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье лежит примерно на том же уровне (28-61%, в среднем 46%) и зависит от тех же параметров.
Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Турко, Светлана Юрьевна, Волгоград
1. Адамович, М. Энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства в странах - членах СЭВ / М.Адамович // Международный сельскохозяйственный журнал. - 1980, № 2. - с. 94-97.
2. Адрианов, С.Н. Новое в полезащитном лесоразведении на Алтае / С.Н Адрианов. Барнаул. - 1960. - 52 с.
3. Адрианов, С.Н. Полезащитное лесоразведение в степи / С.Н. Адрианов. -М.:1962. -41 с.
4. Адрианов, С.Н. Вопросы агролесомелиоративного обоснования дифференцированного применения агротехники / С.Н. Адрианов // Тр. Инст. экспериментальной метеорологии. 1968, вып. № 4. - с. 15-17.
5. Анучин, Н.П. Лесная таксация / Н.П. Анучин. М. - Л.: Гослесбумиздат. -1960.-520 с.
6. Альбенский, А.В. Агролесомелиорация / А.В. Альбенский М.: Сельхозиз-дат,- 1956.-744 с.
7. Антонов, Е.В. Влияние молодых полезащитных лесных полос на снегорас-пределение / Е.В. Антонов // Тр. Казахского НИИЛХ. 1966, т.VI. - с. 9-17.
8. Арманд, Л.Л. Физико-географические основы проектирования сети полезащитных лесных полос / Л.Л. Арманд. М.: Изд-во АН СССР. - 1961. - 367 с.
9. Базаров, Е.Н. О биоэнергетической оценке машинных технологий / Е.И. Базаров // Доклады ВАСХНИЛ. 1980, № 2. - с. 37-38.
10. Балагур. П.С. Применение энергетического анализа для оценки эффективности технологий возделывания полевых культур / П.С. Балагур, А.В. Тетю. Кишинев. - Молд. НИТИ. - 1983. - 23 с.
11. Баренблатт, Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика / Г.И. Баренблатт. Л.: Гидрометеоиздат. - 1978. - 207 с.
12. Бартенев, И.М. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981-1990гг. (часть IV), лесное хозяйство и защитноелесоразведение / И.М. Бартенев, С.Н. Бастрыкин, В.И. Безель и др. М.-.1981. - 259 с.
13. Бобылев, С.Н. Экономика природопользования / С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. -М.: ТЕИС. 1997.С. 136-137.
14. Бодров, В.А. Деревонасаждения, как меры борьбы с засухой / В.А. Бодров, С.М. Зепалов. — Саратов, Саратовское государственное издательство. 1935. - 82 с.
15. Бодров, В.А. Лесоводственный метод борьбы с засухой / В.А. Бодров. М.: Гослесбумиздат. - 1950. - 98 с.
16. Бодров, В.А. Лесная мелиорация / В.А Бодров. М. - Л.: Гослесбумиздат. -1952.-271 с.
17. Бозриков, В.В. О размещении полезащитных лесных полос на полях севооборотов / В.В. Бозриков // Сб.: Материалы второй межреспубликанской конференции по землеустройству республик Средне Азии и Казахстана. Алма-Ата. — 1969. - с. 3-5.
18. Борисов, Ю.П. Математическое моделирование радиосистем / Ю.П. Борисов. М.: Советское радио. - т 1976. - 295 с.
19. Будыко, М.И. К постановке экспериментальных исследований метеорологической эффективности полезащитных лесополос / М.И. Будыко, М.М. Юдин // Тр.ГГО. Л.:1952„ Вып.29(91). - с. 105-114.
20. Бютнер, Э.К. Динамика приповерхностного слоя воздуха / Э.К. Бютнер. -Л.: Гидрометеоиздат. 1978. - 157с.
21. Бяллович, Ю.П. Новые данные о влиянии полезащитных лесных полос на скорость ветра / Ю.П. Бяллович // Метеорология и гидрология. 1939, № 7-8. - с. 95-103.
22. Васильев, М.Е. Новые данные по агролесомелиоративной эффективности полезащитных полос разной конструкции / М.Е. Васильев // Вестник сельскохозяйственной науки. Алма-Ата. - 1964., №3. - с. 115-124.
23. Васильев, М.Е. Особенности защитного лесоразведения в Целинном крае / М.Е. Васильев, Г.Г. Ибрагимов. -М.: Сельхозгиз. 1965. - 172 с.
24. Васильев, М.Е. Влияние конструкций полезащитных лесных полос на их производительность / М.Е. Васильев, И.И. Болдырев // Тр.Целиноградского с/х института. Целиноград. - 1968., т. 4. - вып. 2. - с. 172-178.
25. Васильев, М.Е. Лесомелиоративное устройство территории / М.Е. Васильев // Экономика сельского хозяйства. 1970.,№ 9. - с. 84-87.
26. Васильев, Ю.И. Методическое руководство по размещению лесонасажденийна пастбищах, животноводческих комплексах и фермах / Ю.И. Васильев, Е.С. Павловский, В .И Петров и др. Волгоград. - ВНИАЛМИ. - 1988. - 35 с.
27. Васильев, Ю.И. Методические рекомендации по обоснованию оптимальных параметров систем полезащитных лесных полос на землях, подверженных ветровой эрозии / Ю.И. Васильев, М.И. Долгилевич, А.Н. Сажин и др. Волгоград. - ВНИАЛМИ. - 1989. - 59 с.
28. Васильев, Ю.И. Эффективность систем лесных полос в борьбе с дефляцией почв / Ю.И. Васильев. Волгоград, ВНИАЛМИ. - 2003. - 176 с.
29. Васильев, Ю.И. Методика прогноза морфометрических характеристик и долговечности полезащитных лесных полос / Ю.И. Васильев, Л.И. Абакумова, С.Ю. Турко и др. М.: РАСХН. - 2005. - 44 с.
30. Васильев, Ю.И. Эколого-экономические аспекты влияния систем полезащитных лесных полос на землях подверженных дефляции / Ю.И. Васильев, А Н. Сажин, С.Ю. Турко и др. // Научное сообщение КДН бюл. № 15. - Волгоград. - Издатель. - 2006. - с. 62-69.
31. Васильев, В. Ветер, ветер, ты могуч / В. Васильев, И. Лобановский // Деловой экономический журнал. 2004, № 1(4). - с. 18-19.
32. Ветер, ветер, ты могуч / http: // www.sev.ru / stat veter / index.php.
33. Ветровая энергетика / http: // www.ens.dk.
34. Винтер, А.В. Энергия ветра как мощный фактор хозяйственного освоения пустынь / А.В. Винтер, Н.М. Тихомиров // Пустыни СССР и их освоение. М. - Л.: Издательство АН СССР. - с. 520-565
35. Волков, О. Капитал в мельницы / О. Волков, Л. Горский // Российская газета от 11 декабря 2007 г.
36. Вудруфф, Н. Изучение макетов защитных лесных полос при помощи аэродинамической трубы / Н Вудруфф, А. Цинг // Уход за лесом и лесные полосы -М.:1957. с. 291-303.
37. Галайдина, И.И. Влияние лесных полос различных конструкций на микроклимат и урожайность сельскохозяйственных культур/ И.И. Галайдина// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. -Свердловск. 1968. - 24 с.
38. Голубева, Л.А. Влияние аллейных насаждений на затихание ветра и снегоотложение / JI.A. Голубева // Лесное хозяйство. 1940, № 5. - с. 7-9.
39. Голубева, Л.А. Влияние лесных полос различной конструкции на микроклимат и снегоотложение / Л.А. Голубева // Итоги НИР в области агролесомелиорации за 1939г. М.:1941. - с. 11-21.
40. Гольцберг, Г.И. Экспедиция по изучению атмосферной турбулентности среди полезащитных полос / Г.И. Гольцберг // Тр. ГТО.-1952, вып.29(91). — с. 11-14.
41. Гольцберг, Г.И. Метеорологическая эффективность продуваемых лесных полос разной конструкции / Гольцберг Г.И. // Тр. ГТО.-1954, вып.44(108). с. 104-112.
42. Гольфанд, И.А. Против пыльных бурь/ И.А. Гольфанд// Сельские зори.-1969, №5.-с. 4-5.
43. Горшенин, Н.М. Полезащитные лесные полосы/ Н.М. Горшенин// Итоги НИР в области агролесомелиорации за вторую пятилетку. М.:1938. - с. 19-69.
44. Горшенин, Н.М.Принципы размещения защитных лесных полос на пахотных склонах / Н.М. Горшенин // Отчет ВНИАЛМИ.-М.: Сельхозиздат.-1946.-е. 34-54.
45. Данилов, Г.Г. Эффективность полезащитных лесных полос различных конструкций / Г.Г. Данилов. Саранск. - 1963. - 140 с.
46. Данилов, Г.Г.Эффективность агролесомелиорации в нечерноземной зоне РСФСР / Г.Г. Данилов, Д.А. Лобанов, И.Ф. Каргин М.: Лесная промышленность. -1980.- 169 с.
47. Демидович, Б.П. Численные методы анализа / Б.П. Демидович, И.А. Марон, Э.З. Шувалова. М.: Наука. - 1967. - 368 с.
48. Дзетовецкий, Б.В. Влияние лесных полос на скорость ветра / Б.В. Дзетовец-кий // Метеорология и гидрология. 1939, №8. - с. 119-124.
49. Дмитриев, Г. Использование биомассы и ветровая энергия / Г. Дмитриев, Б.О. Гуннар // Изменение климата и энергетика. М.:2001. - с. 30-34.
50. Долидзе М.Я. Ветрозащита на чайных плантациях/МЯ. Долидзе // Советские субтропики. 1936, № 12.-е. 14-17.
51. Долгилевич, М.И. Методика изучения комплекса лесомелиоративных и агротехнических приемов защиты почв от ветровой эрозии / М.И. Долгилевич, Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин. Волгоград. - ВНИАЛМИ. - 1977.-72 с.
52. Долгилевич, М.И. Методические указания по размещению полезащитных лесных полос в районах с активной ветровой эрозией / М.И. Долгилевич, Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин. и др. М.: ВАСХНИЛ. - 1984.-69 с.
53. Долгилевич, М.И. Системы лесных полос и ветровая эрозия / М.И. Долгилевич, Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин. -М.: Лесная промышленность. 1984. - 248 с.
54. Дубов, А.С. Турбулентность в растительном покрове / А.С. Дубов, Л.П. Быкова, С.В. Марунич. Л.: Гидрометеоиздат. - 1978. - 183 с.
55. Дьяченко, А.Е. Дефляция почв в Башкирии и меры борьбы с нею / А.Е. Дьяченко, Л.Т. Земляницкий // Почвоведение. 1946, № 8. - с. 471-480.
56. Дьяченко, А.Е. О ширине защитных лесных полос / А.Е. Дьяченко // Итоги работ ВНИАЛМИ за 1944-1945гг.-М.: Гослестехиздат.- 1947, вып.20.-с.
57. Дьячков, Е.А. Перспективные направления развития ветроэнергетики в условиях Нижнего Поволжья / Е.А. Дьячков, Е.А. Федянов, М.Н.Блинков // Эффективность Волгоградской области. 2007. - с .43-44.
58. Дюнин, А.К. Механика метелей / А.К. Дюнин. Новосибирск. - 1963. - 378 с.
59. Жученко, А.А. Энергетический анализ в сельском хозяйстве / А.А. Жученко, В.Н. Афанасьев // Госагропром МССР, Институт экологической генетики АН МССР. -Кишинев. 1988.-128 с.
60. Захаров, П.С. Распределение пыльных бурь на Северном Кавказе и роль лесных полос в борьбе с ними / П.С. Захаров // Тр. Новочеркасского инженерно-мелиоративного института. Новочеркасск. - 1961, т.7. - с. 22-24.
61. Захаров, П.С. Пыльные бури / П.С. Захаров. Л. Гидрометеоиздат. - 1965.169 с.
62. Зуев, Н.В. Использование ветроустановки для автономного энергоснабжения маломощного объекта / Н.В.Зуев. www.sov.ru/stat veter / index,php.
63. Ибрагимов, Г.Г. Агрономическая оценка полезащитных лесных полос с различным числом рядов / Г.Г. Ибрагимов, М.Е. Васильев // Лесное хозяйство. 1975, №9. - с.34-38.
64. Иванченко, А.А. Агротехника и комплексная механизация в хлопководстве/ А.А. Иванченко // Тр. Аралокаспийской экспедиции АН СССР. 1953. вып.2. с. 4-8.
65. Иванченко, Т.Е. Справочник по климату СССР (ветер) / Т.Е. Иванченко. -Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. - 331 с.
66. Инструктивные указания по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений в равнинных районах СССР / М.: Колос. 1966. - 48с.
67. Инструктивные указания по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий/ М.: Колос. -1973. 49 с.
68. Исаев, А.А. Экологическая климатология/ А.А. Исаев.- М.: Научный мир.-2003.-с. 392-398.
69. Карманова, И.В. Математические методы изучения роста и продуктивности растений / И.В. Карманова. М.: Наука. - 1976. - 22 с.
70. Кармишин, А.В. Энергия ветра и ветродвигатели / А.В. Кармишин. М.: Гомкультпросветиздат. - 1950. - 132 с.
71. Кармишин, А.В. Ветродвигатели для механизации животноводческих ферм / А.В. Кармишин. М.: Матгиз. - 1952. - 170 с.
72. Ковалев, М.А. Руководство к лабораторным работам по аэродинамике / М.А. Ковалев, А.В. Белова, И.М. Маркевич и др. Л.: Изд-во ленинградского университета. - 1959.-176 с.
73. Климатический атлас СССР (том.2) . М.: Гидрометеоиздат. - 1962. - с.27-28
74. Константинов, А.Р. Влияние лесных полос на ветер и турбулентный обмен в приземном слое воздуха / А.Р. Константинов // Вопросы гидрометеорологической эффективности полезащитного лесоразведения. М. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1950. -с. 44-56.
75. Константинов, А.Р. Лесные полосы и урожай / А.Р. Константинов, Л.Р. Струдер. Л.: Гидрометеоиздат. - 1965. -176 с.
76. Константинов, А.Р. Лесные полосы и урожай / А.Р. Константинов, Л.Р. Струдер. Л.: Гидрометеоиздат. - 1974.-216 с.
77. Коринец, В.В. Рациональные севообороты / В.В.Коринец. М.: Колос. -1992.-58 с.
78. Кретинин, В.М. Лесопригодность почв агролесомелиоративных районов /
79. B.М. Кретинин // Лесомелиорация и ландшафт. Волгоград, ВНИАЛМИ. - с 50-59.
80. Кукис С.Н. Эффективность полезащитных лесонасаждений на Алтае /
81. C.Н. Кукис // Лесное хозяйство. 1967, № 9. - с. 48-50.
82. Кулагина, Г.Д. Экономика природопользования / Г.Д. Кулагина. М.: Московский госуниверситет. - 1999. - с. 19-20.
83. Лазарев П.П. Сочинения. М. - Л.: 1950, том.2. - 375 с.
84. Лазарев М.М. О количестве рядов в полезащитных лесных полосах / М.М. Лазарев // Бюл. ВНИАЛМИ. Волгоград. - 1975, вып.3(19). - с.30-34.
85. Леви, И.И. Моделирование гидравлических явлений / И.И. Леви. Л.: Энергия. - 1967. - 235 с.
86. Лир, X. Физиология древесных растений / X. Лир. М.: Лесная промышленность. - 1974. - 424 с.
87. Лобко, П.И. Методы эксплуатационно-технологической оценки (ГОСТ 24055-80- ГОСТ 24059-8) / П.И. Лобко, А.П. Сигеев, А.Т. Табашников и др. М.: Государственный комитет СССР по стандартам. - 1980. - 46 с.
88. Логинов, Б.И. О ширине полезащитных лесных полос в условиях УССР / Б.И. Логинов. Киев, институт лесоводства. - 1949, т.1. -с. 21-24.
89. Логинов, Б.И. Основы полезащитного лесоразведения / Б.И. Логинов. Киев, изд-во Украинской академии сельскохозяйственных наук. — 1961. — 351 с.
90. Лойцянский, Л.Г. Некоторые основные закономерности изотропного турбулентного потока / Л.Г. Лойцянский. М.: Труды ЦАГИ. -1989, вып.440. - с. 3-23.
91. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука. - 1970. - 902 с.
92. Львович, М.И. Гидрологическое действие лесных полос и принципы их размещения на полях колхозов и совхозов / М.И. Львович // Тр. ГГИ. 1950, вып.23 (77). - 57 с.
93. Макаренко, Н.Г. Ветровая плотина/ Н.Г. Макаренко, А.Н. Макаренко (poshuk @ chat/ru http://www.chat ru/ poshuk)/.
94. Макарычев, H.T. Некоторые вопросы мелиорации в дефляционных районах Северного Казахстана / Н.Т. Макарычев // Вестник с.-х. науки. 1958, №8. - с. 11-15.
95. Макарычев, Н.Т. Изменение скорости ветра в молодых лесополосных насаждениях разного строения / Н.Т. Макарычев, А.А. Варгин // Тр. Всесоюзного НИИ железнодорожного транспорта. 1969, вып.337. - с. 3-8.
96. Малышкина, Е. Попутного ветра / Е. Малышкина // Российская газета за 25 марта, 2008 г, № 63 (www.rg.ru)
97. Матгис, ГЛ. Справочник агролесомелиоратора / ГЛ. Матгис, Е.С. Павловский, А.Ф. Калашников и др. М.: Лесная промышленность. - 1984 -248 с.
98. Матякин, Г.И. О влиянии лесных полос на микроклимат / Г.И. Матякин // Сб.: Полезащитные полосы. -М.: 1936, вып.6. с.51-93.
99. Матякин, Г.И. Полезащитные полосы в зоне полупустыни и их влияние на микроклимат межполосных пространств / Г.И. Матякин // Полезащитные лесные полосы. М.: 1937, вып.УШ, - 48 с.
100. Матякин, Г.И. Лесные полезащитные полосы и микроклимат / Г.И. Матякин. М.: Географиздат. -1952. -143 с.
101. Маркин, Б.К. Энергетическая оценка интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы / Б.К. Маркин // Земледелие, 1999, №2. - с. 26.
102. Методические указания по изысканиям и проектированию мероприятий комплексного освоения песков юга и юго-востока Европейской части СССР. М.: ВАСХНИЛ. - 1985. - 77 с.
103. Медведев, Г.А. Агроэнергетическая оценка технологий возделывания с.-х. культур / Г.А. Медведев, А.Ф. Иванов, Н.А. Наумов и др. Волгоград, ГСХА. - 1994, -32 с.
104. Милосердов, Н.М. Роль лесных полос различных конструкций в период черных бурь / Н.М. Милосердов // Вестник с.-х. науки. 1961, №11. - с.115-121
105. Миркин, С.Л. Мелиоративное значение полезащитного лесоразведения в орошаемых районах / С.Л. Миркин // Вопросы орошения в низовьях Амударьи. — М.:1956, вып.6. с. 250-285.
106. Миркин. С.Л. Влияние защитных лесных насаждений на климат и грунтовые воды в орошаемых районах / С.Л. Миркин // Суховеи, их распространение и борьба с ними. М.: 1957. - с. 332 -339.
107. Мишенев, В.И. Агрономическая эффективность полезащитных лесных полос в левобережной лесостепи Алтайского края / В.И. Мишенев // Автореферат дис. на соиск. уч. степени кандидата с.-х. наук. Саратов. - 1969. - 27 с.
108. Молчанова, А.И. Полезащитное лесоразведение в Узбекистане / А.И. Молчанова, Н.П. Бойко. М.: 1969. - 136 с.
109. Можаев, В.Г. Агротехника и технология выращивания полезащитных лесных полос / В.Г. Можаев // Защитное лесоразведение в Алтайском крае. — Барнаул -Алтайское книжное издательство. с. 16-22.
110. Никитин, П.Д. О конструкции полезащитных лесных полос для Заволжья, Западной Сибири и Северного Казахстана / П.Д. Никитин // Вестник с.-х- науки. 1960, №8. - с.123-127.
111. Никитин, П.Д. Теория и практика защитного лесоразведения в СССР / П.Д. Никитин // Итоги работ института, опытных станций и пунктов. Волгоград. - 1961, т.1, вып.35. - с 14-17.
112. Никитин, П.Д. Выращивание полезащитных лесных полос / П.Д. Никитин. -М.: Колос. -1972. -99 с.
113. О ветроэнергетике (http://www.sev.ru/o vetro/).
114. Павловский, Е.С. Уход за лесными полосами/ Е.С. Павловский. М.: Лесная промышленность. - 1976. - 248 с.
115. Павловский, Е.С. Агролесомелиорация и плодородие почв / Е.С. Павловский. М.: ВО Агропромиздат. - 1991. - 285 с.
116. Панфилов, Я.Д. О конструкции полезащитных лесных полос / Я.Д. Панфилов // На лесокультурном фронте. 1932, №7. - с. 25-26.
117. Панфилов, ЯД. К вопросу о влиянии защитных полос на скорость и направление ветра / Я.Д. Панфилов // Полезащитные полосы. М.: 1936, вып.У1. -с. 94-116.
118. Панфилов, Я.Д. Полезащитные полосы на водораздельном плато зоны Поволжья / Я.Д. Панфилов // Полезащитные лесные полосы. М.:1937, вып.8. - с. 3-64.
119. Панфилов, Я.Д. О конструкции полезащитных лесонасаждений / Я.Д. Панфилов // Агробиология. 1954, №1. с. 113-126.
120. Перцева, И. Нетрадиционная энергетика на Северном Кавказе / И. Перцева // Изменение климата и энергетика. М. -2001. - с. 37-40.
121. Песков, В. Ветренный край/ Кохмсомольская правда, № 48 от 22-29 июня 2009 г
122. Петров В.И. Использование лесонасаждений для повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / В.И. Петров, С.Ю. Турко, Ю.И. Васильев // Доклады РАСХН, 2009, №2. - с 24-27.
123. Повх, И.Л. Аэродинамика/ И.Л. Повх, Л.: 1962. -127 с.
124. Повх, И.Л. Техническая гидродинамика. /И.Л. Повх. Л.: Машиностроение.-1969.-524 с.
125. Попов, С.Г. Измерение воздушных потоков / С.Г. Попов. М.: Машиностроение. - 1947. - 179 с.
126. Попов, К.И. Эффективность лесополос различной ширины в орошаемом земледелии Куйбышевского Заволжья / К.И. Попов. Камышин. - 1958. - 18 с.
127. Попов, К.И. О ширине и конструкции лесополос / К.И. Попов // Тезисы докладов на научно-технической конференции по теории лесозащитного разведения в Волгограде. Волгоград, ВНИАЛМИ. - 1960. - с. 12-14.
128. Попов, К.И. Формирование полезащитных лесонасаждений / В.П. Попов, О.С. Попова. Новосибирск. - 1980. - 144. с.
129. Посеять ветер, чтобы пожать электроэнергию //Наука и жизнь.-1981,№1.-с. 78.
130. Пятницкий, С.С. К вопросу о пределах влияния полезащитных лесных полос / С.С. Пятницкий // На лесокультурном фронте. 1932, № 5-6.
131. Романова, Е.Н. Влияние лесных полос на турбулентный обмен / Е.Н. Романова // Тр. ГГО. Л. - 1952, вып.36.(96). - с. 12-16.
132. Рудаков, В.Е. Метод изучения колебаний климата на толщину годичных колец / В.Е. Рудаков // Доклады АН Арм. ССР, 1951. с. 75-79.
133. Савельева Л.С. Рекомендации по повышению эффективности полезащитного лесоразведения на юго-востоке Европейской части РСФСР. / Л.С. Савельева, -Волгоград. 1973. - 29 с.
134. Савельева. Л.С. Устойчивость деревьев и кустарников в защитных лесных насаждениях / Л.С. Савельева. М.: Лесная промышленность. - 1975. - 168 с
135. Сапаров, М. Расширение возможности освоения возобновляемых источников энергии в южном регионе России / М. Сапаров // Изменение климата и энергетика.-М.-2001.-с.35-36.
136. Сапожникова, С.А. О расположении лесных полос для защиты полей от вредоносных ветров в засушливых районах Европейской территории СССР / С.А. Сапожникова // Тр. ГГО. Л. -1952, вып.36(98). - с. 23-27.
137. Сахаутдинова, О.А. Эффективная ширина и конструкция защитных лесных полос / О.А. Сахаутдинова // Наука производству. Уфа, Башкирский НИИ сельского хозяйства. — 1976.
138. Сборник расчетно-технологических карт на работы по защитному лесоразведению / Создание полезащитных и водорегулирующих лесных полос. — М.: Министерство природных ресурсов РФ, Гослесхоз СССР, Союзгипролесхоз. 1985. - 320 с.
139. Сборник цен и общественно необходимых затрат труда (ОНЗТ) на изготовление проектной и изыскательской продукции, землеустройства, земельного кадастра и мониторинга земель. М.: Изд-во Русклимат, 1996. - 320 с.
140. Сейиткурбанов. С. Энергетика пустынь: Экология и технология / С. Сей-иткурбанов // Проблемы освоения пустынь. 1991.№ 3-4. - с. 114-119.
141. Сена, J1.A. Единицы физических величин и их размерности / JI.A. Сена. -Наука.- 1977.-335 с.
142. Сергеев, П.Н. Лесная таксация / П.Н. Сергеев. М. - Л.: Гослесбумиздат. -1953.-311 с.
143. Сергеева, З.В. Сборник норм выработки и расхода топлива на агролесомелиоративные механизированные работы / З.В. Сергеева, А.П. Баевкин, Н.В. Заборин.- М.: Россельхозиздат. 1972. - 90 с.
144. Сергеева И.С. Энергоемкость и капиталоемкость создания защитных лесных насаждений на светло-каштановых почвах Волгоградской области / И.С. Сергеева, С.Ю. Турко // Аграрный вестник Урала. № 12 (54). 2008. - С.84-86.
145. Синещеков, В.Е. Почвозащитная эффективность ажурных лесных полос в Кулундинской степи/ В.Е. Синещеков // Защитное лесоразведение в Алтайском крае.- Барнаул. 1978. - с. 50-53.
146. Смалько Я.А. Ветрозащитные особенности лесных полос разных конструкций / Я.А. Смалько. Киев. - 1963, Госсельхозиздат УССР. - 192 с.
147. Смирнов В.М. Типовые нормы выработки и расхода топлива на работы выполняемые механизированными отрядами госкомсельхозтехники СССР/ В.М. Смирнов, В.Н. Табунов, В.Н. Фимушкин и др. -М.: ЦНИИТЭИ. 1981 -272 с.
148. Смирнов, А.В. Надежды на ветер / А.В. Смирнов, М.В. Кузнецов, М.М.
149. Борисенко // Наука и жизнь. 1989, № 2. - с. 12-13.151. СНИП 1.02.01.-85
150. Степл, У. Влияние полезащитных лесных полос на скорость ветра, испарение, влажность воздуха и урожайность сельхозкультур / У. Степл, Д. Лехейн // Уход за лесом и лесные полосы. М.: 1957, Изд-во иностранной литературы. - с.231-247.
151. Тажиев, И.Т. Энергия ветра как энергетическая база электрофикации сельского хозяйства / И.Т. Тажиев. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1952. - 151 с.
152. Телешек, Ю.К. Состояние и эффективность полезащитных лесных полос на малосвязных почвах Нижнеднепровья / Ю.К. Телешек // Тр. Нижнеднепровской научно-исследовательской станции по облесению песков. Киев. -1960. -с. 17-21.
153. Типовые нормы выработки на лесокультурные, лесозащитные и противопожарные работы, выполняемые механизированным и ручным способом. М.: Лесная промышленность. - 1969. - 184 с.
154. Типовые нормы выработки на лесокультурные, лесозащитные и противопожарные работы, выполняемые механизированным и конно-ручным способом. М.: Госкомитет СССР по труду и социальным вопросам. - 1980. - 99 с.
155. Торохтун, И.М. Рекомендации по созданию полезащитных лесных полос на землях сельскохозяйственных предприятий Среднего и Нижнего Поволжья / И.М. Торохтун, З.И. Маланина, Ю.И. Васильев и др. Волгоград. - ВНИАЛМИ. -1984. - 40 с.
156. Трибунская, В.М. Экономическая эффективность капитальных вложений в защитное лесоразведение / В.М. Трибунская, Т.С. Кузьмина, Р.С. Егоренкова и др. -М.: Россельхозиздат. 1988. - 14 с.
157. Турко, С.Ю. Ветроэнергетика и ее возможности на юге и юго-востоке Европейской части России / С.Ю. Турко, В.И. Петров // Биологические основы устойчивого развития Волго-Каспийского природного комплекса. М.: «Современные тетради». - 2006. - с. 235.
158. Турко, С.Ю. Долговечность и максимальная высота древостоев лесонасаждений на почвогрунтах разной категории лесопригодности / С.Ю. Турко, Ю.И. Васильев // Лес. Наука. Молодеж. Воронеж. - 2006. - с. 197-200.
159. Турко, С.Ю. Лесонасаждения как мощный фактор повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / С.Ю. Турко, В.И. Петров, Ю.И. Васильев // Сб.Роль и место агролесомелиорации в современном обществе. Волгоград. — ВНИ-АЛМИ. - 2007. - с. 208-215.
160. Турко, С.Ю. Влияние размещения и параметров лесокомплексов на работу ветроэнергетических установок/ С.Ю. Турко // Сб. Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ. Волгоград.-ВНИАЛМИ-2008.-с. 104-106.
161. Шефтер, Я.И. Итоги и перспективы применения ветроэнергетических средств в пустынях СССР / Я.И. Шефтер // Проблемы освоения пустынь. 1967. - № 5. - с. 94 -99.
162. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра / Я.И. Шефтер. М.: Энерго-атомиздат. - 1983. - 200 с.
163. Франс, Д. Математические модели в сельском хозяйстве / Д.Франс, Д.Торнли. М.: Агропромиздат. - 1987. - 399 с.
164. Шавлохов, А.Е. типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве / А.Е. Шавлохов, В.И. Фомин, В.Г. Глиняный и др. М.: Колос. - 1973. - 659 с.
165. Щербакова, Л.Ф. Исследование влияния лесных насаждений на скорость ветра, радиационный баланс и турбулентный обмен в поле / Л.Ф. Щербакова // Тр ГГО. Л. - 1952, вып.29(91). - с. 11-44.
166. Энергетическая ветроустановка с вертикальной осью // Наука и жизнь. -1978, № 12.-c.101.
167. Энергию дарит ветер / ж. Наука и жизнь. 1989, № 7. - с. 19-20.
168. Юдин, М.Н. Влияние лесных полос на турбулентный обмен и оптимальная ширина полос / М.И. Юдин // Вопросы гидрометеорологической эффективности полезащитного лесоразведения. Л.- 1950. - с. 40-44.
169. Jensen М. Shelter effect / М. Shelter //Investigation into aerodynamics of shelter and its effects on climate and crops. Copengagen. - 1954 / - 264 p.
170. Caborn I.M. Shelterbelts and mikroclimate/ I.M. Caborn // Forestry Commission. Bul.29. - Edinburgh. - 1957. - P. 1 - 135.
171. Kreutz, W. Windehutrkung in abhangigkeit von. der Breite und Durchlassigkeitdes Hindernisses / W. Kreutz, W. Walter // Nach untersuchugen in windkanal. Leitschrift fur Acker und Plansenban . - 1958. - Band 105. P 35.
172. Plate, E.G. The aerodynamics of shelter baits / E.G. Plate // Agr. Meteorol. -1971, №8.-p. 203-222.
173. Seginer I. Atmospheric stabilite effect on windbreak shelter and drag /1. Segi-ner // Bound. Layer Met. - 1975, №8. -p. 383-400.
174. Seginer, I. Flow around a windbreak and oblique wind / I. Seginer // Boundary Layer Met.-1975, №8.-p. 133-141.
175. Syed, R. Stadies on wind protection / R. Syed // Institute for biological field research. Netherlands, Mededeling. - 1962, N.R.60. -110 p.
176. Woodruff, N.P. Wind tunnel stadies of shelterbelts models / N.P. Woodruff, A.W. Zingg // Gournal of forestry. 1953, №3. - p. 173 -178
177. Woodruff, N.P. The spacing interval for supplemental shelterbelts / N.P. Woodruff// Gournal of forestry. 1956, №2. -p 141-146.
178. Woodruff, N.P. Engineering similitude and momentum transfer principles applied to shelterbelt studies / N.P. Woodruff, D.W. Fryrear, L.Lyles // Trans. ASAE 6. -1963.-p. 41-47.
-
Турко, Светлана Юрьевна
-
кандидата сельскохозяйственных наук
-
Волгоград, 2009
-
ВАК 06.03.04
- Обоснование способа энергоснабжения насосных станций магистрального нефтепровода
- Климатологическая оценка ветроэнергетического потенциала на различных высотах
- Возрастная динамика морфометрических характеристик различных структур полезащитных лесных насаждений в сухостепной и полупустынной зонах России
- Эффективность защитных лесных насаждений каховского водохранилища
- Ветроэнергетические ресурсы Калининградской области и возможности их рационального использования
