竹材無動力管道運送下山新技術(shù)

陸美珍 楊倩倩 陳碧芽 吳建明 張運山 桂仁意 秦勇強 楊 健

(1湖州市林業(yè)技術(shù)推廣站浙江湖州313000；2浙江鄉(xiāng)村旅游研究院浙江湖州313000；3湖州市林業(yè)科學(xué)研究所浙江湖州313000；4安徽廣德縣五龍山林場安徽廣德242200；5浙江農(nóng)林大學(xué)浙江臨安311300；6湖州市林業(yè)局浙江湖州313000)

竹子是我國南方林區(qū)主要的森林資源之一，總面積達601萬hm2，其中毛竹林面積443萬hm2，占竹林總面積的74%。毛竹廣泛分布于400～800 m的丘陵、低山山麓地帶，栽培歷史悠久，面積最廣，既有較高的經(jīng)濟價值，也具有良好的生態(tài)價值。毛竹再生能力強，生長速度快，生長量大，每2年就要采伐1次，每次適宜采伐量為單位面積立竹量的1/3，約 80支/667 m2，采伐的竹材質(zhì)量約 2 t/667 m2。竹材下山一直采用人背肩扛或直接遛下山的傳統(tǒng)作業(yè)方式[1]，嚴重制約著竹林正常經(jīng)營，資源優(yōu)勢無法轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢。

1 技術(shù)研發(fā)背景

毛竹為散生性植物，通常采用擇伐方式，砍倒之后，只能靠人背肩扛運送下山，集材分散，勞動強度大，運送成本高，因此一直以來毛竹材下山是困擾和制約竹林經(jīng)營、竹農(nóng)增收和竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先決基礎(chǔ)條件之一。由于毛竹材價格持續(xù)走低和勞動力成本快速增長，在偏、遠、高、陡及交通條件較差的不發(fā)達山區(qū)，毛竹林經(jīng)營已入不敷出[2]，急需通過技術(shù)創(chuàng)新等手段，開發(fā)出簡單、實用、經(jīng)濟、高效、安全的竹材運送技術(shù)措施，以降低生產(chǎn)成本，維持竹林正常經(jīng)營，保持和增加竹農(nóng)收入[3-5]。同時，開發(fā)竹材下山技術(shù)對于落實國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、新農(nóng)村建設(shè)也具有積極的現(xiàn)實意義。為有效攻克毛竹下山的技術(shù)瓶頸，研究人員提出了管道無動力運送毛竹下山技術(shù)，經(jīng)初步試驗，達到了預(yù)期目的，取得了初步成功，為高山毛竹下山開辟了新思路[6]。

2 技術(shù)路線與集成

2.1 技術(shù)路線

管道無動力運送毛竹下山技術(shù)研發(fā)的目的是克服傳統(tǒng)作業(yè)方式的不足，提供一種簡單、實用、經(jīng)濟、高效、安全的毛竹運送下山技術(shù)措施。技術(shù)構(gòu)想為：以管道為運送載體，將竹子放進管道，依靠其自身的運動慣性力自行下滑至集材點，可即砍即送，省工省力，方便快捷，安全可靠。

2.2 技術(shù)集成

利用新型、輕質(zhì)、耐磨并可重復(fù)使用的管道材料，在擬采伐竹林安裝一條可移動、傾斜角與地平線的夾角為20°～40°的開放型管道，定位于山脊或山脊一側(cè)，管道下端預(yù)留一片空地，便于集材裝車(圖1)。管道安裝與竹子采伐同步進行，自下而上，邊安裝、邊采伐、邊下送。采伐所到之處，管道隨之跟進。下送時，只要將竹子放入管道內(nèi)，松手后竹子即沿管道自行下滑至集材點，當(dāng)集足一定數(shù)量后即可裝車外送。

圖1 竹林中安裝的竹材運送管道

運送管道直徑為300～400 mm，管道內(nèi)壁光滑無剌釘，材質(zhì)堅硬耐磨性好，每節(jié)長度在2 m左右，便于移動和安裝。在管道安裝過程中，為降低竹子下滑速度，減少竹子出口時的沖擊力，在管道下端預(yù)設(shè)2～3個微彎點，彎點間隔10～15 m，偏轉(zhuǎn)角為3～5°；也可在管道竹材出口處上方10～15 m，抬高出口位置，具體高度視管道長度和坡度而定，以此增加管壁與竹子的摩擦力。在運送管道長度超過100 m或坡度大于35°時，竹材出口處加套一個圓臺體減速裝置，圓臺體上口直徑與管道外接相等，下口直徑為10～15 cm、長度50 cm，在25 cm處切割平分為4等分，在竹材到達出口處時利用彈性緩沖、減速 (圖 2)。

圖2 竹材出口處的圓臺體減速裝置

每節(jié)管道長度在2 m左右，連接方式為平滑套接，外接接頭孔徑大于管道外徑。安裝中先行規(guī)劃設(shè)計管道走向，并將出口定位。定位點可選擇在2支毛竹之間，毛竹作為固定立柱，取一支長度適中(長度在2 m以內(nèi))的毛竹固定到先前選定的毛竹上，再把末端管道 (出口管)固定到橫放的毛竹上即可，套接接口朝向上方 (圖3)。在套接接口管子上，預(yù)先安裝2只擠壓式固定鏍絲，當(dāng)?shù)?節(jié)管道套好后，擰緊鏍絲就可擠壓固定管道 (圖4)。以此下推，到達預(yù)定砍伐點即可開始工作。一層砍完后加長管道，以此往復(fù)循環(huán)，直到砍完為止。

圖3 竹材出口位置

圖4 管道連接頭

管道固定方式有2種：依竹抱固和立樁抱固。依竹抱固就是在管道走向上，利用靠住管道的竹子，用繩索或鐵絲進行捆綁固定。立樁抱固即在管道沿線，無法靠竹抱固或地勢低洼，需要增強管道支撐力時，鍥入樁件，并將管道固定到樁件上即可。固定點間隔在5 m左右，著地管道可適當(dāng)加大間隔。

撤收管道時，由上而下，依次進行。松開固定鏍絲，將管道一節(jié)節(jié)取出并順坡下滑下山。在地勢較平緩地帶，可滾動下山，減輕勞動強度。

3 應(yīng)用效果與技術(shù)優(yōu)勢

2018年7月，在毛竹林中進行現(xiàn)場試驗和技術(shù)驗證，試驗達到了預(yù)期目的，獲得初步成功。該技術(shù)的優(yōu)點在于：

1)設(shè)施安裝方便快速。當(dāng)管道運抵集材點后，通過特制牽引裝置，依次將管道運至預(yù)定線路即可進行安裝，無須精密調(diào)試。

2)集材方便省力。根據(jù)管道走向?qū)嵤┎煞?，邊采伐邊運送，山下一次裝車，改變了過去采伐后先遛下山再行集材運出的傳統(tǒng)方式，更省時省力。

3)毛竹破損率較小。傳統(tǒng)竹材遛下山作業(yè)方式，由于山體石頭、伐樁及地勢高低不平等因素，竹子在運送中容易破裂，變成廢次材，直接影響竹農(nóng)收入。

4)綜合成本低。管道成本約130元/m，相當(dāng)于人工成本的30%左右，而且容易運輸和安裝；同時，減少了重復(fù)勞動現(xiàn)象，提高了勞動生產(chǎn)率，成本降低。

5)安全性高。在過去毛竹遛下山時，許多公路沿山體而行，受慣性力等多種因素影響，竹子一旦到達路邊，或竹子帶動石塊滾落，很容易傷及路人和車輛，安全隱患大。

6)其他方面。該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可有效降低林區(qū)道路修建密度，有利于減少因道路修建造成的水土流失和生態(tài)毀壞，節(jié)約林道修建經(jīng)費和日常維護成本。