Организация первоначального плотового лесосплава

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургская  государственная лесотехнический университет имени С.М. Кирова

Кафедра водного транспорта леса и гидравлики

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Организация первоначального плотового лесосплава»

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент

№ зач.кн.:

Вариант № 824

Проверил:

_________________________

дата _________________________

 

 

Санкт-Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ

 

  1. СОДЕРЖАНИЕ………………………………………………………………………2
  2. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..3
  3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ……………………………………………………………..4
  4. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ И ЛЕСОТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕСОСПЛАВНОГО ПУТИ…………………………………………………………9
    1. Гидрологические расчеты реки для створа водомерного поста……………..9
    2. Построение графика нарастания площади водосбора…………………...….11
    3. Гидрологические расчеты реки в лимитирующем створе…………………..11
    4. Лесотранспортные характеристики лесосплавного пути…………………...16
    5. Расчет гарантированного водосъемного уровня на плотбище………...……17
  5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЛОТОВОГО ЛЕСОСПЛАВА……………………………………………………………………..19
    1. Определение размеров плотов……………………………………………...…19
    2. Определение потребности формировочного такелажа……………………...23
    3. Определение потребной площади плотбища и объема земляных работ......26
    4. Расчет необходимого количества агрегатов для береговой сплотки……….27
    5. Расчет необходимого количества буксирного флота………………………..28
  6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..31
  7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………..32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВВЕДЕНИЕ

 

Целью курсового проекта является более детальное и глубокое изучение технологического процесса работ, механизации на береговых складах, организации и проведения доставки лесоматериалов водным транспортом по рекам, пригодным для первоначального лесосплава.

Тема проекта отражает достаточно широко используемую на практике технологию водного транспорта леса с использованием временно судоходных рек.

В районе лесных массивов, примыкающих  к временно судоходной реке и не имеющих автомобильных и железных дорог, организуют верхний склад. В течение зимнего периода заготавливают древесину, на верхнем складе раскряжевывают ее, сортируют на сортименты и изготавливают пучки. Готовые пучки отвозят на плотбище (площадка на берегу или на льду) и формируют из них плоты. При наступлении весеннего половодья плотбище затапливается водой и плоты всплывают. Далее плоты буксируют до потребителя или перегрузочного пункта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

 

Таблица 3.1

Общие сведения о  транспортно-путевых условиях

Общая протяженность реки

215

Местоположение водомерного  поста, км

9

Местоположение лимитирующего  створа, км

30

Места впадения притоков, :

приток 1

приток 2

приток 3

 

 

80

115

135

Площадь водосбора притоков, :

приток 1

приток 2

приток 3

 

 

 

400

230

120

Площадь водосбора бесприточных участков, :

участок 1

участок 2

участок 3

участок 4

 

 

 

 

670

570

560

450

Отметка меженного уровня воды, м

31.8

Местоположение берегового склада, км

65

Загрузка склада W,

120

Средняя относительная плотность  лесоматериалов

0.8

Средняя дата начала лесосплава (окончание ледохода)

7.V

Коэффициент шероховатости  русла n

0.026

Уклон свободной поверхности  I

0.00028

Угол поворота реки β, град

150

Радиус закругления r, м

70


 

 

 

 

Таблица 3.2

Среднегодовые расходы  воды в створе водомерного поста

Год

Расход,

Год

Расход,

Год

Расход,

1992

26.9

1998

25.4

2004

38.0

1993

28.9

1999

27.8

2005

31.4

1994

29.6

2000

34.0

2006

29.6

1995

31.9

2001

26.1

2007

27.6

1996

23.8

2002

35.1

2008

34.1

1997

31.7

2003

33.6

2009

26.9


 

Таблица 3.3

Модульные коэффициенты декадного стока по данным водомерного  поста для года 95%-ной водности

Месяц

Декада

Значение

Апрель

III

1.2

Май

I

3.0

II

5.0

III

2.8

Июнь

I

2.0

II

1.4

III

0.8


 

Таблица 3.4

Данные для  построения кривой связи уровней  основного водомерного поста  H и временного водомерного поста , м

Номер точки

H

  

1

1.25

1.50

2

2.50

3.25

3

3.75

5.0

4

5.00

6.0

5

6.25

7.0


 

Таблица 3.5

Данные для  построения поперечного профиля  реки в расчетном створе

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Отметки точек земли Z, м

33.0

31.0

28.6

27.8

26.9

27.5

27.2

28.5

31.4

33.2

Расстояние между  точками поперечного профиля, м

Точки

1—2

2—3

3—4

4—5

5—6

6—7

7—8

8—9

9—10

Расстояние, м

6

7

5

8

7

8

17

15

6


 

Таблица 3.6

Данные для  расчета плотбища

Характеристика

Значение

Осадка сплоточных единиц T, м

1.6

Коэффициент формы,

1.6

Длина плота L, м

180

Средняя ширина плотбища , м

200

Средняя отметка поверхности  плобища , м

31.1

Отметка нуля водомерного  поста на плотбище z, м

29.8

Продолжительность береговой  сплотки:

начало

окончание

20.XI

10.IV

Тип карманов накопителей  на складе

1


 

 

 

Таблица 3.7

Сортиментный  состав круглых лесоматериалов на складе

Сортимент

Доля сортимента от общего объема, %

Средний диаметр сортимента, см

Длина сортимента, м

Пиловочник хвойный

15

24

6.5

Пиловочник хвойный

16

22

4.5

Пиловочник лиственный

12

26

6.5

Рудничное долготье хвойное

10

16

4.5

Балансовое долготье хвойное

10

18

6.5

Дрова топливные

12

30

6.5


 

 

Таблица 3.8

Характеристики  сплоточно-транспортных и транспортно-штабелевочных  агрегатов

Показатели

СТА

В-43

В-51

В-53

ЛТ-84

Технические характеристики

Базовый тягач

ТТ-4Б

Т-100

К-700

К-703

Скорость перемещения  с грузом

3.7

3.7

9.8

9.8

Скорость перемещения  порожнем

4.7

4.7

11.8

11.8

Максимальный объем сплачиваемого  пучка,

30

30

30

15

Продолжительность некоторых технологических операций, мин

Разворот агрегата, подача его к накопителю, забор готового пучка

1.2

1.2

2.0

2.2

Разворот агрегата, подача его к накопителю, забор пачки  бревен, формирование пучка

7.7

7.7

7.7

5.0

Разворот агрегата, подача его к плоту, укладка пучка  в плот, принятие транспортного положения

0.7

0.8

0.7

2.0

Выравнивание торцов

3

3

3

3


 

 

 

 

Таблица 3.9

Технические характеристики буксирных судов

Показатели

Тип буксировщика

Т-63М

ТМ-73

ПР-1427М

ЛС-56А

Класс речного регистра

О

О

М(лед)

О(лед)

Тип движителя

Винтовой

Мощность двигателя, кВт

110

110

  

220

Скорость хода порожнем

18

16

19

20.4

Сила тяги на гаке, кН

18

16

55

31.4

Осадка. м

0.8

1.4

1.3

0.63


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ И ЛЕСОТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕСОСПЛАВНОГО ПУТИ

 

Материалы этого раздела  пояснительной записки служат исходными  данными для выполнения технологических  расчетов.

Для определения расходов требуемого процента обеспеченности в  лимитирующем створе обрабатывают данные по расходам ближайшего водомерного  поста. Чтобы рассчитать расход в  любом сечении по длине реки, строят график нарастания площади водосбора. Для наиболее неудобного для сплава участка реки (лимитирующего створа) строят поперечный профиль и рассчитывают его гидравлические характеристики. Чтобы определить, как изменяется расход в течение навигационного периода, для лимитирующего створа строят гидрограф. Используя гидрограф  и поперечный профиль, определяют продолжительность  плотового сплава, а для створа плотбища отметку гарантированного уровня.

 

4.1. Гидрологические расчеты реки для створа водомерного поста

 

С помощью программы Mircosoft Office Excel 2003 и таблицы 3.2 определяем значение стандартного отклонения σ и среднемноголений расход .

 

 

 

 

 

Определяем коэффициент  вариации

 

 

 

Определяем коэффициент  асимметрии :

 

 

 

По значениям коэффициента асимметрии и процента обеспеченности (95%) из таблицы прил. 2 источника 1 выбираем параметр Фостера—Рыбкина и рассчитываем модульный коэффициент перехода от среднемноголетнего расхода к расходу 95%-ной обеспеченности :

 

 

 

Среднегодовой расход воды 95%-ной обеспеченности определяем по формуле:

 

 

Полученные значения сводим в таблицу. При этом площадь водосбора  в створе водомерного поста определяем после построения графика площади  водосбора реки (рис. 1).

Таблица 4.1

Гидрологические характеристики реки в створе водомерного  поста

Характеристика

Размерность

Обозначение

Значение характеристики

Площадь водосбора реки

    

2750

Средний годовой расход

      

Коэффициент вариации

—

    

Коэффициент асимметрии

—

    

Расчетный процент обеспеченности

%

    

Параметр Фостера—Рыбкина

—

    

Модульный коэффициент

—

    

Среднегодовой расход 95%-й  обеспеченности

      

4.2. Построение графика нарастания площади водосбора

 

Площадь водосбора — это  площадь с которой атмосферные  осадки попадают в реку. В любом  створе реки ее можно определить, построив график нарастания площади водосбора (рис. 1).

 

4.3. Гидрологические расчеты реки в лимитирующем створе

 

В соответствии с условием курсового проекта плоты сплавляют  от верхнего склада до устья реки. На этом участке задан расчетный  створ (лимитирующий створ — самое неудобное место для сплава плотов). По геометрическим и гидравлическим данным этого створа в дальнейшем будут рассчитываться продолжительность сплава, габариты плота и скорость его буксировки.

Для технологических расчетов в первую очередь необходимы поперечный профиль с гидравлическими характеристиками и гидрограф лимитирующего створа.

 

Расчет гидравлических характеристик расчетного створа

 

Определяем и наносим  на поперечном разрезе среднюю отметку  условного дна русла:

 

 

 

 

Определяем по формулам:

  • площадь сечения потока между расчетным уровнем и условным дном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w6  = м2

 

  • среднюю глубину реки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • коэффициент Шели

 

 

 

где n — коэффициент шероховатости русла, определяем по таблице 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • среднюю скорость потока

 

 

 

где I — уклон свободной поверхности воды, определяем по таблице 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Расход воды при i-м уровне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.2

Расчетные гидравлические характеристики лимитирующего створа при  м

Отметки уровней , м

Ширина реки,

Площадь сечения 

Средняя глубина 

Коэффициент Шези

Средняя скорость

Расход воды

28.6

43

0

—

—

—

—

29.1

47

22.5

0.478

32.74

0.34

7.65

30.1

55

73.5

1.32

38.79

0.676

49.686

31.1

65

135

2.07

41.82

0.91

122.85

32.1

70

197.75

2.825

44.05

1.12

221.48

33.0

76

261.8

3.44

45.52

1.28

335.104


 

 

Построение гидрографа

 

Определяем среднегодовой  расход заданного процента обеспеченности в расчетном створе:

 

 

 

Рассчитываем среднедекадные расходы воды 95%-ной обеспеченности по формуле:

 

,

 

где — модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста (табл. 3.3).

 

Таблица 4.3

Среднедекадные  расходы расчетного створа

Характеристика

Значение

Расчетный процент обеспеченности, %

95

Площадь водосбора реки в расчетном створе

2750

Площадь водосбора реки в  створе водомерного поста

2950

Среднегодовой расход 95%-ной  обеспеченности

24.522

Среднедекадные расходы,

апрель III декада

май I декада

май II декада

май III декада

июнь I декада

июнь II декада

июнь III декада

 

27.43

68.577

114.295

64.01

45.718

32.01

18.29


 

4.4. Лесотранспортные характеристики лесосплавного пути

 

При организации первоначального  лесосплава необходимо определить для  расчетного створа продолжительность  периода лесосплава и соответствующие  этому периоду значения скоростей  течения и ширины русла.

Для этого нужен гидрограф (зависимость расхода от времени) для предполагаемого навигационного периода и поперечный разрез расчетного створа с гидравлическими характеристиками. Кроме этого, следует определить минимально допустимую глубину для  плотового лесосплава.

 

Определяем минимально допустимую глубину:

 

 

 

 

Таблица 4.4

Значения расчетных  параметров в лимитирующем створе

Расчетные параметры

Обозначение

Единица измерения

Значения

Минимальная глубина

  

м

1.8

Минимальный уровень

Z

М

28.6

Начало периода сплава (число, месяц)

—

—

8 мая

Окончание сплава (число, месяц)

—

—

24 мая

Принятая продолжительность  лесосплава

  

сут

18

Ширина реки в начале периода

  

м

61

Ширина реки в конце  периода

  

м

57

Ширина реки максимальная

  

м

63

Значения расчетных  параметров в лимитирующем створе

Расчетные параметры

Обозначение

Единица измерения

  

Ширина реки средняя за период

  

м

60.3

Скорость течения в  начале периода

  

м/с

0.89

Скорость течения в  конце периода

  

м/с

0.79

Скорость течения максимальная

  

м/с

0.92

Скорость течения средняя  за период

  

м/с

0.86


 

 

 

 

 

4.5. Расчет гарантированного водосъемного уровня на плотбище

 

Таблица 4.5

Форма для расчета  среднего уровня и стандартного отклонения σ

Год

    

Год

    

Год

    

1992

290

385

1998

325

440

2004

180

230

1993

300

395

1999

335

450

2005

205

265

1994

365

480

2000

275

360

2006

330

435

1995

385

510

2001

260

340

2007

195

250

1996

235

305

2002

315

415

2008

220

285

1997

220

285

2003

230

300

2009

345

460


 

С помощью программы Mircosoft Office Excel 2003 и таблицы 3.5 определяем значение стандартного отклонения σ и средний уровень расход .

 

 

 

 

 

Определяем коэффициенты вариации и асимметрии :

 

 

 

 

 

По значениям коэффициента асимметрии и процента обеспеченности (95%) из таблицы прил. 2 источника 1 выбираем параметр Фостера—Рыбкина и рассчитываем модульный коэффициент перехода от среднего уровня к расходу 95%-ной обеспеченности :

 

 

 

Средний уровень воды 95%-ной обеспеченности определяем по формуле:

 

 

 

Отметку гарантированного уровня для расчетного периода плотового  лесосплава вычисляем по формуле:

Организация первоначального плотового лесосплава 📙 Курсовая → 🆔 155055

Организация первоначального плотового лесосплава 📙 Курсовая → 🆔 155055

Организация первоначального плотового лесосплава