Введение к работе
Актуальность темы. Гидротехнические сооружения, строительство которых развернулось в конце 40-х - начале 50-х годов XX века в нашей стране на базе широкого использования богатейших водных ресурсов, вызвали кардинальные изменения гидрологических условий водных путей, в корне изменили ландшафтную картину территорий, а также хозяйственную деятельность населения проживающего рядом с этими объектами.
Ко всему прочему, возникли проблемы гидроэнергетического характера. Предполагалось, что затопленная древесина так и останется на корню до полного разложения на дне водохранилищ. Однако, подмываемая подводными течениями, она начинает всплывать и перемещаться по акватории. Другая часть затопленной древесины непредсказуемо движется в водах водохранилища в направлении входных отверстий турбин ГЭС, перекрывая их. Кроме того, деревья, находящиеся на берегу водохранилищ, подмываются во время паводков, а также в весенний период в результате резкого повышения уровня верхнего бьефа водохранилища, оказываются в воде и в конечном итоге - у тела плотины ГЭС. По результатам исследований, такие явления имеют место на большинстве ГЭС. Так как на сбор такой древесины обычно нет средств, она превращается в топляк, опускается на дно, усугубляя и без того не благоприятную экологическую обстановку.
По разным данным на акваториях водохранилищ ГЭС Ангаро - Енисейского региона находится более 4 млн.м плавающей древесной массы, затоплено более 22 млн.м древесины, а также сотни тысяч кубометров обсохшей древесины разбросано по берегам. Наличие такого большого объема древесной массы оказывает негативное влияние на экосистемы водных объектов на территории Сибири. Произошло ухудшение общей экологической обстановки в затопленных зонах водохранилищ. Резко ухудшилось качество воды, сократилось количество нерестовых рыб, стало невозможно использовать воду в качестве питьевой.
Очистка берегов водохранилищ от обсохшей древесины с целью ее дальнейшей транспортировки к местам переработки на товарную продукцию является актуальной и своевременной, поскольку это позволит восстановить экологическое равновесие водных бассейнов, где ранее формировалось ложе водохранилища; увеличить объемы древесного сырья без увеличения объемов вырубки леса.
Целью работы является вовлечение в производство дополнительного объема древесного сырья без увеличения объемов вырубки леса и улучшение экологического состояния водохранилищ, путем разработки способов сбора и транспортировки древесины в береговой зоне.
Задачи исследований:
Провести анализ и дать классификацию существующих технологий и оборудования для сбора и транспортировки древесины в акватории водохранилищ и в береговой зоне.
Разработать принципиально новые конструкции устройств для сбора и транспортировки древесины в береговой зоне, обеспечивающие ее доставку в акваторию или в суда.
Разработать математическую модель процесса доставки древесины с береговой зоны с учетом остойчивости плавучего основания устройства для сбора и транспортировки.
Определить технические и технологические параметры устройств для сбора и транспортировки древесины с берегов.
Определение возможности использования деревьев с размываемой береговой зоны водохранилищ в качестве опор для канатно-блочной системы устройств для сбора и доставки древесины.
Разработка технологических мероприятий по сбору и транспортировке древесины в береговой зоне водохранилищ.
Методы исследования. При разработке методики определения технических характеристик устройств для сбора и транспортировки древесины применялись методы математического анализа, математического моделирования с использованием современных средств вычислительной техники.
При выполнении теоретических и экспериментальных исследований применялись методы математической статистики, теории вероятности и теории планирования эксперимента.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель процесса доставки древесины с береговой зоны водохранилищ с учетом остойчивости плавучего основания устройства для сбора и транспортировки.
Теоретически выведены математические зависимости для определения технических и технологических параметров устройств для сбора и транспортировки древесины с берегов.
Получены математические зависимости, описывающие процесс воздействия усилий от канатной установки на деревья сосны береговой зоны, и уравнения регрессии в различных почвенно-грунтовых условиях, на основании которых можно сделать вывод о возможности использования деревьев в качестве опор канатно-блочной системы.
Практическая значимость. Разработаны технологические схемы для доставки обсохшей древесины с берегов в акваторию или на плавучее основание на базе новых устройств для сбора и транспортировки. Новизна уст-
ройств подтверждена патентами РФ на полезную модель №83737, №83759, №83767.
Результаты исследований и методика определения технических характеристик названных устройств могут быть использованы при конструкторской разработке новой техники, а также при унификации и модификации существующей. Представленные научные знания могут быть использованы в учебном процессе средне - профессиональной, высшей школы при подготовке по направлениям лесопромышленного профиля.
Положения, выносимые на защиту.
Методика расчета максимального веса транспортируемого груза из условий прочности тягового органа и непревышения допускаемого значения дифферента устройств для сбора и транспортировки древесины.
Математическая модель процесса работы устройства для сбора и транспортировки древесины в береговой зоне водохранилищ.
Математические зависимости для определения технических и технологических характеристик устройств для сбора и транспортировки древесины в береговой зоне.
Математические зависимости, описывающие процесс воздействия усилий от канатной установки устройства на деревья сосны береговой зоны в различных почвенно-грунтовых условиях.
Технологические схемы сбора и транспортировки древесины с берегов водохранилищ с помощью новых устройств.
Обоснованность и достоверность результатов.
Подтверждается аргументированностью принятых допущений и использованием современных методов фундаментальной науки при теоретических исследованиях, сходимостью результатов экспериментальных исследований с расчетными.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались о обсуждались на международных конференциях: «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2009), межрегиональной научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (Братск 2009), научно-технической конференции студентов и магистрантов «Молодая мысль - развитию лесного комплекса» (Братск 2006). Материалы исследований экспонировались на международных выставках - ярмарках «Сиблесопользование 2007-2009». В 2009 году в составе общей экспозиции результаты работы отмечены золотой медалью выставки.
Работа выполнена в разрезе единого заказ - наряда федерального агентства по образованию РФ «Рациональная переработка и воспроизводство лесных ресурсов на основе природоохранных мероприятий и моделиро-
вание процессов лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств с целью минимизации количества отходов»(2008-2009гг.).
Публикации: по результатам диссертационного исследования опубликовано 6 печатных работ, из них 1 в издании рекомендованном ВАК, получены 3 Патента РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций и приложений, общим объемом 134 страниц машинописного текста, содержит 66 иллюстраций, 11 таблиц и список литературы, включающий 112 наименований.
Похожие диссертации на Обоснование способа сбора и транспортировки древесины в береговой зоне водохранилищ
