Технология и организация работ приречного склада и первоначального сплава

 

Максимальный расход воды 10-процентной обеспеченности для створа запани определим  по формуле:

Q_{мак.зап.}=Q_мак.оп.*(F_с.з./F_оп)^0,83

 

где F_с.з. – площадь водосбора реки в створе запани

Q_мак.оп. – максимальный расход воды в створе опорного водомерного поста.

Q_мак.оп.=312,53 м³/с; F_с.з.=1690 км²

Q_{мак.зап.}=312,53*(1690/2100)^0,83=259,69 м³/с

10% обеспеченности

апрель  III   Q_дек.ср.= 259,69 *2,5=649,23 м³/с;

май I           Q_дек.ср.= 259,69 *4,6=1194,58 м³/с

май II          Q_дек.ср.= 259,69 *8,7=2259,3 м³/с

май III         Q_дек.ср.= 259,69 *4,4=1142,64 м³/с

июнь  I         Q_дек.ср.= 259,69 *2,5=649,26 м³/с

июнь  II        Q_дек.ср.= 259,69 *1,1=285,66 м³/с

июнь  III       Q_дек.ср.=259,69 *0,9=233,72 м³/с

 

Для расчетных створов необходимо построить  кривые зависимости средней глубины  реки русла, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды. С этой целю для каждого расчетного створа строим поперечный профиль реки (рис.1.8, рис. 1.9, рис.1.10)

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

где - сумма отметок дна меженного русла в промерных точках;

n – число принятых промерных точек.

 

 

Лимитирующий створ №1

 

 

Лимитирующий створ №2

 

 

Створ запани

 

 

Затем задаемся 4-5 расчетными отметками уровня воды. 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:

ω₁=B₁·(Z₁- Z_ср.дн)

для второй отметки уровня воды:

ω₂=ω₁+0,5· (B₁+B₂) · (Z₂-Z₁)

для третьей отметки  уровня воды:

ω₃=ω₂+0,5· (B₂+B₃) · (Z₃-Z₂)

и так далее.

Средние глубины реки вычисляем  по зависимости:

h_ср=ω/B

Коэффициент Шези определим по выражению:

c=(1/n) ·h_ch^0.25

Среднюю скорость потока рассчитываем по формуле:

,

а расход воды по зависимости: Q=ν·ω.

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.

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

№№ расчетных  уровней	Отметки расчетных  уровней Z, м	Ширина русла  реки по урезу воды B, м	Площадь живого сечения русла реки w, м2	Средняя глубина  створа реки hср, м	Коэффициент Шези С, м2/с	Средняя скорость потока v, м/с	Расход воды Q, м3/с
Лимитирующий  створ №1
1	26,7	32,5	33,15	1,02	30,45	0,48	15.9
2	27,7	36	67,4	1.87	35,4	0,75	50.55
3	28,7	38	104,4	2.75	39,02	1	104.4
4	29,7	40	143,4	3,59	41,7	1,22	174,95
5	30,7	42	184,4	4,39	43,85	1,42	261,84
6	31,7	43,5	227,15	5,22	45,79	1,62	367,7
Лимитирующий  створ №2
1	51,7	18,5	19,24	1,04	27,29	0,61	11,73
2	52,7	22	39,49	1,79	31,27	0,91	35,93
3	53,7	25	62,9	2,5	34.21	1.19	74,85
4	54,7	28.5	89,65	3,15	36,01	1,4	125,51
Запань
1	36,2	19	7.6	0,4	22,7	0,27	2,052
2	36,8	24	20,5	0,83	27,29	0,46	9,43
3	37,2	26,5	35,7	1,35	30,79	0,67	23,92
4	37,8	28	52.1	1,86	33,34	0,85	44,23
5	38,4	30	69,5	2,31	35,22	1	69,5
6	39,4	31,5	100,25	3,18	38,15	1,27	127,3
7	40,4	34	133	3,91	40,17	1,51	200,83

 

 

 

По результатам расчетов строим кривые зависимости: 

Q=f(Z), ν=f(Z) и h_ср=f(Z) (см.рис.1.5а, б, в)

Далее переходим к установлению продолжительности плотового и  молевого лесосплава.

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

h_{спл.мол}=d_max·γ_д+ΔZ

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

        γ_д – относительная плотность древесины: γ_д=0,8 т/м³

        ΔZ – донный запас, Z=0,11 м.

h_{спл.мол}=0,55·0,8+0,1=0,54 м.

Лимитирующий створ №1:

Z_ср.дн.= 25,68         Z_{спл.мол.}=25,68+0,54=26,22 м;

Лимитирующий створ №2:

Z_ср.дн.=50,66        Z_{спл.мол.}= 50,66+0,54=51,2 м;

Створ запони:

Z_ср.дн.=35,6         Z_{спл.мол.}= 35,6+0,54=36,14 м.

 

Гидравлические характеристики потока для расчетных створов  в период лесосплава сведем в таблицу 1.5. Корректируем дату начала сплава. Датой  начала сплава считаем 9/V.

 

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	1,98	0,54	0,54
2	Минимальный сплавной уровень, м		26,22	51,2
3	Дата начала сплава	12 мая	20 мая	20 мая
4	Дата окончания  сплава	20 мая	28 июня	7 июня
5	Продолжительность сплавного периода	8 дней	38 дней	17 дней
6	Ширина реки, м
	в начале периода	36	36	16
	в конце периода	36	28	16
	средняя для периода	36	32	16
7	Средняя по живому сечению скорость течения, м/с
	в начале периода	0,4	0,4	0,26
	в начале периода	0,4	0,3	0,26
	средняя для периода	0,4	0,35	0,26

 

1.3. Транспортная характеристика сплавной реки.

В этом разделе пояснительной записки  освещаются условия проведения сплава по заданной реке.

С учетом полученных данных в подразделе 1.2. составляется общая характеристика реки по участкам и периодам сплава, сводя все сведения в таблицу 1.6.

Таблица 1.6.

Общая характеристика реки по участкам и  периодам сплава.

№ п.п.	Параметры, характеризующие  участки реки	Значения параметров по участкам и периодам сплава
		1 участок		2 участок
		Плотовой сплав	Молевой сплав	Молевой сплав
1	Продолжительность сплава в днях	8	38	17
2	Средняя поверхностная  скорость течения, м/с	0,4	0,35	0,30
3	Ширина реки, м	36	32	16
4	Тип, категория, группа и степень трудоемкости реки	I	I	II

 

 

Сплавные  пути характеризуются по категориям:

I – реки, по которым возможен плотовой сплав в течение всего навигационного периода или только в период половодья, в остальное время сплав молью.

II – реки, по которым возможен сплав весной в плотах и сплоточных единицах, в межень – в сплоточных единицах и молью.

 

Сведения  о загрузке реки запишем в таблицу 1.7.

Таблица 1.7.

Загрузка  реки.

№ притоков  и  складов	Данные о притоке				Данные о складе
	Место впадения притока, км от устья	Продолжительность выпуска, л/м в днях	Объем сплава в  т. м3	Суточный объем  сплава	Месторас-положение склада, км от устья	Емкость склада в тыс. м3
приток №1	60	6	30	5
склад №1					50	300
склад №2					145	90

Итого: 60                                         Итого: 390

Вычисляем суточную сплавопропускную способность  створов реки для каждого участка  по всем периодам сплава и сезонную сплавопропускную способность створов  по участкам.

Суточная  сплавопропускная способность створов  реки определяется по формуле:

N_сут=3600*k_c*V_пов*β*B_c*q*t, м³/сут,

где V_пов – средняя поверхностная скорость течения, которую устанавливают по выражению: V_пов=1,25*V,

где V – средняя по живому сечению скорость потока

V_пов1=1,25*0,35=0,44 м/с

V_пов2=1,25*0,26=0,325 м/с

k_с – коэффициент перехода от средней поверхностной скорости течения к технической скорости движения лесоматериалов через створ лесосплавного хода.

B_c – сжатая ширина лесосплавного хода, равная B_c=ε*B,

где B – ширина реки в рассматриваемом створе,

ε – коэффициент использования  для лесосплава ширины реки в сжатом сечении сплавного хода.

β – коэффициент заполнения лесосплавного  хода.

Величина  коэффициентов k_c и β учитываются совместно в виде их произведения  k_c*β=0,175.

q – объем лесоматериалов, плотно размещающихся на 1 м² водной акватории;

t – время движения лесоматериалов через створ.

t₁=14 часов; t₂=14 часов.

N_сут1=3600*0,175*0,44 *0,187*17,91*14=12997 м³/сут

N_сут2=3600*0,175*0,325 *0,187*10,4*14=5575 м³/сут

По  зависимости N_сез=N_сут*T определим сезонную лесопропускную способность расчетного створа реки.

где T – расчетная продолжительность сплавного периода с учетом необходимого времени на движение хвоста сплава по участку.

T=T_мол-l/V_х

где T_мол – продолжительность сплавного периода,

l – расстояние от расчетного створа до нижней границы участка

V_х – скорость движения головы и хвоста сплава, вычисляют по формуле:

Для 1 створа:

V_гол.= 3,6*k_г*V_пов.*t = 3,6*0,8*0,44*14 = 17,7 км/сут

V_хв.= 3,6*k_х*V_пов.*t = 3,6*0,6*0,44*14 = 13,3 км/сут

Для 2 створа:

V_гол.=3,6*k_г*V_пов.*t = 3,6*0,8*0,325*14 = 13 км/сут

V_хв.= 3,6*k_х*V_пов.*t = 3,6*0,6*0,325*14 = 9,8 км/сут

где k – коэффициент, учитывающий снижение скорости движения лесоматериалов по сравнению с поверхностной скоростью  течения; для головы сплава k=0,8, для хвоста сплава k=0,6

t – число рабочих часов в сутки.

Расчет  удобно вести в табличной форме.

Таблица 1.8.

Расчет  сплавопропускной способности реки.

№ п.п.	Наименование  параметров	Значения параметров для участков
		1	2
1	Средняя поверхностная  скорость течения, м/с	0,44	0,325
2	Средняя за сплавной период ширина расчетного створа реки, м	32	16
3	Коэффициент ε	0,56	0,65
4	Сжатая ширина сплавного хода Bc=ε*B, м	17,91	10,4
5	Произведение  коэффициентов kc*β	0,175	0,175
6	Параметр q=π*dср/4	0,187	0,187
7	Число часов работы в сутки	14	14
8	Суточная сплавопропускная способность реки N, м3/сут	12997	5575
9	Продолжительность сплавного периода, дн.	38	17
10	Расстояние от расчетного створа до нижней границы  участка l, км	25	15
11	Скорость движения головы сплава Vг, км/сут	17,7	13
12	Скорость движения хвоста сплава Vх, км/сут	13,3	9,8
13	Расчетная продолжительность  сплавного периода T,, сутки	26,1	15,5
14	Сезонная сплавопропускная способность участков реки Nсез, тыс.м3/сезон	500	86,4

 

По  данным таблиц 1.7 и 1.8 строим совмещенный  график грузопотока и сплавопропускной способности (рис.1.11, рис. 1.12). Анализ данного  графика показывает, что дефицит  сплавопропускной способности присутствует. Для устранения этого дефицита разработаны мероприятия про продлении молевого сплава до окончания навигации за счет внедренных мелиративно  строительных мероприятий путем мелиорации лесосплавного пути и улучшения условий лесосплава на лимитирующих участках.