CC BY
109
УДК 627 В.П. Корпачев, А.А. Андрияс, А.И. Пережилин
ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ПЛАВАЮЩЕЙ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ НА ВОДОХРАНИЛИЩАХ ГЭС СИБИРИ
Гидротехническое строительство породило целый ряд экологических проблем, оказывающих непосредственное влияние на окружающую природную среду, решение которых сопряжено со значительными затруднениями как научного, так и экономического характера. В статье представлен обзор существующих технологий сбора древесины с акватории и берегов водохранилищ ГЭС Сибири.
Ключевые слова: водохранилище, технология, древесная масса, система машин, кошель, очистка.
V.P. Korpachev, A.A. Andriyas, A.I. Perezhilin
ISSUES OF THE FLOATING WOOD PULP DEVELOPMENT INTHE SIBERIANHESWATER BASINS
Hydraulic engineering has generated variety of the environmental problems that have direct impact on natural environment. Solution of these problems is integrated with considerable difficulties both scientific and economic. Review of the existing technologies forwoodtaking from water area and the banks of the Siberian HESwater basins is given in the article.
Key words: water basin, technology, wood pulp, machine system, bag boom, clearing.
Введение. Гидротехническое строительство, связанное с перемещением огромных масс грунта, перераспределением стока, созданием водохранилищ с запасами воды в тысячи кубических метров и большими глубинами, затоплением пахотных угодий и лесов, оказывает влияние на природную среду как непосредственно, так и косвенно. При этом воздействие на окружающую среду, как правило, сказывается не сразу, а по истечении нескольких лет.
Гидротехническое строительство породило целый ряд экологических проблем, оказывающих непосредственное влияние на окружающую природную среду, решение которых сопряжено со значительными затруднениями как научного, так и экономического характера.
Одним из отрицательных факторов воздействия на окружающую среду является засорение и загрязнение водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского региона (АЕР) плавающей, затопленной и полузатопленной древесиной, очистка водохранилищ от которой позволяет решить две глобальные проблемы:
- локализовать источники загрязнения водоемов;
- вовлечь в производство дополнительные лесные ресурсы.
Цель исследований. Определение объемов затопленной и плавающей древесины на водохранилищах ГЭС Сибири и анализ существующих технологий и технических средств для ее сбора и транспортировки.
Результаты исследований и их обсуждение. Особенность строительства ГЭС в Сибири заключается в том, что водохранилища создаются на лесопокрытых территориях.
Установленная на стадии проектирования экономическая нецелесообразность проведения лесосвод-ки на участках, где запас древесины на 1 га меньше 50 м3 [3], послужила причиной отказа от лесосводки и проектного затопления в ложах водохранилищ: Саяно-Шушенского, Красноярского и Курейского - 2,85 млн м3 древесины; Усть-Илимского и Братского - 5,6; Богучанского - 2,2 млн м3. Таким образом, проектный объем затопляемой древесины в ложах водохранилищ ГЭС АЕР должен был составить 10,7 млн м3. Однако в действительности ввиду различных причин объем затопленной древесины оказался значительно больше. В ложе водохранилищ АЕР было затоплено 22,7 млн м3, а с учетом проектного объема затопления в ложе водохранилища Богучанской ГЭС (2,0 млн м3) этот объем увеличится до 24,7 млн м3.
Основные показатели объемов лесосводки и лесоочистки древесины, намеченной к затоплению на водохранилищах АЕР, приведены в табл. 1.
Для разработки оборудования и повышения эффективности технологии сбора плавающей древесины необходимо знать ее фракционный состав. Выполненные кафедрой ИВР СибГТУ натурные исследования на водохранилищах АЕР выявили фракционный состав древесины, который представлен в табл. 2 [4].
Таблица 1
Лесотаксационная характеристика лож водохранилищ АЕР
Водохранилище (год заполнения)
Показатель О (У) & о о ск о X о то О) СУ) & о !а£ О Саяно-Шушенское (1986) Богучанское1 Братское (1975) Ю СУ) & о о с; - і— о > Всего
Площадь затопления, тыс. га 175,0 55,8 54,6 151,0 510,5 154,0 1028,4
Площадь лесосводки и лесоочистки, тыс. га 13,0 2,8 3,61 121,4 253,9 37,9 432,2
Запас товарных насаждений, млн м3 0,47 1,72 3,7 12,8 36,0 13,5 68,19
Объем лесосводки, млн м3 0,44 1,27 1,4 10,6 32,0 11,9 57,61
Объем затопления, млн м3: проектный 0,3 0,45 2, 1 2,0 4,0 1,6 10,45
реальный 0,47 1,72 3,5 - 12,0 5,0 22,69
Объем плавающей древесины, млн м3 (1995 г.) 0,104 - 0,72 - 2,2 0,9 4,2
Примечание: 1 - данные по Богучанскому водохранилищу взяты из технического проекта [2] (согласно директивных документов заполнение до НПУ 208,0 м планируется в 2012 году); 2 - данные отчета [9].
Таблица 2
Основные данные по фракционному составу плавающей древесной массы на водохранилищах ГЭС АЕР
Показатель Значение
Объем древесины на 1000 пог. м береговой полосы, м3 740
Корчи, % 26
Хлысты, % 14
Сортименты, % 42
Коротье, % 18
Имеющие пильный рез, % 69
С обломами концевых частей, % 31
Корчи и хлысты весом более 1,7 т, % 6,6
Древесина заготовки предыдущего сезона, % 0,6
Во время эксплуатации Братского и Усть-Илимского водохранилищ в период с 1976 по 1985 г. собрано и вовлечено в производство значительное количество древесины (табл. 3) [5].
Таблица 3
Объемы освоенной древесины на водохранилищах
Год Собрано древесины, тыс. м3 В том числе по водохранилищам
Братское Усть-Илимское
Всего Нарастающий итог Всего Нарастающий итог Всего Нарастающий итог
До 1976 2711 2711 2638 2638 73 73
1976 304 3015 279 2917 25 98
1977 224 3239 192 3109 32 130
1978 176 3415 140 3249 36 166
1979 230 3645 154 3403 76 242
1980 415 4060 323 3726 92 334
1981 320 4380 220 3946 100 434
1982 451 4831 344 4290 107 541
1983 546 5377 456 4746 90 631
1984 461 5838 353 5099 108 739
1985 503 6341 394 5493 109 848
Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день в водохранилищах ГЭС АЕР скопилось большое количество «бесхозной» древесной массы, сбор которой не только даст возможность вовлечь в производство дополнительное сырье, но и спасет от вырубки тысячи гектаров леса, а также позволит улучшить экологическую обстановку на водохранилищах.
Рассмотрим имеющиеся технологии и машины для сбора древесной массы на водохранилищах и области их применения.
На рис. 1 представлены имеющиеся системы машин для очистки водохранилищ от древесной массы.
Рис. 1. Существующие системы машин для очистки водохранилищ от древесной массы
Наиболее распространенная технологическая схема сбора плавающей древесины на водохранилищах включает сбор древесины в кошели (рис. 2) и буксировку их к прибрежному рейдовому участку, оснащенному сортировочной сеткой на 3-5 двориков и лебедкой для сплотки, где древесина разделывается бензопилами, сплачивается в пучки, формируется в плоты и отправляется потребителям. Работу выполняют бригады из 12-15 рабочих, использующих два катера-буксировщика и сплоточную лебедку. Уровень механизации труда составляет 28 %, а производительность труда от 4,5 до 10,0 м3 на одного рабочего в смену [6].
Данная технология не позволяет собирать древесину в местах ее большого скопления ввиду того, что кошель не может быть заведен в завал.
Для сбора древесины в кошели и транспортировки к местам переработки могут применяться катера и буксиры БМК-130, ЛС-56А, ЛС-120, КС-100А, ЛС-118, пр. 433 или Т-83.
Для транспортировки собранной древесины, обладающей недостаточной плавучестью, применяют транспортные колыбели [6].
1 2 3
Рис. 2. Схема сбора плавающей древесины: 1 - кошель; 2 - катер;
3 - плавающая древесина; 4 - береговая линия
В непосредственной близости от берегов скапливается значительное количество «бесхозной» древесины в плавающем, полузатопленном и затопленном состояниях, а также стоящей на корню из-за некачественной очистки лож водохранилищ перед их затоплением. Для ее сбора может быть использовано различное специальное оборудование: топлякоподъемные агрегаты, плашкоуты, лебедки, плавающие трактора, оборудование для подводного срезания деревьев, буксиры и прочее.
Обычно плавающую вблизи берегов древесину собирают в кошели с помощью катеров по той же схеме, как и на рис. 2, с последующей транспортировкой буксировщиками к местам переработки.
В местах в непосредственной близости от берега, где древесина бывает плотно сформирована в виде одно- или многорядного пыжа, и сбор древесины по описанной выше схеме затруднителен, то в этом случае применяется следующая схема (рис. 3) [6]. Буксирный катер как можно ближе (вплотную) подходит к пыжу, рабочий с катера на возможно большее расстояние забрасывает на пыжи якорь-кошку, трос которой надежно крепится за передний кнехт. Затем движением судна зацепленная «кошкой» древесина вытягивается из пыжа. Операция многократно повторяется. После этого освобожденная плавающая древесина формируется в кошель или загружается в транспортную колыбель и доставляется буксирами к местам сортировки и переработки.
Данная технология позволяет также собирать древесину с берегов. Недостатком является низкая производительность.
і
Рис. 3. Схема разборки пыжа катером-буксиром с якорем-кошкой:
1 - буксирный катер; 2 - трос с якорем-кошкой; 3 - древесина; 4 - береговая линия
Постоянного внимания разработчиков техники для сбора древесины в труднодоступных заливах и фиордах заслуживают такие универсальные агрегаты, как плавающие трактора, приспособленные выполнять работы на берегу и на воде.
Были разработаны плавающие тракторные агрегаты на базе колесных машин семейства МТЗ «Беларусь» (С-19 «Бобр» и ЛС-118) и гусеничных тракторов ТДТ-55 (ЛС-120) и ТТ-4 (ТП-90) [7]. В состав технологического оборудования плавающих тракторных агрегатов, как правило, входят бревнотолкатель с челюстным захватом и технологическая лебедка. Они предназначены для очистки русел и берегов от обсохшего леса, снятия пучков и плотоединиц с мелей, разборки кос и заломов, продвижения лесоматериалов по воде, укладки небольших штабелей лесоматериалов на берегу высотой до 2 м.
Недостатком данной технологии является то, что трактора не могут работать на значительном удалении от берега.
Технологическая схема сбора плавающей вблизи берегов древесины с использованием тракторных агрегатов представлена на рис. 4.
1 2 з
Рис. 4. Схема сбора древесины плавающими тракторами: 1 - кошель; 2 - плавающие тракторы;
3 - плавающая древесина; 4 - береговая линия
Сбор разнесенной вдоль берега плавающей древесины, а также в случае скопления древесины среди подтопленных деревьев, затрудняющих подход к залому, производится с помощью плавучего агрегата ЛС-41. Для этих же целей могут быть использованы топлякоподъемные агрегаты с гидроманипулятором ЛС-81 или малогабаритный лесосборщик ЦЛС-32.
Как правило, любая технология сбора обсохшей древесины с береговой отмели заключается в сброске ее на воду, транспортировке и дальнейшей переработке (рис. 5) [81.
Рис. 5. Сбор обсохшей древесины с берегов: 1 - катер со стрелой манипуляторного типа с граблями;
2 - кошель; 3 - буксирный катер; 4 - древесина; 5, 6 - урез воды при максимальном и минимальном уровне
соответственно
При этой схеме работ обсохшая древесина сбрасывается в воду при помощи граблей, установленных на стреле манипуляторного типа. На воде имеется подготовленный кошель, который по мере наполнения стягивается буксирным катером, а затем транспортируется.
Одним из вариантов сброски древесины является сброс ее специальными тракторами с толкателями, например, агрегатами ЛС-36, ЛТ-35 или многооперационным лесосплавным агрегатом ЦЛС-1.
Катера, оборудованные манипулятором с граблями, не могут осваивать полузатопленную и затопленную древесину.
Выводы
Рассмотрев основные варианты сбора древесины с берегов и акватории водохранилища можно сделать вывод, что наиболее целесообразно использовать агрегаты на базе манипуляторов, позволяющие собирать плавающую, полузатопленную и затопленную древесину с акватории и берегов водохранилищ.
Литература
1. Корпачев В.П. Методика прогнозирования засорения древесной массой водохранилищ ГЭС в Сибири // Лесное хозяйство. - 2004. - № 6. - С. 21-23.
2. Технический проект лесосводки и лесоочистки водохранилища Богучанской ГЭС. Т. 1. Сводная пояснительная записка с приложениями. - Л., 1976.
3. Корпачев В.П. Рациональное использование водных ресурсов. Водохранилища ГЭС и лес: моногр. -Красноярск: СибГТУ, 1998. - С. 5-39.
4. Проблема загрязнения и засорения древесной массой рек и водохранилищ Ангаро-Енисейского региона / В.П. Корпачев [и др.] // Лесоэксплуатация: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1995. - С. 7-17.
5. Освоение древесного сырья на акваториях водохранилищ Восточной Сибири и Енисейского залива // Лесоэксплуатация и лесосплав: обзор. информ. / ВнИПИЭИлеспром. - М., 1987. - Вып. 5. - 15 с.
6. Проблемы организации технологических процессов освоения «бесхозной» аварийной древесины: учеб. пособие для студентов втузов / Б.И. Угрюмов [и др.]. - Братск: БрИИ, 1998. - С. 10-19.
7. Корпачев В.П., Первушин Б.Г. Плавучий сборщик древесины стреловидного типа // Лесной комплекс и химические производства: сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1994.
8. Корпачев В.П., Первушин Б.Г. Плавучий сборщик древесины телескопического типа // Проблемы химико-лесного комплекса: сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1993.
9. Проведение оценки объемов древесного плавника в акватории Саяно-Шушенского водохранилища, его экологической опасности и товарной составляющей: отчет о НИР / рук. В.П. Корпачев. - Красноярск, 2008 - 44 с.
--------♦-----------
УДК 338.47 С.К. Манасян
ИННОВАЦИОННЫЕ СТРАТЕГИИ ЛОГИСТИКИ И ИНТЕГРАЦИЯ НАУКИ, ПРОИЗВОДСТВА И ОБРАЗОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АТП
(Часть 1)
В статье рассказано о деловом сотрудничестве Института управления инженерными системами КрасГАУ с автотранспортными предприятиями МП КАТП-2 и Милк-Лоджистик, которое можно назвать интеграцией теории и практики, науки и образования. Представлены основные инновационные стратегии логистики, позволяющие практически реализовать современные тенденции развития АТП и сократить отставание в этой области от мировых лидеров.
Ключевые слова: автотранспортное предприятие (АТП), эффективность функционирования, инновации, логистика, интеграция науки и производства.
S.K. Manasyan
INNOVATIVE STRATEGIES IN LOGISTICS AND INTEGRATION OF SCIENCE, PRODUCTION AND EDUCATION IN THE FIELD OFATE FUNCTIONING EFFICIENCY INCREASE
(Part 1)
The article gave information about business cooperation of the Institute of engineering system management in KrasSAU with the motor transport enterprises of МП КАТП-2 and Milk-Lodzhistik that can be named as integration of theory and practice, science and education. The basic innovative logistics strategies that allow to realize modern line for ATE practical development and to catch up with the world leaders in this field are given.
Key words: auto- transport enterprise (ATE), functioningefficiency innovations, logistics, science and manufacture integration.
Связующую роль между теорией и практикой играют информационные технологии. Компьютер, глобальные сети, микропроцессорное управление на основе информации получаемой через Глонасс в режиме реального времени - это те посредники, которые позволяют осуществлять процедуры идентификации теоретических моделей и алгоритмы практического построения операционных легко алгоритмизируемых моделей конкретных объектов.
Теория - это оцифрованная математическая модель. Практика - это реальный объект, функционирующий в реальной среде со множеством помех и шумов различного рода, которые необходимо отфильтровать, осреднить и сгладить.
Для того чтобы модель была не формальной, а содержательной и операционной, необходимо провести ее идентификацию. Идентификация невозможна без информации (с использованием данных из БД) и без теории (с использованием данных из БЗ) и проводится с использованием ЭВМ, представляя по существу многократное решение обратных задач с проверкой степени адекватности и уточнением идентифицируемых величин на каждом шаге [1]. Идентификация, таким образом, является частным случаем оптимизации: в качестве целевой функции выступает некоторая мера соответствия модельных и эмпирических исследуемых переменных при возможных или допустимых значениях идентифицируемых величин. В зависимости от вида подлежащих идентификации модельных величин различают структурную и функциональную (идентификация в широком смысле), а также параметрическую и коэффициентную, идентификация в узком смысле. Поэтому идентификация представляет собой сложную многоэтапную процедуру и неотъемлемый элемент в технологии системного моделирования сложных систем.
