Водный транспорт леса

СОДЕРЖАНИЕ: Комплексное решение основных вопросов организации первоначального лесосплава для отдельной временно-судоходной реки всех. Гидрологическая и лесотранспортная характеристика лесосплавного пути .

Введение

Водный транспорт леса до настоящего времени являлся хорошо организованной и оснащённой отраслью лесной промышленности. Главное направление повышения эф-

фективности работы лесной промышленности заключается в полном освоении и рациональ-

ном использовании древесного сырья.

Целью работы является закрепление теоретических знаний по дисциплине “Водный транспорт леса”, развитие умения самостоятельно применять теорию при решении задач. Со- держание курсовой работы предусматривает комплексное решение для отдельной временно- судоходной реки всех основных вопросов организации первоначального лесосплава. Техно- логический процесс лесосплава в курсовой работе оканчивается в устье реки.

1.Гидрологическая и лесотранспортная характеристика

лесосплавного пути на трассе проектирования

первоначального лесосплава

1.1.Гидрологические расчёты в створе реки водомерного поста

Лесотранспортную способность временно-судоходных рек рассчитывают для маловод- ных лет 90%-ной обеспеченности. Объём лесохранилища и длину пыжа рассчитывают для средней обеспеченности 50% и маловодных 90%. Силы, действвующие на опоры запани, рассчитывают при максимальных расходах воды 10%-ной обеспеченности в створе запани.

В курсовой работе площадь водосбора реки F определяется :

F = F _п3 + F _бу4 + F _п2 + F _бу3 + F _п1 + F _бу2 + F _бу1 ,

где F _п3 , F _п2 , F _п1 -площадь водосбора притоков ,км² ;

F _бу4 , F _бу3 , F _бу2, F _бу1 -площадь водосбора бесприточных участков,км² .

F =170+520+230+555+300+565+660=2800 км²

Таблица 1.1

Гидрологические характеристики в створе

водомерного поста.

Характеристика

Показатели

1. Площадь водосбора реки F ,км²

2. Средние расходы: годовой Q _ср ,м³ /с

годовой Q_max ,м³ /с

3. Коэффициенты вариации:

для среднегодовых расходов воды,С _v _ср

для среднемаксимальных расходов,С _v _max

4. Коэффициенты ассиметрии:

для среднегодовых расходов воды,С _s _год

для среднемаксимальных расходов,С _s _max

5. Расчётный процент обеспеченности гидрологических

характеристик Р ,%

2800

30.4

335.8

0.044

0.206

0.088

0.412

6. Параметр Фостера-Рыбкина:

для среднегодового расхода,Ф_ср /3/

для среднемаксимального расхода,Ф _max

7. Модульные коэффициенты К :

для среднего расхода

для среднемаксимального расхода

8. Среднегодовой расход воды Q %,

м³ /с

9. Максимальный расход воды Q %,

м³ /с

-0.013

0.998

30.3

-1.27

0.944

28.7

1.32

427.14

Средний годовой расход воды Q _ср , определяют делением суммы всех расходов за период наблюдения на колличество лет:

, (1.1)

Q =547.4/18=30.4м³ /с

Аналогично определяется средний максимальный расход Q _м _ax :

Q_max ==335.8 м³ /с ,

где Q _г, Q_max -сумма наблюдений среднегодовых и максимальных расходов воды в створе

водомерного поста,м³ /с ;

n -число лет наблюдений.

Коэффициент вариации С _v , средних и максимальных расходов воды за период наблюдений определяют по зависимости /3,стр.26/:

(1.2)

где k_i -модульный коэффициент годового стока, вычисляемый для каждого члена ряда по

формуле /3,стр.25/:

, (1.3)

n -число членов исследуемого ряда .

В курсовой работе коэффициенты вариации средних годовых расходов определяется:

где 0.0324;0.72-приняты по итогам расчётов (табл.1.2).

Коэффициенты асимметрии C_s принимаются /2,стр.8/:

C_s =2C_v (1.4)

В курсовой работе они определяются:

-для средних годовых расходов

С _s _,ср =2С _v _,ср =2*0.044=0.088

-для максимальных расходов

C_s _, _max =2С _v _, _max =2*0.206=0.412

Среднегодовые расходы воды 50,90 и 10%-ной обеспеченности определяют в следую-

щем порядке /2,стр.8/:

Q_p% =K_p% *Q _ср , (1.5)

где K_p _% -модульный коэффициент, определяется по формуле /2,стр.8/:

K_p% =C_v *Ф _p% +1, (1.6)

где Ф_р% - параметр Фостера-Рыбкина для соответствующих значений С _s и P %.

Таблица 1.2

Расчёт исходных данных для определения коэффициентов вариации

средних и максимальных годовых расходов воды в створе водомерного поста.

Год

Для средних годовых расходов

Для средних максимальных расходов

Q _г _i

Модуль-

ный к-т

К_ср -1

(К_ср -1)²

Q_max _,г

Модуль-

ный к-т

К_мах

K_max -1

(K_max -1)²

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

29.6

28.2

29.8

28.8

28.0

29.1

31.2

29.7

31.2

31.3

31.8

31.4

32.2

31.7

29.2

31.3

31.5

31.4

0.97

0.93

0.98

0.95

0.92

0.96

1.03

0.98

1.03

1.04

1.03

1.06

1.04

0.96

1.03

1.04

1.03

-0.03

-0.07

-0.02

-0.05

-0.08

-0.04

0.03

-0.02

0.03

0.04

0.03

0.06

0.04

-0.04

0.03

0.04

0.03

0.0009

0.0049

0.0004

0.0025

0.0064

0.0016

0.0009

0.0004

0.0009

0.0016

0.0009

0.0036

0.0016

0.0009

0.0016

0.0009

250

270

260

275

280

290

320

310

330

340

450

350

500

420

300

340

400

360

0.74

0.80

0.77

0.82

0.83

0.86

0.95

0.92

0.98

1.01

1.34

1.04

1.49

1.25

0.89

1.01

1.19

1.07

-0.26

-0.20

-0.23

-0.18

-0.17

-0.14

-0.05

-0.08

-0.02

0.01

0.34

0.04

0.49

0.25

-0.11

0.01

0.19

0.07

0.0676

0.0400

0.0529

0.0324

0.0289

0.0196

0.0025

0.0064

0.0004

0.0001

0.1156

0.0016

0.2401

0.0625

0.0121

0.0001

0.0361

0.0049

Q _г _i =547.4 =18 =0 =0.0324 Q_max =6045 =18 =0 =0.72

Модульные коэффициенты различной обеспеченности К_Р% , в курсовой работе

-для обеспеченности:

P _50% , К_50% =С _v ₅₀ *Ф₅₀ +1=0.044*(-0.013)+1=0.998

P _90% , К_90% =0.044*(-1.27)+1=0.944

P _10% , К_10% =0.206*1.32+1=1.272

Тогда, среднегодовые расходы воды в створе водомерного поста при различной обеспеченности принимают значения:

-для обеспеченности:

P _10% , Q _10% = K _10% * Q_ma _x = 1.272*335.8=427.14

P_50% , Q_50% = K_50% *Q _ср =0.998*30.4=30.3

P_90% , Q_90% = K_90% *Q_ср =0.944*30.4=28.7

Расчётные данные заносятся в таблицу 1.1

Максимальный расход воды 10%-ной обеспеченности в створе запани определяется по

формуле /2,стр.8/:

(1.7)

В курсовой работе:

где F _зап -площадь водосбора реки в створе запани, м²

принимается с графика, (рис.1.1) F _зап =2360 км² ;

F -общая площадь в створе водомерного поста, F =2800 км²

1.2. Гидрологические расчёты реки в лимитирующих створах и определение

возможной продолжительности лесосплава

Река разбита на два участка, на каждом из них лимитирующий створ. Для организации первоначального лесосплава необходимо определить в этих створах и створе запани продол-

жительность лесосплава, средние значения поверхностных скоростей течения, ширину рус-ла, глубин и расходов. С этой целью, по данным пункта 2.4 задания нужно вычертить попе-

речный профиль для каждого расчётного створа реки. В каждом створе (на поперечном про-

филе реки) задаться 4-5 расчётными отметками уровней воды и по формуле Шези, вычис- лить для различных значений глубин величин расхода средней скорости течения и ширины русла.

Для каждого створа определяется средняя отметка дна меженного русла Z _ср по зависи-

мости /2,стр.10/:

, (1.8)

где Z -сумма всех отметок дна меженного русла в промерных точках (из задания 2.4);

n -число промерных точек.

В курсовой работе:

для створа 1:

для створа 2:

для створа запани:

Нижний расчётный уровень воды должен возвышаться над средней отметкой межен- ного русла на 0.5 м , все последующие уровни назначаются через каждые 0.6-0.7 м на лими-

рующих створах и через 1.0-1.2 м в створе запани. Ширина реки В при расчётных уровнях устанавливается в соответствии с масштабом по поперечному профилю.

Площадь живого сечения W для каждого расчётного уровня определяется по следую- щим зависимостям /2,стр.10/.

Для первого уровня:

W₁ =B₁ (Z₁ -Z _ср ) , (1.9)

Для второго уровня:

W₂ =W₁ +0.5(B₁ +B₂ )(Z₂ -Z₁ ), (1.10)

Для третьего уровня:

W₃ =W₂ +0.5(B₂ +B₃ )(Z₃ -Z₂ ), (1.11)

Для четвёртого уровня:

W₄ =W₃ +0.5(B₃ +B₄ )(Z₄ -Z₃ ), (1.12

Для пятого уровня:

W₅ =W₄ +0.5(B₄ +B₅ )(Z₅ -Z₄ ), (1.13)

Средняя глубина реки для каждого расчётного уровня определяется по отношению /2,стр.11/:

(1.14)

где W , B -площадь живого сечения и ширина, соответствующие расчётному уровню.

Расход воды определяется по выражению /2,стр.11/:

Q=W*V (1.15)

где V -средняя скорость потока,м/с

(1.16)

где С -коэффициент Шези (иногда называют скоростной множитель);

R -гидравлический радиус. Принимается равным средней глубине реки в расчётном

створе;

j -уклон свободной поверхности, из задания (табл.2.5).

В свою очередь, коэффициент Шези “C ” можно определять по формулам Базена, Пав-

ловского, Маннинга. В курсовой работе он определяется по отношению /5,стр.57/:

(1.17)

гдеn -коэффициент шероховатости, из задания (табл.2.5).

В курсовой работе, площадь живого сечения W определяется:

Для первого уровня:

створ 1, W ₁ =57.5*(29.9-29.4)=28.8 м² ;

створ 2, W ₁ =33.5*(54.5-53.9)=20.1 м² ;

створ 3, W ₁ =54.0*(39.5-38.5)=54.0 м² ;

Для второго уровня:

створ 1, W ₂ =28.8+0.5(57.5+62.5)*(30.5-29.9)=64.8 м² ;

створ 2, W ₂ =20.1+0.5(35.5+35.0)*(55.1-54.5)=40.0 м² ;

створ 3, W ₂ =54.0+0.5(54.0+60.0)*(40.5-39.5)=111.0 м² ;

По аналогичным расчётам, используя формулы (1.11;1.12;1.13), имеем данные:

Для третьего уровня:

створ 1, W ₃ =103.8 м² ;

створ 2, W ₃ =62.0 м² ;

створ 3, W ₃ =174.5 м² ;

Для четвёртого уровня:

створ 1, W ₄ =145.8 м² ;

створ 2, W ₄ =84.1 м² ;

створ 3, W ₄ =245.0 м² ;

Для пятого уровня:

створ 1, W ₅ =190.4 м² ;

створ 2, W ₅ =106.9 м² ;

Используя формулы (1.14;1.15;1.16;1.17), а также значения коэффициента шероховатос-ти n и уклона свободной поверхности j из табл.2.5 задания, определяем для трёх створов и

для всех уровней значения средней глубиныh _ср , средней скорости потока V коэффициента Шези С и расхода воды Q . Значения ширины реки В при различных уровнях замеряются с профилей створов, с учётом масштаба. В качестве примера, выполним расчёт на отметке

уровня Z = 29.9 м створа 1, на отметке Z =54.4 м створа 2 и на отметке Z=39.5 м створа запани:

Отметка уровняZ =29.9 м створа 1:

-средняя глубина реки:

-коэффициент Шези:

-средняя скорость течения:

-расход воды: Q = W * V = 28.8*0.32=9.2 м³ /с

Отметка уровняZ =54.5 м створа 2:

-средняя глубина реки:

-коэффициент Шези:

-средняя скорость течения:

-расход воды: Q = W * V = 20.1*0.47=9.4 м³ /с

Отметка уровня Z=39.5 м створа запани:

-средняя глубина реки:

-коэффициент Шези:

-средняя скорость течения:

-расход воды: Q = W * V = 54.0*0.43=23.1 м³ /с

Методика расчётов на всех уровнях аналогична. Итоги расчётов сведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Расчётные гидрологические характеристики лимитирующих створов

при различных отметках уровней.

Отметки

расчётных

уровней

Z , м

Ширина

реки по

урезу воды В, м

Площадь

живого се-

чения реки

W , м

Средняя глубина реки

h _ср , м

Коэффици-

ент Шези

С , м 0.5/с

Средняя

скорость

потока

V , м/с

Расход

воды

Q , м³ /с

Створ №1 Z_ср =29.4 м

29.9

30.5

31.1

34.7

32.3

57.5

62.5

67.5

72.5

76.0

28.8

64.8

103.8

145.8

190.4

0.5

1.03

1.54

2.01

2.5

33.6

40.4

44.5

47.6

50.3

0.32

0.55

0.74

0.91

1.07

9.2

35.65

76.8

132.0

203.2

Створ №2 Z_ср =53.9 м

54.5

55.1

55.7

56.3

56.9

33.5

35.0

36.0

37.5

38.5

20.1

40.7

62.0

84.1

106.9

0.6

1.16

1.72

2.24

2.78

26.6

31.5

34.7

37.1

39.1

0.47

0.77

1.04

1.27

1.48

9.4

31.5

64.3

106.5

158.2

Створ №3(запань) Z_ср =38.5 м

39.5

40.5

41.5

42.5

54.0

60.0

67.0

74.0

54.0

111.0

174.5

245.0

1.0

1.85

2.60

3.3

30.3

35.3

38.5

40.9

0.43

0.68

0.88

1.05

23.1

75.4

153.2

257.4

По данным вычислений приведённых в табл.1.3 на рис.1.2;1.3;1.4 на попереных профилях лимитирующих створов строятся графики зависимостейQ = f ( z ), V = f ( z ), h _ср = f ( z )

Для расчёта возможной продолжительности периода лесосплава необходимо определить минимально допустимые глубины для молевого и плотового лесосплава /2,стр.11/:

(1.18)

где d_max -максимальный диаметр круглых лесоматериалов, d_max =0.55 (из задания 1.9);

-относительный объёмный вес лесоматериалов, =0.85;

-донный запас при молевом сплаве, =0.1м

В курсовой работе:

h _мол =0.55*0.8+0.1=0.57 м

для плотового сплава:

h _пл =Т+ , (1.19)

где Т -осадка сплоточных единиц, из задания (п.3.1), Т =1.2;

-донный запас при плотовом лесосплаве, = 0.2 м

h _пл =1.2+0.2=1.4 м

На поперечном профиле (рис.1.2) от отметкиZ _ср следует отложить допустимые глубины для молевого ( h _мол ) и плотового (h _пл ) лесосплава, провести горизонтальные линии до пересе- чения с графиком зависимости Q = f ( z ) и определить минимальные сплавные расходыQ _мол и

Q _пл .

В курсовой работе:

Z _мол =29.4+0.57=29.97 м ; Z _пл =29.4+1.4=30.8 м

Затем эти расходы переносят на гидрографы соответствующих створов. Для построения гидрографов необходимо определить среднедекадные расходы воды 50 и 90%ной обеспечен-

ности в расчётных створах.

Минимальные расходы воды:

В створе №1, с (рис.1.2) Q _мол.1 =12.5 м³ /с

Q _пл.1 =55.0 м³ /с

В створе №2, с (рис.1.3) Q _мол.2 =8 м³ /с

Q _пл.2 =42 м³ /с

В дальнейшем строим гидрографы лимитирующих створов Q = f ( z ). С этой целью опре- деляем среднедекадные расходы воды года заданного процента обеспеченности в расчётных

створах /2,стр.12/:

Q _дек = Q _рв * K _дек , (1.20)

где K _дек - модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста (п.2.2 зада-

ния);

Q _рс - среднегодовой расход воды года заданного процента обеспеченности в расчётном

створе /2,стр.12/:

(1.21)

где Q_p _%ВП - среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного

поста (табл.1.1.);

F _рс , F - соответственно площади водосбора реки в створах расчётном и водомерного поста

F _рс , F принимаются по графику, рис.1.1.

Расчёты среднедекадных расходов воды в лимитирующих створах производят для треть-ей декады апреля, трёх декад мая и трёх декад июня. Среднедекадные расходы расходы в ли- митирующих створах №1 и 2 определяют для лет 90%-ной обеспеченности, а в створе запа-ни-для 50%-ной и 90%-ной.

На гидрографах в створах №1 и 2 отмечают среднюю дату начала лесосплава (п.1.10 задания)

В курсовой работе, среднегодовой расход воды 90%-ной обеспеченности лимитирующе-

го створа № 1, определяется:

Среднедекадный расход воды 90%-ной обеспеченности для третьей декады апреля в створе

№ 1, определяется по формуле/1.22/:

Q _дек = Q _р.с. *К_дек , (1.22)

В курсовой работе:

Q _{апр.ств.!} =26.75*2.2=58.7 м³ /с

где К_дек - модульный коэффициент декадного стока в третьей декаде апреля, 90%-ной обеспе-

ченности, по данным водомерного поста (п.2.2 задания, К =2.2).

Остальные расчёты аналогичны, их результаты сведены в табл.1.4. для построения гидрогра-

фов.

В курсовой работе:

Створ запани-Р=50% :

P =90% :

По расчётным данным табл.1.4. строятся гидрографы створов, (рис.1.5;1.6;1.7).

Плотовой лесосплав можно проводить от даты начала лесосплава до даты соответствую-

щей точке пересечения Q _пл с гидрографом. Этот период на реках первоначального лесоспла-

ва принимают в пределах 6-15 суток, но не более возможной продолжительности плотового лесосплава Т_пл полученной расчётом.

Молевой лесосплав в створе № 1 начинается сразу после окончания плотового и возмо-жная продолжительность его ограничивается датой, соответствующей точке пересечения ми-

нимального расхода Q _мол с гидрографом.

В лимитирующем створе № 2 молевой лесосплав начинается с первого дня лесосплава

(п.1.10 задания). Если горизонтальная линия Q _мол расположена ниже гидрографа и не пересе-кается с ним, дата возможного окончания молевого лесосплава будет соответствовать пос-леднему дню июня. Значения расчётных параметров в лимитирущих створах, установленные

по графикам на рис.1.2. и 1.3, заносятся в табл. 1.5.

Ширина реки в начале периода плотового лесосплава В_нп измеряется на поперечном про-филе по расходу Q _нп , полученному на гидрографе рис.1.5. и перенесённому на кривую зави-симости Q = f ( Z ) на рис.1.2.

Ширина реки в конце периода плотового лесосплава находится аналогично по расходу

соответствующему дате фактического окончания плотового лесосплава.

Ширина реки при молевом лесосплаве, а также среднее по живому сечению скорости ре-

ки как для плотового , так и молевого лесосплава в створе № 1, определяются по этому же

способу.

Расчётные параметры для молевого лесосплава в створе № 2 определяются по гидрогра-фу, поперечному профилю и кривым, постренным для этого створа.

Таблица 1.5.

Значения расчётных параметров в створах № 1,2 по данным примера.

Расчётные параметры

Единицы

Измерения

Створ № 1

Створ № 2

Молевой

лесоплав

Плотовой

лесосплав

Молевой

лесосплав

1.Минимальные глубины, h _мин

2.Минимальные уровни, Z _мин

3.Начало периода

4.Окончание периода

5.Возможная продолжитель-

ность лесосплава

6.Ширина реки:

в начале периода, В_н

в конце периода, В_к

средняя для периода, В_ср

7.Средняя по живому сече-

нию скорость течения:

в начале периода, V _н

в конце периода, V _к

средняя для периода, V _ср

число,

месяц

число,

месяц

суток

м/с

1.4

30.8

6.05

20.05

72.0

0.87

0.57

30.0

21.05

30.06

72.5

61.0

66.7

0.87

0.49

0.68

0.57

54.5

6.05

30.06

36.5

34.0

35.25

0.9

0.5

0.7

Таблица 1.4.

Среднедекадные расходы воды Q , м³ /с в расчётных стврах.

Месяц	Декада	Среднегодовой расход воды Q_р.с. , м³ /с в створе водомерного поста с табл.2.2 задания		Модульные коэффи-циенты декадного сто-ка по данным водо-мерных постов (табл.2.2 задания)		Среднегодовой расход воды года заданного процента обеспечен-ности в расчётном створеQ _р.с. м³ /с				Среднедекадные расходы в расчётных створах, м³ /с Q _дек = Q _р.с. *К_дек ,
		50%	90%	50%	90%	створ №1 Р=50%	створ №2 Р=90%	Створ запани
										створ №1 Р=50%	створ №1 Р=90%	Створ запани
								Р=50%	Р=90%			Р=50%	Р=90%
Апрель	III	30.3	28.7	2.35	2.2	26.75	10.45	25.54	24.2	58.7	23.0	60.00	53.24
Май	I II III			4.8 6.35 4.15	4.6 6.1 4.0					123.05 163.2 107.0	48.1 63.6 41.8	122.6 162.2 106.0	111.3 147.6 96.8
Июнь	I II III			2.9 1.75 1.23	2.8 1.7 1.2					74.9 45.5 32.4	29.3 17.8 12.54	73.5 44.7 31.4	67.8 41.1 29.0

1.3. Расчёт гарантированных водосъёмных уровней на береговом плотбище

Заданием предусмотрено формирование плотов из пучков береговой сплотки на складе №1.Что-

бы вывести плоты в весенний полноводный период маловодного года 90%-ной обеспеченности

в течение 6-15 суток, необходимо иметь на плотбище гарантированные водосъёмные уровни во-

ды. Расчёты гарантированных уровней воды ведутся по данным (п.2.3. задания) для периода

вывода плотов береговой сплотки продолжительность Т_п –6-9-12-15 суток. Отметки гарантиро-

ванных уровней воды вычсляют для каждого периода отдельно, по зависимости /2, стр.15/:

Z₉₀ =H _пл ₉₀ +Z, (1.23)

где H_пл90 -гарантированный уровень воды маловодного года 90%-ной обеспеченности;

Z -отметка нуля водомерного поста на плотбище (п. 3.6. задания).

В свою очередь, гарантированный уровень воды на береговом плотбище для каждого периода наблюдения Т_п определяется (2, стр. 15):

Н_пл90 =К₉₀ *Н_пл.ср. , (1.24)

где К₉₀ -модульный коэффициент, который определяется:

К₉₀ =С _v ₉₀ *Ф₉₀ +1 ;

Н_пл.ср - среднее арифметическое значение гарантированного уровня на плотбище для каждого

периода.

Значения среднеарифметических гарантированных уровней Н_пл.ср. , коэффициентов вариации С _v ,

коэффициентов ассиметрии С _s для всех периодов вывода плотов определяют по зависимостям

(1.1, 1.2, 1.3). Все расчёты сводятся в таблицу 1.6.

Во вторую графу таблицы 1.6 выписывают гарантированные уровни воды на водомерном посту

Н_ВП , для каждого периода вывода плотов Т_п для каждого года (п.2.3 задания).

Гарантированные уровни воды на плотбище Н_пл вносят в графу 3 таблицы 1.6 с кривой связи уровней водомерного поста и плотбища, (рис. 1.8). График зависимости Н_пл = f (Н_ВП ) строят по

данным п. 3.10 задания.

В курсовой работе для Т_п =6 суток имеем из таблицы 1.6:

среднеарифметическое значение гарантированного уровня на плотбище:

-коэффициент вариации:

-коэффициент ассиметрии С _s =2С _v =2*0.139=0.277

-показатель Фостера-Рыбкина, по значению С _s :

P =90%; Ф =-1.24

-модульный коэффициент К_90% :

К_90% =С _v *Ф₉₀ +1=0.139*(-1.24)+1=0.83

-гарантированный уровень воды 90%-ной обеспеченности, Н_пл90% :

Н_пл90% = К_90% * Н_пл.ср =0.83*563.89=466.7 см=4.667 м

-отметка гарантированного уровня плотбища 90%-ной обеспеченности:

Z _90% = Н_пл90% +Z =4.667+30.7=35.36 м

Методика расчётов для Т_п -9, 12-15 суток аналогична.

Результаты расчётов по данным таблицы 1.6 для Т_п -9-12-15 суток сведены в таблицу 1.7.

Таблица 1.6

Гарантированные уровни воды Т_п -9, 12-15 суток периода вывода плотов.

Гидрологические показатели

Т_п -9 суток

Т_п -12суток

Т_п -15 суток

1. Среднеарифметическое значение гаран-

тированного уровня плотбища Н_пл.ср _. , см

2. Коэффициент вариации, С _v

3. Коэффициент вариации, С _s

5. Модульный коэффициент, К₉₀

6. Гарантированный уровень воды 90%

обеспеченности Н_пл90 , см

7. Отметка гарантированного уровня 90%

обеспеченности на плотбище Z ₉₀ , м

479.44

0.18

0.36

0.78

374.0

34.44

434.17

0.215

0.43

0.74

321.0

33.91

386.39

0.215

0.43

0.74

286.0

33.56

По вычисленным отметкам уровней воды на плотбище строится график зависимости их от про-

должительности вывода плотов (рис. 1.9) Z ₉₀ =f (Т_п )

Таблица 1.7

Расчёт коэффициентов вариации для средних гарантированных уровней на плотбище.

Год	Н_ВП	Н_пл		К-1	(К-1)²
1	2	3	4	5	6
Т_п= 6 суток
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999	425 435 520 545 370 330 460 500 410 395 450 355 280 315 480 295 330 495	595 600 660 680 545 495 520 650 580 570 615 525 420 475 635 445 495 645	1.06 1.06 1.17 1.21 0.97 0.88 0.92 1.15 1.,03 1.01 1.09 0.93 0.74 0.84 1.13 0.79 0.88 1.14	0.06 0.06 0.17 0.21 -0.03 -0.12 -0.08 0.15 0.03 0.01 0.09 -0.07 -0.26 -0.16 0.13 -0.21 -0.12 0.14	0.0036 0.0036 0.0289 0.0441 0.0009 0.0144 0.0064 0.0225 0.0009 0.0001 0.0081 0.0049 0.0676 0.0256 0.0169 0.0441 0.0144 0.0196
=10150	=18	=0	=0.3226
Т_п= 9 суток
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999	345 355 425 450 300 270 370 405 330 315 360 285 235 270 220 255 285 400	515 525 595 615 455 405 545 575 495 475 530 430 350 405 330 380 430 575	1.07 1.09 1.24 1.28 0.95 0.84 1.14 1.20 1.03 0.99 1.1 0.89 0.73 0.84 0.69 0.79 0.89 1.2	0.07 0.09 0.24 0.28 -0.05 -0.16 0.14 0.2 0.03 -0.01 0.1 -0.11 -0.27 -0.16 -0.31 -0.21 -0.11 0.2	0.0049 0.0081 0.0576 0.0784 0.0025 0.0256 0.0187 0.04 0.0009 0.0001 0.01 0.0121 0.0729 0.0241 0.0972 0.0430 0.0121 0.04
=8630	=18	=0	=0.5482
Т_п= 12 суток
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999	310 320 385 395 255 235 315 365 295 280 335 245 185 215 345 200 230 360	465 480 555 570 385 350 475 530 445 420 500 365 270 320 515 295 345 530	1.07 1.11 1.28 1.31 0.89 0.81 1.09 1.22 1.02 0.97 1.15 0.84 0.62 0.74 1.19 0.68 0.79 1.22	-0.07 0.11 0.28 0.31 -0.11 -0.19 0.09 0.22 0.02 -0.03 0.15 -0.16 -0.38 -0.26 0.19 -0.32 -0.21 0.22	0.0049 0.0121 0.0775 0.0979 0.0121 0.0376 0.0081 0.0484 0.0004 0.0009 0.0230 0.0254 0.143 0.069 0.035 0.103 0.0422 0.0484
=7815	=18	=0	=0.7889
Т_п= 15 суток
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999	270 280 325 325 220 205 305 320 255 235 295 215 175 190 315 190 205 330	405 420 485 485 325 305 460 480 380 350 445 320 255 285 470 285 305 495	1.05 1.09 1.26 1.26 0.84 0.79 1.19 1.24 0.98 0.91 1.15 0.83 0.66 0.74 1.22 0.74 0.79 1.28	0.05 0.09 0.26 0.26 -0.16 -0.21 0.19 0.24 -0.02 -0.09 0.15 -0.17 -0.34 -0.26 0.22 -0.26 -0.21 0.28	0.0025 0.0081 0.0651 0.0651 0.0241 0.0430 0.0376 0.0587 0.0004 0.0081 0.0230 0.0295 0.1156 0.0676 0.0468 0.0576 0.0444 0.0790
=6955	=18	=0	=0.7862

2. Разработка технологического процесса плотового лесосплава.

2.1. Определение размеров плотов и потребности формировочного такелажа.

Размеры плота зависят от габаритов лесосплавного хода изменяющихся во времени. Все плоты должны буксироваться с плотбища через лимитирующий створ №1, таким образом габа-риты плота будут зависеть от габаритов лесосплавного хода в этом створе.

На поперечном профиле лимитирующего створа наносится отметка горизонта воды, соот-

ветствующая средней ширине реки “B _ср ” по поверхности воды за весь период плотового лесо-

сплава /2, стр.17/:

(2.1)

где В_нп , В_кп – соответственно ширина реки по поверхности воды в начале и конце периода плото-вого лесосплава принятого по гафикам 1.2 и 1.3.

По расходу воды Q, первого и последнего дня плотового лесосплава, снятого с гидрографа

створа №1 (рис. 1.5) на поперечном профиле (рис. 1.2) определяем значения В_нп и В_кп .

В курсовой работе:

В_нп =72 м, В_кп =72 м

От поверхности воды при В_ср откладывается величина минимальной допустимой глубины плото-вого лесосплава h _пл =1.4 м . Расстояние между берегами на этой глубине соответствует эксплуата-ционной ширине реки В_э =61 м при плотовом лесосплаве. Ширину плота при одностороннем

движении рекомендуется принимать В_пл 0.5 В_э . В курсовой работе ширина плота:

В_пл = 0.5 В_э =0.5*61=30.5@30 м

Длина плота (по заданию, табл. 3.3), L =240 м .

Для определения количества и обёма плотов, рассматриваем сортиментный состав лесоматериа-лов на складе №1 (табл. 4 задания). В первую очередь береговой сплотке подлежат лиственные

сортименты и тонкомерные брёвна хвойных пород. При недостаточности этих сортиментов, пло-

ты формируются из пучков хвойных пород. Сумма обёмов сортиментов в процентах и всего, дол-жны соответствовать заданию (п. 1.8 и табл. 4).

По заданию, загрузка склада №1-350 тыс.м³ , в том числе береговой сплотки 160 тыс.м³ , молевого

лесосплава 350-160=190 тыс.м³ . Расчёт сортиментного состава и объёма береговой сплотки вы-

полнен в табл. 2.1.

Высоту пучка Н_п , ширину пучка в_п , объёмы пучков V _п для каждого сортимента определяем

по данным задания (п. 3.1, 3.2) и формулам /3, стр.127/.

Высота пучка:

(2.2)

Ширина пучка:

(2.3)

Объём пучка:

(2.4)

где Т -осадка пучка (табл.3.1 задания);

-относительная плотность древесины, принимается 0.8 м ;

-опытный коэффициент, принимается 0.93;

с-коэффициент формы пучка (п.3.2 задания);

-средняя длина сортимента (п. 4 задания);

к₀ -коэффициент полнодревесности пучка, зависящий от среднего диаметра сортиментов, при-

нимается по данным табл.2.2

Таблица 2.1

Сортиментный состав и объёмы береговой сплотки.

Сортименты

Длина, м

Средний

диа-метр, м

Объём сплотки, тыс. м³

% от объёма склада 350.0

Расчёт-

ный

объём

Принято к слотке

1. Пиловочник лиственный

2. Стоительный лес смешанный

3. Дрова топливные лиственные

4. Балансовое долготьё хвойное

5. Специальные сортименты

6.5

4.5

6.5

7.5

52.5

17.5

Таблица 2.2

Значения коэффициента полнодревесности пучка, к₀ .

Средний диаметр, см	16	18	26	30
к₀	0.58	0.60	0.66	0.70

В курсовой работе:

Высота пучка: Н_п =-для всех сортиментов;

Ширина пучка: в_п =1.5*1.61=2.415 м

Объём пучка пиловочника лиственного:

V _п =p*2.415*1.61*6.5*0.66/4=13.1 м³

Объём пучков других сортиментов определяется аналогично, по своим параметрам. Данные расчётов сводятся в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Параметры сортиментных пучков береговой сплотки.

Сортименты

Высота пучка

Н_п , м

Ширина

пучка

в_п , м

Длина пучка

Коэффици-ент полно-

древеснос-ти, к₀

Объём пучка V _п , м

1. Пиловочник лиственный

2. Стоительный лес

смешанный

3. Дрова топливные лиственные

4. Балансовое долготьё хвойное

5. Специальные сортименты

1.61

для всех

2.415

для всех

6.5

4.5

6.5

7.5

0.66

0.615

0.7

0.6

0.66

13.1

8.4

13.9

11.9

15.1

Для малых рек целесообразно формировать гибкие плоты с поперечным расположением пучков.

Интервалы между рядами для обеспечения гибкости i , определяются по зависимости /2, стр.19/:

(2.5)

где к- коэффициент пропорциональности, учитывающий степень жёсткости рядов при изгибе

плота на повороте. Для плотов из сортиментных плотов к =0.15;

L ₁ -длина части вогнутого борта плота, находящаяся на повороте реки с радиусом закругления

R и углом поворота b (п.2.5 задания), определяется по зависимости /2, стр.19/:

(2.6)

где В_пл -ширина плота;

в_п -ширина пучка;

l - показатель гибкости плота, определяется по формуле:

(2.7)

В курсовой работе:

-при пучка 4.5 м

-при пучка 6.5 м

- при пучка 7.5 м

Число пучков по ширине плота, при =7.5 м n_ш =

Число пучков по ширине плота, при =6.5 м n_ш =

Число пучков по ширине плота, при =4.5 м n_ш =

Плоты имеют передний и задний брустверы с предельным расположением пучков.

Число пучков в двух брустверах:

-при пучка 4.5 м 22

-при пучка 6.5 м 22

-при пучка 7.5 м 22

Число пучков в одном бортовом ряду при длине плота 240 м (п. 3.3 задания), длине пучка 4.5 м

без брустверов, определится:

пучков

-при длине пучка 6.5 м без брустверов:

пучка

-при длине пучка 7.5 м без брустверов:

пучка

Число пучков в плоту всего:

-при длине пучка =7.5 м ; N_пл =84*4+22=358 пучков

-при длине пучка =6.5 м ; N_пл =84*5+22=442 пучка

-при длине пучка =4.5 м ; N_пл =84*7+22=610 пучков

Расчёт количества плотов производится по форме таблицы 2.4

Таблица 2.4

Сведения о береговой сплотке.

Сортименты

Объём

сплот-

ки, тыс. м³

Объём

пучка,

м³

Количество

пучков все-

го, штук

Количест-

во пучков

в плоту,

штук

Количест-

во плотов,

штук

Средний объ-ём лесомате-риалов в пло-ту,м³

1. Пиловочник

лиственный

2.Стоительный лес

смешанный

3.Дрова топливные

лиственные

4.Балансовое дол-

готьё хвойное

5.Специальные

сортименты

13.1

8.4

13.9

11.9

15.1

3969

5000

3022

2941

1192

442

610

442

358

5790

5124

6144

5260

5406

Расход такелажа на плот объёмом лесоматериалов 5790 м³ в укрупнённых показателях опреде-ляется по форме таблицы 2.5

Таблица 2.5

Расход формировочного такелажа на плот.

Наименование такелажа

Удельный

расход, кг/м³

Объём плота,

м3

Потребность

такелажа, кг

Тросы

Цепи

Поковки

В том числе по видам поковок:

коуши

рычажные замки

соеденительные скобы

замки дуговые

сжимы пластинчатые

0.55

0.32

0.21

0.026

0.079

0.007

0.006

0.092

5790

3184.5

1852.8

1215.9

150.5

457.4

40.5

34.7

532.7

Тросы

Цепи

Поковки

В том числе по видам поковок:

коуши

рычажные замки

соеденительные скобы

замки дуговые

сжимы пластинчатые

0.55

0.32

0.21

0.026

0.079

0.007

0.006

0.092

5124

2818.2

1639.7

1076.0

133.2

404.8

35.7

30.7

471.4

Продолжение таблицы 2.5

Наименование такелажа

Удельный

расход, кг/м³

Объём плота,

м³

Потребность

такелажа, кг

Тросы

Цепи

Поковки

В том числе по видам поковок:

коуши

рычажные замки

соеденительные скобы

замки дуговые

сжимы пластинчатые

0.55

0.32

0.21

0.026

0.079

0.007

0.006

0.092

6144

3379.2

1966.1

1290.2

159.7

485.4

43.0

36.7

565.2

Тросы

Цепи

Поковки

В том числе по видам поковок:

коуши

рычажные замки

соеденительные скобы

замки дуговые

сжимы пластинчатые

0.55

0.32

0.21

0.026

0.079

0.007

0.006

0.092

5260

2893.0

1683.2

1104.6

136.8

415.5

36.8

31.6

483.9

Тросы

Цепи

Поковки

В том числе по видам поковок:

коуши

рычажные замки

соеденительные скобы

замки дуговые

сжимы пластинчатые

0.55

0.32

0.21

0.026

0.079

0.007

0.006

0.092

5406

2973.3

1729.9

1135.3

140.6

427.1

37.8

32.4

497.4

2.2. Определение потребной площади плотбища и объёма земляных работ

Площадь плотбища F _п , необходимая для размещения плотов из принятых для сплотки сор-тиментов, определяется из зависимости /2, стр.21/:

(2.8)

где W_i -объём плота из i-го сортимента;

n_i -число плотов из i-го сортимента;

Н _i -высота пучка из i-го сортимента, (Н _i = h _п );

-коэффициент, учитывающий проезды и неравномерность размещения плотов, принимает-

ся =1.5

Длина плотбища, L _плотб определяется как частное от деления найденной площади F _п на сред-

нюю ширину плотбища В_плотб (п. 3.4 задания):

Для определения объёма земляных работ на плотбище,по графику зависимости Z ₉₀ = f ( T _п ) на рис.1.9 определяется минимальная отметка гарантированного уровня воды Z ₉₀ для принятого вы-

вода плотов Т_п . В курсовой работе Z ₉₀ =33.56 м . Затем вычисляется проектная отметка Z _пр берего-

вого плотбища, при которой возможен вывод плотов, по зависимости /2, стр.21/:

Z _пр = Z ₉₀ - h _пл , (2.9)

Если средняя отметка поверхности плотбища Z _пл (п. 3.5 задания) меньше Z _пр , то производство

земляных работ не требуется. Если Z _пл Z _пр , то объём земляных работ определяется /2, стр.2/:

W _зр = F _плотб *( Z _пл - Z _пр ) , (2.10)

В курсовой работе:

Z _пр = 33.56-1.4=32.16 м

Z _пл = 32-32.16=-0.16 м

Земляных работ в этом случае не требуется.

2.3. Расчёт необходимого количества агрегатов для береговой сплотки.

За среднее расстояние транспортировки сплоточных единиц принимается половина длины плотбища:

Для работы по береговой сплотке рекомендуются универсальные сплоточно-транспортно-шта-белёвочные агрегаты.

В курсовой работе принят ЛТ-84А с технической характеристикой: базовый трактор К-703, гру-

зоподъёмность 12.5 т ( максимальный объём пучка 15 м³ ).

Агрегат предназначен для захвата пачек круглых лесоматериалов из лесонакопителей или штабе-

лей, сплотки в челюстном захвате, транспортировке пачек и пучков, укладки их в плот, в шта-бель или сброски на воду.

Скорость перемещения км/ч – без груза 3-30 км/ч , V _ср =12 км/ч

- с грузом до 18 км/ч, V _ср =10 км/ч

Сменная производительность агрегата определена по зависимости /2, стр.22/:

(2.11)

где Т_с -продолжительность смены;

V _ср -средний объём сплоточных единиц;

t ₁ , t ₂ -соответственно время на перемещение агрегата с грузом и порожнем;

t ₃ -время на разворот агрегата, подачу его к накопителям, забор пучка, сплотку, укладку в

плот;

к₁ -коэффициент использования рабочего времени в смену, к₁ =0.9;

к₂ - коэффициент использования мощности агрегата, к₂ =0.9.

В курсовой работе Т_с =470 мин.

Средневзвешенный объём береговой сплотки:

где 60-минут в часе; 0.4455 км- среднее расстояние транспортировки;

10- скорость ЛТ-84 с грузом, км/ч ;

-по аналогии:

; (2,стр.23);

-сменная производительность агрегата ЛТ-84 определяется:

Количество агрегатов m для береговой сплотки, W =160 тыс. руб., продолжительности работы

(п.3.8 задания) и расчётной производительности агрегата, определяется /2, стр.22/:

(2.12)

где W -объём береговой спдлтки, W =160 тыс.м³ ;

n _см -количество рабочих смен за период сплотки, n _см =240 м/см;

По заданию с 20.11 по 10.04-120 рабочих дней. При 2-х сменной работе, машиносмен 240;

к_Г -коэффициент технической готовности, к_Г =0.85

агрегата

2.4. Расчёт количества буксирного флота.

Буксировку плотов начинают в первый день лесосплава сразу же после ледохода. Принима-ется в расчёте буксирный теплоход ЛС-56А. Его техническая характеристика:

-класс речного регистра- 0 (лёд)

-мощность двигателя, кВт -220

-скорость, км/ч -20,4

-сила тяги на гаке, кН -31.4

-осадка –0.83 м.

Продолжительность рейса суток с плотом определяется V _гр по зависимости /2, стр.25/:

(2.13)

где -расстояние от устья до плотбища №1, км (п.1.5 задания), =90 км ;

V _гр -скорость буксировки плота относительно берега, км/ч,

V _гр =V + V _б =3.13+4=7.13 км/ч ;

где V -средняя скорость течения реки на участке №1 , км/ч

V _ств.1 =0.87 м/с =3.13 км/ч

V _б -скорость буксировки плота относительно воды, V _б =4 км/ч /2, стр. 21,25/

суток

По аналогии, продолжительность рейса в порожнем , против течения реки:

суток

Продолжительность полного оборота буксировщика в сутках:

Т₀ =Т_гр +Т_пор =0.6+0.32=0.92 суток

Число оборотов за сутки составит:

n _о =1/Т₀ =1/0.92=1.09

За одни сутки судно может отбуксировать объём лесоматериалов в плотах W _сут ,м³ /сут . Равный

W _сут =W _пл.ср *n ₀ =5518*1.09=6015 м³

где W _пл.ср -средний объём плота береговой сплотки (расчёт. табл.2.4)

n ₀ -число оборотов за сутки

Общее время в сутках, необходимое на выводку и буксировку всех плотов при одном судне оп-

ределяется:

суток

где W -объём береговой сплотки, м³

С учётом возможного периода плотового лесосплава Т_пл =15 суток (по заданию), для буксировки

всех плотов потребуется судов:

Принимаем 2 буксировщика ЛС-56А.

3. Организация молевого лесосплава.

Основным документом организации лесосплава является график лесосплава, который регламентирует объёмы сплава, сроки начала и окончания плотового и молевого сплава, сброски леса в воду с каждого склада выпуска лесоматериалов из притоков, потребность в механизмах и

рабочих на всех фазах сплавного периода.

3.1. Лесопропускная способность расчётных лимитирующих створов реки.

Суточная лесопропускная способность при молевом лесосплаве в лимитирующем створе

(м³ /сут ) на каждом участке, определяется по зависимости /2, стр.26/:

, (3.1)

где 3600-секунд в час;

t -время движения лесоматериалов через створ. Принимается двухсменная работа на проп-

лаве, t =14 час;

к_с -коэффициент перехода от средней поверхностной скорости V _пов к технической скорос-

ти движения лесоматериалов через сжатое сечение “в_с ” лесосплавного хода;

-коэффициент заполнения лесосплавного хода (отношение площади, занятой плывущи-

ми брёвнами на участке сплавного хода, к общей площади этого участка) предельно

допустимый по условиям беззаторного движения.

Для практических расчётов удобнее пользоваться произведением, которое меняется в более узких пределах:

при V 1.5 м/с =0.175 /2, стр.26/

при V 1.5 м/с =0.155

V - поверхностная скорость течения /средняя/, м/с ;

в_с -сжатая ширина лесосплавного хода, м.

Величину “в_с ” cжатого сечения потока вычисляют по заданной расчётной ширине участков реки,

в_ср (расчётная табл. 1.5) пользуясь эмпирической зависимостью /2, стр. 27/:

(3.2)

где -коэффициент использования для лесосплава ширины реки в сжатом сечении.

Таблица 3.1.

в_ср , м	10	20	40	60	80	100
	0.7	0.6	0.5	0.42	0.37	0.33

В курсовой работе:

Участок 1- =66.7*0.40325=26.9 м

Участок 2- =35.25*0.52375=18.5 м

q - объём лесоматериалов, плотно размещающихся на 1 м² водной акватории, м³ /м²

где d - средний диаметр сплавляемых лесоматериалов, м . Средний диаметр сплавляемых лесо-

материалов следует принимать, как средневзвешенный (п.4 задания-сортиментный состав

круглых лесоматериалов на складе №1).

см

Результаты расчёта лесопропускной способности реки при молевом лесосплаве заносятся в

табл. 3.2

Таблица 3.2

Расчёт лесопропускной способности реки.

Расчётные характеристики

Значения характеристик для

участков

1. Поверхностные скорости-средняя за сплавной период V _ср ,

м/с (из табл.1.5)

в начале сплавного периода V _н , м/с

в конце сплавного периода V _к , м/с

2. Средняя за сплавной период ширина реки, м (из табл.1.5)

3. Коэффициент использования для лесосплава ширины реки

в сжатом сечении,

4. Сжатая ширина сплавного хода , м

5. Произведение коэффициентов

6. Параметр q , м³ /м²

7. Число часов работы в сутки, t

8. Модуль створа =3600*14*0.175*0.174

9. Суточная лесопропускная способность реки, N сут.м³

N _сут =М*в_с * V _ср.уч.

10. Возможная продолжительность периода молевого

лесосплава на участке (табл.1.5) Т_в , суток

11. Расстояние от вышерасположенного берегового склада до

расчётного створа , км

12. Расстояние от расчётного створа до нижней границы

участка , км

13. Скорость движения “головы” сплава V_c , км/сутки

14. Скорость движения “хвоста” сплава V _х , км/сутки

15. Расчётная продолжительность сплавного периода Т_р , сут.

16. Сезонная лесопропускная способность реки, тыс. м³

0.68

0.87

0.49

66.7

0.40

26.9

0.175

0.174

14 часов

1534.7

28072.4

34.3

25.7

1 038.7

0.7

0.9

0.5

35.25

0.52

18.5

0.175

0.174

14 часов

1534.7

19874.1

35.3

26.5

1033.5

Сезонная лесопропускная способность (м³ ) лимитирующих створов на каждом участке опреде-ляется по формуле:

N _с = N _сут *Т_р ,

где Т_р -расчётная продолжительность молевого лесосплава на участке /2, стр. 27/:

, (3.3)

где Тв -возможная продолжительность периода молевого лесосплава на участке ( табл. 1.5);

-расстояние от склада или передерживающей запани до расчётного створа, км ;

-расстояние от расчётного створа до границы участка, км ;

суток

V _г , V _х - соответственно скорость движения “головы” и “хвоста” сплава. Определяется по зависи-

мости /2, стр.27/:

V _г,х =3.6*к* V _пов * t , (3.4)

где к -коэффициент перехода от средней поверхностной скорости течения к скорости движения

брёвен:

для “хвоста” сплава к_х =0.6;

для “головы” сплава к_г =0.8;

V _пов -поверхностная скорость течения:

V _пов =1.25* V , (3.5)

V -средняя по живому сечению скорость потока (табл.1.5)

Скорость движения “головы” сплава первого участка:

V _г1 =3.6*0.8*1.25*0.68*14=34.3 км в сутки

Скорость движения “хвоста” сплава первого участка:

V _х1 =3.6*0.6*1.25*0.68*14=25.7 км в сутки

По аналогии находим параметры по второму участку:

V _г2 =3.6*0.8*1.25*0.7*14=35.3 км в сутки

V _х2 =3.6*0.6*1.25*0.7*14=26.5 км в сутки

Сезонная лесопропускная способность реки, по участкам, определяется по зависимости:

N _с = N _сут *Т_р , (3.6)

Сезонная лесопропускная способность первого участка:

N _сез1 =28072.7*37=1 038 689.9 м³

N _сез2 =19874.7*52=1 033 484.4 м³

Расчётные данные заносятся в табл. 3.2.

3.2. Организация работ на сброске и проплаве лесоматериалов.

Возможное число дней для сброски “Т_сб ” лесоматериалов из штабелей в воду на складах опреде-ляется из разрабатываемого графика лесосплава как разность между датой прохождения “хвоста”

сплава в створе склада и датой начала сброски лесоматериалов в воду. Пуск лесоматериалов в молевой лесосплав с первого склада можно начинать только после отправки последнего плота береговой сплотки. Во избежании обсушки лесоматериалов в притоке следует производить в пер-

вые дни сплава в минимальные сроки укладываясь в лимитированные дни , установленные зада-нием (п.1.7 задания). Пуск лесоматериалов в молевой лесосплав со склада №2 следует начинать в первую очередь так как продолжительность стояния сплавных горизонтов в верховьях рек как правило наименьшая.

В то же время, не допускается превышение расчётной лесопропускной способности реки по участкам. С учётом изложенных обстоятельств суточный объём сброски лесоматериалов (ин-

тенсивность пуска лесоматериалов в сплав), определяется по формуле /2, стр.28/:

(3.7)

где W _ск -объём сброски лесоматериалов на участке;

Т_сб -возможное число дней сброски. Принимается из графика сплава.

Интенсивность сброски на складе №1 (на первом участке)

На складе №2 (на втором участке)

Интенсивность пуска плотов со склада №1 (на первом участке)

Одновременно строится и график лесосплава (рис.3.2), последовательность и методика разработ-ки его излагается в разделе 3.3. Расчёт потребности механизмов и рабочих на сброски лесомате-риалов целесообразно изложить по форме табл. 3.3.

Таблица 3.3

Расчёт потребности механизмов и рабочих на сброску лесоматериалов.

Характеристика

Значение характеристик для склада

№1

№2

Суточный объём лесоматериалов, W_сут. , м³ /с

Тип и марка механизма для сброски леса на воду

Сменная производительность механизма П_см , м³ /смену

Количество принятых смен n_см , сутки

Количество механизмов “m ”, необходимое для сброски лесо-материалов:

на складе №1

на складе №2

Число рабочих обслуживающих механизм

Ежедневная потребность рабочих m* n_см

9000

ТСА

900

4400

ЛТ-84

900

В организации первоначального лесосплава предусматривается дистанционно патрульный метод как наиболее прогрессивный. Тип патрульного судна принимается КС- 100А, с техничес-

кой характеристикой:

-скорость хода порожнем-22 км/ч ;

-норма времени (N _в ) в машино-часах для обслуживания 1 км дистанции лесосплава, в зависимос-

ти от устроенности реки /2, стр.30/.

Для группы устроенности I (В)-N _в =0.17 ч/км ;

Для группы устроенности II (Б)-N _в =0.28 ч/км ;

Для группы устроенности III (А)-N _в =0.49 ч/км .

Длина дистанции обеспечения без заторного движения лесоматериалов определяется по формуле

/2, стр.30/:

(3.8)

где Т_см -продолжительность рабочей смены в часах , Т_см =7 часов;

N _в -нома времени в машино-часах для обслуживания 1 км дистанции.

Расчёт ведём с первого участка, начиная от устья реки.

(группа устроенности уч. №1, по заданию вторая, то есть II (Б), N _в =0.28

ч/км );

; ; ;

Время обслуживания отрезка дистанции 75 км : 75*0.28=21 час.

Второй участок группа II (Б), N _в =0.28 ч/км

Принимаем:

L _д1 =21 км ; L _д2 =21 км ; L _д3 =21 км ; L _д4 =22км.

В состав патрульной бригады на катере КС-100А, входят всего 10 человек, в том числе:

старшина-моторист-1

лебёдчик-1

оглавщик IV разряда-5

оглавщик V разряда-3

При двухсменной работе (14 часов) численность рабочих на проплаве древесины на одной дис-танции 10*2=20 часов.

На ? дистанций-140 человек в сутки. Суточная численность рабочих на проплаве, указывается в графике сплава.

Расчёт ежедневной потребности рабочих на перепуск лесоматериалов через передерживаю-щую запань. Объём лесоматериалов (W _з ) и передерживаюшей запани исчисляется по графику

сплава. К дню завершения плотового лесосплава (21 мая), объём лесоматериалов в передерживающей запани определится:

W _з = 4.4*14+45=106.6 тыс.м³

где 4.4 -суточный объём лесоматериалов со склада №2, тыс. м³ ;

14 -дней закрытия запани, в связи с плотовым сплавом на участке 1;

45-объём лесоматериалов поступающий в запань из притока, тыс. м³ (по заданию).

Из передерживающей запани лесоматериалы целесообразно выпустить в проплав в максимально

короткие сроки, но не превышая суточную лесопропускную способность участка №1 ( 28.0 тыс. м³ ). Предусматриваем по графику лесосплава начать выпуск лесоматериалов из запани 22 мая и завершить за 8 суток трёхсменной работы, то есть к 30 мая. После этого запань снимается и лесоматериалы со склада № 2 идут свободно по первому участку к месту назначения , то есть к устью реки. Таким образом в запани, с учётом восьми суток, сосредоточится лесоматериалов-

106.6+8*4.2=140.2 тыс. м³ . Суточный выпуск из запани составит 140.2/8 =17.5 тыс. м³ .Принима-ем 17 тыс. м³ в сутки, с учётом гарантированного обеспечения сплава. Тогда по первому участ-ку, с учётом ежедневной сброски со склада №1 расположенного ниже запани-9000 м³ в сутки имеем-17+9.0=26 тыс.м³ лесопропускной способности участка 1. Таким образом, численность

рабочих на перепуск лесоматериалов через передерживающую запань определится. При суточ-

ном выпуске 17000 м³ и норме 420 м³ на человека в смену, потребуется 17000/420=39 человек в сутки. При трёхсменной работе 13 человек в смену. Суточная потребность рабочих в запани - че- ловек указывается в графике лесосплава с 22 мая по 29 мая включительно.

3.3. Разработка совмещённого графика лесосплава.

Вычерчиваются координатные оси. Левее оси ординат откладывают графу дата сплава, ежед-невная потребность рабочих на сброске, проплаве, запани (без учёта плотового сплава). Ниже оси абсцисс схема реки, места расположения складов, впадения притоков, их загрузка, интенсив-ность сброски лесоматериалов. Далее наносят линии Т_в -возможная продолжительность лесоспла-

ва по участкам реки (из задания 1.4) и “Т_р ” расчётная продолжительность лесосплава ( по расчё-ту).

На участке №1 откладывается ордината вывода плотов (15 суток из гидрографа створа №1).

Проводятся линии движения “головы” и “хвоста” лесосплава на втором и первом участках. Про-

должительность проплава “головы” и “хвоста” лесосплава определяют путём деления длины участка на скорость их движения (V _г , V _х ). Окончание лесосплава на втором участке не должно быть позже расчётной продолжительности молевого лесосплава на первом участке.

По данным (п.1.6) задания на график наносят вертикальную линию продолжительности вы-пуска из притока. Двойной вертикальной линией наносят сроки задержки леса в запани и выпус-ка из неё. График лесосплава (рис.3.2) в пояснительной записке следует выполнять на миллимит-

ровой бумаге (желательно формата 297*420 мм).

4. Расчёт поперечной запани.

4.1. Определение длины пыжа.

Исходные гидравлические характеристики расчётного створа реки даны в первом разделе расчётной записки. Для расчёта длины пыжа используются гидравлические характеристики для года средней водности (50% обеспеченности). По графику лесосплава выясняют декаду месяца, в течение которой лесоматериалы поступают в запань по формуле (1.20):

Q _д = Q _рс *к_дек ,

где Q _рс - средний расход воды заданного процента обеспеченности в расчётном створе.

, (4.1)

где Q_p _% - среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста

(табл.1.1);

F _рс , F -соответственно площади водосбора реки в створах расчётном и водомерном поста (при-

нимаются по графику нарастания площади водосбора, рис. 1.1);

к_дек -модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста /п.2.2 задания/.

По расходам Q _дек и рис. 1.4. определяют соответствующие им скорость течения V , среднюю глу-

бинуh , ширину реки в створе запани в_з . После этого методом последовательных приближений определяют длину лесохранилища для лет 50% и 90% обеспеченности по водности. Если полу-чится, что длина пыжа будет больше расстояния от устья притока до запани, то следует изменить

технологический процесс лесосплава. Или перенести место расположения запани, изменить ин-

тенсивность сброски лесоматериалов или др. Методом последовательных приближений находим длину пыжа.

Длина бревенного пыжа в лесохранилище L _п , образованного поперечной запанью опреде-

ляется по формуле /3, стр.98/:

, (4.2)

где W _ср -расчётный объём лесоматериалов в запани, м³ ;

r _от - относительная плотность древесины, r _от =0.7;

h -полнодревесность пыжа, равная отношению объёма брёвен в пыже к его геометриче-

скому объёму, h =0.3;

Таблица 4.1

Средние гидравлические характеристики реки в створе запани (6 мая-начало заполнения запани, по гидрографу створа запани (рис.1.7) Q _50% =126 м³ /с , Q _90% =110 м³ /с

Процент

обеспе-

ченности

стока, Р%

Значение гидравлических характеристик

Расход Q , м/с

(по гидрогра-фу, рис. 1.7)

Отметка уров-ня водыZ , м

(рис. 1.4)

Скорость тече-ния V , м/с

(по рис. 1.4)

Ширина реки

В, м

(по рис.1.4)

Средняя глу-бина реки h_р , м (по рис.1.4)

128

115

41.2

41.0

0.82

0.78

2.4

2.2

где в_з -средняя ширина водохранилища при уровне воды в период формирования пыжа, в_з =65 м

(табл. 4.1);

t _ср -средняя толщина пыжа, зависящая от средней бытовой скорости течения “V ”, средней глу-

бины реки h в зоне лесохранилища, длины пыжа L _п и от коэффициента стеснения шири-

ны реки пыжом

;

в- ширина реки.

Значение t _ср определяется по зависимости (3, стр. 98):

t _ср =t _ср ⁰ * (4.3)

где t _ср ⁰ -средняя толщина пыжа в зависимости от V и h , при частном значении L _п =700 м и от отно-

сительно плотности древесины _от =0.7;

-поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа.

Таблица 4.2.

Значения = f ( L _п ) (3, стр.98)

L _п	100	300	500	700	1000	2000
	1.2	1.1	1.04	1.0	0.96	0.92

По таблице 4.1. при обеспеченности Р-50% , имеем показатели: V =0.82 м/с ; h =2.4 м . По этим па-

раметрам. С использованием таблицы 16 (3, стр. 98) находим значение t _ср ⁰ =0.88 м , при частном

значении L _п =700 м . В первом приближении длина пыжа L _п ¹ при Р-50% определяется:

По аналогии ведётся расчёт L _п и для обеспеченности Р-90%.

Данные расчёта заносятся в таблицу 4.3.

Таблица 4.3.

Значения длины пыжа при 50% и 90% обеспеченности.

Обеспеченность

t _ср ⁰ , м

L _п ¹ , м

t _ср , м

L _п , м

0.82

0.78

4703.0

4906.0

0.92

0.77

4969.7

4980.3

Значение от запани до устья притока 5 км ( по заданию). В расчёте L _п =4.9 км , что обеспечивает

достаточную ёмкость молехранилища.

4.2. Выбор типа запани, расчёт сил, действующих на запань.

Расчёт силы давления пыжа на запань следует вести для гидравлических характеристик реки в

створе запани, соответвтвующим максимальному расходу воды 10% обеспеченности. По расчёт-ным результатам расхода воды Q ( формула 1.7) и данным гидравлических характеристик (рис.1.4) в створе запани, имеем основные параметры, которые приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4.

Гидравлические характеристики в створе запани при Р-10%.

Обеспеченность

Р, %

Расход воды Q ,

м/с

Скорость тече-ния V , м/с

Ширина реки в_з ,

Глубина реки h , м

351.8

1.25

3.9

При скорости течения V 0.75 м/с принимаем лежнево-сетчатую запань. Сила давления пыжа на запань определяется по зависимости /3, стр. 100/:

(4.4)

где L _р -расчётная длина пыжа. При L _п 8*в_з . Принимаем L _р = L _п , при L _п 8*в_з , L _п =8*в_з ;

в_з -средняя ширина реки в пределах расчётной длины пыжа;

t _п - среднее удельное давление потока на единицу площади пыжа;

t _в - среднее удельное давление ветра на единицу площади пыжа;

b -коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами, зависящий от отношения

L _р /в_з ;

b ₁ -коэффициент, учитываюший извилистость русла. В курсовой работе принимается b ₁ =1.

t _п определяется по формуле и таблице /3, стр.100где

t _п =t _п ¹ * j _t , (4.5)

где t _п ¹ -удельное давление потока на пыж при частном значении потока на пыж при частном значении L _п =700 м /3, стр. 100/;

j _t -поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа, имеющий значения:

L _п	100	300	500	700	1000	2000
j _t	1.75	1.30	1.05	1.0	0.80	2.57

t _в определяется по формуле:

, (4.6)

где -опытный коэффициент, зависящий от скорости ветра V _в , =0.023;

r _в -плотность воздуха, r _в =1.3;

V _в -скорость ветра, V _в =12 м/с.

В курсовой работе: L_п =8*в_з =8*78=624 м; t_п ¹ =50 Па; j _t =1.05; t_п =50*1.05=52 Па ;

t_в =0.023*1.3*12² /2=2.15 Па; b =0.38 /3, стр.98/

Сила давления пыжа на запань, Р_д :

Р_д =

4.3. Выбор крепления запани (опор и лежней).

Натяжение лежня запани определяется по зависимости /3, стр. 103/:

T=k*P _д , (4.7)

где к -коэффициент, зависящий от стрелы провеса лежня f , принимается по таблице 19

/3, стр.104/.

Рекомендуется значение f = 0.3*в_з , при этом длина лежня в пределах запани L =1.23*в_з , коэффи-

циент к =0.57 .

В курсовой работе натяжение лежня определяется:

Т =0.57*1010.711=576139 Н

Расчётное натяжение лежня определяется по зависимости /3, стр. 104/:

Т_р =3*Т (4.8)

где 3-коэффициент запаса, принимаемый для лежней

Т_р =3*576139=1728417Н

По лежнево-сетчатой запани натяжение верхней ветви лежня Т_в определяется /3, стр. 104/:

, (4.9)

где t_п -поводная толщина пыжа у запани, принимается по таблице 29, t_п =f( V, h) (3, стр. 105);t_п =2;

а -возвышение верхней ветви лежня над водой , в зависимости от конструкции плитки запани,

рекомендуется а =0.35 /3, стр. 104/.

Т_в =

Натяжение нижней ветви лежня Т_н :

Т_н =Т_р -Т_в =1728417-1029695=698722Н

Для лежней принимают канаты диаметром от 30 до 60 мм .

Число канатов определяют по зависимости /3, стр. 104/:

, (4.10)

где R -разрывное усилие каната.

Расчётное натяжение в подвесках Т_{р. пд} определяют по эмпирической зависимости /3, стр. 104/:

Т_{р. пд} =0.21*Р_уд * , (4.11)

где Р_уд -удельное натяжение лежня, приходящееся на 1 м его длины в пределах речной части:

, (4.12)

где L _р.ч _. =1.23*в_з =1.23*48=96м

Р_уд = на погонный метр;

-расстояние между подвесками. Принимается не менее 0.5 длины сплавляемых лесома-

териалов; =4.5/2=2.25 м

тогда Т_р.пд =0.21*18004*2.25=8507 Н

Выбор канатов:

-верхняя ветвь лежня имеет расчётное натяжение

Т_р.в. =1029.7 кН

-нижняя ветвь имеет: Т_р.н. =698.7 кН

Принимается лежень: верхней ветви-канат стальной, двойной свивки, d = 35.5 мм ;

-типа ТК, конструкции 6*30*(6+12+12)+1 о.с., ГОСТ 3085-69, маркировочная группа проволо-

ки 1962мПа , масса 1000 м – 6270.0 кг ;

-размерное усилие 1138 кН 1029=Т_р.в. , что удовлетворяет существующим параметрам.

Нижняя ветвь-канат стальной d = 30 мм , двойной свивки, типа ТК конструкции 6*30*(6+12+12) +1 о.с., ГОСТ 3085-69, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1962 мПа . Разрывное усилие 804 кН Т_р.н. =698.7 кН , масса 1000 м – 6270 кг .

Длина лежня определяется по формуле:

L _л =1.23*в_з +100+20, (4.13)

где 100 и 20 –расстояние от уреза воды до опор и концов закрепления на анкере.

L _л =1.23*78+100+20=216 м

Рис. 4.1. Схема к расчёту лежня

1-анкерная опора; 2-лежень3-плитка запани; f -стрела прогиба; в_з -ширина реки в створе запа-

ни в период формирования пыжа.

Канат для подвесок, при Т_р.пд =7.0 кН . Принимаем канат стальной d=18 (меньше не допускается для запаней), двойной свивки, типа ЛК-Р конструкции 6*19*(1+6+6+6)+1о.с., ГОСТ-2688-80, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1600 мПа , масса 1000 м -844.0 кг , разрывное усилие 169 кН 7.0 кН .

Длина подвесок определяется по формуле /3, стр. 105/:

, (4.14)