4. Лесосплавные пути и их характеристика

Лесосплавными путями называются водоемы и водотоки, используемые для лесосплава. Водоемы могут быть представлены озерами, водохранилищами и морями. Водотоки представляют собой реки различных видов: равнинные – со скоростью течения до 1,25 м/с, полугорные (предгорные) – со скоростью течения 1,25...2 м/с и горные – со скоростью течения свыше 2 м/с. Река – это постоянный водоток, текущий в естественном русле и питающийся стоком атмосферных осадков и от грунтовых вод с площади своего бассейна.

Река, которая впадает в море или озеро, называется главной рекой. Река, впадающая в главную реку, называется притоком 1-го порядка. Река, впадающая в приток 1-го порядка, называется притоком 2-го порядка и т.д.

С учетом пропуска различного вида и размеров лесоматериалов, лесосплавных единиц и судов реки классифицируют на 5 категорий, которые характеризуются различной шириной и глубиной (табл. ). Различают также реки по преобладающему виду питания: с весенним половодьем; с весенне-летним и летним половодьем; с паводочным режимом.

Фазы водного режима (половодье, паводок, межень) определяют колебание уровней в реках, что обязательно учитывается при планировании сроков и способов лесосплава. Весеннее половодье – основная фаза режима рек снегового питания, имеющая ежегодную повторяемость. Паводки – быстрые, кратковременные подъемы и спады воды, характеризующиеся нерегулярностью. Межень – период самой низкой водности.

В процессе кругооборота воды в природе происходит ее перемещение в виде стекания по речному руслу, называемое речным стоком. Определяется речной сток количеством воды, протекающему по руслу за какой-либо промежуток времени. Сток прямо связан с фазами водного режима. Колебания речного стока также учитывают при организации лесосплава.

Таблица

Категории лесосплавных рек

Наименование рек	Ширина рек, м		Глубина судового хода, м
	равнинных и полугорных	горных
Очень малые реки (ручьи)	до 6	до 6	менее 0,6
Малые реки	6…13	6…15	0,45…0,8
Средние реки	13…25	15…45	0,6…1,4
Большие реки	25…55	45…100	1,1…2,0
Крупные реки	более 55	более 100	более 2,0

Для обеспечения гарантированного лесосплава водный путь характеризуется определенными габаритами, в соответствии с которыми устанавливаются габаритные размеры лесотранспортных единиц. Для установления необходимого соответствия между габаритами водных путей и лесотранспортных единиц вводятся понятия лесосплавного и судового ходов. Лесосплавным ходом называется полоса лесосплавного пути с достаточными для лесосплава глубинами, шириной и радиусами закругления. Судовым ходом называется такая полоса водного пути, габариты которой обеспечивают условия для судоходства.

К габаритам водного пути относят глубину, ширину, радиус закругления судового или лесосплавного хода.

К габаритам лесотранспортных единиц относятся: осадка, высота, ширина и длина.

Между указанными габаритами водного пути и лесотранспортных единиц должно быть полное соответствие. Исходя из этих требований глубину лесосплавного (судового) хода определяют, как

, (87)

где – осадка лесотранспортной единицы (плота, судна и т.д.);

– донный запас – минимальное расстояние между самой низкой точкой транспортной единицы и дном реки в самом мелком месте.

Значение принимают: для молевого сплавам; для плотового сплавам прим им – прим; для судовм прим.

Ширину лесосплавного хода с учетом указанных выше требований находят по формулам:

при молевом сплаве

, (88)

при сплаве в сплоточных единицах

, (89)

при плотовом сплаве на прямолинейном участке и одностороннем движении

, (90)

при двустороннем движении

, (91)

где – максимальная длина сплавляемого бревна;

– запас по ширине, равный примерно 1 м при молевом лесосплаве;

– длина сплоточной единицы;

– ширина сплоточной единицы;

– запас по ширине, равный 2…3 м при лесосплаве сплоточными единицами;

– ширина плота;

,– ширина соответственно плота нижнего и верхнего направлений;

,– соответственно с каждого борта плота или судна на рыскливость и дрейф под действием бокового ветра.

Для определения ширины лесосплавного хода при двустороннем движении используют также упрощенную, но достаточную для практических расчетов формулу

, (92)

Уширение реки против расчетных значений по формулам (88)…(92) предусматривается на ее криволинейных участках, характеризуемых радиусом кривизны. Это уширениеучитывается формулой

, (93)

где – длина жесткосчаленной части плота.

В формуле (93) величина должна определяться по формуле (90).

Длина переходного участка реки от уширенной части к нормальной принимается равной 20-кратной длине уширения .

Минимальная величина радиуса кривизны определяется по выражению:

для транспортных единиц заданной длины

, (94)

для плотов с буксирной тягой:

вниз по течению

, (95)

вверх по течению

, (96)

На реках первоначального сплава при буксировке плотов значение можно принимать по условию

, (97)

где – длина гибкого плота.

Наименьшая ширина водного пути, при которой допускается его использование, называется для расчетных условий сжатой шириной реки , определяемой зависимостью

, (98)

где – коэффициент использования для лесосплава реки в сжатом состоянии, равныйв зависимости от ширины реки в пределах от 10 м до 200 м (большие значениядля меньшей ширины реки).

Скорость перемещения лесоматериалов по водному пути зависит от скорости течения воды. Но время перемещения лесоматериалов определяется не только скоростью течения воды, поскольку в пути следования возможны различного рода остановки.

При технологических расчетах используются три понятия скорости: техническая, путевая и коммерческая.

Техническая скорость перемещения транспортных единиц определяется с учетом времени, чистого ходами она непосредственно зависит от скорости течения воды. Однако скорость течения воды в пределах сечения реки неодинакова. Она различная на разных уровнях – поверхности, средних уровнях и у дна. Она также различна в центре водотока и у берегов. Ход судов, фарватер лучше совмещать со стрежнем реки – линией наибольших поверхностных скоростей. Однако габариты лесотранспортных единиц часто выходят за границы максимальных скоростей течения. Поэтому в технологических расчетах принимают во внимание средние поверхностные скорости течения при заданном уровне воды в пределах сплавного или судового хода. Эти скорости называются эксплуатационными. У плывущих в воде лесоматериалов скорость их перемещения оказывается меньше скорости движения воды из-за воздействия сил ветра, трения между собой и о берега и воздействия центробежных сил на поворотах сплавной трассы.

При молевом сплаве и сплаве лесосплавных единиц вольницей техническая скорость определяется соотношением

, (99)

где – эксплуатационная скорость течения реки;

– коэффициент перехода от средней поверхности скорости реки к технической скорости движения лесоматериалов (коэффициент замедления), принимаемый равным– прим/с и– прим/с.

Для лесотранспортных единиц при их буксировке (варповании) техническую скорость определяют по формулам:

по течению

, (100)

против течения

, (101)

при отсутствии течения

, (102)

При известном расстоянии проплава и времени чистого ходатехническую скорость лесотранспортной единицы можно определить по формуле

, (103)

При расчете путевой скорости наряду с чистым ходом лесотранспортной единицы учитываются стоянии в пути

, (104)

где – продолжительность стоянок.

При расчете коммерческой скорости кроме стоянок в пути учитываются еще стоянки в пунктах отправления и прибытия

, (105)

где – продолжительность стоянок в пунктах отправления и прибытия.

Путевую и коммерческую скорость принимают во внимание при технологических расчетах транспортирования плотов с буксирной тягой и судов.

Характеристикой водного пути является его лесопропускная способность. Лесопропускной способностью реки (участка реки) называется количество лесоматериалов, которое может беспрепятственно проплыть через расчетный створ за определенный промежуток времени. Соответственно лесопропускная способность может быть часовая, суточная и навигационная. Она различна для молевого и плотового лесосплава и также зависит от параметров лесосплавного хода (ширины, глубины), скорости течения реки, периода стояния сплавных горизонтов воды, размеров сплавляемых лесотранспортных единиц, расположения пунктов пуска леса в сплав, уровня организации лесосплавных работ.

Навигационную лесопропускную способность реки для лесной зоны России при молевом сплаве можно определить по эмпирической зависимости

, (106)

где – эмпирический параметр, учитывающий особенности рельефа, местности и гидрологических условий;

– площадь водосбора (площадь земной поверхности, за счет которой осуществляется питание данной реки);

– показатель степени, характеризующий средние лесопропускные способности реки.

Величины ивзаимосвязаны и колеблются в пределах:от 0,75 до 0,8 при измененииот 0,65 до 1,2.

Приняв ерзание значения и, эмпирическую формулу (106), можно представить в виде

, (107)

Для определения суточной лесопропускной способности реки используют формулу

, (108)

где – рабочее время обслуживания створа реки (обычно 14 ч);

– средняя поверхностная скорость течения реки;

– сжатая ширина лесосплавного хода;

– коэффициент замедления скорости;

– коэффициент заполнения площади лесосплавного хода;

– объем лесоматериалов, плотно размещающихся на 1 м водной акватории.

Коэффициенты изависят от скорости теченияи при измененииот 0,25 до 2,5 м/сизменяется от 0,9 до 0,35, а– от 0,2 до 0,4. При расчетах используют также их произведение, которое равноприм/с иприм/с.

При лесосплаве в течение сплавного сезона из-за изменения уровня воды в реке (высоты стоянки) суточная лесопропускная способность реки изменяется. Поэтому при расчете сезонной лесопропускной способности реки учитывают интервалы времени стояния высоких , среднихи низкихуровней стояния

, (109)

Для определения значений величин, входящих в формулу (176) строят графики зависимостей значений величин от колебаний уровней воды за рассчитываемый период лесосплава. В случае незначительных колебаний уровней расчет можно упростить, взяв средние значения за весь период лесосплава

, (110)

При плотовом сплаве суточную лесопропускную способность реки определяют по формуле

, (111)

где – объем плота или сплоточной единицы;

– средний интервал по времени между лесотранспортными единицами.

При планировании объема лесосплава и расчете сезонной лесопропускной способности рекина отдельных участках реки возможно превышение объема лесосплава над лесопропускной способностью. В этом случае возникает дефицит лесопропускной способности реки

, (112)

Для устранения возможных дефицитов и повышения лесопропускной способности рек в целом проводят мероприятия, направленные на улучшение сплавных путей.

Улучшающие лесосплав мероприятия должны быть направлены на обеспечение: достаточной лесопропускной способности, соответствующей намеченному объему лесосплава; наименьших трудозатрат на проплыв лесоматериалов; габаритов водного пути, соответствующих виду лесосплава; скоростного оптимального режима.

Выполнение указанных требований может быть достигнуто более простыми мелиоративными мероприятиями или более сложными, связанными с выполнением сложных мелиоративных работ.

При более простых мероприятиях производят: очистку берегов водотоков от деревьев, пней и кустарников на ширину 3...5 м при высоких уровнях воды – для прохода рабочих, обслуживающих лесосплав и предотвращения засорения русла от подмыва стоящих близ воды деревьев; очистку русла от отдельных топляков, камней и других предметов, препятствующих сплаву; устранение препятствующих сплаву небольших островов, мысов и т.д.; спрямление русел рек одиночными прокопами, углублением отдельных перекатов; закрытие несплавных рукавов, старых русел и проносов сооружениями простейшего типа; строительство временных плотин. Выполнение указанных простейших мелиоративных мероприятий предусматривается за счет средств лесозаготовительных предприятий.

Если требуется проведение более сложных мелиоративных работ, то создаются специализированные строительные организации. Целесообразность их создания должна увязываться с общим планом транспортного освоения лесных массивов.

Берегоочистительные работы производят с использованием специализированных машин и моторизированного инструмента. Бечевник (береговая полоса) расчищается от растущих деревьев, зарослей кустарника и пней, начиная от урезов воды при меженных горизонтах на ширину с учетом наивысших сплавных горизонтов воды.

Русловыправительные работы выполняют с помощью универсальных агрегатов ЛТ-156 и ЛС-36, созданных на базе трактора ТТ-4. В их комплект входит сменное рабочее оборудование для выполнения различных руслоочистительных, погрузочно-разгрузочных и других видов работ: скрепер, бульдозер, бревнотолкатель, копровое устройство.

Дноуглубительные работы выполняются с помощью земснарядов ЛЕ-23Г и В-37. Они предназначены для работы на участках реки, засоренных затонувшей древесиной. Топляки могут удаляться с помощью гидромонитора.

Топлякоподъемные работы выполняют с помощью агрегатов ЛС-41 и Т-2 (более простого, не имеющего гидромонитора). Агрегаты устанавливаются на понтоне и имеют грейфер для подъема топляков с погрузкой их на специальные суда-шаланды. Производительность агрегата ЛС-41 на подъеме топляков составляет до 120 м³в смену, а Т-32 – до 80 м³в смену. Целесообразно применять специальные топлякоподъемные агрегаты в местах массового скопления затонувших бревен – в лесохранилищах, акваториях лесоперевалочных баз и др.

Эффективным средством улучшения лесосплавных путей является обоновка лесосплавного хода – ограждение, препятствующее разносу лесоматериалов по пойме, их оседанию на отмелях. Обоновку выполняют из отдельных бревен или многобревенных пакетных бонов.

Для обеспечения прохода лесоматериалов и лесотранспортных единиц на перекатах и порожистых участках реки применяют искусственное сужение русла с помощью продольных или поперечных дамб (под углом 60...70° к направлению течения) и полузапруд. В сжатом сечении происходит не только подъем воды, но и за счет увеличения скорости течения размыв наносов. В порожистом дне делают прорезы.

Для регулирования стока лесосплавных рек строят водоподъемные и водосливные плотины. Кроме насыпных: плотин, как правило, постоянных (со сроком службы более 5 лет) применяют временные (со сроком службы менее 5 лет) – каркасного и запанного типа. Водонепроницаемой преградой в них служит гибкий экран. Плотины из гибкого (синтетического) материала быстро разбираются и переносятся с одного створа реки на другой.

Для того чтобы обойти большие пороги, водопады и спрямить большие излучины реки, строят искусственные лесосплавные пути в виде каналов и лотков, используя дорожно-строительную технику общего назначения и специальную лесомелиоративную, указанную ранее.