Гидрологическая и лесотранспортная характеристика лесосплавного пути на трассе проектирования первоначального лесосплава

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. С.М. Кирова»

 

Лесоинженерный факультет

Кафедра промышленного транспорта

Дисциплина: Водный транспорт леса

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

                                           Выполнила:

Студентка ЛИФ

                                                             № зач. кн.

                                                                                     ________________________

Проверил:

.

«__»______________2014 г.

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2014

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

               Водный  транспорт  леса до  настоящего  времени  являлся  хорошо  организованной и  оснащённой  отраслью  лесной   промышленности.  Главное  направление  повышения  эффективности работы лесной промышленности  заключается в полном  освоении и рациональном использовании древесного сырья.

                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Гидрологическая  и лесотранспортная характеристика лесосплавного пути на трассе проектирования первоначального лесосплава

 

1.1.Гидрологические  расчёты в створе реки водомерного  поста

 

       Лесотранспортную способность временно-судоходных рек рассчитывают для  маловодных лет  90%-ной обеспеченности. Объём лесохранилища и длину пыжа  рассчитывают для средней обеспеченности  50% и маловодных  90%.  Силы, действующие на  опоры  запани, рассчитывают  при  максимальных расходах воды 10%-ной обеспеченности в створе запани.

      Площадь водосбора реки F определяется :

 

F=Fп3 +Fбу4 +Fп2 +Fбу3 +Fп1 +Fбу2 +Fбу1,

 

где  Fп3 ,Fп2 ,Fп1 -площадь водосбора притоков ,км2;

 Fбу4 ,Fбу3 ,Fбу2,Fбу1  -площадь водосбора бесприточных участков,км2.

 

F=170+520+230+555+300+565+660=2800 км2

                                                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Таблица 1.1

Гидрологические характеристики в створе

водомерного поста.

Характеристика			Показатели
Площадь водосбора реки F ,км2 Средние расходы: годовой Qср ,м3/с                                       годовой Qmax ,м3/с Коэффициенты вариации:                                       для среднегодовых расходов воды,Сv ср                                       для среднемаксимальных расходов,Сv max Коэффициенты ассиметрии:                                       для среднегодовых расходов воды,Сs год                                       для среднемаксимальных расходов,Сs max 5.   Расчётный процент  обеспеченности гидрологических       характеристик Р,%			2800 30.4 335.8   0.044 0.206   0.088 0.412
Параметр Фостера-Рыбкина: для среднегодового расхода,Фср /3/ для среднемаксимального расхода,Фmax Модульные коэффициенты К:       для среднего  расхода                                   для среднемаксимального  расхода  Среднегодовой расход воды Q %, м3/с Максимальный расход воды Q %, м3/с	50	90	10
	-0.013 -   0.998 -   30.3   -	-1.27 -   0.944 -   28.7   -	- 1.32   - -   -   427.14

 

        Средний годовой  расход воды Qср , определяют делением суммы всех расходов за период наблюдения на количество лет:

,                                            (1.1)

Q  =547.4/18=30.4м3/с

        Аналогично  определяется средний максимальный  расход Qмax:

 

Qmax=

=335.8 м3/с,

 

где  åQг,åQmax-сумма наблюдений среднегодовых и максимальных расходов воды в створе водомерного поста,м3/с;

  n-число лет наблюдений.

Коэффициент вариации Сv, средних и максимальных расходов воды за период наблюдений определяют по зависимости /3,стр.26/:

 

                        (1.2)

 

где ki-модульный коэффициент  годового  стока,  вычисляемый для каждого члена  ряда по формуле /3,стр.25/:

 

,                                                 (1.3)

       n-число членов исследуемого ряда .

 

        В курсовой работе коэффициенты  вариации средних годовых расходов  определяется:

 

 

 

 

где 0.0324;0.72-приняты по итогам расчётов (табл.1.2).

          Коэффициенты  асимметрии Cs принимаются /2,стр.8/:

 

Cs=2Cv                                           (1.4)

 

         В курсовой работе они определяются:

-для средних  годовых расходов

     Сs,ср=2Сv,ср=2*0.044=0.088

-для максимальных  расходов

     Cs,max=2Сv,max=2*0.206=0.412

 

         Среднегодовые расходы воды 50,90 и 10%-ной обеспеченности определяют в следующем порядке /2,стр.8/:

 

Qp%=Kp%*Qср,                               (1.5)

 

где Kp%-модульный коэффициент, определяется по формуле /2,стр.8/:

 

Kp% =Cv*Фp%+1,                            (1.6)

 

где Фр%-параметр Фостера-Рыбкина для соответствующих значений Сs и P%.

                                                                                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2

Расчёт исходных данных для определения коэффициентов вариации

средних и максимальных годовых расходов воды в створе водомерного поста.

Год	Для средних годовых расходов				Для средних максимальных расходов
	Qгi	Модуль- ный к-т	Кср-1	(Кср-1)2	Qmax,г	Модуль- ный к-т   Кмах	Kmax-1	(Kmax-1)2
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999	29.6 28.2 29.8 28.8 28.0 29.1 31.2 29.7 31.2 31.3 31.8 31.4 32.2 31.7 29.2 31.3 31.5 31.4	0.97 0.93 0.98 0.95 0.92 0.96 1.03 0.98 1.03 1.03 1.04 1.03 1.06 1.04 0.96 1.03 1.04 1.03	-0.03 -0.07 -0.02 -0.05 -0.08 -0.04 0.03 -0.02 0.03 0.03 0.04 0.03 0.06 0.04 -0.04 0.03 0.04 0.03	0.0009 0.0049 0.0004 0.0025 0.0064 0.0016 0.0009 0.0004 0.0009 0.0009 0.0016 0.0009 0.0036 0.0016 0.0016 0.0009 0.0016 0.0009	250 270 260 275 280 290 320 310 330 340 450 350 500 420 300 340 400 360	0.74 0.80 0.77 0.82 0.83 0.86 0.95 0.92 0.98 1.01 1.34 1.04 1.49 1.25 0.89 1.01 1.19 1.07	-0.26 -0.20 -0.23 -0.18 -0.17 -0.14 -0.05 -0.08 -0.02 0.01 0.34 0.04 0.49 0.25 -0.11 0.01 0.19 0.07	0.0676 0.0400 0.0529 0.0324 0.0289 0.0196 0.0025 0.0064 0.0004 0.0001 0.1156 0.0016 0.2401 0.0625 0.0121 0.0001 0.0361 0.0049

    

åQгi=547.4    å=18      å=0   å=0.0324   åQmax=6045  å=18    å=0         å=0.72

 

         Модульные коэффициенты различной  обеспеченности КР% , в курсовой работе

-для обеспеченности:

 

         P50% , К50%=Сv50*Ф50+1=0.044*(-0.013)+1=0.998

            P90% , К90%=0.044*(-1.27)+1=0.944

             P10%,  К10%=0.206*1.32+1=1.272

 

         Тогда, среднегодовые расходы воды  в створе водомерного поста  при различной обеспеченности  принимают значения:

 

-для обеспеченности:

         P10%, Q10%= K10%*Qmax = 1.272*335.8=427.14  

         P50% , Q50%= K50%*Qср =0.998*30.4=30.3

         P90% , Q90%= K90%*Qср=0.944*30.4=28.7

 

         Расчётные данные заносятся в  таблицу 1.1

         Максимальный расход воды 10%-ной обеспеченности в створе запани определяется по формуле /2,стр.8/:

                (1.7)

          В курсовой работе:

 

где Fзап-площадь водосбора реки в створе запани, м2

принимается с графика, (рис.1.1)  Fзап=2360 км2;

F-общая площадь в створе водомерного поста, F=2800 км2

 

1.2. Гидрологические расчёты реки  в лимитирующих створах и определение возможной продолжительности лесосплава

 

        Река разбита на два участка, на каждом из них лимитирующий створ.  Для  организации первоначального лесосплава необходимо определить в этих створах и створе запани продолжительность лесосплава,  средние значения поверхностных скоростей течения,  ширину русла, глубин и расходов.  С этой целью,  по данным пункта 2.4 задания нужно вычертить поперечный профиль для каждого расчётного створа реки. В каждом створе (на поперечном профиле реки) задаться  4-5 расчётными отметками уровней воды и  по  формуле  Шези,  вычислить для  различных значений глубин, величин расхода  средней скорости  течения и ширины русла.

        Для каждого створа определяется  средняя отметка  дна  меженного  русла  Zср по зависимости /2,стр.10/:

,                                            (1.8)

 

где åZ-сумма всех отметок дна меженного русла в промерных точках (из задания 2.4);

n-число промерных точек.

 

        В курсовой работе:

для створа 1:

для створа 2:

для створа запани:

 

         Нижний  расчётный уровень  воды  должен возвышаться над  средней отметкой меженного русла на 0.5 м,  все последующие  уровни назначаются через каждые 0.6-0.7 м на лимитирующих створах и через 1.0-1.2 м в створе запани.  Ширина  реки В  при расчётных уровнях устанавливается в соответствии с масштабом по поперечному профилю.

         Площадь живого  сечения  W  для каждого  расчётного уровня  определяется по следующим зависимостям /2,стр.10/.

         Для первого уровня:

                                       W1=B1(Z1-Zср),                          (1.9)

         Для второго уровня:

                                      W2=W1+0.5(B1+B2)(Z2-Z1),      (1.10)

         Для третьего уровня:

                                       W3=W2+0.5(B2+B3)(Z3-Z2),      (1.11)

         Для четвёртого уровня:

                                       W4=W3+0.5(B3+B4)(Z4-Z3),      (1.12)

         Для пятого уровня:

                                       W5=W4+0.5(B4+B5)(Z5-Z4),        (1.13)

 

         Средняя  глубина  реки  для  каждого  расчётного  уровня  определяется  по отношению /2,стр.11/:

                              (1.14)

где W,B-площадь живого сечения и ширина, соответствующие расчётному уровню.

 

         Расход воды определяется по  выражению /2,стр.11/:

 

Q=W*V                                (1.15)

где V-средняя скорость потока, м/с

                           (1.16)

где С-коэффициент Шези (иногда называют скоростной множитель);

      R - гидравлический  радиус.  Принимается  равным  средней  глубине  реки  в  расчётном створе;

      J - уклон свободной поверхности, из задания (табл.2.5).

 В  свою очередь,  коэффициент Шези “C” можно определять по формулам  Базена, Павловского, Маннинга. В курсовой работе он определяется по отношению /5,стр.57/:

                                                                     (1.17)

где n-коэффициент шероховатости, из задания (табл.2.5).

         В курсовой работе, площадь живого  сечения W определяется:

Для первого уровня:

         створ 1,        W1=57.5*(29.9-29.4)=28.8 м2;

         створ 2,         W1=33.5*(54.5-53.9)=20.1 м2;

         створ 3,         W1=54.0*(39.5-38.5)=54.0 м2;

Для второго уровня:

         створ 1,         W2=28.8+0.5(57.5+62.5)*(30.5-29.9)=64.8 м2;

         створ 2,        W2=20.1+0.5(35.5+35.0)*(55.1-54.5)=40.0 м2;

         створ 3,         W2=54.0+0.5(54.0+60.0)*(40.5-39.5)=111.0 м2;

По аналогичным расчётам, используя формулы (1.11;1.12;1.13), имеем данные: