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=Fп3 +Fбу4 +Fп2 +Fбу3 +Fп1 +Fбу2 +Fбу1, где Fп3 , Fп2 , Fп1 -площадь водосбора притоков , км2;
Fбу4 , Fбу3 , Fбу2, Fбу1 -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 Площадь водосбора реки F , км2 Средние расходы: годовой Qср , м3/с годовой Qmax , м3/с Коэффициенты вариации: для среднегодовых расходов воды, Сv ср для среднемаксимальных расходов, Сv max Коэффициенты ассиметрии: для среднегодовых расходов воды, Сs год для среднемаксимальных расходов, Сs max 5. Расчётный процент обеспеченности гидрологических характеристик Р, % 2800 30. 4 335. 8 0. 044 0. 206 0. 088 0. 412 Параметр Фостера-Рыбкина: для среднегодового расхода, Фср /3/ для среднемаксимального расхода, Фmax Модульные коэффициенты К: для среднего расхода для среднемаксимального расхода Среднегодовой расход воды Q %, м3/с Максимальный расход воды Q %, м3/с 50 90 10 -0. 013 0. 998 30. 3 -1. 27 0. 944 28. 7 1. 32 427. 14
Средний годовой расход воды Qср, 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 Qмax: Qmax==335. 8 м3/с,
где еQг, еQmax-сумма наблюдений среднегодовых и максимальных расходов воды в створе водомерного поста, м3/с; n-число лет наблюдений.
Коэффициент вариации Сv, средних и максимальных расходов воды за период наблюдений определяют по зависимости /3, стр. 26/: (1. 2)
где ki-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 Cs принимаются /2, стр. 8/: Cs=2Cv (1. 4) В курсовой работе они определяются: -для средних годовых расходов Сs, ср=2Сv, ср=2*0. 044=0. 088 -для максимальных расходов Cs, max=2Сv, max=2*0. 206=0. 412
Среднегодовые расходы воды 50, 90 и 10%-ной обеспеченности определяют в следую щем порядке /2, стр. 8/: Qp%=Kp%*Qср, (1. 5)
где Kp%-модульный коэффициент, определяется по формуле /2, стр. 8/: Kp% =Cv*Фp%+1, (1. 6)
где Фр%-параметр Фостера-Рыбкина для соответствующих значений Сs 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 Qгi Модуль ный к-т Кср-1 (Кср-1)2 Qmax, г Модуль ный к-т Кмах Kmax-1 (Kmax-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. 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. 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. 0009 0. 0016 0. 0009 0. 0036 0. 0016 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 еQгi=547. 4 е=18 е=0 е=0. 0324 еQmax=6045 е=18 е=0 е=0. 72
Модульные коэффициенты различной обеспеченности КР% , в курсовой работе -для обеспеченности: P50% , К50%=Сv50*Ф50+1=0. 044*(-0. 013)+1=0. 998 P90% , К90%=0. 044*(-1. 27)+1=0. 944 P10%, К10%=0. 206*1. 32+1=1. 272
Тогда, среднегодовые расходы воды в створе водомерного поста при различной обеспеченности принимают значения: -для обеспеченности: P10%, Q10%= K10%*Qmax = 1. 272*335. 8=427. 14 P50% , Q50%= K50%*Qср =0. 998*30. 4=30. 3 P90% , Q90%= K90%*Qср=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 Fзап-площадь водосбора реки в створе запани, м2 принимается с графика, (рис. 1. 1) Fзап=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 Zср по зависи мости /2, стр. 10/: , (1. 8)
где еZ-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. 5м, 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 Впри 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-Zср), (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) где n-коэффициент шероховатости, из задания (табл. 2. 5). В курсовой работе, площадь живого сечения W определяется: Для первого уровня: створ 1, W1=57. 5*(29. 9-29. 4)=28. 8 м2; створ 2, W1=33. 5*(54. 5-53. 9)=20. 1 м2; створ 3, W1=54. 0*(39. 5-38. 5)=54. 0 м2; Для второго уровня:
створ 1, W2=28. 8+0. 5(57. 5+62. 5)*(30. 5-29. 9)=64. 8 м2; створ 2, W2=20. 1+0. 5(35. 5+35. 0)*(55. 1-54. 5)=40. 0 м2; створ 3, W2=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, W3=103. 8 м2; створ 2, W3=62. 0 м2; створ 3, W3=174. 5 м2; Для четвёртого уровня: створ 1, W4=145. 8 м2; створ 2, W4=84. 1 м2; створ 3, W4=245. 0 м2; Для пятого уровня: створ 1, W5=190. 4 м2; створ 2, W5=106. 9 м2;
Используя формулы (1. 14; 1. 15; 1. 16; 1. 17), а также значения коэффициента шероховатос-тиn и уклона свободной поверхности j из табл. 2. 5 задания, определяем для трёх створов и для всех уровней значения средней глубины hср, средней скорости потока V коэффициента Шези С и расхода воды Q. Значения ширины реки Впри 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 уровня Z=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 уровня Z=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 hср, м Коэффици ент Шези С, м 0. 5/с Средняя скорость потока V, м/с Расход воды Q, м3/с Створ №1 Zср=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 Zср=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) Zср=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 попере? ных профилях лимитирующих створов строятся графики зависимостей Q=f(z), V=f(z), hср=f(z) Для расчёта возможной продолжительности периода лесосплава необходимо определить минимально допустимые глубины для молевого и плотового лесосплава /2, стр. 11/: (1. 18)
где dmax-максимальный диаметр круглых лесоматериалов, dmax=0. 55 (из задания 1. 9); -относительный объёмный вес лесоматериалов, =0. 85; -донный запас при молевом сплаве, =0. 1м В курсовой работе: hмол=0. 55*0. 8+0. 1=0. 57 м для плотового сплава: hпл=Т+, (1. 19)
где Т-осадка сплоточных единиц, из задания (п. 3. 1), Т=1. 2; -донный запас при плотовом лесосплаве, =0. 2 м hпл=1. 2+0. 2=1. 4 м
На поперечном профиле (рис. 1. 2) от отметки Zср следует отложить допустимые глубины для молевого (hмол) и плотового (hпл) лесосплава, провести горизонтальные линии до пересе- чения с графиком зависимостиQ=f(z) и определить минимальные сплавные расходы Qмол и Qпл. В курсовой работе: Zмол=29. 4+0. 57=29. 97 м; Zпл=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) Qмол. 1=12. 5 м3/с Qпл. 1=55. 0 м3/с В створе №2, с (рис. 1. 3) Qмол. 2=8 м3/с Qпл. 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/: Qдек=Qрв*Kдек, (1. 20)
где Kдек- модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста (п. 2. 2 зада ния);
Qрс- среднегодовой расход воды года заданного процента обеспеченности в расчётном створе /2, стр. 12/: (1. 21)
где Qp%ВП- среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста (табл. 1. 1. );
Fрс, F- соответственно площади водосбора реки в створах расчётном и водомерного поста Fрс, 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/: Qдек=Qр. с. *Кдек , (1. 22) В курсовой работе: Qапр. ств. !=26. 75*2. 2=58. 7 м3/с
где Кдек-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 Qпл с гидрографом. Этот период на реках первоначального лесоспла ва принимают в пределах 6-15 суток, но не более возможной продолжительности плотового лесосплаваТпл 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 Qмол с гидрографом.
В лимитирующем створе № 2 молевой лесосплав начинается с первого дня лесосплава
(п. 1. 10 задания). Если горизонтальная линия Qмолрасположена 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 Внп измеряется на поперечном про-филе по расходу Qнп , 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, hмин 2. Минимальные уровни, Zмин 3. Начало периода 4. Окончание периода 5. Возможная продолжитель ность лесосплава 6. Ширина реки: в начале периода, Вн в конце периода, Вк средняя для периода, Вср 7. Средняя по живому сече нию скорость течения: в начале периода, Vн в конце периода, Vк средняя для периода, Vср м м число, месяц число, месяц суток м м м м/с м/с м/с 1. 4 30. 8 6. 05 20. 05 15 72. 0 72. 0 72. 0 0. 87 0. 87 0. 87 0. 57 30. 0 21. 05 30. 06 40 72. 5 61. 0 66. 7 0. 87 0. 49 0. 68 0. 57 54. 5 6. 05 30. 06 55 36. 5 34. 0 35. 25 0. 9 0. 5 0. 7 Таблица 1. 4. Среднедекадные расходы водыQ, м3/с в расчётных стврах. Месяц Декада Среднегодовой расход воды Qр. 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 створе Qр. с. м3/с Среднедекадные расходы в расчётных створах, м3/с Qдек=Qр. с. *Кдек , 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 Тп –6-9-12-15 суток. Отметки гарантиро ванных уровней воды вычсляют для каждого периода отдельно, по зависимости /2, стр. 15/: Z90=Hпл90+Z, (1. 23)
где Hпл90-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 наблюденияТп определяется (2, стр. 15): Нпл90=К90*Нпл. ср. , (1. 24) где К90-модульный коэффициент, который определяется: К90=Сv90*Ф90+1;
Нпл. ср- среднее арифметическое значение гарантированного уровня на плотбище для каждого периода.
Значения среднеарифметических гарантированных уровней Нпл. ср. , коэффициентов вариации Сv, коэффициентов ассиметрии Сs 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
НВП, для каждого периода вывода плотов Тп для каждого года (п. 2. 3 задания). Гарантированные уровни воды на плотбище Нпл вносят в графу 3 таблицы 1. 6 с кривой связи уровней водомерного поста и плотбища, (рис. 1. 8). График зависимостиНпл=f(НВП) строят по данным п. 3. 10 задания. В курсовой работе для Тп=6 суток имеем из таблицы 1. 6:
среднеарифметическое значение гарантированного уровня на плотбище: -коэффициент вариации: -коэффициент ассиметрии Сs=2Сv=2*0. 139=0. 277 -показатель Фостера-Рыбкина, по значению Сs: P=90%; Ф=-1. 24 -модульный коэффициент К90%: К90%=Сv*Ф90+1=0. 139*(-1. 24)+1=0. 83
-гарантированный уровень воды 90%-ной обеспеченности, Нпл90%: Нпл90%= К90%* Нпл. ср=0. 83*563. 89=466. 7 см=4. 667 м
-отметка гарантированного уровня плотбища 90%-ной обеспеченности: Z90%= Нпл90%+Z=4. 667+30. 7=35. 36 м Методика расчётов для Тп-9, 12-15 суток аналогична.
Результаты расчётов по данным таблицы 1. 6 для Тп-9-12-15 суток сведены в таблицу 1. 7. Таблица 1. 6
Гарантированные уровни воды Тп-9, 12-15 суток периода вывода плотов. Гидрологические показатели Тп-9 суток Тп-12суток Тп-15 суток Среднеарифметическое значение гаран тированного уровня плотбища Нпл. ср. , см 2. Коэффициент вариации, Сv 3. Коэффициент вариации, Сs Модульный коэффициент, К90 Гарантированный уровень воды 90% обеспеченности Нпл90, см Отметка гарантированного уровня 90% обеспеченности на плотбище Z90, 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) Z90=f(Тп) Таблица 1. 7
Расчёт коэффициентов вариации для средних гарантированных уровней на плотбище. Год НВП Нпл К-1 (К-1)2 1 2 3 4 5 6 Тп=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 е=10150 е=18 е=0 е=0. 3226 Тп=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 е=8630 е=18 е=0 е=0. 5482 Тп=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 е=7815 е=18 е=0 е=0. 7889 Тп=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 е=6955 е=18 е=0 е=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 “Bср” по поверхности воды за весь период плотового лесо сплава /2, стр. 17/: (2. 1)
где Внп, Вкп –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 Внп и Вкп. В курсовой работе: Внп=72 м, Вкп=72 м
От поверхности воды при Вср откладывается величина минимальной допустимой глубины плото-вого лесосплава hпл=1. 4 м. Расстояние между берегами на этой глубине соответствует эксплуата-ционной ширине реки Вэ =61 м при плотовом лесосплаве. Ширину плота при одностороннем движении рекомендуется принимать Впл Ј 0. 5 Вэ. В курсовой работе ширина плота: Впл = 0. 5 Вэ=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 Нп, ширину пучка вп, объёмы пучков Vп 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 Пиловочник лиственный Стоительный лес смешанный Дрова топливные лиственные Балансовое долготьё хвойное Специальные сортименты 6. 5 4. 5 6. 5 6. 5 7. 5 26 20 30 18 26 15 12 12 10 5 52. 5 42 42 35 17. 5 52 42 42 35 18 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: Нп=-для всех сортиментов; Ширина пучка: вп=1. 5*1. 61=2. 415 м Объём пучка пиловочника лиственного: Vп=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 Нп, м Ширина пучка вп, м Длина пучка Коэффици-ент полно древеснос-ти, к0 Объём пучка Vп, м 1. Пиловочник лиственный Стоительный лес смешанный Дрова топливные лиственные Балансовое долготьё хвойное Специальные сортименты 1. 61 для всех 2. 415 для всех 6. 5 4. 5 6. 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; L1-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 Впл-ширина плота; вп-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 nш= Число пучков по ширине плота, при =6. 5 м nш= Число пучков по ширине плота, при =4. 5 м nш=
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; Nпл=84*4+22=358 пучков -при длине пучка =6. 5 м; Nпл=84*5+22=442 пучка -при длине пучка =4. 5 м; Nпл=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 Пиловочник лиственный 2. Стоительный лес смешанный 3. Дрова топливные лиственные 4. Балансовое дол готьё хвойное 5. Специальные сортименты 52 42 42 35 18 13. 1 8. 4 13. 9 11. 9 15. 1 3969 5000 3022 2941 1192 442 610 442 442 358 5 7 5 5 4 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 Fп , необходимая для размещения плотов из принятых для сплотки сор-тиментов, определяется из зависимости /2, стр. 21/: (2. 8) где Wi-объём плота из i-го сортимента; ni-число плотов из i-го сортимента; Нi-высота пучка из i-го сортимента, (Нi=hп);
-коэффициент, учитывающий проезды и неравномерность размещения плотов, принимает ся =1. 5
Длина плотбища, Lплотб определяется как частное от деления найденной площади Fп на сред нюю ширину плотбища Вплотб (п. 3. 4 задания):
Для определения объёма земляных работ на плотбище, по графику зависимостиZ90=f(Tп) на рис. 1. 9 определяется минимальная отметка гарантированного уровня воды Z90 для принятого вы вода плотов Тп. В курсовой работе Z90=33. 56 м. Затем вычисляется проектная отметка Zпр берего вого плотбища, при которой возможен вывод плотов, по зависимости /2, стр. 21/: Zпр= Z90-hпл, (2. 9)
Если средняя отметка поверхности плотбища Zпл (п. 3. 5 задания) меньше Zпр, то производство земляных работ не требуется. Если Zпл> Zпр, то объём земляных работ определяется /2, стр. 2/: Wзр=Fплотб*(Zпл-Zпр), (2. 10) В курсовой работе: Zпр= 33. 56-1. 4=32. 16 м Zпл= 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, Vср=12 км/ч - с грузом до 18 км/ч, Vср=10 км/ч
Сменная производительность агрегата определена по зависимости /2, стр. 22/: (2. 11) где Тс-продолжительность смены; Vср-средний объём сплоточных единиц;
t1, t2-соответственно время на перемещение агрегата с грузом и порожнем;
t3-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 Тс=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;
nсм-количество рабочих смен за период сплотки, nсм=240 м/см; По заданию с 20. 11 по 10. 04-120 рабочих дней. При 2-х сменной работе, машиносмен 240; кГ-коэффициент технической готовности, кГ=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 Vгр по зависимости /2, стр. 25/: (2. 13)
где -расстояние от устья до плотбища №1, км (п. 1. 5 задания), =90 км; Vгр-скорость буксировки плота относительно берега, км/ч, Vгр=V+Vб=3. 13+4=7. 13 км/ч; где V-средняя скорость течения реки на участке №1 , км/ч Vств. 1=0. 87 м/с=3. 13 км/ч
Vб-скорость буксировки плота относительно воды, Vб=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=Тгр+Тпор=0. 6+0. 32=0. 92 суток Число оборотов за сутки составит: nо=1/Т0=1/0. 92=1. 09
За одни сутки судно может отбуксировать объём лесоматериалов в плотах Wсут , м3/сут. Равный Wсут=Wпл. ср*n0=5518*1. 09=6015 м3
где Wпл. ср-средний объём плота береговой сплотки (расчёт. табл. 2. 4) n0-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 Тпл=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;
кс-коэффициент перехода от средней поверхностной скорости Vпов к технической скорос ти движения лесоматериалов через сжатое сечение “вс” 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; вс-сжатая ширина лесосплавного хода, м.
Величину “вс” cжатого сечения потока вычисляют по заданной расчётной ширине участков реки, вср (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. вср, 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 2 Поверхностные скорости-средняя за сплавной период Vср, м/с (из табл. 1. 5) в начале сплавного периода Vн, м/с в конце сплавного периода Vк, м/с Средняя за сплавной период ширина реки, м (из табл. 1. 5) Коэффициент использования для лесосплава ширины реки в сжатом сечении, Сжатая ширина сплавного хода , м Произведение коэффициентов Параметр q, м3/м2 Число часов работы в сутки, t Модуль створа =3600*14*0. 175*0. 174 Суточная лесопропускная способность реки, N сут. м3 Nсут=М*вс*Vср. уч. Возможная продолжительность периода молевого лесосплава на участке (табл. 1. 5) Тв , суток Расстояние от вышерасположенного берегового склада до расчётного створа , км 12. Расстояние от расчётного створа до нижней границы участка , км 13. Скорость движения “головы” сплава Vc, км/сутки 14. Скорость движения “хвоста” сплава Vх, км/сутки 15. Расчётная продолжительность сплавного периода Тр, 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 40 45 45 34. 3 25. 7 37 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 55 40 50 35. 3 26. 5 52 1033. 5
Сезонная лесопропускная способность (м3) лимитирующих створов на каждом участке опреде-ляется по формуле: Nс=Nсут*Тр,
где Тр-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 суток
Vг, Vх-соответственно скорость движения “головы” и “хвоста” сплава. Определяется по зависи мости /2, стр. 27/: Vг, х=3. 6*к*Vпов*t, (3. 4)
где к-коэффициент перехода от средней поверхностной скорости течения к скорости движения брёвен: для “хвоста” сплава кх=0. 6; для “головы” сплава кг=0. 8; Vпов-поверхностная скорость течения: Vпов=1. 25*V, (3. 5) V-средняя по живому сечению скорость потока (табл. 1. 5) Скорость движения “головы” сплава первого участка: Vг1=3. 6*0. 8*1. 25*0. 68*14=34. 3 км в сутки Скорость движения “хвоста” сплава первого участка: Vх1=3. 6*0. 6*1. 25*0. 68*14=25. 7 км в сутки По аналогии находим параметры по второму участку: Vг2=3. 6*0. 8*1. 25*0. 7*14=35. 3 км в сутки Vх2=3. 6*0. 6*1. 25*0. 7*14=26. 5 км в сутки
Сезонная лесопропускная способность реки, по участкам, определяется по зависимости: Nс=Nсут*Тр, (3. 6) Сезонная лесопропускная способность первого участка: Nсез1=28072. 7*37=1 038 689. 9 м3 Nсез2=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 “Тсб” 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 Wск-объём сброски лесоматериалов на участке;
Тсб-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, Wсут. , м3/с Тип и марка механизма для сброски леса на воду Сменная производительность механизма Псм, м3/смену Количество принятых смен nсм, сутки
Количество механизмов “m”, необходимое для сброски лесо-материалов: на складе №1 на складе №2 Число рабочих обслуживающих механизм Ежедневная потребность рабочих m*nсм 9000 ТСА 900 2 5 1 1 4400 ЛТ-84 900 2 2 1 1
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 (Nв) в машино-часах для обслуживания 1 км дистанции лесосплава, в зависимос ти от устроенности реки /2, стр. 30/. Для группы устроенности I (В)-Nв=0. 17 ч/км; Для группы устроенности II (Б)-Nв=0. 28 ч/км; Для группы устроенности III (А)-Nв=0. 49 ч/км.
Длина дистанции обеспечения без заторного движения лесоматериалов определяется по формуле /2, стр. 30/: (3. 8)
где Тсм-продолжительность рабочей смены в часах , Тсм=7 часов; Nв-но? ма 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), Nв=0. 28 ч/км); ; ; ;
Время обслуживания отрезка дистанции 75 км : 75*0. 28=21 час. Второй участок группа II (Б), Nв=0. 28 ч/км Принимаем: Lд1=21 км; Lд2=21 км; Lд3=21 км; Lд4=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 (Wз) и передерживаюшей запани исчисляется по графику сплава. К дню завершения плотового лесосплава (21 мая), объём лесоматериалов в передерживающей запани определится: Wз= 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. м3в сутки, с учётом гарантированного обеспечения сплава. Тогда по первому участ-ку, с учётом ежедневной сброски со склада №1 расположенного ниже запани-9000м3 в сутки имеем-17+9. 0=26 тыс. м3
ном выпуске 17000 м3 и норме 420 м3на 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 линииТв-возможная продолжительность лесоспла
ва по участкам реки (из задания 1. 4) и “Тр” 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 (Vг, Vх). 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): Qд=Qрс*кдек,
где Qрс-средний расход воды заданного процента обеспеченности в расчётном створе. , (4. 1)
где Qp%-среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста (табл. 1. 1);
Fрс, F-соответственно площади водосбора реки в створах расчётном и водомерном поста (при
нимаются по графику нарастания площади водосбора, рис. 1. 1); кдек-модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста /п. 2. 2 задания/.
По расходам Qдек и рис. 1. 4. определяют соответствующие им скорость течения V, среднюю глу бину h, ширину реки в створе запани вз. 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 Lп, образованного поперечной запанью опреде ляется по формуле /3, стр. 98/: , (4. 2) где Wср-расчётный объём лесоматериалов в запани, м3; rот-относительная плотность древесины, rот=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)Q50%=126 м3/с, Q90%=110 м3/с Процент обеспе ченности стока, Р% Значение гидравлических характеристик Расход Q, м/с (по гидрогра-фу, рис. 1. 7) Отметка уров-ня воды Z, 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 hр, м (по рис. 1. 4) 50 90 128 115 41. 2 41. 0 0. 82 0. 78 65 64 2. 4 2. 2
где вз-средняя ширина водохранилища при уровне воды в период формирования пыжа, вз=65 м (табл. 4. 1);
tср-средняя толщина пыжа, зависящая от средней бытовой скорости течения “V”, средней глу бины реки h в зоне лесохранилища, длины пыжа Lп и от коэффициента стеснения ш шири ны реки пыжом ; в-ширина реки. Значение tср определяется по зависимости (3, стр. 98): tср= tср0*ц (4. 3)
где tср0-средняя толщина пыжа в зависимости от V и h, при частном значении Lп=700 м и от отно сительно плотности древесины сот=0. 7; ц-поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа. Таблица 4. 2. Значения ц=f(Lп) (3, стр. 98) Lп 100 300 500 700 1000 2000 ц 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 tср0=0. 88 м, при частном значении Lп=700 м. В первом приближении длина пыжа Lп1 при Р-50% определяется: По аналогии ведётся расчёт Lп и для обеспеченности Р-90%. Данные расчёта заносятся в таблицу 4. 3. Таблица 4. 3. Значения длины пыжа при 50% и 90% обеспеченности. Обеспеченность tср0, м Lп1, м ц tср, м Lп, м 50 90 0. 82 0. 78 4703. 0 4906. 0 0. 92 0. 92 0. 77 0. 77 4969. 7 4980. 3
Значение от запани до устья притока 5 км ( по заданию). В расчёте Lп=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 водыQ ( 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 вз, м Глубина реки h, м 10 351. 8 1. 25 78 3. 9
При скорости течения V>0. 75 м/спринимаем лежнево-сетчатую запань. Сила давления пыжа на запань определяется по зависимости /3, стр. 100/: (4. 4)
где Lр-расчётная длина пыжа. При Lп >8*вз. Принимаем Lр = Lп , при Lп
tп-среднее удельное давление потока на единицу площади пыжа; tв-среднее удельное давление ветра на единицу площади пыжа; b-коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами, зависящий от отношения Lр/вз;
b 1-коэффициент, учитываюший извилистость русла. В курсовой работе принимается b 1=1. tп определяется по формуле и таблице /3, стр. 100где
tп=tп1*jt, (4. 5) где tп1-удельное давление потока на пыж при частном значении потока на пыж при частном значенииLп=700 м /3, стр. 100/;
jt-поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа, имеющий значения: Lп 100 300 500 700 1000 2000 jt 1. 75 1. 30 1. 05 1. 0 0. 80 2. 57 tв определяется по формуле: , (4. 6)
где -опытный коэффициент, зависящий от скорости ветра Vв, =0. 023; rв-плотность воздуха, rв=1. 3; Vв-скорость ветра, Vв=12 м/с.
В курсовой работе: Lп =8*вз=8*78=624 м; tп1=50 Па; jt=1. 05; tп=50*1. 05=52 Па ; tв=0. 023*1. 3*122/2=2. 15 Па; b=0. 38 /3, стр. 98/ Сила давления пыжа на запань, Рд: Рд= 4. 3. Выбор крепления запани (опор и лежней).
Натяжение лежня запани определяется по зависимости /3, стр. 103/: T=k*Pд , (4. 7)
где к-коэффициент, зависящий от стрелы провеса лежня f , принимается по таблице 19 /3, стр. 104/.
Рекомендуется значение f = 0. 3*вз, при этом длина лежня в пределах запани L=1. 23*вз, 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/: Тр=3*Т (4. 8) где 3-коэффициент запаса, принимаемый для лежней Тр=3*576139=1728417Н
По лежнево-сетчатой запани натяжение верхней ветви лежня Тв определяется /3, стр. 104/: , (4. 9)
где tп-поводная толщина пыжа у запани, принимается по таблице 29, tп=f(V, h) (3, стр. 105); tп=2; а-возвышение верхней ветви лежня над водой , в зависимости от конструкции плитки запани, рекомендуется а=0. 35 /3, стр. 104/. Тв= Натяжение нижней ветви лежня Тн: Тн=Тр-Тв=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 Тр. пд определяют по эмпирической зависимости /3, стр. 104/: Тр. пд=0. 21*Руд*, (4. 11)
где Руд-удельное натяжение лежня, приходящееся на 1 м его длины в пределах речной части: , (4. 12) где Lр. ч. =1. 23*вз=1. 23*48=96м Руд= на погонный метр;
-расстояние между подвесками. Принимается не менее 0. 5 длины сплавляемых лесома териалов; =4. 5/2=2. 25 м тогда Тр. пд=0. 21*18004*2. 25=8507 Н Выбор канатов: -верхняя ветвь лежня имеет расчётное натяжение Тр. в. =1029. 7 кН -нижняя ветвь имеет: Тр. 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=Тр. 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 1962мПа . Разрывное усилие 804 кН > Тр. н. =698. 7 кН , масса 1000 м – 6270 кг . Длина лежня определяется по формуле: Lл=1. 23*вз+100+20, (4. 13)
где 100 и 20 –расстояние от уреза воды до опор и концов закрепления на анкере. Lл=1. 23*78+100+20=216 м Рис. 4. 1. Схема к расчёту лежня
1-анкерная опора; 2-лежень3-плитка запани; f-стрела прогиба; вз-ширина реки в створе запа ни в период формирования пыжа.
Канат для подвесок, при Тр. 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 1600мПа, масса 1000 м-844. 0 кг, разрывное усилие 169 кН >7. 0 кН . Длина подвесок определяется по формуле /3, стр. 105/: , (4. 14) Количество подвесок: ,
Наплавные элементы и береговые опоры. Принимаем две береговые анкерные опоры, так как
Берег незатопляемый, в качестве опоры принимаем анкерно-стенчатую. Рис. 4. 2. Схема к расчёту анкерно-стенчатой опоры.
Высота опорной стенки (hс) определяется по зависимости /3, стр. 114/: =, (4. 13) где m-коэффициент запаса устойчивости, m=1. 75;
Рг-нагрузка на опору, определяется как значение натяжения лежня, Т=576139 Н; rг-плотность грунта, кг/м3, rг=1900; lп-коэффициент пассивного отпора грунта /3, стр. 113/: , (4. 16) j-угол внутереннего трения грунта, j=400, -длина стенки (анкера), =6 м; вг-ширина траншеи, вг=1. 2 м = Диаметр стоек определяется по формуле /3, стр. 114/: , (4. 17) где -допускаемое натяжение древесины, =102*105 Н/м2
Размеры анкера. Анкер рассчитывают как балку, лежащую на двух опорах и нагруженную сосредоточенной нагрузкой Рг. л. , с расчётным пролётом . Рис. 4. 3. Расчётная схема анкера. Момент сопротивления анкера W0 определяется: , (4. 18) , (4. 19) где Рг. а. -нагрузка на анкер. Рг. а. =1. 75. Тлеж=1. 75*576139=1008243 Н; -расчётный пролёт балки (анкера), /3, стр. 114/: где -длина анкера, =6 м; вп-ширина призмы, вп=6 м; =3 м; ; При круглом сечении анкера, момент сопротивления W: W=0. 1*d3 При квадратном сечении анкера: 0. 07=0. 01*d3; Параметры анкера при квадратном сечении: 0. 07=;
Наплавные сооружения запани-плитки. Принимаются двухрядные запанные плитки размерами 4. 5*6. 5м. Количество плиток nпл определяется: где 80-ширина реки в створе запани;
1. 23-удлинение лежня в русловой части за счёт стрелы прогиба “f” 4. 5-ширина запанной плитки.