Технология и организация работ приречного склада и первоначального сплава. 2

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ  РФ

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

Кафедра: транспорта леса

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Технология и организация работ приречного склада и первоначального сплава»

 

 

 

 

 

 

    Выполни

Принял: к.т.н., профессор

  Войтко П.Ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Йошкар-Ола

2012г.

Содержание.

 

 

Задание на курсовую работу.

Введение.

  1. Гидрологическая и транспортная характеристики реки.
    1. Гидрологическое описание сплавной реки.
    2. Гидрологическая характеристика расчетных створов реки и установление продолжительности сплавных периодов.
    3. Транспортная характеристика сплавной реки.
    4. Гидрологическая характеристика берегового плотбища.
  2. Организация работ на нижнем складе № 1.
    1. Производственная характеристика нижнего склада № 1.
    2. Береговая сплотка лесоматериалов в пучки.
    3. Штабелевка лесоматериалов на складе и сгрузка их в воду.
  3. Организация первоначального сплава.
    1. Организация сплава плотов из пучков береговой сплотки.
    2. Организация молевого сплава.
  4. Расчет поперечной лежневой запани.
    1. Расчет длины лесохранилища.
    2. Расчет тросов лежня и подвесок запани.
    3. Наплавные элементы и береговые опоры запани.
  5. Технико-экономические показатели.

Заключение.

Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ К ЗАДАНИЮ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Студенту  Лаптев Алексей Иванович    группы ЛД-41 курса IV вариант № 55

 

    1. ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ И ТРАНСПОРТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВНОЙ РЕКИ
    1. Общая длина реки 195 км, в том числе используемая для сплава – 145 км.
    1. Место впадения сплавного притока – 60 км от устья реки.
    2. Данные для построения графика нарастания площади водосбора реки.

 

Расстояние  от устья реки, км

195

145

105

60

0

Площадь водосбора, км2

50

350/550

800/1000

1650/1650

2100


 

    1. Средняя дата очищения реки ото льда (начало сплава) 1/5
    2. Протяженность расчетных участков: участок № 1 – от 60 до 0 км;

участок № 2 – от 145 до 60 км.

    1. Степень трудоемкости реки для проплава леса: участок № 1 –I;

участок № 2 – II.

    1. Месторасположение приречных складов: склад № 1 – 50 км;

склад № 2 – 145 км.

    1. Загрузка складов: склад № 1 – 300 тыс.м3,

в том  числе береговой сплотки – 65 тыс.м3,

склад №  2 – 90 тыс.м3.

    1. Загрузка притока – 30 тыс.м3.
    2. Наибольший диаметр бревен – 55 см.
    3. Продолжительность выпуска леса из притока – с 3 по 9 день от начала сплава.
    4. Месторасположение створа запани – 55 км от устья реки
    5. Расстояние от устья сплавной реки до формировочных причалов на судоходной магистрали – 5 км.
    6. Тип лесовозной дороги примыкающей к складу № 1 – а/д с тверд. покр.
    7. Способ вывозки на склад № 1 – в хлыстах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОПОРНОМУ ВОДОМЕРНОМУ ПОСТУ
    1. Месторасположение опорного водомерного поста – 3 км от устья реки.
    1. Среднегодовые и максимальные расходы воды в створе опорного водомерного поста,м3/с.

Год

Qгод

Qмак

Год

Qгод

Qмак

Год

Qгод

Qмак

1962

23,0

286

1968

19,6

228

1974

11,3

110

1963

17,8

202

1969

28,4

360

1975

20,5

255

1964

17,1

192

1970

13,7

142

1976

21,8

266

1965

18,7

213

1971

14,8

155

1977

15,7

107

1966

16,5

180

1972

9,8

88

      

1967

25

315

1973

12,6

127

      

    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

4,6

8,7

4,4

2,5

1,1

0,9


 

    1. Ежедневные уровни воды на опорном  водомерном посту за период предполагаемого  вывода плотов береговой сплотки

Год

Отметки ежедневных уровней  воды в в дни от конца ледохода (начало сплава) Н0, см

1962

370

1963

315

1964

300

1965

325

1966

285

1967

390

1968

330

1969

410

1970

250

1971

265

1972

185

1973

235

1974

220

1975

340

1976

350


 

 

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

 

    1. Месторасположение расчетных створов: лимитирующего створа № 1 – 35 км; лимитирующего створа № 2 – 125 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

32,2

27,8

26,0

25,6

25,4

25,6

25,6

25,9

26.5

31,9

створ № 2

─

─

─

55,8

51,8

50.8

50.6

50,8

52,1

55,3

створ запани

─

41,2

37,1

35,8

35,4

35.5

35,9

30.6

40,9

-


 

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

Характеристики

Левый берег

Ложе реки

Правый берег

Грунт

гравий

песок

песок

Превышение берега над меженным уровнем  воды

8

  

12


 

    1. Уклоны свободной поверхности  в створе № 1 – 0,00024; в створе № 2 – 0,00048; в створе запани – 0,00035.
    2. Коэффициенты шероховатости русла: в створе № 1 – 0,033;

в створе № 2 – 0,037;

в створе запани – 0,035.

    1. Расположение берегового плотбища – затон у левого берега.
    2. Средняя ширина плотбища Впл=170 м.
    3. Средняя отметка поверхности земли на плотбище Zп=2,89 м.
    4. Расстояние от участка разделки хлыстов и сортировки бревен на приречном складе до середины зимнего плотбища – 1000 м.
    5. Соотношение осей поперечного сечения пучков – 1,75.
    6. Отметка нуля водомерного поста на плотбище Z0=28,5 м.
    7. 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

220

250

290

350

360

450

420

550

480


 

 

4.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СПЛАВА.

4.1 Сортиментная структура лесоматериалов, пропускаемых в сплав – см. табл. П.2.14.

     4.2 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 накопления пачек с  выровненными торцами.

 

5. СОСТАВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ:

 

Лист 1 – План берегового склада с плотбищем

Лист 2 – График первоначального  сплава.

     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, многие лесозаготовительные районы страны от путей железнодорожного транспорт. 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 характеристики реки.

 

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.

Емкость 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 (в 1 см 10 км) схему реки, на которой нанесены границы сплавных участков (участок № I, участок № II), место впадения притока (60 км), расположение складов (склад № 1 – 50 км, склад № 2 – 145 км) .Протяженность реки 195 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) – 1 мая. 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 близко 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 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 табл. 1.1.

 

 

 

Таблица 1.1.

Гидрологические характеристики опорного водомерного поста.

№ п.п.

Наименование характеристики

Значение характеристики

1

Площадь водосбора Fоп , км2

2100

2

Средний годовой расход Qгод.ср, м3/с

17,89

3

Средний максимальный расход Qмак, м3/с

201,63

4

Расчетные проценты обеспеченности гидрологических  характеристик

10

90

50

5

Среднегодовой расход воды Qср.р%, м3/с

24,51

11,81

17,35

6

Максимальный расход воды Qмак.р%, м3/с

312,53

104,85

191,55


 

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

Средние значения годового Qгод.ср и максимального Qмак.ср  расходов воды определяем по формулам:

 м3/с

 

 м3/с

Значения  коэффициентов вариации Cν вычисляют по зависимости:

;

где модульные коэффициенты для каждого года устанавливают  по формуле:

kгод=Qгод/Qгод.ср

Расчет ведем в  таблице 1.2.

Таблица 1.2.

К расчету  коэффициентов вариации расходов воды в створе водомерного поста.

год

Для среднегодовых расходов

Для максимальных расходов

Qгод

к

к-1

(к-1)2

Qмах

к

к-1

(к-1)2

1962

23

1,218558

-0,122

0,015

286

1,41844

0,4184

0,1751

1963

17,8

1,285634

0,2856

0,0816

202

1,001835

0,0018

3E-06

1964

17,1

0,994969

-0,005

0,000025

192

0,952239

-0,048

0,0023

1965

18,7

0,955841

-0,044

0,0019

213

1,05639

0,0564

0,0032

1966

16,5

1,045277

0,0453

0,002

180

0,892724

-0,107

0,0115

1967

25

0,922303

-0,078

0,006

315

1,562268

0,5623

0,3161

1968

19,6

1,397429

0,3974

0,1579

228

1,130784

0,1308

0,0171

1969

28,4

1,095584

0,0956

0,0091

360

1,785449

0,7854

0,6169

1970

13,7

1,587479

0,5875

0,3451

142

0,70426

-0,296

0,0875

1971

14,8

0,765791

-0,234

0,0549

155

0,768735

-0,231

0,0535

1972

9,8

0,827278

-0,173

0,0298

88

0,436443

-0,564

0,3176

1973

12,6

0,547792

-0,452

0,2045

127

0,629867

-0,37

0,137

1974

11,3

0,704304

-0,296

0,0874

110

0,545554

-0,454

0,2065

1975

20,5

0,631638

-0,368

0,1357

255

1,264693

0,2647

0,0701

1976

21,8

1,145892

0,1459

0,0213

266

1,319248

0,3192

0,1019

1977

15,7

0,877585

0,2186

0,0478

107

0,530675

-0,469

0,2203

∑

286,3

    

1,200025

3226

    

2,5568


 

Среднегодовой расход воды заданной обеспеченности определяется по формуле:

Qгод. р%=kр%*Qгод.ср

где модульный коэффициент  для заданного процента обеспеченности находят по зависимости:

kр%=Фр%*Cυ+1.

 

Максимальный расход 10 – процентной обеспеченности рассчитывают по этой же схеме, но в формулу kр%=Фр%*Cυ+1 подставляют коэффициент вариации максимальных расходов воды Cυ и коэффициент асимметрии, вычисленный по формуле:

Cs=2Cυ

 

Для 10% обеспеченности:

Cs год=2*0,28=0,56;  Фр%=1,33;  kр%=1,33*0,28+1=1,37

Qгод.ср р10%=1,37*17,89=24,51 м3/с

 

Cs мак=2*0,41=0,82;  Фр%=1,34;   kр%=1,34*0,41+1=1,55

Qгод.мак р10%=1,55*201,63=312,53 м3/с

 

Для 90% обеспеченности:

Фр%=-1,20;   kр%=-1,20*0,28+1=0,66

Qгод.ср р90%=0,66*17,89=11,81 м3/с

 

Фр%=-1,17   kр%=-1,17*0,41+1=0,52

Qгод.мак р90%=0,52*201,63=104,85 м3/с

 

Для 50% обеспеченности:

Фр%=-0,10;    kр%=-0,10*0,28+1=0,97

Qгод.ср р50%=0,97*17,89=17,35 м3/с

 

Фр%=-0,13;   kр%=-0,13*0,41+1=0,95

Qгод.мак р50%=0,95*201,63=191,55 м3/с

Результаты расчета гидрологических  характеристик опорного водомерного  поста заносим в табл. 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:

Qр.с.=Qоп*Fр.с./Fоп.

где Qоп – среднегодовой расход расчетной обеспеченности в опорном створе;

Fр.с. и Fоп – площади водосбора реки в расчетном и опорном створах, устанавливают по графику.

 

Fоп=2100 км2; Fл.с.1=1850 км2; Fл.с.2=680 км2; Fзап = 1690 км2;

 

Qр.с.90%=11,81 *2100/2100=11,81 м3/с – водомерный пост

Qр.с. 90%=11,81 *1850/2100=10,40 м3/с – расчетный створ №1

Qр.с. 90%=11,81 *680/2100=3,82 м3/с – расчетный створ №2

Qр.с. 90%=11,81 *1690/2100=9,5 м3/с – запань

 

Qр.с. 50%=17,35 *1850/2100=15,28 м3/с – расчетный створ №1

Qр.с. 50%=17,35 *680/2100=5,62 м3/с – расчетный створ №2

Qр.с. 50%=17,35 *1690/2100=13,96 м3/с – запань.

 

Qр.с. 10%=24,51 *1850/2100=21,59 м3/с – расчетный створ №1

Qр.с. 10%=24,51 *680/2100=7,94м3/с – расчетный створ №2

Qр.с. 10%=24,51 *1690/2100=19,72 м3/с – запань

 

Далее вычисляют среднедекадные расходы воды 50-процентной и 90-процентной обеспеченности по зависимости:

Qдек.ср.=Qр.с.*kдек

 

Лимитирующий  створ №1.

90% обеспеченности                                     50% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.=10,40 *2,5=26м3/с;        Qдек.ср.= 15,28 *2,5=38,2м3/с

май I           Qдек.ср.=10,40 *4,6=47,8 м3/с      Qдек.ср.= 15,28 *4,6=70,29 м3/с

май II          Qдек.ср.=10,40 *8,7=90,48 м3/с    Qдек.ср.= 15,28 *8,7=132,94 м3/с

май III         Qдек.ср.=10,40 *4,4=45,76 м3/с    Qдек.ср.= 15,28 *4,4=67,23 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.=10,40 *2,5=26 м3/с        Qдек.ср.= 15,28 *2,5=38,2 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.=10,40 *1,1=11,44 м3/с    Qдек.ср.= 15,28 *1,1=16,81 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.=10,40 *0,9=9,36 м3/с     Qдек.ср.= 15,28 *0,9=13,75 м3/с

 

10% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.= 21,59 *2,5=53,96 м3/с;

май I           Qдек.ср.= 21,59 *4,6=99,31 м3/с

май II          Qдек.ср.= 21,59 *8,7=187,83 м3/с

май III         Qдек.ср.= 21,59 *4,4=94,99 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.= 21,59 *2,5=43,18 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.= 21,59 *1,1=23,75 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.= 21,59 *0,9=19,43 м3/с

 

Лимитирующий  створ №2.

90% обеспеченности                                      50% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.= 3,82 *2,5=9,55 м3/с;     Qдек.ср.= 5,62 *2,5=11,24м3/с

май I           Qдек.ср.=3,82*4,6=17,57 м3/с        Qдек.ср.=5,62*4,6=25,85 м3/с

май II          Qдек.ср.=3,82 *8,7=33,23 м3/с      Qдек.ср.=5,62*8,7=48,89 м3/с

май III         Qдек.ср.=3,82*4,4=16,8 м3/с        Qдек.ср.=5,62*4,4=24,73 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.=3,82*2,5=9,55 м3/с         Qдек.ср.=5,62*2,5=11,24 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.=3,82*1,1=4,2 м3/с          Qдек.ср.=5,62*1,1=6,18 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.=3,82*0,9=3,4 м3/с          Qдек.ср.=5,62*0,9=5,03 м3/с

 

 

 

 

10% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.= 7,94*2,5=19,85 м3/с;

май I           Qдек.ср.= 7,94*4,6=36,52 м3/с

май II          Qдек.ср.= 7,94*8,7=69,08 м3/с

май III         Qдек.ср.= 7,94*4,4=34,94 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.= 7,94*2,5=19,85 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.= 7,94*1,1=8,73 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.= 7,94*0,9=7,15 м3/с

 

Запань.

90% обеспеченности                                      50% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.= 9,5 *2,5=23,75 м3/с;      Qдек.ср.= 13,96 *2,5=34.9 м3/с

май I           Qдек.ср.= 9,5 *4,6=43,7 м3/с       Qдек.ср.= 13,96 *4,6=64,23 м3/с

май II          Qдек.ср.= 9,5 *8,7=82,65 м3/с       Qдек.ср.= 13,96 *8,7=121,45 м3/с

май III         Qдек.ср.= 9,5 *4,4=41.8 м3/с       Qдек.ср.= 13,96 *4,4=61,42 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.= 9,5 *2,5=23,75 м3/с       Qдек.ср.= 13,96 *2,5=34,9 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.= 9,5 *1,1=10,45 м3/с         Qдек.ср.= 13,96 *1,1=15,36 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.= 9,5 *0,9=8,55 м3/с         Qдек.ср.= 13,96 *0,9=12,56 м3/с

 

 

Опорный водомерный пост

 

90% обеспеченности

апрель  III   Qдек.ср.= 11,81 *2,5=29,53 м3/с;

май I           Qдек.ср.= 11,81 *4,6=54,33 м3/с

май II          Qдек.ср.= 11,81 *8,7=102,75 м3/с

май III         Qдек.ср.= 11,81 *4.4=51,96 м3/с

июнь  I         Qдек.ср.= 11,81 *2,5=29,53 м3/с

июнь  II        Qдек.ср.= 11,81 *1,1=12,99 м3/с

июнь  III       Qдек.ср.= 11,81 *0,9=10,63 м3/с

 

 

Все результаты гидрологических расчетов в расчетных створах записывают в таблицу 1.3., по ним для всех расчетных  створов строят гидрограф – кривую зависимость Q=f(Т) (рис.1.4, рис.1.5, рис.1.6, рис. 1.7)

 

 

 

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

2100

1850

680

1690

1690

2.

Среднегодовой расход воды расчетной обеспеченности, м3/с

11,81

10,40

3,82

24,51

17,35

3.

Среднедекадные расходы воды, м3/с:

          

апрель III

29,53

26

9,55

649,23

61,42

май I

54,33

47,8

17,57

1194,58

121,45

май II

102,75

90,48

33,23

2259,3

64,23

май III

51,96

45,76

16,8

1142,64

34.9

июнь I

29,53

26

9,55

649,26

34,9

июнь II

12,99

11,44

4,2

285,66

15,36

июнь III

10,63

9,36

3,4

233,72

12,56