книги из ГПНТБ / Штепа, Б. Г. Основы организации и технологии проектно-изыскательских работ для мелиоративного строительства (курс лекций)

также на прозрачном материале. Затем на чертеж наносятся недостающие линии и надписи, после чего чертеж пригоден для непосредственного светокопирования.

Более распространен способ монтажа наклеек на обычную

непрозрачную бумагу с последующим снятием фотокопии

или размножением на электрографических аппаратах.

Институтом «Южгипроводхоз» разработан фотомодельный метод проектирования. Это механизированное выполнение

чертежно-графических работ на основе использования зара­ нее заготовленных стандартных карт с чертежами различных агрегатов, деталей, узлов и элементов. На таких картах на магнитном столе собирают плоский макет, затем его фото­

графируют и при помощи специальной установки получают чертеж, готовый на 80—90 процентов.

МЕХАНИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ Значение механизации расчетов

Проектирование мелиоративных объектов связано с боль­

шим объемом расчетов и инженерных вычислений. Произво­ дятся гидравлические расчеты каналов и трубопроводов, во­ дохозяйственные расчеты по регулированию стока, подсчеты объемов строительных работ, расчеты дренажа и т. п.

Значительная часть расчетов в некоторых организациях

все еще проводится вручную или с применением таких про­

стейших средств механизации, как счеты, арифмометры, ло­

гарифмические линейки.

Применение современной вычислительной техники позво­ лит повысить производительность труда проектировщиков и

даст возможность решать такие задачи, которые раньше не выполнялись из-за большого объема работ или сложности.

Выполнение многовариантных проработок и отказ от упрощений в расчетах обеспечивает более экономичные и на­ дежные проектные решения. В ряде случаев математическое

моделирование может заменить дорогостоящие лабораторные и натурные исследования, требующие времени на их прове­ дение.

Счетные линейки и номограммы

Для механизации инженерных расчетов широко пользу'-

клея различными универсальными и специальными счетны­ ми линейками. В нашей саране наибольшее применение на­

130

«Контроль прибор» изготовляет круговые логарифмические

линейки КЛ-1 диаметром 50 мм.

Для гидравлического расчета каналов в проектных ин­

ститутах применяют специальную счетную линейку, разра­

ботанную инженером В. 'Ф. Поярковым. Линейка отличает­ ся компактностью (34x6 см), простотой, с помощью которой можно быстро решать основные задачи по определению гид­

равлических элементов каналов прямым путем, без подбора, с

вполне достаточной для практических нужд точностью. Ли­ нейка состоит из колодки, движка и визирки. На лицевой и обратной сторонах колодки и движка размещены основные специальные шкалы для переменных величин, дополнитель­

Линейка предназначена для решения следующих задач по

равномерному движению воды в открытых призматических руслах:

1)расчет сечения канала (определение глубины и шири­

ны);

2)определение скорости течения воды для найденного сеченйя;

5)определение площади сечения;

6)определение гидравлического радиуса;

7)определение коэффициента шероховатости;

8)сокращенный способ определения размеров сечения

канала при многократном изменении одного из следующих

гидравлических элементов:

а) расхода;

б) коэффициента шероховатости:

в) уклона.

Линейка охватывает широкий диапазон переменных вели­

чин: расходы изменяются от 0,01 до 1000 м3/с, ширина по Дну — от 0,3 до 200 м, уклоны — от 0,000005 до 1,0, коэф­ фициент шероховатости — от 0,01 до 0,1. Погрешность в рас­

четах не превышает 1,5—2 проц.

На обратной стороне колодки помещены формулы и гра­

фики для определения величин, наиболее часто встречаю­

щихся при проектировании каналов, а именно:

а) формулы и таблицы для определения потерь воды на

фильтрацию^

торые вспомогательные расчетные графики.

Для расчета русл параболического сечения инж. П. П. Фе-

доряков («Туркменгипроводхоз») разработал специальную

линейку. C ее помощью можно решать задачи равномерного

и неравномерного режимов и находить экономически выгод­

ные сечения каналов, коллекторов, дрем и лотков параболи­ ческого сечения, получать с достаточной точностью значения гидравлических элементов в широком диапазоне расходов,

уклонов, размеров русл.

На линейке приведены правила решения основных задач, числовые примеры, расчетные формулы, условные обозначе­ ния и графики допускаемых скоростей для связных и несвяз­ ных грунтов, а также шкалы счетной логарифмической ли­

нейки.

Широкое применение в проектной практике получили раз­

личного рода номограммы для упрощения и ускорения наи­

более массовых расчетов. Иногда проектировщики составля­ ют номограммы применительно к выполняемым им расчетам.

Для составления номограмм следует использовать счетно­

клавишные и электронно-вычислительные машины?

Номограммы следует составлять в случае их многократ­ ного применения, а также для вариационных расчетов. Номо­

граммы составляются для решения уравнений, содержащих

обычно не более трех, а при наличии определенных ограни­

чивающих условий — не более шести переменных. Сложные

уравнения, содержащие большое количество переменных ве­ личин, следует при возможности расчленить на несколько

более простых уравнений, для которых составить отдельные

номограммы.

Номограммы — простое и наглядное средство, с помощью которого можно быстро производить расчеты.

При проектировании мелиоративных объектов особенна широко применяются номограммы расчета каналов, трубо­ проводов, дренажа.

Длина кривых линий на топопланах, чертежах и графи­

ках измеряется при помощи курвиметров.

Для определения криволинейных в плане площадей, ⅛

частности площадей зеркала водохранилищ при различных

182

отметках, достаточно точно выполняют с помощью планимет­ ров и интеграторов. Наибольшее применение получил пла­

ниметр типа ПП-2К.

Счетно-клавишные машины

Наибольшее распространение для инженерных, в особен­ ности сметных и геодезических расчетов, получили счетно­

клавишные машины. Их подразделяют на суммирующие, вычислительные и счетно-текстовые:

На суммирующих машинах можно производить сложение и вычитание, печатать исходные данные и полученные ре­ зультаты. Хорошо зарекомендовали себя десятиклавишные

машины СДВ-107 и СДК-133 Рязанского завода счетно-ана­ литических машин.

Вычислительные счетно-клавишные машины бывают авто­ матическими и полуавтоматическими.

Автоматические вычислительные машины выполняют че­

тыре арифметические действия, многократное умножение, ал­ гебраическое сложение произведений и другие расчетные ком­

бинации в пределах четырех арифметических действий. Наи­

большее применение получили автоматические машины

ВММ-2 Курского завода счетных машин, а также «Вильнюс», «Вега» и «Елка».

В полуавтоматических машинах умножение производится методом последовательного сложения.

Для составления смет (печатания текста и проведения необходимых расчетов) очень удобно пользоваться фактурны­

ми машинами.

В проектных институтах Министерства водного хозяйства

СССР насчитывается свыше 1000 счетно-клавишных машин.

Счетно-перфорационные машины в практике проектных институтов министерства применения не нашли.'

Электронно-вычислительные машины

Применение ЭВМ резко ускоряет выполнение инженерных расчетов, снижает их стоимость и, что самое главное, во многих случаях повышает качество проектирования, так как позволяет находить оптимальные решения.

Существуют различные типы ЭВМ, отличающиеся друг от друга быстродействием, объемом запоминающих устройств, системами ввода и вывода информации и др.

133

В проектных организациях наибольшее распространение

получили малогабаритные машины «Проминь» и «Наири».

На ЭВМ «Проминь» можно выполнять 31 операцию: сло­ жение, вычитание, умножение, деление,, извлечение квад­ ратного корня, вычисление прямых и обратных тригономет.

рических функций, логарифмов, экспоненциальных и гипер­

болических функций, нахождение корней системы алгебраи­

ческих уравнений до седьмого порядка. Машина oπepπpye⅛ с пятизначными числами. Набор программы вычислений осу­

ществляется специальными штекерами или перфокартами.

Ввод чисел в машину производится при помощи полноразряд­ ной клавиатуры, вывод результатов — с помощью цифропе­ чатающего устройства.

Более совершенна ЭВМ «Наири», предназначенная для решения широкого круга инженерных задач. Благодаря на­ личию режима автоматического программирования, ряд за­

дач может вводиться на обычном математическом языке. Си­ стемы дифференциальных и алгебраических уравнений реша­

ются без предварительной подготовки. Исходные данные и

команды вводятся в машину с помощью телетайпа и. элект­

рифицированной пишущей машинки в десятичной системе

счисления. Результаты вычислений наносятся на машинку ч

перфоратор.

Прежде чем приступить к решению конкретных задач на ЭВМ, необходимо провести большую и сложную подготови­ тельную работу по составлению алгоритмов и программ или, как еще говорят1, подготовить математическое обеспечение.

Конечно, в первую очередь нужно воспользоваться програм­

мами, уже составленными другими организациями. В первую

очередь следует составлять алгоритмы и программы задач, наиболее часто -решаемых, а также позволяющие находить оптимальные проектныерешения.

Вначале составляется математическое описание задачи^

содержащее точное и полное определение действий, которые

должны быть произведены, их последовательность, ограничи­

тельные условия. Такая математическая формулировка зада­

чи и описание хода ее решения является алгоритмом.

После алгоритма составляется программа решения при­

менительно к имеющейся ЭВМ. Программа представляет со­

бой последовательность выполнения отдельных команд, но­

меров ячеек памяти, откуда следует взять числа, номера

ячейки, куда должен быть помещен полученный результат,

указания арифметического или логического действия и дру­ гих операций.

134

В настоящее время получил широкое распространение ал­ горитмический язык АЛГОЛ, позволяющий сформулировать

задачу независимо от типа ЭВМ и облегчающий чтение алго­ ритмов. Программа, записанная на языке АЛГОЛ, перево­

дится на язык машины при помощи специальной программы, записанной в коде машины и называемой транслятором.

Математические методы и электронно-вычислительные машины в практике проектирования мелиоративных объектов применяются с 1965 года. ’

В настоящее время в проектно-изыскательских организа­ циях системы Минводхоза СССР создано 28 вычислительных центров, в которых используется 59 ЭВМ. Основными ЭВМ,

используемыми в проектных институтах, являются малые машины («Проминь» и «Наири»), В последние годы намети­ лась тенденция в оснащении проектных институтов ЭВМ, об­

ладающими значительно большими возможностями —, «Минск-22», «Минск-32», «М-222». Эксплуатацией и внедре­ нием ЭВМ в проектных организациях Минводхоза СССР за­ нято около 450 человек. ЭВМ в проектных организациях ис­

пользуются для механизации вычислительных работ, автома­ тизации процессов проектирования и оптимизации проектных решений.

ЭВМ в проектных институтах 'в настоящее время исполь­ зуются в основном для механизации вычислительных работ.

Применение даже малых машин типа «Проминь» и «Наи­

ри» позволяет, сократить затраты труда и времени проекти­

ровщиков. Например, при расчете горизонтального' дренажа

на машине «Проминь» затраты времени сокращаются более чем в 10 раз.

Подсчет объемов работ и вычисление проектных отметок элементов продольного профиля оросительных каналов про­ изводится в десятки раз быстрее, чем при ручном счете.

Проектирование планировки поверхности севооборотного по­

ля, занимающее несколько дней, на ЭВМ «Урал-11 Б»,

«БЭСМ-ЗМ», «Минск-22» или «Минск-32» выполняется в не­ сколько минут. Основные затраты здесь связаны с набивкой

перфокарт или перфолент. Одной из наиболее массовых задач

на ЭВМ является проектирование каналов, дрен, коллекто­

ров, водоприемников, дорог.

Имеются попытки составления омет и спецификаций с

ЭВМ. Так, например, программа «Росгипроводхоза» Автома­

тическое оптимальное проектирование закрытой осушитель­

135

ной сети в вертикальной плоскости» позволяет получать ра­

бочие профили коллекторов оптимального варианта закры­ той осушительной сети.

Институтами «Гипрюводхоз» и «Южгипроводхоз» созданы

системы программ, охватывающие все задачи проектирова­ ния вертикальной планировки под наклонную плоскость и топографическую поверхность.

В институте «Южгипроводхоз» разработана система про­

грамм автоматизации проектирования рисовых оросительны'х систем с применением ЭВМ «Урал-11Б», «Урал-14» й

«Минск-32». На топографической основе с отметками поверх­ ности земли через каждые 20 ми нанесенной на плане внутри­

дорог, а также полный баланс объемов земляных масс и таб­

«Урал-11Б» были составлены рабочие чертежи рисовых си­

стем на общую площадь свыше 15 тыс. га.

Применение ЭВМ позволяет перейти на качественно но­

вый этап проектирования — на решение задач оптимизации.

Для этого должны быть разработаны новые методы опти­ мального проектирования и четкие критерии оптимальности проектных решений. В ряде случаев потребуется коренным

образом пересмотреть методику проектирования и подготовки исходных данных.

Надлежит создать математические модели оптимизации

проектов мелиоративных систем. Хотя эти работы только на­

чаты, уже имеются некоторые успехи в решении задач опти­

мального проектирования отдельных элементов мелиоратив­ ных систем. Можно назвать следующие решенные задачи по

оптимизации: использование орошаемых земель под различ­

ные культуры (СО АН СССР), параметры водоприемников

(БелНИИВХ), выбор вариантов водохранилищ и насосных

станций (ГрузНИИэнергетики), распределение резервов зем­ ляных масс вдоль автодорог («Южгипроводхоз») и др.

Для решения на ЭВМ различных задач мелиорации и

водного хозяйства создано 1215 программ, в том числе про­

грамм на ЭВМ «Проминь») «Наири», «Урал 11Б».

Все разработанные программы и алгоритмы должны сда­

ваться в отрйслевой фонд.

Аналоговые машины

Наряду с электронно-вычислительными цифровыми ма­ шинами многие проектные институты при решении фильтра­

1136

ционных задач, описанных уравнениями в частных производ­

физических явлении, наибольшую популярность среди гидро­

техников- и мелиораторов имеет разработанный академиков

Н. Н. Павловским метод электрогидродинамических аналогий

(ЭГДА). Метод основан на полной аналогии между явления­

ми фильтрации и течением электрического тока.

Метод (ЭГДА) широко используется для решения задач

напорной фильтрации под основанием гидротехнических соо­

ружений, в частности, для определения давления фильтраци­ онного потока на подземный контур сооружения и построения

гидродинамической сетки в области фильтрации.

Методом ЭГДА можно определять формы кривых свобод­ ной поверхности при безнапорной фильтрации.

При изучении безнапорного движения кривые свободной поверхности строятся способом постепенного приближения. Методом ЭГДА можно решать также задачи по фильтрации в неоднородной среде.

РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ Порядок размножения проектных материалов

Изыскательские и проектные материалы, состоящие, как правило, из текстовой части и чертежей, должны размножать­ ся в определенном количестве экземпляров для передачи их

заказчику и хранения в архиве.

Изыскательские текстовые материалы — отчеты по топо­

графической, почвенно-гидрогеологической, инженерно-геоло­ гической съемкам — размножаются в пяти или шести экзем­

плярах на пишущей машинке, из которых один хранится в архиве проектной организации, четыре передаются заказчику,

а один, шестой экземпляр, передается в зависимости от вида изысканий в ГУГК или Госфонды. Графические материалы — топографические планшеты, буровые колонки,'схемы, карты— размножаются электрографически, фототехнически и в све­

токопиях в количествах экземпляров, устанавливаемых глав­

ным инженером проекта, сверх пяти (шести) экземпляров,

необходимых для комплектования отчетов.

Проектные материалы, передаваемые заказчику: а) тек­

137

ские — планы, карты, продольные профили, поперечные сече­

ния, схемы, диаграммы — вычерчиваются или репродуциру­

ются фототехническим способом (подлинники на кальке) И

размножаются в светокопиях или путем фотографирования,

или же изготавливаются фотоэлектрографйческие копии непо­ средственно с оригиналов — подлинников.

Проектные материалы, не подлежащие передаче заказчи­

ку, должны быть написаны четко на стандартных листах пис­ чей бумаги (с .оставлением с левой стороны поля 2,5 см) и

больших количествах экземпляров, могут быть размножены:

а) машинописью на кальке с дальнейший размножением

в светокопиях;

б) печатанием на восковке с дальнейшим размножением

на ротаторе; в) печатанием на плюре с дальнейшим размножением в

светолитографии, на аппарате «ЭРА», ротапринте и т. п.;

г) типографским споообом.

Схемы, чертежи и прочий графический материал, прикла­

дываемый к инструкциям, указаниям и т. п., размножаются

фотографированием или в светокопиях, а также светолитогра-

фией, на аппарате «ЭРА» и ротапринте.

Альбом типовых проектов, чертежи повторно применяе­

мых проектов, издаваемые большим тиражом, копируются на кальку и затем размножаются в требуемом количестве свето­ копированием, фотографированием, светолитографией и на ротапринте.

Для уменьшения объемов чертежных работ рекомендует, ся для планов и карт, имеющих одинаковый масштаб, вычер­

чивать одну топографическую основу, с которой снимают ко­ пии на кальку, а затем, путем совмещения этой основы с про­

ектными нагрузками, вычерченными на других листах кальки,

получать необходимое количество совмещенных экземпляроів в светокопии. Например, совмещение одной топографической

основы с генеральным планом строительства, почвенно-мелио­

ративной картой, картой растительности и технических усло­

вий и т. д.

Офсетная печать

Офсетная печать — вид плоской печати, которая основана на передаче краски с печатной формы (алюминиевая фольга,

138

гидрофильная бумага) на промежуточный цилиндр, покры­ тый резиной, и с нее — на бумагу.

Пробельные элементы, смачиваясь водой, отталкивают краску, а печатающие — наоборот. Форма смачивается водой

ина нее наносится жирная водоотталкивающая краска.

Впоследнее время для оперативной печати широко при­ меняются офсетные машины — ротапринты.

Обслуживает машину один оператор.

Печатные формы для офсетных машин изготовляют на зернистой алюминиевой фольге ФЗ-1 толщиной 9,08—0,12 мм или специальной гидрофильной бумаге.

5—7 раз после очистки поверхности от предыдущего изобра­

жения. Тиражеустойчивость форм на гидрофильной бумаге

400—1500 оттисков при одноразовом их использовании. Печатные формы могут изготовляться различными спосо.

бами: фотомеханическим, электрографическим, электроискро­

вым, непосредственным печатанием на фольге пишущей ма­ шиной, нанесением изображения специальным карандашом

или литографичеакой тушью и др.

После нанесения изображения на фольгу производится

его закрепление соответствующей химической обработкой. Наиболее качественную печать дает фотомеханический

способ получения форм, но этот способ применим при нали­

чии комплекта специального оборудования. В указанный ком­

плект входят репродукционный фотоаппарат для съемки оригиналов, аппаратура для проявки фототехнической пленки и формных пластин, сушильный шкаф, пневматическая кон­ тактно-копировальная рама для переноса изображения плен­ ки на печатную форму, центрифуга для нанесения светочув­

139