Технология и организация работ приречного склада и первоначального сплава

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

Кафедра: транспорта леса

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Технология и организация  работ приречного склада

и первоначального сплава»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:ст.гр.ТОЛДП-41

Шамов А. Н.

Принял: д.т.н., профессор

Войтко П. Ф.

 

 

 

 

Йошкар-Ола

2013

Содержание.

Задание на курсовую работу………………………………………………..3

Введение……………………………………………………………………..6

  1. Гидрологическая и транспортная характеристики реки…………….7
    1. Гидрологическое описание сплавной реки………………………….7
    2. Гидрологическая характеристика расчетных створов реки и установление продолжительности сплавных периодов…………………………………..7
    3. Транспортная характеристика сплавной реки……………………….14
    4. Гидрологическая характеристика берегового плотбища……………17
  2. Организация работ на нижнем складе № 1…………………………….20
    1. Производственная характеристика нижнего склада № 1……………20
    2. Береговая сплотка лесоматериалов в пучки………………………….22
    3. Штабелевка лесоматериалов на складе и сгрузка их в воду…………25
  3. Организация первоначального сплава…………………………………..26
    1. Организация сплава плотов из пучков береговой сплотки…………..26
    2. Организация молевого сплава…………………………………………27

Заключение……………………………………………………………………..30

Литература…………………………………………………………………..…31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

«ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО  ЛЕСОСПЛАВА»

Студенту Милютиной Е.В. группы ТОЛДП-41 вариант № 62

 

  1. ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ И ТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВНОЙ РЕКИ
    1. Общая длина реки 205 км, в том числе используемая для сплава –145км;
    2. Место впадения сплавного притока – 75 км от устья реки;
    3. Данные для построения графика нарастания площади водосбора реки.

Расстояние от устья реки, км

205

145

105

75

0

Площадь водосбора, км2

0

2200


    1. Средняя дата очищения реки ото льда (начало сплава) 23/4;
    2. Протяженность расчетных участков: участок № 1 – от 75 до 0 км; участок № 2 – от 145 до 75 км;
    3. Степень трудоемкости реки для проплава леса: участок № 1 – II; участок № 2 – II;
    4. Месторасположение приречных складов: склад № 1 – 60 км; склад № 2 – 145 км;
    5. Загрузка складов: склад № 1 – 260 тыс.м3, в том числе береговой сплотки – 50 тыс.м3, склад № 2 – 80 тыс.м3;
    6. Загрузка притока – 35 тыс.м3;
    7. Наибольший диаметр бревен – 60 см;
    8. Продолжительность выпуска леса из притока – с 1 по 5 день от начала сплава;
    9. Месторасположение створа запани – 68 км;
    10. Расстояние от устья сплавной реки до формировочных причалов на судоходной магистрали – 6 км;

 

  1. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОПОРНОМУ ВОДОМЕРНОМУ ПОСТУ
    1. Месторасположение опорного водомерного поста – 5 км от устья реки;
    2. Среднегодовые и максимальные расходы воды в створе опорного водомерного поста, м3/с.

Год

Qгод

Qмак

Год

Qгод

Qмак

Год

Qгод

Qмак

1962

25,6

318

1968

21,8

253

1974

12,6

122

1963

19,8

224

1969

31,6

400

1975

22,8

272

1964

19,0

213

1970

15,2

158

1976

24,2

296

1965

20,8

237

1971

16,4

172

1977

17,4

185

1966

18,4

200

1972

10,8

97

      

1967

27,8

350

1973

14,0

141

      

    1. Распределение декадного стока за период сплава в маловодном году по данным опорного водомерного поста.

 

 

Месяц и

декада

Апрель

III

Май

I

Май

II

Май

III

Июнь

I

Июнь

II

Июнь

III

Модульные

коэффициенты

2,5

4,0

7,5

4,0

2,5

1,2

0,8


    1. Ежедневные уровни воды на опорном водомерном посту за период предполагаемого вывода плотов береговой сплотки – см. табл. П.2.6.

 

  1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАСЧЕТНЫХ ЛИМИТИРУЕМЫХ СТВОРОВ, СТВОРА ЗАПАНИ И БЕРЕГОВОГО ПЛОТБИЩА

 

    1. Месторасположение расчетных створов: лимитирующего створа № 1 – 40 км; лимитирующего створа № 2 – 135 км;
    2. Данные для построения поперечных профилей реки в расчетных створах.

№№ точек

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Расстояние от постоянного начала на левом берегу, м

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Отметки земли, м

створ № 1

31,5

26,9

25,5

25,4

25,4

25,5

25,6

25,7

26,4

31,2

створ № 2

─

─

55,5

51,0

50,7

50,3

50,6

51,7

56,0

─

створ зап.

─

41,2

36,8

35,6

35,2

35,3

35,7

36,9

42,0

─


    1. Топографическая и геологическая характеристика реки на участке расположения запани.

Характеристики

Левый берег

Ложе реки

Правый берег

Грунт

песок

песок

песок

Превышение берега над  меженным уровнем воды

11

  

7


    1. Уклоны свободной поверхности в створе № 1 – 0,00014; в створе № 2 – 0,00030; в створе запани – 0,00025;
    2. Коэффициенты шероховатости русла: в створе № 1 – 0,025; в створе № 2 – 0,030; в створе запани – 0,028;
    3. Расположение берегового плотбища – правый затопленный берег;
    4. Средняя ширина плотбища Впл=120 м;
    5. Средняя отметка поверхности земли на плотбище Zп=28,6 м;
    6. Расстояние от участка разделки хлыстов и сортировки бревен на приречном складе до середины плотбища – 700 м;
    7. Соотношение осей поперечного сечения пучков – 2,00;
    8. Отметка нуля водомерного поста на плотбище Z0=27,2; м.
    9. Данные для построения кривой связи уровней опорного водомерного поста Hоп и водомерного поста на береговом плотбище Hпл.

 

№№ точек

1

2

3

4

5

Hоп

Hпл

150

200

250

270

350

340

450

410

550

475


  1. ДОПЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СПЛАВА.
    1. Сортиментная структура лесоматериалов, пропускаемых в сплав – см. табл. П.2.14.
    2. Дополнительные сведения по береговым складам:

а) число рабочих дней в году на береговых складах – 300 дней.

б) сроки береговой сплотки на складе № 1 студент назначает самостоятельно в зависимости от месторасположения склада (см. табл. 2.9. и 2.12) и климата региона

в) тип карманов-накопителей у  сортировочного транспортера на складе № 1 – для формирования готовых пучков.

 

  1. СОСТАВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ:

Лист 1 – План берегового склада с  плотбищем.

Лист 2 – График первоначального  сплава.

Дата выдачи задания: 03.03.2012.

Срок представления работы к защите: 20.05.2012.

Задание выдал преподаватель: Войтко П.Ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Неравномерность распределения лесов  по территории страны и отдаленность потребителей от основных лесозаготовительных районов вызывает необходимость транспортировки лесоматериалов на большие расстояния.

Одним из видов транспорта лесоматериалов является водный транспорт, которым доставляют потребителям и к пунктам обработки и переработки заготовленную древесину. Широкое распространение водного транспорта леса обеспечивается в основном двумя обстоятельствами.

Во-первых, во многих лесозаготовительных районах страны отсутствует пути железнодорожного транспорта. В этих районах водные пути являются основными, а иногда и единственными для транспортировки заготовленных лесоматериалов.

Во-вторых, широкому использованию для транспорта леса водных путей способствует более низкая по сравнению с сухопутными путями стоимость транспортировки.

В перспективе водный транспорт леса получит свое дальнейшее развитие и совершенствование за счет улучшения структуры и видов водного лесотранспорта, дальнейшего развития береговой сплотки лесоматериалов с последующим сплавом плотов и судовых перевозок леса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Гидрологическая и транспортная характеристика проектируемого

объекта.

Проектирование объектов строительства на лесосплаве производится по нормативным показателям обеспеченности расходов, уровней и скоростей течения воды, которые принимаются в зависимости от объекта проектирования, категории строительства и класса капитальности сооружения. При навигационном объеме лесосплава 900 – 2000 тыс. м3 расчет сплавопропускной способности для естественного не зарегулированного состояния реки ведется для маловодного года 85 – процентной обеспеченности. Расчет уровней и габаритов сплавной трассы за период вывоза плотов межнавигационной сплотки с плотбища проводится для маловодной навигации 90 – процентной обеспеченности.

Ёмкость лесохранилища запани рассчитывается для среднего по водности года 50 – процентной обеспеченности.

Передерживающие запани, расположенные на несудоходных реках, рассчитываются по максимальному расходу воды 10 – процентной обеспеченности.

 

    1. Гидрологическое описание сплавной реки.

Гидрологическое описание сплавной реки приведено в исходных данных задания.

По данным задания  составляем в выбранном масштабе схему реки, на которой нанесены границы сплавных участков (участок № I, участок № II), место впадения притока, расположение складов и отметка водомерного поста. Протяженность реки 205 км, I участок используется как для сплава в плотах, так и для сплава молью, II участок только для молевого сплава; имеется один приток; средняя дата скрытия реки (начало сплава) – 22 апреля. Схема реки приведена на рис.1.1.

По данным П.1.3. исходных данных строим график нарастания площади  водосбора реки в створе опорного водомерного поста и в расчетных створах (см. рис.1.2.).

График связи уровней  опорного водомерного поста Hоп и водомерного поста на плотбище (см. рис.1.3.) построен по исходным данным.

 

1.2. Гидрологическая  характеристика расчетных створов реки и установление продолжительности сплавных периодов.

Основным методом гидрологических  расчетов для определения характеристик речного стока. Которые необходимо знать для произведения лесосплавных работ, является использование и обобщение материалов гидрометрических наблюдений на данной реке за длительный период времени.

Если гидрометрические наблюдения в створе реки, где предполагается вести лесосплавные работы, являются кратковременными, то следует использовать материалы наблюдений на смежных реках, расположенных в аналогичных физико-географических условиях. В случае полного отсутствия наблюдений в данном створе реки надежное определение гидрологических характеристик является затруднительным. Приближенные характеристики могут быть найдены путем использования данных по близ расположенным створам и рекам, с учетом площадей водосборов и физико-географических особенностей этих рек. Используются также эмпирические формулы и карты изолиний различных характеристик стока.

Первоначально в этом параграфе определяем гидрологические параметры для опорного водомерного поста, а затем на основании полученных значений определяем гидрологические характеристики реки в расчетных лимитирующих створах и в створе передерживающей запани. Результаты вычислений гидрологических характеристик по опорному водомерному посту вписываем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Гидрологические характеристики опорного водомерного поста.

№ п.п.

Наименование характеристики

Значение характеристики

1

Площадь водосбора , км2

2140

2

Средний годовой расход , м3/с

19,89

3

Средний максимальный расход , м3/с

227,37

4

Расчетные проценты обеспеченности гидрологических характеристик

50

90

10

5

Среднегодовой расход воды , м3/с

19,29

13,13

27,25

6

Максимальный расход воды , м3/с

216,01

127,33

338,79


Площадь водосбора реки для створа опорного водомерного поста определяют по графику (рис.1.2).

Средние значения годового и максимального расходов воды определяем по формулам:

м
/с

м
/с

Значения коэффициентов  вариации вычисляют по зависимости:

где модульные коэффициенты для каждого года устанавливают по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2.

К расчету коэффициентов  вариации расходов воды в створе водомерного  поста.

Год

Для среднегодовых расходов

Для максимальных расходов

Qср

K

k-1

(k-1)2

Qмак

k

k-1

(k-1)2

1962

25,6

1,287

0,287

0,0825

318

1,398

0,398

0,159

1963

19,8

0,996

-0,004

0,00019

224

0,985

-0,0149

0,00022

1964

19

0,955

-0,045

0,00199

213

0,9367

-0,0633

0,004

1965

20,8

1,046

0,046

0,0021

237

1,042

0,0422

0,00178

1966

18,4

0,925

-0,075

0,0056

200

0,879

-0,1205

0,0145

1967

27,8

1,398

0,398

0,1583

350

1,539

0,539

0,2906

1968

21,8

1,096

0,096

0,00925

253

1,1126

0,1126

0,0127

1969

31,6

1,589

0,589

0,3468

400

1,759

0,759

0,576

1970

15,2

0,764

-0,236

0,0555

158

0,6948

-0,305

0,093

1971

16,4

0,825

-0,175

0,0307

172

0,756

-0,2436

0,059

1972

10,8

0,543

-0,457

0,2088

97

0,426

-0,573

0,3288

1973

14

0,704

-0,3296

0,0876

141

0,62

-0,3799

0,144

1974

12,6

0,634

-0,366

0,1342

128

0,5365

-0,4636

0,2148

1975

22,8

1,146

0,146

0,0214

272

1,196

0,196

0,03846

1976

24,2

1,217

0,217

0,047

296

1,3016

0,3016

0,091

1977

17,4

0,875

-0,125

0,0156

185

0,8135

-0,186

0,0347

318,2

    

1,2074

3638

    

2,0626


Среднегодовой расход воды заданной обеспеченности определяется по формуле:

где модульный коэффициент для  заданного процента обеспеченности находят по зависимости:

Значение параметра  , входящего в эту зависимость определяют по данным таблицы приложения 4.

Максимальный расход 10–процентной обеспеченности рассчитывают по этой же схеме, но в формулу подставляют коэффициент вариации максимальных расходов воды и коэффициент асимметрии, вычисленный по формуле:

 

Для 10% обеспеченности:

                 

Для 50% обеспеченности:

              

Для 90% обеспеченности:

             

Результаты расчета гидрологических характеристик опорного водомерного поста заносим в таблицу 1.1. По полученным значениям гидрологических характеристик опорного водомерного поста определяют гидрологические характеристики реки в расчетных лимитирующих створах и в створе передерживающей запани.

Среднегодовые расходы  воды 50- и 90- процентной обеспеченности в расчетных створах определяют по формуле:

где  – среднегодовой расход расчетной обеспеченности в опорном створе (см. табл. 1.1.).

площади водосбора реки в расчетном  и опорном створах, устанавливают по графику (см. рис.1.2.).

Створ запани:

Лимитирующий  створ №1:

Лимитирующий  створ №2:

Значения декадных модульных коэффициентов  принимаем по данным таблицы П.2.5.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3.

Значения гидрологических характеристик  расчетных лимитирующих створов и створа запани.

№ п.п.

Характеристики

Значения характеристик

Опорный водомерный пост 90% обеспеченности

Для лимитирующих створов 90% обеспеченности

Для створа запани при проценте обеспеченности

№1

№2

10

50

1.

Площадь водосбора реки, км2

2140

1920

680

1740

1740

2.

Среднегодовой расход воды расчетной обеспеченности, м3/с

13,13

11,78

4,17

22,15

15,68

3.

Среднедекадные расходы воды, м3/с

          

апрель III

32,83

29,45

10,42

55,37

39,2

май I

52,52

47,12

16,68

88,6

62,72

май II

98,475

88,35

31,27

166,12

117,6

май III

52,52

47,12

16,68

88,6

62,72

июнь I

32,83

29,45

10,42

55,37

39,2

июнь II

15,756

14,136

5

26,58

18,82

июнь III

10,50

9,42

3,34

17,72

12,54


Среднедекадные расходы воды определяем по формуле:

Максимальный расход воды 10% обеспеченности для створа запани определяем по формуле:

где площадь водосбора реки в створе запани.

      расход воды в створе опорного водомерного поста.

Для расчетных створов необходимо построить кривые зависимости средней глубины русла реки, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды. С этой целью по данным таблицы, для каждого расчетного створа строим поперечный профиль реки (см. рис.1.4.а, рис.1.4.б).

 

 

 

 

Таблица 1.3.1

Данные для построения поперечных профилей реки в расчётных створах

№№ точек

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Расстояние от постоянного начала на левом берегу, м

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Отметки земли, м

створ № 1

31,5

26,9

25,5

25,4

25,4

25,5

25,6

25,7

26,4

31,2

створ № 2

─

─

55,5

51,0

50,7

50,3

50,6

51,7

56,0

─

створ зап.

─

41,2

36,8

35,6

35,2

35,3

35,7

36,9

42,0

─


Используя поперечный профиль, определим  для каждого из них среднюю  отметку для меженного русла по формуле:

где сумма отметок дна меженного русла в промерных точках;

             n – число принятых промерных точек.

Лимитирующий створ №1

Лимитирующий створ №2

Запань

Затем задаемся 4-мя расчетными отметками уровня воды. При этом первую отметку принимаем на 0,4 м. Последующие уровни назначаем через 0,5 м. на лимитирующих створах и через 1 м. в створе запани. Для каждого расчетного уровня по поперечному профилю устанавливаем ширину реки B по урезу воды.

Площадь живого сечения реки для  расчетных уровней определяем по формулам:

для первой отметки уровня воды:

для второй отметки уровня воды:

для третьей отметки уровня воды:

для последующих

Средние глубины реки вычисляем по зависимости

коэффициент Шези определим по выражению

среднюю скорость потока рассчитываем по формуле

а расход воды по зависимости

Значения уклонов свободной  поверхности i и коэффициентов шероховатости русла n принимаем по данным таблицы 2.10 и таблицы П.2.11. расчет ведем в табличной форме.

Таблица 1.4.

Расчёт по створам зависимости средней глубины русла реки, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды.

№№ 

расчётных уровней

Отметки

расчетных уровней, м

Ширина русла

реки по урезу

воды, м

Площадь живого сечения русла

реки, м2

Средняя

глубина створа

реки, м

Коэффициент Шези, м2/с

Средняя скорость потока, м/с

Расход воды, м3/с

Лимитирующий створ №1

1

26,3

32

16

0,5

33,64

0,28

4,48

2

26,8

35

32,75

0,936

39,34

0,45

14,74

3

27,3

36,25

50,56

1,395

43,47

0,607

30,69

4

27,8

37,5

68,99

1,84

46,59

0,748

51,6

5

28,3

38,5

87,99

2,285

49,18

0,879

77,34

Лимитирующий створ №2

1

51,3

19

7,6

0,4

26,51

0,29

2,2

2

51,8

21,25

17,66

0,83

31,81

0,50

8,86

3

52,3

22,25

28,54

1,28

35,47

0,696

19,86

4

52,8

23,0

39,85

1,73

38,24

0,87

34,75

5

53,3

24,5

51,72

2,11

40,17

1,01

52,29

Запань

1

36,4

21,5

10,75

0,5

30,02

0,336

3,612

2

37,4

26,0

34,5

1,327

38,32

0,698

24,08

3

38,4

28

61,5

2,196

43,46

1,018

62,61

4

39,4

30,5

90,75

2,975

46,88

1,278

115,98

5

40,4

32,5

122,25

3,76

49,72

1,525

186,4


По результатам расчетов строим кривые зависимости:

Q=f(Z), ν=f(Z) и hср=f(Z).

Далее переходим  к установлению продолжительности  плотового и молевого лесосплава.

Определи минимальные  сплавные глубины. Для молевого сплава минимальная сплавная глубина вычисляется по формуле:

 

где максимальный диаметр сплавных бревен (п.1.10 исходных данных)

       относительная плотность древесины, т/м ;

       донный запас, Z=0,15 м.

м.

Минимальный сплавной уровень

м (для створа №1)

м (для створа №2)

Для плотового сплава при осадке T=1,3 м донный запас равен ΔZ=0,20 м.

м.

м (для створа №1)

 м (для створа №2)

Гидравлические характеристики потока для расчетных створов в период лесосплава сведем в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Гидравлические характеристики расчетных лимитирующих створов в период лесосплава.

№ п.п.

Наименование характеристик

Значения характеристик

1 створ

2 створ

Плотовой сплав

Молевой сплав

Молевой сплав

1

Минимальная сплавная глубина, м

2,4

0,58

0,58

2

Минимальный сплавной уровень, м

28,3

26,4

51,5

3

Дата начала сплава

11,05

21.05

21,05

4

Дата окончания сплава

20,05

17.06

04.06

5

Продолжительность сплавного периода

10

27

14

6

Ширина реки, м:

в начале периода

в конце периода

средняя для периода

 

38,5

38,5

38,5

 

38,5

33,5

36

 

22,5

19,75

21,13

7

Средняя по живому сечению скорость течения, м/с:

в начале периода

в начале периода

средняя для периода

 

 

 

0,87

0,87

0,87

 

 

0,87

0,33

0,6

 

 

0,69

0,38

0,54