книги из ГПНТБ / Донской И.П. Водный транспорт леса учебник

объекты на берегу. Эти предприятия или производственные участки носят название лесосплавных рейдов.

Анализируя транспортно-технологическне схемы водного транс­ порта леса, можно видеть, что объемы лесосплава по видам в пунктах отправления и приплава не одинаковы. В частности, по второй схеме предусматривается пуск леса в сплав молем, а при­ бытие— молем, в плотах и частично на судах. Объемы отправле­ ния и прибытия леса на судах также не одинаковы. Более полное

Рис. 2. Структура водного транспорта леса по Союзу ССР (1970 г.)

представление о водном транспорте можно составить, если рас­ смотреть структуру водного транспорта по видам лесосплава по пуску и прибытию в целом по отрасли лесной промышленности [4].

В табл. 2 и на рис. 2 приводятся данные о видах и структуре водного лесотранспорта по предприятиям лесной промышленности. Анализируя табл. 2 и рис. 2, можно видеть, что за указанный пе­ риод выявилась тенденция к сокращению молевого лесосплава по пуску и прибытию, к развитию плотового лесосплава с береговой сплоткой леса и значительному развитию судовых перевозок леса по пуску и прибытию.

Сведения о дальнейших изменениях видов и структуры водного транспорта леса приводятся в гл. XIV.

§3. РАЗВИТИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ

ВОБЛАСТИ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЛЕСА

До Великой Октябрьской Социалистической революции лесо­ сплав проводили частные лесопромышленники. Все работы по ле­ сосплаву выполнялись вручную. Судовые перевозки леса произ-

10

водились в небольших объемах, преимущественно в деревянных, однорейсовых самосплавных судах без буксирной тяги.

За годы советской власти лесосплав из кустарного промысла превратился у нас в самостоятельную новую отрасль лесной про­ мышленности, оснащенную специальным флотом, машинами и ме­ ханизмами.

Развитие техники и технологии водного транспорта леса, ох­ ватывающего лесосплав и судовые перевозки леса, осуществля­ лось на научной основе. Для этой цели в 1932 г. был создан Цент­ ральный научно-исследовательский институт водного лесотранспорта и гидротехники в Ленинграде (ЦНИИ лесосплава) и его Волжско-Камский филиал в Казани. В 1965 г. этот филиал реор­ ганизован в Волжско-Камский научно-исследовательский и конст- рукторско-технологический институт водного транспорта леса (ВКНИИВОЛТ).

Кроме этих двух институтов, в настоящее время научно-иссле­ довательские и опытно-конструкторские работы в области водного транспорта леса ведут отделы комплексных научно-исследователь­ ских и проектных институтов: Гипролестранс в Ленинграде, ЦНИИМЭ в Москве, СевНИИП в Архангельске, КарНИИЛП в Петрозаводске, Коми Гипрониилеспром в Сыктывкаре, СибНИИЛП в Красноярске, Тюменской НИИПЛесдрев в Тюмени.

Координацию научных исследований в области водного лесо-

В настоящее время подготовку лесных инженеров со специализа­ цией по водному транспорту леса ведет также Московский лесо­ технический институт, Архангельский лесотехнический институт, Белорусский технологический институт, Поволжский политехниче­ ский институт и Сибирский технологический институт. Все эти вузы имеют хорошо оборудованные лаборатории и кабинеты вод­ ного транспорта леса, гидравлики, лесосплавных путей и гидро­ технических сооружений для учебных занятий и научно-исследо­ вательской работы.

Существенный вклад в развитие науки и техники в области водного транспорта леса внесли профессора: Б. Ю. Калинович, А. Н. Рахманов, Л. И. Пашевский, А. А. Труфанов, Г. А. Манухин; доценты: А. Н. Лебедев, С. Я. Мучник, инженеры: Н. Н. Орлов, Т. И. Логинов, А. М. Шавров и другие.

Большую научно-исследовательскую работу в области судо­ вых перевозок леса и плотового лесосплава по судоходным путям ведут научно-исследовательские и учебные институты Министер­ ства речного флота РСФСР.

В результате научных исследований и опытно-конструкторских работ, выполненных указанными институтами и вузами, разрабо­ таны основы теории водного транспорта леса в области мелио­ рации рек, наплавных лесонаправляющих и лесозадерживающих

11

сооружений, организации и механизации первоначального лесо­ сплава, механизации рейдовых работ, конструкции плотов и со­ противления их движению в различных условиях плавания, судо­ вых перевозок леса и лесоперевалки, а также созданы специальные машины, механизмы и оборудования для основных и вспомогатель­ ных видов лесосплавных работ.

На сплаве используются как обычные для лесной промышлен­ ности машины и механизмы: тракторы, бульдозеры, лебедки, кра­ ны, экскаваторы, так и специальные лесосплавные машины и ме­ ханизмы: сплоточные машины, агрегаты береговой сплотки, пат­ рульные суда для первоначального сплава, буксирные катера для рейдовых работ, грузовые теплоходы, такелажницы, агрегаты для разборки запанных пыжей в лесохранилищах, сплоточные маши­ ны, топлякоподъемиые агрегаты, механические и гидравлические ускорители продвижения леса на рейдах и ряд другого оборудо­ вания.

Используемые на лесосплаве машины и механизмы обеспечили в 1972 г. механизацию работ по фазам производства: береговая сплотка 96%, сброска леса на воду 73%, первоначальный сплав

свои преимущества и недостатки. К основным преимуществам вод­ ного лесотранспорта следует отнести сравнительно малые эксплу­

шевизну водного лесотранспорта и малую капиталоемкость его, относятся: наличие готового пути; отсутствие необходимости в по­ движном составе при молевом и плотовом лесосплаве; сравни­ тельно малый вес подвижного состава на 1 г груза при перевозках леса на судах; отсутствие необходимости средств тяги при моле­

12

графика, при малых скоростях, обычно характерных для водного транспорта леса, сопротивление движению по рельсам значительно превосходит сопротивление движению на воде.

К основным недостаткам водного лесотранспорта относится его сезонность, сравнительно малые скорости доставки грузов, значи­ тельные потери леса при лесосплаве. Перерыв в лесосплаве на длительный срок вызывает необходимость создания складов боль­ шой емкости в пунктах отправления и приплава. Сезонность вод­ ного транспорта приводит к неравномерности распределения ра­ бот в течение года.

Малые скорости доставки грузов и сезонность водного лесо­ транспорта требуют значительного объема оборотных средств, не­ обходимых для нормального функционирования лесозаготови­ тельных и лесосплавных пред­ приятий.

плава — 4%, прочие потери 15%. Потери древесины при лесосплаве могут и должны быть значительно сокращены в результате прове­ дения соответствующих мероприятий.

Несмотря на недостатки, водный транспорт в настоящее время занимает ведущее положение в перевозках леса от нижних скла­ дов леспромхозов до потребителей. Вывозка леса к водным путям по Минлеспрому СССР в 1970 г. составила 54%, к железным доро­ гам 40% и к потребителям 6%.

Широкое использование водного транспорта для перевозок леса объясняется его сравнительной дешевизной и сравнительно малыми размерами капитальных вложений. В 1970 г. комплексная

Минлеспрома СССР и Минречфлота РСФСР, обеспечивающие выполнение всей транспортной работы, составляют 1,24 коп. на 1 м31 км.

13

Для сравнения приведем аналогичные показатели для грузосборочных автомобильных дорог, получающих в Союзе ССР широ­ кое развитие. По данным Гипролестранса [64], себестоимость вы­

Эффективность водного транспорта леса более полно может быть выявлена расчетом суммы приведенных затрат СЗ* по фор­

Глава II ОСНОВЫ РЕЧНОЙ ГИДРОЛОГИИ

§1. ПОНЯТИЕ О ГИДРОЛОГИИ, ЕЕ ЗАДАЧИ

ИЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЛЕСА

Гидрология-—это наука о водах земного шара, их распределе­ нии, режиме и деятельности. Вследствие большого разнообразия водных объектов и различия в методах их изучения, гидрология разделяется на три по существу самостоятельные области науки: океанологию, гидрогеологию и гидрологию суши.

Океанология рассматривает физические, химические и биологи­ ческие процессы, происходящие в Мировом океане. Гидрогеология изучает происхождение, распространение, режим и свойства под­ земных вод. Гидрология суши занимается изучением поверхност­ ных вод, расположенных внутри материков, образуя при этом три самостоятельных направления — гидрологию рек («речную гидро­ логию»), гидрологию озер и гидрологию болот.

Большинство практических инженерных задач связано с ис­ пользованием рек. Вследствие этого гидрология суши и, в особен­ ности, ее часть, посвященная речной гидрологии, получили наиболь­ шее развитие. В настоящее время под термином «Гидрология» часто подразумевают только гидрологию суши, сужая таким об­ разом общее определение этой науки.

Р е ч н а я г и д р о л о г и я — раздел гидрологии суши, изучаю­ щий гидрологический режим рек, т. е. закономерные изменения во времени: уровней и расходов воды, количества переносимого по­ током твердого материала (наносов), формы и размеров русла реки, ледовых явлений и некоторых других элементов. Одним из

14

разделов гидрологии рек является гидрография — изучение и опи­ сание конкретных водных объектов с характеристикой их положе­ ния, размеров, режима и местных условий.

Для изучения гидрологического режима реки проводятся си­ стематические измерения элементов этого режима — уровней воды, глубин, расходов воды, уклонов и т. д. Методы измерений и наблю­ дений разрабатываются в специальном разделе гидрологии, назы­ вающемся г и д р о м е т р и я . На основе данных наблюдений про­ изводятся гидрологические расчеты, определяющие величину раз­ личных характеристик гидрологического режима с заданной вероятностью их повторения, как например максимальный уровень воды в створе проектируемого моста с вероятностью превышения этого уровня один раз в 100 лет.

Гидрологический режим реки формируется под воздействием метеорологических факторов, изменчивых и носящих обычно слу­ чайный характер. В связи с этим в гидрологических расчетах ис­ пользуются методы математической статистики и теории вероят­ ности. При изучении законов формирования и деформаций русла (руслового процесса), базовыми дисциплинами являются гидрав­ лика и гидромеханика.

Изучение режима рек началось в нашей стране давно, но как самостоятельная научная дисциплина гидрология сложилась толь­ ко после Великой Октябрьской Социалистической революции. Большую роль в развитии гидрологии сыграл созданный в 1919 г. Государственный гидрологический институт (ГГИ), возглавивший руководство всеми работами по изучению водных ресурсов СССР. В последующие годы советскими учеными были проведены круп­ ные исследования в области гидрологии суши. К их числу можно отнести работы по теории речного стока Д. И. Кочерина, Д. Л. Со­ коловского, А. В. Огиевского, Б. Д. Зайкова, К. П. Воскресенского и других, а в области русловых процессов — исследования М. А. Великанова, И. И. Леви, В. Н. Гончарова и некоторых дру­ гих ученых.

Гидрология имеет исключительное значение для всех областей народного хозяйства, связанных с использованием рек-—гидро­ энергетики, водного транспорта, водоснабжения, мелиорации зе­ мель, рыбного хозяйства и т. д. К гидрологическим расчетам при­ ходится прибегать и в таких, например, областях, как дорожное строительство (проектирование мостов) или промышленное и гражданское строительство (выбор незатопляемых площадок и ог­ раждение территорий от затопления).

При проектировании водного транспорта леса гидрологические расчеты позволяют установить такие важнейшие технологические показатели, как возможная продолжительность навигации, лесопропускная способность реки, расчетные скорости течения по участ­ кам реки в разные периоды навигации и т. д. На основании гид­ рологических расчетов проектируются и все инженерные соору­ жения, обеспечивающие проведение лесосплава — запани, плотины, русловыправительные сооружения и прочие.

15

В учебнике «Водный транспорт леса» в соответствии с програм­ мой этой дисциплины даются лишь основы гидрологии и изла­ гаются некоторые гидрологические расчеты, наиболее часто встре­ чающиеся при проектировании лесосплавных сооружений. Для бо­ лее широкого знакомства с гидрологией и всеми ее методами сле­ дует обращаться к специальным курсам [9], [39], [62].

§ 2. РЕКИ, РЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ И БАССЕЙНЫ

Рекой называется постоянный водоток, текущий в разработан­ ном им русле и питающийся стоком атмосферных осадков с пло­ щади своего бассейна.

Все реки, как правило, несут свои воды в озера, моря или океаны. Исключением являются некоторые реки в засушливых об­ ластях, когда из-за больших потерь воды на испарение и фильтра­ цию в грунт река теряется в песках.

Реку, впадающую в океан, море или крупное озеро, называют главной рекой. Реки, впадающие в главную реку, считаются при­ токами первого порядка; реки, впадающие в эти притоки — прито­ ками второго порядка и т. д. Главная река с ее притоками (всех порядков) образует речную систему. В принципе, в качестве глав­ ной реки может рассматриваться любая река, замыкающая опре­ деленную речную систему. Так, можно рассматривать речные си­ стемы рек Камы, Вятки или Вычегды, принимая в каждом случае названные реки за главные, и уже от них отсчитывать порядок при­ токов.

Начало реки называется истоком. На реках, начинающихся в болотах, за исток принимается место, где появляется поток с по­ стоянным руслом. Истоком реки, начинающейся из озера, счи­ тается створ в месте выхода реки. За исток некоторых рек прини­ мается место слияния двух рек другого названия — например, река Северная Двина образуется от слияния Малой Северной Двины и Вычегды.

Устьем реки называется место впадения ее в море, озеро или другую реку. Если река в нижнем течении делится на ряд прото­ ков, за ее устье принимается устье самого крупного рукава. Иногда

измеренное по стрежню реки с учетом всех извилин. По стрежню же реки размечают и ее километраж, отсчитываемый обычно от устья реки.

Степень извилистости реки или ее участка оценивается коэффи­ циентом извилистости, равным отношению истинной длины рас­ сматриваемого участка к длине прямой, соединяющей концы этого участка.

Питание реки водой осуществляется за счет стока в нее поверх­ ностных осадков и поступления грунтовых вод. Часть земной по-

16

можно определить площадь водосбора в любом створе реки уже без дополнительного планиметрирования.

Иногда строят двусторонний график нарастания площади во­ досбора— отдельно для каждого берега. В этом случае площадь

км от^/стья\

\\ \

\ [

Рис. 5. Построение графика нарастания площади водосбора

водосбора в створе реки F определяется как сумма площадей во­ досбора с правого и с левого берегов:

некоторые его показатели, к важнейшим из которых относятся

щий неравномерность нарастания водосборной площади по пра­ вому и левому берегам, определяемый по формуле

18

к о э ф ф и ц и е н т ы о з е р н о е т и , з а б о л о ч е н н о с т и и л е ­

§ 3. РЕЧНОЕ РУСЛО, ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ И УСТОЙЧИВОСТЬ

Элементы речного русла. Реки протекают по вытянутым в длину понижениям земной поверхности, называемым речными долинами. Системы долин, объединенных общей направленностью, образуют речные системы.

Форма поперечного профиля речной долины зависит от геоло­ гического строения ее склонов, общего рельефа местности, геоло­

протекающих по равнине. Степень заполнения долины речным по­ током меняется вследствие сезонных и многолетних колебаний стока.

Наиболее пониженная часть дна долины, занятая речным пото­ ком, называется руслом реки. Часть русла, которая всегда, даже при самых малых расходах воды, заполнена потоком, представ­ ляет собой меженное русло. Наконец, часть долины, заполняемая потоком только при паводках, ежегодно или хотя бы раз в не­ сколько лет (в многоводные годы), называется поймой реки.

Линии перелома поперечного профиля долины от русла к пой­ ме называются бровками реки, а линии пересечения водной по­ верхности с берегами — урезами воды. Расстояние между урезами воды в поперечном профиле, называемое шириной реки по зеркалу воды, меняется в зависимости от уровня.

Часть поперечного сечения русла, заполненная в данное время водой, называется живым сечением. Площадь живого сечения со подсчитывается по поперечному профилю, построенному на осно­ вании промеров глубин.