Гидрологические расчеты

Целью гидрологических расчетов является определение гарантированного водосъемного уровня, продолжительности вывода полотов и отметки заложения дна плотбища.

Под гарантированным съемным уровнем понимают минимальный уровень весеннего половодья, который обеспечивается с вероятностью

95% в течение заданного периода вывода плотов с плотбища.

Гарантированный съемный уровень определяют в результате статистической обработки многолетних водомерных наблюдений по опорному водомерному посту.

1.1 Расчет эмпирической кривой, гарантированных уровней за 6,9,12и15 дней после ледохода.

Из [1(табл.1,прил.3)], устанавливаем для каждого года минимальные уровни весеннего половодья по опорному водомерному посту H_оп. Данные заносим в таблицу 1.

Используя данные из [1(табл.2,прил.4)], строим график связи уровней опорного водомерного поста H_оп и водомерного поста на плотбище H.

Рис.1 График связи уровней опорного водомерного поста и водомерного поста на плотбище.

По графику связи уровней при известных уровнях для опорного поста H_оп определяют соответственные уровни для водомерного поста на плотбище H. Результаты заносят в таблицу 1.

Соответственные уровни располагают в убывающем порядке, в графе H_i.

Модульный коэффициент вычисляем по формуле;

(1.1)

где H_i- i-е значение уровня убывающего ряда, для 1-го значения

H_i=407см;

H_ср- среднее арифметическое значение ряда уровней.

(1.2)

где n – количество членов в ряду n=20;

Например модульный коэффициент для первого значения из ряда H_i,

Обеспеченность,%, вычисляем по формуле:

(1.3)

где m- порядковый номер уровня в убывающем ряду

n- число лет наблюдений n=20;

Например: обеспеченность для первого значения убывающего ряда H_i,

Будет равна:

Результаты расчетов сводим в таблицу 1

Талица 1. Расчет эмпирической кривой, гарантированных уровней за

6 дней после ледохода.

Определяем коэффициент вариации по формуле:

(1.4)

Коэффициент асимметрии принимаем C_s=2C_v; (1.5)

С_s=2∙0.14=0.28

Правильность расчетов в таблице проверяем по формулам:

условие выполняется;

условие выполняется;

Таблица 2. Расчет эмпирической кривой обеспеченности уровней, гарантированных за 9 дней после ледохода.

Определяем коэффициент вариации по формуле (1.4)

Коэффициент ассиметрии по формуле (1.5)

С_s=2∙0.15=0.30

Правильность расчетов проверяем по условиям:

- условие выполняется;

- условие выполняется;

Таблица 3. Расчет эмпирической кривой, гарантированных уровней

за 12 дней после ледохода.

Определяем коэффициент вариации:

коэффициент ассиметрии:

С_s=2∙0,15=0,30;

Проверяем правильность расчетов:

- условие выполняется;

- условие выполняется;

Таблица 4. Расчет эмпирической кривой, гарантированных уровней

за 15 дней после ледохода.

Определяем коэффициент вариации:

коэффициент ассиметрии:

С_s=2∙0,14=0,28;

Проверяем правильность расчетов:

- условие выполняется;

- условие выполняется;

Таблица 5. Расчет эмпирической кривой обеспеченности по максимальному уровню после ледохода

Определяем коэффициент вариации:

коэффициент ассиметрии:

С_s=2∙0,14=0,28;

Проверяем правильность расчетов:

- условие выполняется;

- условие выполняется;

По рассчитанным значениям и соответствующим уровням Н_i строим эмпирическую кривую обеспеченности в виде ломанных линий.

Из таблицы 3 [2,прил 3] при C_v =0,28 определяем интерполяцией модульные коэффициенты к_р при (Р=1...99%);

К_р1%=1,25+0,027∙6=1,41

Вычисляем уровни разного процента обеспеченности:

Н_р=к_р∙Н_ср (1.6)

Н_р=1,35∙326=440.1см

Результаты расчетов сводим в таблицу 6, а затем на основании этой таблицы строим теоретические кривые обеспеченности в виде плавных кривых, Рис.2.

Рис.2 График теоретических кривых обеспеченности.

Затем на клетчатке вероятностей строим теоретические кривые которые получаются в виде спрямленных линий. Рис 3.

Таблица 6 Данные для построения теоретической кривой.

По теоретической кривой обеспеченности определяют минимальный съемный уровень маловодного года 95% обеспеченности.

Строим график зависимости съемных уровней от продолжительности их стояния,Рис4, съемные уровни Н_i берем из таблицы 1.6 по 95%-ой обеспеченности.

Предельная продолжительность вывода плотов – 15 суток (по заданию).

Рис.4.График зависимости съемных уровней от продолжительности их стояния

1.2 Расчет гидрологических характеристик реки

Для того чтобы правильно выбрать ширину плота, строят поперечный профиль реки в лимитирующем створе. Данные для построения продольного профиля берем из [1, табл 2, прил 3.]. Отметка нуля графика водпоста на плотбище Z=31.5м. От этой точки откладываем уровни водомерного поста Н, с плюсом, если уровень выше этой отметки и с минусом, если ниже ее, и наносим на график. По данным из таблицы 2,прил. 3 строим поперечный профиль реки в лимитирующем створе.

Разбиваем поперечный профиль на участки через каждый метр, затем по графику определяем площадь поперечного сечения каждого участка профиля реки геометрическим способом и складываем с предыдущим.

Затем определяем гидрологические характеристики русла по сечениям.

Определяем среднюю глубину, м, для первого участка поперечного сечения профиля реки;

(1.7)

где w- площадь поперечного сечения участка профиля реки, w=18.25 м²;

В- ширина участка профиля, B=63.5м;

Определяем коэффициент Шези, м^0,5/с;

(1.8)

где n-коэффициент шероховатости русла n=0,033;

Определяем скорость течения реки V,м/с

(1.9)

где i- уклон свободной поверхности i=0,000115;

Определяем расход через участок сечения,м³/с;

(1.10)

Аналогично вычисляем для всех остальных участков поперечного профиля реки и результаты заносим в таблицу 7.

Таблица 7. Расчет гидрологических характеристик реки

По результатам из таблицы 7., на поперечном профиле строим графики гидрологических характеристик русла Q=f(H); h_cp=f(h); V=f(h). Рис

2.Обоснование габаритов плотов

Плоты на плотбище формируют в соответствии с правилами, (техническими

условиями), разработанными для соответствующих сплавных бассейнов, условиями плотбища и выводов плотов на магистральную реку. Так как

плоты зимней сплотки буксируют на высоких уровнях, то стремятся формировать их максимально больших размеров для увеличения экономической эффективности.

Длина и ширина плота должны быть кратны заданным размерам секций и

не выходить за пределы 1:6…1:8;. Для условий вывода плота с плотбища

допускается принимать ширину лесосплавного хода в лимитирующем створе не менее чем на 20% превышающей ширину плота. Сплавная глубина при

этом определяется как:

h_спл=T+_∆Z; (2.1)

где T- осадка плота, T=1.6м;

_∆Z- донный запас, _∆Z=0.25м;

h_спл=1.6+0.25=1.85м;

Максимальные габариты плотов устанавливаем графически, по поперечному профилю реки, исходя из ширины лесосплавного хода и необходимой сплавной глубины, см Рис(). Проведя построения получаем ширину лесосплавного хода равной b_спл=92м, тогда максимальная ширина плота должна быть не более B=70м. Длину плота принимаем кратной ширине, то есть L_п=490м.

2.1 Формирование плотов

Для определения приблизительного количества и объема сортиментных плотов надо сначала проанализировать сортиментный состав лесоматериалов.

Из 120тыс.м³ грузооборота берегового склада, 70 тыс.м³ составляет береговая сплотка из этого количества: в хлыстах сплачивается 15 тыс.м³, а в сортиментах 55тыс.м³.

Таблица 8. Сортиментный состав круглых лесоматериалов на складе.

2.1.1 Определяем параметры пучков.

Высота пучка, м,

, (2.2)

где ρ_в – относительная плотность воды;

Т ^_ осадка пучка, Т=1,6м (из задания)

ρ_др – относительная плотность древесины;

ξ – коэффициент, учитывающий непропорциональность осадки

пучка, ξ = 0,935.

Ширина пучка, м,

, (2.3)

где с – коэффициент формы пучка, для сортиментных пучков при

сплаве в речных условиях, с = 1,8.

м.

Объем пучка, м³,

, (2.4)

где L – длина пучка, м;

η – коэффициент полнодревесности.

Таблица 9. Коэффициенты полнодревесности сортиментных пучков

Например: определим обьем пучка длиной 6,5м, при среднем диаметре бревен

d=24см, коэффициент η=0,64;

Аналогично определям обьемы пучков для каждого сортимента и результаты

заносим в таблицу

Таблица 10 Характеристики сортиментных и хлыстовых пучков.

2.1.2 Расчет и подбор обвязок для пучков.

На пучки из хвойных пород накладывается по две обвязки, на пучки из лиственных пород по три обвязки.

Хвойных пучков 2021 шт., обвязок 4042 шт. Лиственных пучков 381 шт., обвязок 1143 шт. Количество обвязок на всех пучках 5185 шт.

Периметр пучка, м,

, (2.5)

Длина одной обвязки, м,

, (2.6)

где k – коэффициент запаса, для проволоки k = 0,10…0,12;принимаем

k = 0,11.

Сечение обвязки подбирают по разрывному усилию, Н,

, (2.7)

где m – коэффициент запаса прочности, m = 3;

Р – усилие в одной обвязке, Н,

, (2.8)

k₁ – опытный коэффициент,

;

G₁ – вес пучка, приходящийся на одну обвязку, Н;

для пучков хвойных пород

, (2.9)

для лиственных

; (2.10)

;

.

Принимаем для обвязки проволоку катанку диаметром 8 мм.

2.2 Характеристики секций и их расчет.

Устанавливаем число пучков по ширине и длине секции, общее число пучков в секции и ее объем, число секций.

Таблица 11. Характеристики сортиментной секции.

2.3 Формирование секций

Секции формируются из 19-ти пучков по длине и 7-и по ширине. Дли-на секции 115 м, ширина 27 м. Пучки в секцию устанавливаются продольно и должны быть одного сортимента. В ряду пучки одной длины. Секция по пе-риметру обносится оплотником, который соединяется оплотными цепями ка-либром 16 мм. Поперечный оплотник устанавливается через три ряда пучков, и соединяется цепями калибром 12 мм. При формировании наружных секций на каждый бортовой пучек наружного борта накладывают бортовой комплект. Борткомплект должен охватывать оплотник не менее чем полутора оборотами. По наружному борту, так же, прокладывается бортовой лежень, на концах которого закреплены коуши. Поскольку формирование плота идет на плотбище, то лежень пропускается через каждую оплотную цепь бортового оплотника. Борткомплект и бортлежень соединяются между собой при помощи штыкового узла в цепной наставке.На головной и хвостовой секциях накладывается по два борткомплекта на первых пяти пучках.

Рис Схема сортиментной секции в оплотнике.

Количество оплотных бревен в секции, шт.,

шт.

Объем одного бревна оплотника, м³,

, (2.11)

где d – диаметр оплотного бревна, м;

– длина оплотного бревна, м.

Объем оплотника на одну секцию, м³,

(2.12)

Исходя из того, что сортиментных секций мы получили 19 штук, то формируем из этих секций три сортиментных плота с габаритными размерами: 460×54м, 460×54м, 345×27м. Также, поступаем и с хлыстовыми секциями, формируя из 10 секций два хлыстовых плота с габаритными размерами: 460×54м, 230×27м.

2.4 Формировочный такелаж

Формировочный такелаж предназначен для надежного крепления сплоточных единиц в секции и секций в плоту, придания необходимой прочности буксируемой единицы.В качестве формировочного такелажа из стальных канатов применяют канаты формировочные ²КФ² и комплекты²КР². Канат формировочный ²КФ² состоит из стального каната, гильзовых сжимов и коушей. Комплекты ²КР² состоят из цепной наставки, стального каната, гильзовых сжимов, коушей и рычажного замка ²ЗР². Их применяют в качестве бортовых комплектов, пучковых обвязок, брустверных креплений, секционных и плотовых счалов и полусчалов.

Оплотные бревна изготовляются из хвойных сортиментов (без гнили, надломов и трещин) длиной 4,0-6,5 м и диаметром не менее 20 см для бортового и торцевого оплотника и не менее 18 см для внутреннего поперечного оплотника. Для пропуска цепей в оплотных бревнах просверливают отверстия диаметром 60-75 мм на расстоянии 25-30 см от торцов. Секцию этого плота формируют из продольно расположенных пучков. Пучки устанавливают ровно и плотно поперечными рядами. Размеры секции в плане (м): длина 115, ширина 27. Секцию по периметру обносят однобревенным оплотником, а через каждые три ряда пучков устанавливают поперечный оплотник (в зависимости от путевых условий). Каждый пучок внешнего борта секции плота крепится к оплотнику одним борткомплектом, устанавливаемым посредине пучка. На пучки внутренних бортов секций борткомплекты не накладывают.

Вдоль бортового оплотника между оплотными цепями прокладывают лежни из стальных канатов диаметром 25-28 мм. Наружные углы секций в плоту крепят к коушам бортовых лежней оплотными цепями калибром 14-16 мм. Углы секций внутри плота соединяют оплотными цепями калибром 16мм по диагонали за угловые оплотные цепи. По концам плота устраиваем внутренние головки.

На каждой головке посредине её ширины устраивают один трехбревенный бруствер, присоединенный к пучкам борткомплектами. Кроме того, по головкам сверху прокладывают счалы из стальных канатов диаметром 25мм,

которые крепят к бортовым пучкам головки петлей. Бревна в бруствере укладывают с учетом разгонки стыков и соединения жгутами из проволоки диаметром 6,5-8,0 мм способом встречной скрутки. Для уменьшения погиба головной части в концевых частях плота крепят растяжки-усы, которые присоединяются одними концами к лежням в углах плота, а вторыми – шлагуются за оплотник внутренних бортов секции. Усы располагают по оси плота под углом 30-45 °. Брустверные комплекты утягивают с усилием 15-20 кН.

Схема сортиментного плота в оплотнике.

Таблица 12. Ведомость расхода формировочного такелажа на сортиментный плот в оплотнике (габариты плота 460х54х2,1 м, объем – 23301 м³)

Конструкция хлыстового плота примерно такая же, как и сортиментного, только пучки в секции состоят из двух пачек хлыстов, обвязанных вместе.

На расстоянии пять метров от торцов концевых рядов плота крепят по одному брустверу. Лежни имеют диаметр 28мм. На бортовые пучки накладывают по два борткомплекта диаметром 13мм. Ведомость расчета такелажа для хлыстового плота приведена ниже.

Таблица 13. ведомость расхода формировочного такелажа для хлыстового плота в оплотнике (габариты плота 460х54х1,8м, обьем – 11592м³)

3.Технология берегового склада.

3.1 Описание технологического процесса

Общий грузооборот нижнего склада 120тыс.м³, из них береговая сплотка лесоматериалов составляет 70тыс.м³, включая 55тыс.м³ сортиментов и 15тыс.м³ хлыстов. Количество рабочих дней нижнего склада - 270. Продолжительность береговой сплотки – 187день, из них рабочих дней – 162.

Определяем среднегодовой объем раскряжевки на береговом складе.

(3.1)

где Q_сор- годовой объем выработки сортиментов, Q_сор=Q_общ-Q_хл;

где Q_общ – общий грузооборот нижнего склада, Q_общ=120 тыс.м³.

Q_хл - Объем сплотки в хлыстах, Q_хл=15 тыс.м³.

Q_сор=120-15=105тыс.м³

n – количество рабочих дней на нижнем складе, n=270,

Принимаем для раскряжевки установку ЛО-15А, с производительностью Q_см=150м³/см, для обеспечения среднегодового объема выработки, принимаем работу раскряжевочной установки в две смены, тогда среднесуточный объем раскряжевки составит Q_ср.сут.=300м³/сут. Годовая производительность установки Q_год= Q_ср.сут.∙n=300∙270=81000м³/год.

Древесина, привозимая с лесозаготовок лесовозами, разгружается краном

ЛТ-62, пролетом 40метров, в межоперационный запас, объем которого

Должен обеспечивать работу раскряжевочной установки 2-3дня,принимаем объем межоперационного запаса Q_м.з.=1000м³. Сезонный запас, который должен обеспечивать работу раскряжевочной установки в межсезонье, располагается тут же, под краном. Объем сезонного запаса должен составлять Q_сез=9000м³. Кран ЛТ-62 имеет грейферное оборудование. Высота создаваемых штабелей 7 метров, способ укладки в штабель- пачками вразнокомелицу. Необходимая площадь для размещения запаса хлыстов составляет 1500м², при ширине штабеля 25м и длине 60м. Работа крана в две смены. Работа лесовозов в две смены.

Хлысты пачками подаются краном в разобщитель хлыстов, откуда они по одному подаются на раскряжевку. Сортировка полученных сортиментов осуществляется продольным сортировочным транспортером Б22У-1, автоматически, в лесонакопители, выполненные, из забитых в землю бревен.

Раскомлевка сортиментов осуществляется краном КБ-572Б, который добавляет в накопитель сортименты из запаса. Из лесонакопителей пучек забирает Сплоточно-транспортный агрегат (СТА), с челюстным захватом и отвозит его на плотбище, где формируется плот. На пути к плотбищу имеется торцевыравниватель, где выравниваются торцы пучка и накладывают обвязки.

Определяем потребное количество Сплоточно-транспортных агрегатов.

(3.2)

где W- объем береговой сплотки, W=55000м³.

П – средняя производительность агрегата, П=420м³/см.

n_см – коэффициент сменности в период сплотки, n_см=2,

t – Число рабочих дней на сплотке, t=162дней,

k_г – коэффициент технической готовности агрегатов, k_г=0.85.

Принимаем один Сплоточно-транспортный агрегат ЛР-166.

C началом береговой сплотки лесоматериалов, плотбище находится в подтопленном состоянии пятнадцать дней. В это время лесовозы возят хлысты только в запас, создавая и пополняя межоперационный и сезонный запасы.

Пучки из лесонакопителей сплоточно-транспортным агрегатом отвозятся на буферную площадку.

Определяем необходимую производительность лесовозов,

(3.3)

где W_сп – объем береговой сплотки, W_сп=70000м³.

При формировании сортиментных плотов в оплотнике на плотбище выполняю следующие операции: сверление отверстий в бревнах оплотника переносной сверлильной установкой на базе пилы «Урал»; соединение оплотных бревен цепями в ленты длиной, кратной длине и ширине закладываемых на плотбище секций; перемещение лент оплотника трактором к месту формирования секций; сплотка пучков и установка их в ряды сплоточно-транспортными агрегатами; оборудование секций оплотником с протаскиванием трактором поперечного оплотника в промежутки между рядами пучков и соединением его с продольным оплотником цепями;

Установка если необходимо на бортовые пучки борткомплектов, предварительно раскладывают на поверхность плотбища перед разгрузкой пучка; подвязывание продольного оплотника борткомплектами к бортовым пучкам; наложение счалов; установка лежней и крепление их к счалам и борткомплектам цепными наставками.

Поиск по сайту: