Организация первоначального лесосплава

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Водный транспорт леса - это комплекс технических и технологических мероприятий, обеспечивающих перевозки лесоматериалов по рекам, озерам и морям лесосплавом или в судах, от приречных складов лесозаготовительных предприятий до потребителя и в настоящее время является хорошо организованной и оснащенной отраслью лесной промышленности. Российская Федерация занимает первое место по запасам древесины. Богатство лесных ресурсов, неравномерность их размещения по территории страны, недостаток или полное отсутствие наземных путей транспорта и наличие широко развитых водных магистралей обусловили большие масштабы развития лесосплава. Важнейшими мероприятиями по совершенствованию технологии лесосплава является внедрение новых, более экономичных типов плотов, повышение комплексной выработки и улучшения качества сплотки и формирования плотов. В настоящее время все более актуальней становится проблема экологии и при проведении лесосплава этому вопросу следует уделить особое внимание.

Главной целью данной курсовой работы является закрепление теоретических и практических навыков, полученных студентами после прослушивания курса лекций и практических занятий по дисциплине “Водный транспорт леса”. Более детальное и глубокое изучение технологического процесса работ, механизации на береговых складах, организации и проведения доставки лесоматериалов водным транспортом по рекам первоначального лесосплава, выработка умения самостоятельно применять теорию при решении практических задач. Содержание курсовой работы предусматривает для отдельной временно судоходной реки комплексное решение всех основных вопросов организации первоначального лесосплава, который начинается от береговых складов лесовозных дорог и заканчивается, как правило, при выходе на дороги (водные пути) в местах расположения лесосплавных рейдов.

1. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ И ЛЕСОТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕСОСПЛАВНОГО ПУТИ НА ТРАССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ЛЕСОСПЛАВА.

1.1 Гидрологические расчеты реки в створе водомерного поста

Рекой называется постоянно действующий водоток, протекающий в естественном русле с повышенных частей земной поверхности к пониженным, питающийся стоком атмосферных осадков и грунтовых вод с площади своего бассейна. Река, впадающая в океан, море или озеро, называется главной рекой. Реки, впадающие в главную реку, называются притоками. Различают притоки различных порядков. Например, реки, впадающие в главную реку, являются притоками первого порядка, а реки, впадающие, в эти притоки - притоками второго порядка и т.д.

Главная река с ее притоками (всех порядков) образует речную систему. Речная система включает в себя помимо рек озера, болота, балки, овраги, а также искусственные каналы и водохранилища.

Начало реки называется истоком. Если река вытекает из болота, истоком считается место, где появляется поток с постоянным руслом. Если же река вытекает из озера, истоком принято считать створ в месте выхода реки. Истоком может быть створ в месте слияния двух рек. Например, истоком р. Северная Двина является створ слияния р. Вычегда и р. Малая Северная Двина.

Устьем реки называется место впадения ее в море, озеро или реку. Если река в нижнем течении делится на ряд протоков, за ее устье принимается устье самого крупного рукава. Иногда положение устья может поменяться, например, при создании на главной реке озеровидного водохранилища, затопляющего и часть притяжения притока.

Основными характеристиками речной системы являются протяженность рек, их извилистость и густота речной сети.

Длиной реки считается расстояние от устья до истока по стрежню реки с учетом ее извилистости, то есть по линии, соединяющей точки на поперечных сечениях реки с наибольшими поверхностными скоростями течения.

Степень извилистости реки или ее участка характеризуется коэффициентом извилистости, равным отношению длины реки по стрежню к длине прямой, соединяющей исток и устье.

Питание реки водой осуществляется за счет стока поверхностных и грунтовых вод с определенной площади земной поверхности, которая называется бассейном или водосбором. За размер речного бассейна принимают площадь поверхностного водосборов. Граница поверхностного водосбора представляет собой замкнутую линию, проходящую по наивысшим отметкам местности. Поэтому все атмосферные осадки, выпадающие в пределах площади земной поверхности, ограниченной водоразделом, будут стекать в данную реку или речную систему.

Различают следующие характерные площади водосбора: полная площадь водосбора реки или речной системы в целом; частные водосборные площади, относящиеся к отдельным частям бассейна, например, к реке второй или третьей категории, входящей в данную речную систему; площадь водосбора в створе реки, равная площади бассейна от истока до данного створа. При этом, чем ниже по течению расположен створ, тем больше площадь водосбора.

Величину водосборной площади определяют планиметрированием площади, ограниченной водораздельной линией.

Водосборной площадью называют важнейший параметр речного бассейна, используемый в большинстве гидрологических расчетов. В том случае, когда необходимо знать площадь водосбора части реки, строят график нарастания водосборной площади.

Таблица 1

Определение площади водосбора

Наименование	Расстояние от устья	Площадь
МБП4	-	520	520
Приток 3	165	170	690
МБП4	-	555	1245
Приток 2	140	230	1475
МБП4	-	565	2040
Приток 1	100	300	2340
МБП4	-	660	3000

При проектировании лесосплавных работ следует придерживаться инструкции, согласно которой лесопропускную способность временно судоходных рек рассчитывают для маловодных лет 95% - ной обеспеченности, а объем лесохранилища и длину пыжа рассчитывают для лет средней обеспеченности (50%) и маловодных (95%). Расчет сил, действующих на опоры запани, рассчитывают при максимальных расходах воды 10%-ной обеспеченности.

Среднегодовой расход Q_ср (м³/c) определяют делением суммы всех расходов за период наблюдения на количество лет:

. (1.1)

Аналогично определяют средний максимальный расход Q_max (м³/с).

Коэффициенты вариации средних С_ср и максимальных С_max расходов воды за период наблюдений определяют по зависимости:

, (1.2)

где n - количество лет наблюдений на водомерном посту;

k - модульный коэффициент:

; . (1.3)

Коэффициенты асимметрии:

- для средних годовых расходов;

- для максимальных расходов.

Среднегодовые расходы воды 50-, 95-, 10%-ной обеспеченности, определяются в следующем порядке:

, (1.4)

, (1.5)

где Фр_% - параметр Фостера - Рыбкина определяется по таблице [3].

Максимальный расход 10%-ной обеспеченности в створе запани, определяем по формуле:

, (1.6)

где F_зап - площадь водосбора реки в створе запани, берется с графика построенного по данным п.п. 1.11 - 1.13 задания.

- средний годовой Q_{ср. год.} расход воды:

Q_{ср. год.}=(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)/18=30,4 мі/с

- средний максимальный Q_ср.max расход воды:

Q_ср.max.=(250+270+260+275+280+290+320+310+330+340+450+350+500+420+

+300+340+400+360)/18=335,8 мі/с.

Расчеты:

Таблица 2

Гидрологические характеристики реки в створе водомерного поста

Год	Для средних годовых расходов	Для средних максимальных расходов
	Qrод	Кгод	Кгод-1	(Кгод-1)2	Qmax	Кmax	Кmax-1	(Кmax-1)2
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1966	29,6	0,97	-0,03	0,0009	250	0,74	-0,26	0,0676
1967	28,2	0,93	-0,07	0,0049	270	0,8	-0,2	0,04
1968	29,8	0,98	-0,02	0,0004	260	0,78	-0,22	0,0484
1969	28,8	0,94	-0,06	0,0036	275	0,82	-0,18	0,0324
1970	28,0	0,92	-0,08	0,0064	280	0,84	-0,16	0,0256
1971	29,1	0,9	-0,04	0,0016	235	0,86	-0,14	0,0196
1972	31,2	1,03	0,03	0,0009	320	0,95	-0,05	0,0025
1973	29,7	0,98	-0,02	0,0004	310	0,92	-0,08	0,0064
1974	31,2	1,03	0,03	0,0009	330	0,98	-0,02	0,004
1975	31,3	1,03	0,05	0,0009	340	1,01	0,01	0,001
1976	31,8	1,05	0,05	0,0025	450	1,35	0,35	0,1225
1977	31,4	1,03	0,03	0,0009	350	1,04	0,04	0,0016
1978	32,2	1,06	0,06	0,0036	500	1,49	0,49	0,2401
1979	31,7	1,04	0,04	0,0016	420	1,25	-0,25	0,0625
1980	29,2	0,96	-0,04	0,0016	300	0,89	-0,11	0,0121
1981	31,3	1,03	0,03	0,0009	315	1,01	0,01	0,0001
1982	31,5	1,03	0,03	0,0009	400	1,19	0,19	0,0361
1983	31,4	1,03	0,03	0,0009	360	1,08	0,08	0,0064
n=18	?547,4	?18	?0	?0,0338	?6045	?18	?0	?0,7244

Пример заполнения первой строки таблицы:

К_ср=29,6/30,4=0.97 К_мах=250/335,8=0.74

К_ср-1=0.97-1=-0,03 К_мах-1=0,74-1=-0,26

(К_ср-1) І=(-0.03) І=0,0009 (К_мах-1) І=(-0,26) І=0,0676

Среднегодовые расходы воды:

Для 50% - ной обеспеченности:

k_50%=(-0,06)•0,04+1=0,9976

Q_50%=0,9976•30,4=30,33(м³/с)

Для 95% - ной обеспеченности:

k_50%=(-1,51)•0,04+1=0,9339

Q_95%=0,9339•30,4=28,56(м³/с)

Для 10% - ной обеспеченности:

K_10%=0,04•1,32+1=1,0528

Q_10%=1,0528•30,4=32,0(м³/с)

Максимальный расход воды:

С графика нарастания площади водосбора реки (рис.1.2) берём значения площадей: F_зап=2360 км³ ;F_вп=2950 км³ и рассчитываем максимальный расход 10%-ной обеспеченности:

K_10%=0,21·1,3+1=1,27

Q_10%=1,27·335,8=426,46 мі/с

Q_{max зап}=426,46•(2360/2950)^0,83=354,35(м³/с)

Приведенные выше расчеты сведены в таблицу 2, а расчет коэффициентов вариации среднегодовых и максимальных расходов воды в створе водомерного поста в таблицу 3.

Таблица 3

Расчет коэффициентов вариации средних годовых и максимальных расходов воды в створе водомерного поста

№ п/п	Характеристики	Значения характеристик
1	Площадь водосбора реки F, км2	3000
2	Средние расходы
	годовой Qср, м3/с	30,4
	максимальный Qмах, м3/с	335,8
3	Коэфициенты вариации
	для среднегодовых расходов воды Cгод	0,04
	для среднемаксимальных расходов воды Cmax	0,21
4	Коэфициенты асимметрии
	для среднегодовых расходов воды Csг	0,08
	для среднемаксимальных расходов воды Csm	0,42
5	Расчетный процент обеспеченности гидрологических характеристик	50%	95%	10%
6	Параметр Фостера-Рыбкина для среднегодового расхода Фср, Фmax	-0,06	-1,51	1,32
7	Модульные коэффициенты kр%	0,9976	0,9339	1,052
8	Среднегодовой расход воды Qр%, м3/с	30,33	28,56	32,0
9	Максимальный расход воды Qр%, м3/с	-	-	354,35

1.2 Гидрологические расчеты реки в лимитирующих створах и определение возможной продолжительности лесосплава

Для организации первоначального лесосплава необходимо в этих створах продолжительность периода лесосплава и соответствующие этому периоду средние значения поверхностных скоростей течения, ширины русла, глубин и расходов.

По данным задания вычерчиваем поперечный профиль для каждого расчетного створа реки. Для каждого поперечного профиля реки задаемся 4 - 5 расчетными отметками уровней воды и, пользуясь формулой Шези, вычисляем для различных значений глубин величины расхода, средней скорости и ширины русла.

1.Для каждого створа определяем среднюю отметку дна меженного русла Z_ср по зависимости:

, (1.7)

где - сумма всех отметок меженного русла в промерных точках;

n - число промерных точек.

2. Площадь живого сечения для каждого расчетного уровня определяем по следующим зависимостям:

для первого уровня:

(1.8)

для второго уровня:

, (1.9)

для третьего уровня:

, (1.10)

для четвертого уровня:

, (1.11)

для пятого уровня:

. (1.12)

3. Средняя глубина реки для каждого расчетного уровня определяется по отношению:

, (1.13)

где щ и B - площадь живого сечения и ширина, соответствующие расчетному уровню.

4. Расход воды определяется по выражению:

, (1.14)

где - средняя скорость потока,

. (1.15)

где I - уклон свободной поверхности воды.

5. Коэффициент Шези С находим по формуле:

, (1.16)

где n - коэффициент шероховатости,

, при h_ср<1 ; , при h_ср>1

6. Величину гидравлического радиуса в данной работе принимают равной величине средней глубины реки в расчетном створе.

Пример расчета створа №1:

(м)

(м²)

(м²)

(м²)

(м²)

(м²)

h_{ср 1} = 27,5 / 55 = 0,5 (м)

h_{ср 2}=62/60=1,03 (м)

h_{ср 3}=99,2/64=1,55 (м)

h_{ср 4}=138,8/68=2,041 (м)

h_{ср 5}=180,8/72=2,51 (м)

(м/с)

(м/с)

(м/с)

(м/с)

(м/с)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

Расчет h_cр ; С; V; Q -для створа №2 и створа запани рассчитываются аналогично створу №1.

По данным вычислений, приведенным в таблице рядом с поперечными профилями расчетных лимитирующих створов строим графики зависимости Q = f(z), = f(z), а для створа запани, кроме того, и график зависимости h_cр = f(z).

Для расчета периода лесосплава определяем сначала минимально допустимые глубины для молевого и плотового лесосплава по формулам:

Для молевого лесосплава

, (1.17)

Для плотового лесосплава:

, (1.18)

где d_max - максимальный диаметр круглых лесоматериал(п. 1.9 задания);

г - относительная плотность лесоматериала;

Т - осадка сплоточных единиц (п. 3.1 задания);

- донный запас.

При молевом лесосплаве = 0,1 м; при плотовом = 0,2 м.

h_мол = (м)

h_пл = 1,5+0,2=1,7(м)

На поперечном профиле проводим горизонтальную линию, соответствующую средней отметки дна межевого русла z_ср. От этой отметки откладываем допустимые глубины для молевого и плотового лесосплавов, проводим горизонтальные линии до пересечения с графиком зависимости Q = f(z) и определяем минимальные сплавные расходы Q_мол и Q_пл.

Затем эти расходы переносим на гидрографы соответствующих расчетных лимитирующих створов. Для построения гидрографов определяем среднедекадные расходы воды 50- и 95% - ной обеспеченности в расчетных створах.

(1.19)

где k_дек - модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста

Q_р.с - среднегодовой расход воды года заданного процента обеспеченности в расчетном створе.

, (1.20)

где Qp% - среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста;

F_р.с, F - соответственно площади водосбора реки в створах расчетном и водомерного поста.

Расчеты среднедекадных расходов воды в лимитирующих створах производим для третьей декады апреля, трех декад мая и трех декад июня.

Среднедекадные расходы в лимитирующих створах 1 и 2 определяем для рек 95% - ной обеспеченности, а в створе запани для 50- и 95% - ной.

Створ №1

Qр.с95%= 28,56*(2700/2950)=26,1 мі/с

Qдек.апр.1=26,1*2,2=57,42 м3/с

Qдек.май.1=26,1*4,6=120,06 м3/с

Qдек.май.2=26,1*6,1=159,21 м3/с

Qдек.май.3=26,1*4,0=104,4 м3/с

Qдек.июнь.1=26,1*2,8=73,08 м3/с

Qдек.июнь.2=26,1*1,7=44,37 м3/с

Qдек.июнь.3=26,1*1,2=31,32 м3/с

Cтвор №2

Qр.с95%= 28,56*(1020/2950)=9,87 м³/с

Qдек.апр.1=9,87 *2,2=21,71 м3/с

Qдек.май.1=9,87 *4,6=45,4 м3/с

Qдек.май.2=9,87 *6,1=60,2 м3/с

Qдек.май.3=9,87 *4,0=39,4 м3/с

Qдек.июнь.1=9,87 *2,8=27,6 м3/с

Qдек.июнь.2=9,87 *1,7=16,7 м3/с

Qдек.июнь.3=9,87 *1,2=11,8 м3/с

Cтвор запани

Qр.с50%=30,33*(2360/2950)=24,2 м³/с

Qдек.апр.1=24,2 *2,35=56,8 м3/с

Qдек.май.1=24,2*4,8=116,2 м3/с

Qдек.май.1=24,2*6,35=153,6 м3/с

Qдек.май.3=24,2*4,15=100,4 м3/с

Qдек.июнь.1=24,2*2,9=70,2 м3/с

Qдек.июнь.2=24,2*1,75=42,3 м3/с

Qдек.июнь.3=24,2*1,23=29,7 м3/с

Qр.с95%= 28,56*(2360/2950)=22,84 м³/с

Qдек.апр.1=22,84 *2,2=50,2 м3/с

Qдек.май.1=22,84 *4,6=105,1 м3/с

Qдек.май.2=22,84 *6,1=139,3 м3/с

Qдек.май.3=22,84 *4,0=91,4 м3/с

Qдек.июнь.1=22,84 *2,8=64,0 м3/с

Qдек.июнь.2=22,84 *1,7=38,8 м3/с

Qдек.июнь.3=22,84 *1,2=27,4 м3/с

Расчеты сведены в таблицу 4

Таблица 4

Расчет среднедекадных расходов воды в лимитирующих створах

Месяц	Декада	Лимитирующий створ
		Створ 1	Створ 2	Створ запани
		95%	95%	50%	95%
Апрель	III	57,42	21,71	56,87	50,2
Май	I	120,06	45,40	116,16	105,1
Май	II	159,21	60,20	153,67	139,3
Май	III	104,4	39,48	100,43	91,4
Июнь	I	73,08	27,63	70,18	64,0
Июнь	II	44,37	16,77	42,35	38,8
Июнь	III	31,32	11,84	29,766	27,4

На гидрографах в створах 1 и 2 отмечаем среднюю дату начала лесосплава.

Плотовой лесосплав можно проводить от даты начала лесосплава до даты, соответствующей точке пересечения Q_пл с гидрографом. Этот период на реках первоначального лесосплава принимают в пределах 6 - 15 суток, но не более возможной продолжительности плотового лесосплава Т_пл, полученной расчетом. Для расчетов приняли значение плотового лесосплава равной 20 суткам.

Молевой лесосплав в створе 1 начинается сразу после окончания плотового и его возможная продолжительность ограничивается датой, соответствующей точке пересечения минимального расхода Q_мол с гидрографом.

В лимитирующем створе 2 молевой лесосплав начинается с первого дня лесосплава. При определении продолжительности молевого лесосплава возможен другой случай в отличие от методики, приведенной на гидрографе (рис.1.3).

Горизонтальная линия Q_мол может быть расположена ниже гидрографа и не пересечется с ним. В этом случае дата возможного окончания молевого лесосплава будет соответствовать последнему дню июня.

Значение расчетных параметров в лимитирующих створах, установленные по графикам, отраженным на рис., заносятся в таблицу 7

Таблица 5

Значение расчетных параметров в створах 1 и 2

Расчетные параметры	Единица измерения	Створ №1	Створ№2
		Лесосплав
		Плотовой	Молевой	Молевой
1. Минимальные глубины	м	1,7	0, 48	0,48
2. Минимальные уровни	м	31,2	30,0	54,4
3. Начало периода	дата	15 мая	5июнь	15 мая
4. Окончание периода	дата	5 июнь	30 июнь	25 июнь
5. Возможная продолж-ть лесосплава	сутки	20	25	40
6. Ширина реки:
в начале периода	м	76	69	35
в конце периода	м	69	54	32
средняя для периода	м	73	62	34
7. Средняя по живому сечению скорость течения
в начале периода	м/с	0,95	0,73	0,98
в конце периода	м/с	0,73	0,33	0,43
средняя для периода	м/с	0,84	0,53	0,69

Ширина реки в начале периода плотового лесосплава В_нп измеряется на поперечном профиле по расходу Q_нп, полученному на гидрографе, и перенесенному на кривую зависимости Q = f(z). Расчетная ширина реки в начале периода плотового лесосплава В_нп равна 70 м.

Ширина реки в конце периода плотового лесосплава находится аналогично по расходу, соответствующему дате фактического окончания плотового лесосплава. Расчетная ширина реки в конце периода плотового лесосплава равна 64 м.

Ширина реки при молевом лесосплаве, а также средние по живому сечению скорости течения как для плотового, так и для молевого лесосплавов в створе 1, определяются по этому же способу.

1.3 Расчет гарантированных водосъемных уровней на береговом плотбище

Для того, чтобы в весенний половодный период маловодного года 95% - ной обеспеченности плотбище можно было вывести на реку в течение 6 - 15 суток, необходимо иметь на плотбище гарантированные водосъёмные уровни воды.Для поддержания таких уровней иногда на плотбищах производят земляные работы (планировку). Снятый грунт, как правило, следует перемещать в сторону от бровки берега, не допуская смыва весенним половодьем.

Расчеты гарантированных уровней воды ведутся по данным задания для периода вывода плотов береговой сплотки продолжительностью Т_п = (6...9...12...15) суток.

Отметки гарантированных уровней воды для каждого периода вычисляем по зависимости:

, (1.21)

где H_п95% - гарантированный уровень воды маловодного года 95% - ной обеспеченности;

z - отметка нуля водомерного поста на плотбище .

, (1.22)

где Н_п - среднее арифметическое значение гарантированного уровня воды на береговом плотбище для каждого периода наблюдений Т_п.

Величины модульных коэффициентов находим по зависимости (1.5) и сводим в таблицу.

Пример заполнения первой строки таблицы:

Для 1966 года

К=363/(?Н_п/n)=363/(6377/18)=1,02

К-1=1,02-1=0,02

(К-1) І=(0,02) І=0,0004

1) Продолжительность вывода плотов Т_n=6 суток

Нп.ср=?Нп/n=6377/18=354,3см

С==0,16 м /с

Сs=2·С=2·0,16=0,32 м /с при n<100 (n=18)

k95%=С·Ф95%+1=0,16·(-1,55)+1=0,75

Нп95=0,75*354,3=265,73 см =2,66 м

Z95%=2,66+31,0=33,66 м

2) Продолжительность вывода плотов Т_n=9 суток

Нп.ср=5859/18=325,5 см

С= =0,17 м /с

Сs=2·0,17=0,34м /с при n<100 (n=18)

k95%= 0,34·(-1,56)+1=0,73

Нп95=0,73·325,5=237,62 см= 2,38м

Z95%=2,38+31,0=33,38 м

3) Продолжительность вывода плотов Т_n=12 суток

Нп.ср=5524/18=306,9 см

С= =0,2 м /с

Сs=2·0,2=0,4 м /с при n<100 (n=18)

k95%= 0,2·(-1,51)+1=0,7

Нп95=0,7·306,9=214,83 см=2,15=м

Z95%=2,15+31,0=33,15 м

4) Продолжительность вывода плотов Т_n=15 суток

Нп.ср=5048/18=280,4 см

С==0,17м /с

Сs=2·0,17=0,34 м /с при n<100 (n=18)

k95%= 0,17·(-1,54)+1=0,74

Нп95=0,74·280,4=207,5см=2,08 м

Z95%=2,08+31,0=33,08 м

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЛОТОВОГО ЛЕСОСПЛАВА

2.1 Определение размеров плотов и потребности формировочного такелажа

Транспортные возможности реки определяются ее лесопропускной способностью. Эта характеристика зависит от габаритных размеров плотов и интервала между ними при движении. В свою очередь, размеры плота зависят от габаритов лесосплавного хода, изменяющихся во времени.

Из задания известно, что все плоты должны буксироваться с плотбища через лимитирующий створ №1. Поэтому размеры плота будут зависеть от габаритов лесосплавного хода этого створа. На поперечном профиле лимитирующего створа наносим отметку горизонта воды, соответствующую средней ширине реки Вср по поверхности воды за весь период плотового лесосплава.

, (2.1)

где В_н.п, В_к.п - соответственно ширина реки по поверхности воды в начале и конце периода плотового лесосплава.

От поверхности воды откладываем величину минимально допустимой глубины плотового лесосплава h_пл. Расстояние между берегами на этой глубине соответствует эксплуатационной ширине b_э при плотовом лесосплаве.

. (2.2)

В_ср = (70+64)/2 = 67 (м)

h_пл = 1,7 (м)

В = 0,5 · 56= 28 (м)

Длина плота дана в задании, она равна 240 м. Для определения приблизительного количества и объема плотов сначала проанализируем сортиментный состав лесоматериалов на складе №1.

Сортиментный состав и объемы береговой сплотки сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Сортименты	Длина,	Диаметр,	%	Всего,
	м	см	от общего склада	тыс. м
Пиловочник лиственный	6,5	26	12	53
Подтоварник хвойный	4,5	14	8	36
Шпальник хвойный	5,5	26	4	18
Дрова топливные лиственичные	6,5	30	12	53
		dср =24	У=36	160

Находим процентное содержание сплотки от объема склада

440 - 100%

160 - х% ;

х = 160·100/440 = 36%

Рис.2.1 Пучок из сортиментов

Рис 2.2 Схема плота на криволинейном участке

L,B - соответственно длина и ширина секций;

r₀ - внутренний радиус кривизны участка реки (переката);

а - расстояние от борта плота до лежня;

L₁ - длина бортового лежня;

L₂ - длина вогнутого борта;

i - интервалы между рядами;

r_н - радиус кривизны лесосплавного хода.

На реках первоначального лесосплава наиболее целесообразно формировать гибкие плоты с поперечным расположением пучков. Интервалы между рядами для обеспечения гибкости определяют по зависимости

, (2.3)

где k - коэффициент пропорциональности, учитывающий степень жесткости рядов при изгибе плота на повороте. Для плотов из сортиментных пучков принимают k = 0,15;

L1 - длина вогнутой части плота, находящаяся на повороте реки с радиусом закругления r и углом поворота л .

, (2.4)

где л - показатель гибкости;

, (2.5)

где l_п - длина пучка.

С учетом интервалов общее количество пучков в плоту

. (2.6)

Высоту Н_п, ширину b и объемы V для каждого сортимента определяем на основании данных задания .

Н_п = Т/(с_o · е), (2.7)

где T - осадка сплоточных единиц.

е - коэффициент, учитывающий непропорциональность осадки пучков (0.94...0.95);

с_o - относительная плотность древесины:

с_o листв = 0,8 ; с_o хвойн = 0,75.

b = С·Н_п (2.8)

V = 0,785 · B · h · l_cp · k_o, (2.9)

где l_cp - средняя длина сортимента.

Расчёт для пиловочник лиственного:

b =1,5 ·2,1= 3,7(м)

(шт)

V_п =0,785·3,7·2,1·6,5·0,65= 29,1(м)

(шт)

V_пл =29,1·114= 3317,4 (м³)

(шт)

Расчет для подтоварник хвойного (4,5):

b =2,25 ·1,5= 3,9 (м)

(м)

(шт)

V_п =0,785·3,9·2,25·4,5·0,65= 20,1 (м³)

(шт)

V_пл =20,1·162= 3256,2 (м³)

(шт)

Аналогичные расчеты производят и для других сортиментов. Итоги расчетов заносим в таблицу 7.

Находим объемы пучков по формуле (2.9). Определяем количество пучков всего:

n_п = V_{сплотки} / V_пучка.

Вычисляем объем плота по формуле V_пл = n_п · V_п.

Находим количество плотов:

П_пл = n_пучков / n_плота

Результаты расчета количества плотов заносятся в таблицу 7

Таблица 7

	Объем	Объем	Количество	Количество	Объем	Количество
Сортименты	сплотки	пучка,	пучков	пучков в плоту,	плота,	плотов,
	м	м3	всего, шт.	шт.	м3	шт.
Пиловочник лиственный	53	29,1	114	821	3317	16
Подтоварник хвойный	36	20,1	162	1791	3256	11
Шпальник хвойный	18	17,4	157	1435	3439	10
Дрова топливные листв.	53	26,2	123	1851	3847	11

Сведения о береговой сплотке

Для расчета формировочного такелажа на гибкий плот составим ведомость расхода формировочного такелажа.

Ведомость расхода формировочного такелажа на гибкий плот с поперечным расположением пучков

Объем плота 13859 м³ Габариты плота (L·B·Т)=240·28·1,7

2.2 Определение потребной площади плотбища и объема земляных работ

лесосплав плот водомерный пост

Площадь плотбища F_п, необходимая для размещения плотов из принятых сортиментов, определяется по формуле:

, (2.10)

где W_i - объем плота из i - го сортимента, м;

n_i - число плотов из i - го сортимента, шт;

H_i - высота плота из i - го сортимента, м;

з = 3.5 - 4.0 - коэффициент, учитывающий проезды и неравномерность размещения плотоединиц.

Длину плотбища L_п определяют по найденной площади F_п и известной средней ширине В_п (см п. 3.4 задания).

Для определения объема земляных работ, на плотбище по графику зависимости z₉₀ = f(T_п). На рисунке 1.4 находим отметку гарантированного уровня воды z₉₀ для фактического вывода плотов Тп.

Затем вычисляют проектную отметку z_пр берегового плотбища при которой возможен вывод плотов:

z_пр = z₉₀ - h_пл, (2.11)

где h_пл - глубина, минимально допустимая для плотового лесосплава.

Если средняя отметка поверхности плотбища z_пл меньше z_пр, то производство земляных работ на плотбище не требуется.

Если z_пл - z_пр > 0, объем земляных работ определяют по формуле:

W_p = F_п · (z_пл - z_пр) (2.12)

F_п=3,5·(+++) =259086 м²

L_пл = F_пл/ B_пл = 259086/ 190 = 1364 (м)

z_пр = 33,08-1,7= 31,38(м)

z_пл - z_пр = 32,4 - 31,38 =1,02 (м)

Это означает, что производство земляных работ требуется, тогда объем земляных работ равен:

W_р = 259086·1,02 = 264267 (м).

2.3 Расчет необходимого количества агрегата для береговой сплотки

Выбор агрегатов зависит от объемов и срока сплотки, объема сплоточных единиц и расстояния их перемещения, месторасположения плотбища, типа карманов - накопителей и других факторов.

Наиболее распространенными сплоточно-транспортными агрегатами являются В - 43, В - 51, В - 53, ЛТ - 84, транспортно - штабелевочными - В - 49 и ЛР - 117.

Если формирование плотов ведется на удалении до 800 метров от разделочной эстакады, то целесообразнее применять агрегаты с санным прицепом; при небольших объемах пучков, хороших дорожных условиях и расстоянии перемещения более 700 - 800 метров лучше применять агрегаты на колёсном ходу. За среднее расстояние транспортировки сплоточных единиц рекомендуется принимать половину длины плотбища.

Транспортно - штабелевочный агрегаты целесообразнее применять для сплотки и транспортировки лесоматериалов, уложенных в штабель.

Агрегат рассчитан на формирование и транспортировку пучков объемом до 30 м³ Транспортная скорость агрегата - от 2,9 до 31,7 км/ч. Масса полуприцепа: летом - 8,8 т; зимой - 5,5т. Обслуживающий персонал: 2 человека - зимой; 3 человека - летом.

Так же, как и В-45Б, агрегат В-53 универсален: в бесснежный период работает на колесном шасси, при достаточном снежном покрове - на полозьях. Благодаря высокой скорости движения применение его более эффективно при больших расстояниях транспортировки пучков.

Рисунок 2.3. Сплоточно-транспортный агрегат В-53.

Техническая характеристика сплоточного агрегата В - 53

1.Объем транспортируемого пучка, грузоподъемность, м /т - до 30

2. Скорость перемещения, км /ч с грузом - 9,8

Порожнем - 11,8

3. Длина с тягачом, мм, варианта:

Зимнего 12360

Летнего 13260

4. Ширина, мм, варианта:

Зимнего 2530

Летнего 4200

5. Высота, мм, варианта:

Зимнего 3225

Летнего 41109

6. База К-703

Выбираем сплоточно-транспортный агрегат В-43. Его сменная производительность П определяется по формуле:

, (м³/см) (2.10)

где Т_с - продолжительность смены, мин;

V - средний объем сплоточных единиц, м ;

k₁ - коэффициент использования рабочего времени в смену, равный 0.8...0.85;

k₂ - коэффициент использования грузоподъемности агрегата, равный 0.7;

t₁, t₂ - соответственно время на перемещения агрегата с грузом и порожнем, мин;

t₃ - время в минутах на разворот агрегата, подачу его к накопителю, забор пучка, сплотку, укладку в плот принимается по опытным данным, приведенным в [11] или в таблице 2.4.

t₁ = l /; t₂ = l /, (2.11)

где l - среднее расстояние транспортировки пучка от накопителя до плота, м;

, - соответственно скорости перемещения агрегата с грузом и порожнем, м/мин.

l=L_п/2 (м) (2.12)

Средний объем сплоточных единиц:

V_ср=(V₁+V₂+V₃+V₄)/4 (м³) (2.13)

V_ср=(29,1+20,1+17,4+26,2)/4=23,2 м³

t₁=682/61,7=11 (мин)

t₂=682/78,3=8,7(мин)

t₃=7,7 по табл.2,4 ([1] стр.24)

(м³/см)

Необходимое для береговой сплотки количество агрегатов устанавливают по заданному объему сплотки, продолжительности работы и расчетной производительности агрегата.

, (2.12)

где W- объем береговой сплотки, м ;

n_см - количество рабочих смен за период сплотки;

k_г = 0,8 - 0,85 - коэффициент готовности агрегатов.

(шт)

Принимаем 4 агрегатов.

Обслуживающий штат рабочих на агрегате В-43 составляет 3 человека,тогда 4·3=12 человека - это количество рабочих на береговой сплотке.

Технология и оборудование складов с береговой сплоткой.

В общем случае технологический процесс берегового склада можно представить в виде трёх функционально связанных между собой участков: разгрузка хлыстов и подаче на раскряжевку; раскряжевки хлыстов и сортиментов и сброски их на воду. Оптимальным решением работы береговых складов, расположенных на затопляемых участках, является такой режим, при которой раскряжевка хлыстов производится только в навигационный период. При таком решении работы достигается минимум энергетических затрат максимум производительности труда и оборудования.

Принципиальная технологическая схема навигационной раскряжевки хлыстов включает раскряжевочный участок на базе многопильной установки слешерного типа, склад межнавигационного хранения хлыстов (рис.2.6).

Организация производственного процесса береговой склада по режиму круглогодовой раскряжевки хлыстов является наиболее распространённой на действующих предприятиях (рис.2.7).схема включает в себя три различные по назначению участка: склад хлыстов, склад круглых лесоматериалов и участок для раскряжёвки хлыстов и сортировки лесоматериалов.

Разгрузка хлыстов в запас и на раскряжёвочные эстакада, все технологические связи между раскряжёвочным участком и складами хлыстов и лесоматериалов навигационной раскряжёвки на воде производятся при помощи транспортно- штабелевочного агрегата В-49.Для увеличения удельной ёмкости круглых лесоматериалов межнавигационного хранения штабелёвке может быть использован лесоштабеллёр ЛТ-33.

Принципиальная технологическая схема навигационной раскряжевки хлыстов включает раскряжевочный участок на базе многопильной установки слешерного типа, склад межнавигационного хранения хлыстов, обслуживаемый козловым краном ЛТ-62 с грифером ЛТ-59 .

Все поступающие хлысты разгружают краном ЛТ-62 и укладывают в запас. В период навигации хлысты текущей вылазки и из запаса подают на раскряжевочную установку (слешер), монтируемую в непосредственной близости от воды. Вершинную часть хлыстов с необеспеченным запасом плавучести сплачивают микропучки. С раскряжевочной установки сортименты сбрасывают на воду для молевого сплава.

Подача хлыстов из запаса на раскряжёвку производиться непосредственно краном лишь до того момента, пока продолжительность цикла пачки хлыстов не превышает продолжительности её раскряжевки.

Раскряжевочный участок состоит из двух независимых блоков, каждый из которых включает в себя две раскряжевочные эстакады, сортировочный продольный конвейер с лесонакопителями и лесоспуск.

Рис.2.6 Технологическая схема навигационной раскряжевки хлыстов на береговых складах.

1 - слешерная установка; 2 - устройство для подачу хлыстов на раскряжевку; 3 - лесовозная дорога; 4 - консольно - козловой кран; 5 - межнавигационный запас хлыстов; 6 - эстакада; 7 - сетка для сортировки и сплотки полухлыстов.



Рис.2.7 Схемазации производственного процесса берегового склада при круглогодовой раскряжевке хлыстов.

1 - лесовозная дорога; 2 - склад хлыстов; 3,4- подъездные дороги склада хлыстов и лесоматериалов; 5 - лесоштабелер; 6 - транспортно-штабелевочный агрегат; 7 - лесоспуск; 8 -сортировочный конвейер; 9 - раскряжевочные эстакады; 10 - склад круглых лесоматериалов.

В период навигации лесоматериалы, полученные при раскряжёвке хлыстов, сбрасывают сортировочного конвейера через лесоспуск непосредственно на воду.

В межнавигационный период сортименты из лесонакопителей подаютна склад и укладывают на плотные штабеля. Заполнение подштабельных мест склада предпочтительно начинать с центральной вертикали, продвигаясь постепенно влево и вправо соответственно по сторонам А и В. Такой порядок заполнения подштабельных мест позволяет более плотно использовать возможно транспортно- штабелевочного агрегата при случайных колебаниях производительности раскряжевочного блока и лесовозного транспорта.

Направление подачи лесовозного транспорта под разгрузку на склад запаса хлыстов или на раскряжевочные эстакады необходимо поочередно изменять для распиловки пачек хлыстов.

2.4 Расчет количества буксирного флота

Буксировку плотов начинают в первый день лесосплава, сразу же после окончания ледохода. Для буксировки плотов используют все световое время суток. Остановка плотов в пути на отстой в ночное время нежелательна. Поэтому в день отправления последний плот должен быть взят на буксир в такое время, чтобы его можно было доставить на формировочный рейд в устье реки до наступления темноты.

Буксировка плотов должна планироваться с интервалом во времени не менее 2 часов. Для буксировки плотов береговой сплотки применяем буксирный катер Т - 63М, техническая характеристика которого приведена ниже.

Рис. 2.8 Буксирный катер Т-63М

Техническая характеристика буксирного катера Т - 63М

Класс речного регистра Тип двигателя Мощность двигателя, кВт Скорость хода порожнем, км/ч Сила тяги на гаке, кН Осадка, м	0 винтовой 110 18,0 18,0 0,8

Определяется продолжительность рейса Т_гр с плотом по формуле:

(2.18)

где l - расстояние от устья до плотбища, км;

_гр - скорость буксировки плота относительно берега, км/

21 - расчетное число часов работы буксировщика за вычетом 3 - х часов на обслуживание и подготовительные операции;

_гр = + _б, (2.19)

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

_б = 4 км/ч - скорость буксировки плота относительно воды.

Продолжительность хода судна порожнем Т_пор от устья до плотбища определяется по формуле:

, (2.20)

где v_п - скорость хода судна порожнем с учетом скорости течения реки, км/ч.

Продолжительность полного оборота буксировщика:

Т_о = Т_гр + Т_пор, (2.21)

число оборотов за сутки составит:

n_o = 1/Т_о, (2.22)

За одни сутки судно может отбуксировать объем лесоматериалов в плотах:

W_сут = W_пл· n_o, (2.23)

где W_пл - средний объем одного буксируемого плота, м.

Общее время (сут), необходимое на выводку и буксировку всех плотов (при одном судне):

Т_об = W/W_сут, (2.24)

Тогда для буксировки всех плотов за период лесосплава потребуется m судов, определяемое по формуле:

m = Т_об/Т_п, (2.25)

Суточная лесопропускная способность в створе рек при плотовом лесосплаве определяется по формуле:

N_пл = T_c·W/t, (2.26)

где T_с - продолжительность работы по отправке плотов с плотбища в течении суток, ч;

t - интервал по времени между отправкой плотов не менее 2 часов.

Продолжительность вывода плотов уточняют после приведенных расчетов.

Расчеты:

Т_гр = 80/(21·7,1) = 0,53 (ч)

v_гр = 3,1+4=7,1 (км/ч)

v_пор = 18(м/с) ([1], стр.25)

T_пор = 80/21·18=0,21(ч)

Т_о = 0,53+0,21=0,74 (ч)

n_o = 1/0,74=1,351 (об/час)

W_сут = 3176,7·1=3176,7 (м³)

Т_об = 160000/3176,7 =50,37 (сут)

М = 50/15 (судна)

N_пл = 14/ 2 ·3176,7=15288,56 (м/сут)

Продолжительность вывода плотов:

Т=160000/15288,56=8 (сут).

Береговая сплотка леса, подготовка плотов во время весеннего половодья обеспечивают выполнение лишь первой части задачи доставки древесины потребителям ? подготовку груза к перевозке. Выполнение второй части этой задачи ? организацию доставки всех подготовленных зимой плотов во время весеннего половодья в пункты назначения в короткие сроки и без обсушки их в пунктах отправления и переформирования ? должны обеспечить пароходства Минречфлота. Минречфлотом определены буксирные теплоходы с оптимальными параметрами для работы как на судоходных, так и на временно судоходных реках в границах деятельности пароходств. Однако не на всех временно судоходных реках пароходства производят буксировку плотов, так как в период половодья значительная часть теплоходов отвлекается Минречфлотом на перевозку других грузов в несамоходных судах. Поэтому речные пароходства не обеспечивают полностью буксировку плотов, предъявленных Минлеспромом на временно судоходных реках.

Минлеспром имеет большое количество буксирных теплоходов, но они маломощны. Следовательно, чтобы обеспечить буксировку плотов по временно судоходным рекам в период половодья в возрастающих с каждым годом объемах, сократить при этом количество судов и численность работников флота, повысить экономические показатели, необходимо создать качественно новый более мощный буксирный флот и увеличить длительность его работы. Решение этой задачи тесно связано с необходимостью превращения ряда временно судоходных рек в судоходные в течение всей навигации, перенесением границ постоянного и временного судоходства вверх по течению.

Для определения эффективности замены теплоходов мощностью 110 кВт (Т-63М и др.) выполнены расчеты экономической эффективности теплоходов мощностью 220 и 330 кВт, отвечающих условиям буксировки плотов в период весеннего 1 половодья и способных разрушать ослабленный весенний ледяной покров на реках IV и V категорий. Для сравнения приняты выпускаемые серийно теплоходы ЛС-56А (рис. 28), ПР-1427 и Р-14, а также создаваемый теплоход ПР-1427М мощностью 330 кВт, способный разрушать весенний ледяной покров. Все эти типы теплоходов сравнивают с теплоходом Т-63 М. Расходы на формирование и переформирование плотов определены для плота вычегодского типа по нормам и расценкам, действующим в лесосплавном производственном объединении Вычегдалесосплав.

ПРИЛОЖЕНИЕ

В данной курсовой работе представлена графическая часть, состоящая из одного листа формата А1, на котором изображен плот без оплотника с поперечным расположением бортовых пучков, а так же изображены узлы плота и схема сплоточной машины и устройство с подачей лесоматериалов продольным рольгангом.

Плоты для первоначального сплава применяют гибких конструкций, учитывая малые радиусы сплавного пути. К гибким относятся плоты лежневого типа с продольной или поперечной установкой сплоточных единиц и интервалами, обеспечивающими вписывание плота в ограниченные габариты лесосплавного хода на поворотах. В графической части изображена схема плота для первоначального лесосплава с поперечным расположением пучков. Такой плот состоит из бруствера, хомута, брустверного комплекта, борткомплекта, бортового лежня, счал поверху, пучков, сжима дугового.

Сплоточные машины и устройства с подачей лесоматериалов продольным рольгангом нашли применение для сплотки короткомерных сортиментов.

При сжатии стойками окончательное формирование пучка лесоматериалов осуществляется стойками. При этом стойки могут быть открывающимися - пучок выпускается по ходу движения, или подвижными неоткрывающимися - пучок выпускается в сторону.

При сжатии канатом формируют пучок гибким рабочим органом, при этом лесоматериалы подаются в пространство, ограниченное подвижным мостом и гибким рабочим органом, который может быть канатным или цепным. Один конец гибкого рабочего органа крепится на подвижном мосту через механизм открывания, а второй - на рабочих барабанах лебедки. В момент накопления бревен гибкий канат стравливается. при движении подвижного моста со стойками с одновременной утяжкой каната формируется пучок между сплоточными цепями и упорами подвижного моста. Вывод готового пучка производится после открывания замков на подвижном мосту и выпадения под действием собственной силы тяжести шаровых грузов с концами нижних ветвей. Шаровидные грузы вместе с концами цепей переносится через пучок и при встрече с передним мостом автоматически ловятся замками.

Плотовой лесосплав.

Лесотранспортные условия первоначальных лесосплавных путей имеют ряд особенностей.

Первая и основная особенность в организации первоначального плотового лесосплава -- проведение его в основном в полноводный период, т. е. для первоначального плотового лесосплава используется главным образом естественный габарит путей полноводного периода.

Вторая особенность в организации первоначального плотового лесосплава состоит в том, что лесотранспортные пути, используемые для этих целей, обладают большой, извилистостью, т. е. имеют меандрическую форму русла. Для рек, русло которых легко размывается, характерно меандрирование. Малые радиусы меандр ограничивают габарит плота, в первую очередь его длину, увеличивают опасность навала плота на вогнутые берега, а также посадки плота на отмели выпуклых берегов; кроме того, на повороте уменьшается производительность буксирного флота и снижается скорость движения плота.

Третья особенность лесотранспортных условий проведения первоначального плотового лесосплава состоит в том, что он проводится при неустановившемся движении речного потока периода половодья. Неустановившееся же движение воды в реке ведет к изменениям в распределении по длине реки уклонов, скорости и расхода воды.

Рассмотренные особенности лесотранспортных условий существенно влияют на конструкцию, габариты плота и способы управления при буксировке.

Транспортные качества плотов первоначального лесосплава. Плоты для первоначального лесосплава должны обладать гибкостью плоты.

Гибкие плоты -- это конструкции лежневых плотов, в которых сплоточные единицы установлены в продольном направлении с интервалами, обеспечивающими вписывание плота в габариты лесосплавного хода на поворотах реки.

СПЛОТКА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

Сплоткой называют процесс соединения определенного количества бревен в сплоточную единицу, прочно скрепляемую обвязкой и предназначенную к транспортированию на воде. Этот процесс состоит из ряда операций, выполняемых специальными сплоточными машинами. Основной тип сплоточных единиц, предназначенных для сплава по рекам и озерам. Это объясняется относительной легкостью механизации его сплотки, роспуска в моль или деления его на мелкие пачки в специальных двориках.

Пучок -- сплоточная единицаобъемом5...100 м3, составленная из бревен или хлыстов и напоминающая по форме цилиндр эллиптического сечения. Пучки обвязывают отожженной проволокой или специальными обвязочными комплектами. При сплотке бревен на созданный пучок накладывают две обвязки, а при сплотке хлыстов -- пять обвязок. Бревна и хлысты укладывают в пучках комлями в разные стороны, а концы их выравнивают.

Прочность пучка обеспечивается выравниванием торцов бревен в пучке, параллельностью их укладки и примерно одинаковой разнокомелицей, что достигается качественной сплоткой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Камусин А.А. Патякин В.И. Водный транспорт леса. М.: Лесн. пром - сть. 2000. 433 с.

2. Водный транспорт леса: Справочник. М.: Лесн.пром - сть, 1973. 404 с.

3. Чупраков А.М. Организация плотового лесосплава: метод. указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Водный транспорт леса»- Ухта: УГТУ, 2007. - 48с.

Размещено на Allbest.ru