Значение параметра Фр%, входящего в эту зависимость определяют по данным таблицы .

Максимальный расход 10 – процентной обеспеченности рассчитывают по этой же схеме, но в формулу k_р%=Ф_р%*C_υ+1 подставляют коэффициент вариации максимальных расходов воды C_υ и коэффициент асимметрии, вычисленный по формуле: C_s=2C_υ

Результаты расчётов в табл. 1.1.

Определим среднегодовой расход воды Q_ср.р% при 10, 50 и 90% обеспеченности:

C_{s сред}=2*С_v=0,566≈0,6

Ф_10%=1,308 Ф_50%=-0,045 Ф_90%=-1,245

k_10%=1,308*0,281+1=1,37 Q_{год.ср 10%}=1,37*19,89=27,2 м³/с

k_50%=-0,045*0,281+1=0,987

k_90%=-1,245*0,281+1=0,65

Определим максимальный расход воды Q_ср.р% при 10, 50 и 90% обеспеченности:

C_{s сред}=2*С_v=0,742≈0,7

Результаты расчета гидрологических характеристик опорного водомерного поста заносим в таблицу 1.1. По полученным значениям гидрологических характеристик опорного водомерного поста определяют гидрологические характеристики реки в расчетных лимитирующих створах и в створе передерживающей запани.

Среднегодовые расходы воды 50- и 90- процентной обеспеченности в расчетных створах определяют по формуле:

Q_р.с.=Q_оп*F_р.с./F_оп.

где Q_оп – среднегодовой расход расчетной обеспеченности в опорном створе (см. табл. 1.1.).

F_р.с. и F_оп – площади водосбора реки в расчетном и опорном створах, устанавливают по графику (см. рис.1.2.).

F_оп=1983,5 км²; F_л.с.1=1740 км²; F_л.с.2=720 км²

расчетный створ №1

Q_{р.с. 90%}=12,9*1797/1983,5=11,69 м³/с

Q_{р.с. 50%}=19,63*1797/1983,5=17,78 м³/с

расчетный створ №2

Q_{р.с. 90%}=12,9*533/1983,5=3,47 м³/с

Q_{р.с. 50%}=19,63*533/1983,5=5,27 м³/с

расчетный створ запани

Q_{р.с. 10%}=27,2*1665/1983,5=22,8 м³/с

Q_{р.с. 50%}=19,63*1665/1983,5=16,5 м³/с

Далее вычисляют среднедекадные расходы воды 50-процентной и 90-процентной обеспеченности по зависимости:

Q_дек.ср.=Q_р.с.*k_дек

Значения декадных модульных коэффициентов k_дек принимаем по данным таблицы П.2.5.

Все результаты гидрологических расчетов в расчетных створах записывают в таблицу 1.3., по ним для всех расчетных створов строят гидрограф – кривую зависимость Q=f(t) (см. рис.1.4.а, рис.1.4.б, рис.1.4.в, рис 1.4. г).(приложение 1)

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.=447,90 м³/с; F_с.з.=1665 км²; F_оп=1983,5 км²;

Q_{мак.зап.}= 447,90 *(1665 /1983,5)^0,83=387,3 м³/с

Таблица 1.3.

Значения гидрологических характеристик расчетных лимитирующих створов и створа запани.

№ п.п.	Характеристики	Значения характеристик
		Опорный водомерный пост 90% обеспеченности	Для лимитирующих створов 90% обеспеченности			Для створа запани при проценте обеспеченности
			№1	№2	10%		50%
1.	Площадь водосбора реки, км2	1983,5	1797	533	1665		1665
2.	Среднегодовой расход воды расчетной обеспеченности, м3/с	12,9	11,69	3,47	22,8		16,5
3.	Среднедекадные расходы воды, м3/с
	апрель III 2,7	32,25	29,225	8,675	968,25		41,25
	май I 4,1	51,6	46,76	13,88	1549,2		66
	май II 7,3	96,75	87,675	26,025	2904,75		123,75
	май III 3,8	51,6	46,76	13,88	1549,2		66
	июнь I 2,4	32,25	29,225	8,675	968,25		41,25
	июнь II 1,1	15,48	14,028	4,164	464,76		19,8
	июнь III 0,8	10,32	9,352	2,776	309,84		13,2

Для расчетных створов необходимо построить кривые зависимости средней глубины русла реки, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды. С этой целью по данным таблицы П.2.8. для каждого расчетного створа строим поперечный профиль реки (см. рис.1.5.а, рис.1.5.б, рис 1.5. в).(приложение 1)

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

Z_ср.дн.=ΣZ_дн./n,

где ΣZ_дн – сумма отметок дна меженного русла в промерных точках;

n – число принятых промерных точек.

Лимитирующий створ №1.

Z_ср.дн.=(25,6+25,7+25,5+25,5+25,4+25,4)/6=25,5 м.

Лимитирующий створ №2.

Z_ср.дн.=(50,6+50,3+50,7+51)/4=50,65 м.

Запань.

Z_ср.дн.=(35,2+35,3+35,7+35,6)/4=35,45 м.

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 следующих отметок уровня воды:

ω_п=ω_п-1+0,5*(B_п-1+B_п)*(Z_п-Z_п-1)

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 шераховатости 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, м	Ширина русла реки по урезу воды В, м	Площадь живого сечения русла реки W, м2	Средняя глубина створа реки hср, м	Коэффициент Шези c, м2/с	Средняя скорость потока V, м/с	Расход воды Q, м3/с
Лимитирующий створ №1
1	25,4	0	0	0	0	0	0
2	26,4	30,6	15,3	0,5	33,60	0,3	4,6
3	26,9	35,6	31,85	0,89	38,90	0,4	12,7
4	29	40	111,23	2,78	51,70	1,02	113,5
5	31,2	44,9	204,62	4,6	58,60	1,15	306,9
Лимитирующий створ №2
1	50,3	0	0	0	0	0	0
2	51	15,4	5,39	0,35	25,6	0,26	1,4
3	51,7	20,2	17,85	0,88	32,3	0,52	9,3
4	53,4	20,9	52,78	2,53	41,9	1,15	60,70
5	55,5	25,9	101,9	3,1	44,2	1,35	151,70
Створ запани
1	35,2	0	0	0	0	0	0
2	35,7	15	3,9	0,25	25,2	0,2	0,78
3	36,9	24	27,6	1,15	36,9	0,6	16,6
4	39	29,5	83,8	2,8	46,2	1,2	100,6
5	41,2	34	153,7	4,5	51,9	1,7	261,3

По результатам расчетов строим кривые зависимости:

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

Далее переходим к установлению продолжительности плотового и молевого лесосплава.

Определи 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=0,1 м.

h_{спл.мол}=0,55*0,8+0,15=0,58 м

Створ №1: Zспл.мол=Zср.дна+hспл.мол.=25,5+0,58=26,08 м

Створ №2 : Zспл.мол=50,65+0,58=51,23 м

Запань: Zспл.мол = 35,45+0,58= 36,03 м

Гидравлические характеристики потока для расчетных створов в период лесосплава сведем в таблицу 1.5.

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	2,9	0,58	0,58
2	Минимальный сплавной уровень, м	28,4	26,08	51,23
3	Дата начала сплава	10.05	20.05	21.05
4	Дата окончания сплава	20.05	15.07	24.06
5	Продолжительность сплавного периода	10	55	34
6	Ширина реки, м
	в начале периода	38,0	38,0	21
	в конце периода	38,0	29,5	16,6
	средняя для периода	38,0	33,75	18,5
7	Средняя скорость течения по живому сечению, м/с
	в начале периода	0,4	0,4	0,28
	в конце периода	0,4	0,15	0,01
	средняя для периода	0,4	0,275	0,145

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	10	55	34
2.	Средняя скорость течения по живому сечению, м/с	0,4	0,275	0,145
3.	Ширина реки, м	38	33,75	18,5
4.	Тип, категория, группа и степень трудоемкости реки	II	II	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 согласно данным задания подраздела 1.8 и 1.9 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	Место расположения склада, км от устья		Емкость склада в тыс. м3
приток №1	65	5	25	5,0	-		-
склад №1	-	-	-	-	60		300
склад №2	-	-	-	-	140		90
		Итого	25		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 (принимаем из таблицы 1.5, п. 7).

V_пов1=1,25*0,275=0,34 м/с

V_пов2=1,25*0,145=0,18 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.

B_c1 = 0,58*33,75=19,57 м

B_c2 = 0,62*18,5=11,47 м

β – коэффициент заполнения лесосплавного хода.

Величина коэффициентов k_c и β учитываются совместно в виде их произведения (k_c*β), 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*1,25*0,3*33,75*0,58*14*0,2009=13007,1 м³/сут

N_сут=3600*0,175*1,25*0,28*18,5*0,62*14*0,2009=7113,4 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, T_мол1=46 сут., T_мол2=34 сут.

Тогда Т₁=46-40/11,34=42,47; Т2=34-95/10,6=25,04

l – расстояние от расчетного створа до нижней границы участка

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

Для участка № 1

V_гол.=3,6*k*V_пов.*t=3,6*0,8*0,375*14=15,12 км/сут

V_хв.= 3,6*k*V_пов.*t=3,6*0,6*0,375*14=11,34 км/сут

Для участка №2

V_гол.=3,6*k*V_пов.*t=3,6*0,8*0,35*14=14,1 км/сут

V_хв.= 3,6*k*V_пов.*t=3,6*0,6*0,35*14=10,6 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.

Таблица 1.9.

Расчет сплавопропускной способности реки.

№№п.п.	Наименование параметров	Значения параметров для участков
		1	2
1	Средняя поверхностная скорость течения, м/с	0,34	0,18
2	Средняя за сплавной период ширина расчетного створа реки, м	33,75	18,5
3	Коэффициент ε	0,58	0,62
4	Сжатая ширина сплавного хода Bc=ε*B, м	19,57	11,47
5	Произведение коэффициентов kc*β	0,175	0,175
6	Параметр q=π*dср/4	0,171	0,171
7	Число часов работы в сутки	14	14
8	Суточная сплавопропускная способность реки N, м3/сут	13007,1	7113,4
9	Продолжительность сплавного периода	55	34
10	Расстояние от расчетного створа до нижней границы участка l, км	40	70
11	Скорость движения головы сплава Vг, км/сут	15,12	14,1
12	Скорость движения хвоста сплава Vх, км/сут	11,34	10,6
13	Расчетная продолжительность сплавного периода T, сутки	51,47	25,04
14	Сезонная сплавопропускная способность участков реки Nсез, тыс.м3/сезон	669,5	178,1

По данным таблиц 1.7 и 1.8 строим совмещенный график грузопотока и сплавопропускной способности (рис.1.6). (приложение 1) Анализ данного графика показывает, что дефицит сплавопропускной способности отсутствует, следовательно, никакие мероприятия по увеличению сплавопропускной способности реки не нужны. Длины дистанций по каждому из участков наметим в пункте 3.2.

4. Гидрологическая характеристика берегового плотбища.

В соответствии с исходными данными объем береговой сплотки составит 60 тыс.м³. В соответствии с «Инструкцией по проектированию, строительству и эксплуатации плотбищ» расчетная обеспеченность минимального уровня воды за период вывода плотов принимается 95% в многолетнем ряду. Продолжительность вывода плотоединиц колеблется в пределах 5-30 дней. В настоящей работе принимаем три периода продолжительности вывода пучков береговой сплотки – 5, 10 и 15 дней. Для этих периодов рассчитываем минимальные уровни воды расчетной обеспеченности на территории плотбища.

По таблице П.2.6. устанавливаем для каждого года минимальные уровни воды по опорному водомерному посту в течение расчетного периода вывода грузоединиц межнавигационной сплотки. Под минимальным подразумевается наименьший суточный уровень воды за расчетный период. Значение минимального уровня зависит от продолжительности расчетного периода. Значения уровней записываем во вторую графу таблицы 1.10.

Таблица 1.10.

К расчету средних значений минимальных уровней воды на плотбище и коэффициентов вариации.

Расчет средних минимальных уровней за период наблюдений и коэффициентов их вариаций проводят по той же методике, что и среднегодовых расходов, рассмотренных в первом параграфе настоящего раздела.

Найдем H_пл.ср=( H_пл.1+…+ H_пл.15)/15

Модульный коэффициент для каждого года устанавливают по формуле:

K= H_пл./ H_пл.ср

Удобно расчет минимальных уровней воды 90% обеспеченности вести в последовательности, записанной в таблице 1.11.

Таблица 1.11.

Расчет минимальных уровней воды 90% обеспеченности на территории берегового плотбища.

№№ п.п.	Расчетные характеристики	Значения характеристик при продолжительности расчетного периода, суток
		5	10	15
1	Средний минимальный уровень воды за период наблюдений Hгод ср.	330	304	270
2	Коэффициент вариации Cυ	0,13	0,15	0,14
3	Коэффициент асимметрии Cs	0,26	0,3	0,28
4	Отклонение ординаты кривой обеспеченности от средины при Cυ=1 и p=90%	-1,246	-1,24	-1,244
5	Модульный коэффициент K	0,838	0,814	0,826
6	Гарантированный уровень воды 90% обесп-ти H90% ,см	276	247,5	222,7
	Гарантированный уровень воды 90% обесп-ти H90% , м	2,76	2,475	2,227
7	Отметка гарант-го ур-ня воды 90% обесп-ти Z90%	29,9	29,7	29,4

Первые три строки таблицы 1.11 заполняем по данным вышеприведенного расчета.

При расчете пользуемся формулами:

C_sH=2C_υH

k_90%=Ф_90%*C_υ+1

H_90%=k_90%*H_год.ср.

Отметки минимальных уровней воды устанавливают по формуле:

Z_90%=H_90%+Z_0.гр

где Z_0.гр – отметка нуля водомерного поста на береговом плотбище, Z_0.гр=27,2 см.

По данным седьмой строки таблицы 1.11 строим кривую минимальных уровней воды весеннего половодья за различные периоды сплава.(1)

2. Организация работ на приречном складе.