QJ „STROMOTRH“ Hodnocení rizika poškození lesních porostů větrem: vývoj a kalibrace národního prediktivního modelu Úvodní jednání expertní rady k zahájení řešení projektu a plán aktivit na první rok řešení (2015)

Česká zemědělská univerzita v Praze – prof. Ing. Jaroslav Holuša Ph.D. vedení a organizace projektu – Ing. Václav Štícha Ph.D. – Ing. Jan Macků Ph.D. mechanické části projektu, realizace a řízení provozních experimentů – doc. Dr. Ing. Bohdan Konôpka – doc. Ing. Jan Wild Ph.D. – doc. RNDr. Tomáš Hlásny Ph.D. Interpretace dat získaných experimentálním měřením tvorba modelu Řešitelský tým

Česká zemědělská univerzita v Praze – prof. Ing. Miroslav Svoboda Ph.D. návrh lesopěstebních postupů a opatření k minimalizaci rizik – Ing. Jan Bomba Ph.D. laboratorní zjišťování kvality poškozeného dřeva – Mgr. Jiří Trombik administrativa a manažment projektu Řešitelský tým Kaiser s.r.o. – nově navržený spoluřešitel (náhrada za VLS s.p.), v současnosti probíhá podpis smluv z MZe – Ing. Luboš Havlena zabezpečení technické stránky experimentů

Expertní rada Předseda: Ing. František Pásek Ministerstvo zemědělství Experti: prof. Ing. Emanuel Kula, CSc. Mendelova univerzita v Brně Ing. Zdeněk Vašut LČR, KŘ Frýdek-Místek Členové: Ing. Jiří Bílý Ph.D. Ministerstvo zemědělství Ing. Martin Smrž Ministerstvo zemědělství Ing. Václav Stránský Ministerstvo zemědělství Ing. Pavel Matoušek Ph.D. Nejvyšší kontrolní úřad Ing. Jiří Novák, Ph.D. VÚLHM, VS Opočno Ing. Jozef Vakula, Ph.D. Narodné lesnícke centrum, Zvolen Ing. Oldřich Vojtěch Ph.D NP Šumava Ing. Peter Zach, CSc. Ústav ekológie lesa SAV

Potřebnost a aktuálnost projektu poškození lesů abiotickými faktory častý fenomén a hlavní příčina narušení lesních ekosystémů v České republice snižují výnos z těžby dříví a naopak zvyšují náklady na nahodilé těžby, obnovu a způsobují problémy v lesním hospodářství vytvoření systému pro krátkodobé předpovědi rizik poškození smrkových porostů abiotickými činiteli představuje významný příspěvek k managementu lesa využití GIS a různých modelů pro předpovídání rizika a intenzity poškození tvoří v zemích s dlouhou lesnickou tradicí rychle se rozvíjející součást lesního hospodářství (např. Velká Británie – model GALES, Finsko – model HWIND) v ČR zatím implementace tohoto postupu chybí

Dílčí cíle projektu – C001 Stanovit mechanické vlastnosti smrku ztepilého na základě experimentálního destruktivního měření stability stromů: Nmet – certifikovaná metodika (v roce 2017) Jrec – článek v odborném periodiku (v roce 2016) Jimp – článek v impaktovaném časopise (v roce 2017) – C002 Vyvinout národní prediktivní model pro hodnocení rizika poškození lesních porostů větrem R – software (2018) Nmap – specializovaná mapa (2018) – C003 Navrhnout provozní postupy pro minimalizaci rizik škod větrem formou systému pro podporu rozhodování propojeným jako součást vyvinutého softwaru součást C002

Měření proběhnou na třech typových stanovištích - na podmáčených, průměrných a skeletovitých půdách – v současnosti rozjednány plochy na území VLS Horní Planá, obecních lesů v okolí Rožmitálu nad Sázavou a ŠLP v Kostelci nad Černými lesy – v budoucnu přidána další území pro zachycení co největšího spektra podmínek s výskytem smrku v ČR v rámci každého porostu budou určeny dvě zkusné plochy: – první plocha v porostním plášti (více zavětvená koruna) – druhá ve středu prorostu (běžný, zapojený porost) Působení větru bude simulováno tahem lanového systému poháněném přenosným motorovým navijákem Součástí experimentálního šetření bude i laboratorní zjišťování kvality poškozeného dřeva C001 Stanovit mechanické vlastnosti smrku ztepilého na základě experimentálního destruktivního měření stability stromů

Testování odolnosti SM - hlavní principy Testování odolnosti SM proti statickému zatížení těžiště koruny bude provedeno měřením síly potřebné k vytvoření zlomu nebo vývratu. 1. tenzometr 2. kladkostroj 3. naviják 1 2 3

Konstrukce trhacího stroje - harmonogram 1.Konstrukčně technické řešení – ve spolupráci KLT (FLD) a TF ČZU (6-7/2015) 2.Výběr a nákup materiálu (7/2015) 3.Kompletace (8/2015) 4.Zkušební testy (9/2015)

Metodický postup 1. Určení těžiště koruny Odborný pracovník určí těžiště koruny. Bude zaměřen vrchol stromu a živé spodní větvě koruny. Bude zjištěn plošný průmět koruny. Na základě zobrazení geometrického tvaru koruny (kuželu) bude určeno těžiště. Pomocí výškoměru bude určeno stanovené místo v koruně stromu. 2. Vytvoření horního úvazku Horní úvazek provede kvalifikovaný pracovník arboristiky (stromolezec) formou služby. Pro horní úvazek bude použit textilní upínací pás oko/oko (mez pevnosti 35t), spouštěcí průběhová kladka (nosnost 20t), nahazovací lanko (50m) Bude vždy navázána celá plocha před hlavním měřením, celkový počet úvazků je tedy minimálně 10. Odborný pracovník fakulty určí výšku koruny a navede stromolezce. Předpokládaný výkon je 1 strom za 1 hodinu.

3. Vytvoření dolních úvazků a lanového systému Pomocí nahazovacího lanka bude nataženo hlavní nepružné textilní lano (18mm) k horní kladce (tah 8t). Kotvící úvazky budou upevněny k patě okolních stromů. Minimální vzdálenost k dolní průběžné kladce je 1 porostní výška. Bude zaměřen úhel lana a vzdálenosti stromu. Od dolní průběhové kladky bude v pravém úhlu veden lanový systém. Sestava kladek (kladkostroje) a pevných úvazků k motorovému navijáku. Využívané pomůcky – hlavní tažné lano, lano navijáku (12mm), sestava kladek a kladkostroje (Tah 5t), motorový naviják (přímý tah 0,8t), ocelové karabiny (5t). Rychloběžná kladka Přenosný naviják

4. Měření síly tahu Na druhém konci lana navijáku (u pevného úvazku) bude upevněna sestava tenzometrického snímače (Tenzometr, AD převodník, zesilovač). Tenzometr bude nakalibrován odborníkem formou služby. Optimální síla tahu bude regulována (násobena) počtem smyček v kladkostroji. Tenzometrický snímač zaznamená průběh působící síly v tahu (zaznamenána délka lana a působící síla…). Zjištění kritického průřezu kmene v případě zlomu. (zaznamenána výška, průměr kmene…). Předpokládá se, že vzdálenost navijáku a tenzometrického snímače bude na 2 porostní výšky od navázaného stromu pro zajištění bezpečnosti práce. Předpokládá se dvoučlenný tým pracovníků, který sestaví lanový systém a provede měření. Předpokládaný výkon minimálně 2 stromy denně. Podmínkou jsou optimální povětrnostní a klimatické podmínky (omezení vlivu větru…) 5. Doplňující měření Videozáznam průběhu experimentu. Průmyslová váha Kern

Nicoll et al. (2006) Anchorage of coniferous trees in relation to species, soil type, and rooting depth. Can. J. For. Res. 36: 1871–1883

C002 Vyvinout národní prediktivní model pro hodnocení rizika poškození lesních porostů větrem pravděpodobnost poškození lesního porostu na základě kritické rychlosti větru, která způsobí vyvrácení nebo zlomení stromu, a pravděpodobnosti výskytu těchto větrů v dané lokalitě 2 fáze: – výpočet kritické rychlosti větru (CWS), vedoucí k zlomení/vyvrácení stromu – výpočet pravděpodobnosti výskytu těchto větrů

Rychlost větru Zapojení porostu Šířka/výška koruny Výška porostu Hustota dřeva (letokruhů) Tloušťka kmene Půdní typ Aerodynamická drsnost Větrný profil Faktor nárazovosti Propustnost koruny…. Síla nutná ke zlomení Pevnost a pružnost kmene Rozměry (tíha)kořenového systému Kroutící moment a stres na bázi stromu, jako fce rychlosti větru Maximální stres, který dokáže strom „vydžet“ Pevnost kořenového systému („kotvící síla“) CWS nutná k vyvrácení/zlomení Vzdálenost od porostní stěny Výpočet kritické rychlosti větru (CWS)

Gardiner et al. (2008) A review of mechanistic modelling of wind damage risk to forests. Forestry, Vol. 81, No. 3

Výpočet pravděpodobnosti výskytu těchto větrů domluvena spolupráce s Ústavem fyziky a atmosféry AV ČR, v.v.i Prostorové rozdělení kritických rychlostí větru nad územím ČR bude zjištěno pomocí lineárního modelu implementovaného v systému WAsP Engineering. Model bude kalibrován reálnými daty z meteorologických stanice na území ČR. Pravděpodobnostní rozdělení rychlostí větrů bude do celkového modelu škod implementováno ve formě pravděpodobnostních rastrů

Národní prediktivní model pro hodnocení rizika poškození lesních porostů větrem možnost nahrát do aplikace svá data (LHP,LHO) na serveru uloženy další datové vrstvy (DEM, WaSP…) aplikace vypočítá ohrožení lesních porostů větrem na úrovni PSK informace zobrazena v interaktivní mapě

Přípravné práce vybavení potřebné k provedení experimentu (PHM pro navijáku, úvazky, textilní úvazek, směrová kladka horní (20t), lano atp.) Příprava metodiky pro získání vybraných vstupních údajů pro parametrizaci modelu: připravit vhodnou metodiku pro toto terénní šetření Předjednaná spolupráce s tvůrci modelu ForestGALES (prof. Gardiner) návštěva a demonstrace experimentů v Lorraine (Francie) začátkem října 2015 workshop v Bordeaux koncem října Plánováné aktivity v roce 2015