Введение к работе
Актуальность темы. Антропогенные изменения водных ресурсов достигли огромных масштабов. Ярким примером этих явлений могут служить созданные водохранилища ГЭС Ангаро - Енисейского региона (АЕР). На реках Енисей и Ангара появились крупные водохранилища - Красноярское, Саяно - Шушенское, Иркутское, Братское, Усть - Илимское, строится Богу-чанская ГЭС.
Многолетний опыт подготовки, создания и эксплуатации водохранилищ ГЭС в лесах регионах Сибири выявил проблемы экологического, экономического и социального характера. Одними из наиболее ощутимых экологических проблем эксплуатации водохранилищ ГЭС является затопление лесопокрытых территорий с запасом леса на 1 га до 300м3 и наличие на акватории плавающего древесного сырья.
По разным данным на акваториях водохранилищ ГЭС Ангаро - Енисейского региона находится более 4 млн.м3 плавающей древесной массы, затоплено более 22 млн.м3 древесины. Наличие такого большого объема древесной массы оказывает негативное влияние на экосистемы водных объектов на территории Сибири, плавающая древесная масса создает угрозу для работы турбин, судоходства и т.д.
Наряду с этим современное состояние лесопромышленного комплекса характеризуется ростом дефицита сырья. В последние годы отмечается уменьшение площади лесопокрытых территорий вследствие разного рода причин (пожары, нашествия вредителей, неэффективная заготовка леса и т.д.), что приводит к уменьшению запасов лесных ресурсов Российской Федерации. В этой ситуации необходимо эффективно использовать лесные ресурсы, разрабатывать технологии, позволяющие использовать всю древесную массу (ветви, крону, и т.д.), активно вовлекать в производство дополнительное древесное сырье. В качестве такого сырья можно использовать плавающую, полузатопленную древесину.
Повышение эффективности производства на предприятиях лесной промышленности, прилегающих к водохранилищам ГЭС АЕР во многом зависит от совершенствования технологических процессов транспорта лесоматериалов водным путем.
Данная работа направлена на теоретическое и экспериментальное обоснование технологий водной доставки древесины с ограниченной плавучестью в пучках и измельченной древесины в плавучих контейне-рах.Предложенные технологии базируются на предлагаемых автором способах формирования пучков лесоматериалов с ограниченной плавучестью и способе формирования лесотранспортных единиц из контейнеров с естественным воздушным подплавом.
Цель работы. Разработка способов формирования лесотранспортных единиц из пучков с ограниченной плавучестью и контейнеров с естественным воздушным подплавом; оптимизация процессов доставки древесной
массы водным путем с целью улучшения экологического состояния водохранилищ.
Задачи исследований:
Анализ существующих технологий и оборудования для сбора древесного сырья с акваторий водохранилищ;
Разработка математической модели процесса выдергивания полузатопленных деревьев плавучим агрегатом;
Определение математических зависимостей плавучести лесотранс-портных единиц с измельченной древесиной;
Разработка методики расчетов определения факторов, влияющих на сроки проплава пучков с ограниченной плавучестью и контейнеров с измельченной древесиной по водохранилищам ГЭСАЕР с целью очистки их от плавающей и полузатопленной древесной массы.
Научная новизна работы. Разработана и обоснована математическая модель определения усилий выдергивания деревьев и подъема затонувшей древесины агрегатом на плавучем основании системы катамаран. Теоретически обосновано решение задачи сплотки, формирования и транспортировки пучков из древесины с ограниченной плавучестью и контейнеров с измельченной древесиной. Получены зависимости определения основных параметров лесотранспортных единиц в зависимости от плотности древесины и сроков проплава; количества выделяемого из щепы воздуха при водопоглоще-нии для увеличения сроков проплава контейнеров
На защиту выносятся следующие положения:
Зависимости для определения усилий для выдергивания древесины агрегатом на плавучем основании;
Математические модели определения параметров лесотранспортных единиц с ограниченной плавучестью и контейнеров с измельченной древесиной;
Разработанные способы определения количества выделяемого воздуха при водопоглощении измельченной древесины для увеличения сроков проплава контейнеров;
Операционная технология сбора и транспортировки затонувшей и полузатопленной древесины с акватории водохранилища.
Реализация результатов исследования и практическая ценность работы. Исследованиями доказана перспективность внедрения технологий освоения древесной массы на водохранилищах ГЭС АЕР. Предложены новые технологии при сплотке и формировке лесотранспортных единиц из древесины с ограниченной плавучестью и контейнеров с естественным воздушным подплавом. Результаты исследований, представленные в виде аналитических и графических зависимостей, позволяют выбирать параметры формировочного такелажа, самих лесотранспортных единиц. Разработанные рекомендации применяются не только на производстве с целью уменьшения влияния засорения водохранилищ плавающей и полузатопленной древесины на их
экологическое состояние, но и при подготовке специалистов 26.01.00 «Лесоинженерное дело», в разработанных учебных пособиях БрГУ и С-ПбЛТА.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и одобрены на всероссийских и международных научно -практических и научно - технических конференциях, «Актуальность проблемы лесного комплекса» (г. Брянск, 2006г.); XI Международный научно -практической конференции «Экология и жизнь» (г. Пенза, 2006г.); «Естествознание и гуманизм» (г. Томск, 2006г.); на III Международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергоснабжение, транспорт» в Омском филиале ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» (г. Омск, 2007г.); на конференциях БрГУ в 2007, 2008 гг.; на научно-практической конференции «Безопасность регионов -безопасность России» (ИрГУПС, г. Иркутск). Материалы исследований экспонировались на международных выставках - ярмарках «Сиблесопользова-ние 2001-2007». В 2007 году в составе общей экспозиции результаты работы отмечены «Гран - при» выставки.
Результаты исследований положены в основу инновационных научных проектов, предлагаемых кафедрой лесоинженерное дело БрГУ, в частности «Разработка биотехнологических процессов улучшения экологического состояния лесов и водоемов в районе г. Братска с целью получения изделий из древесины».
Публикации. Основное содержание работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 11 научных работах, из них 1 статья представлена в журнале, рекомендованном ВАК. Получен патент на изобретение № 2336217 от 20 октября 2008 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, содержит 159 страниц машинописного текста, включающих 60 рисунков, 17 таблиц, список использованных источников из 93 наименований и 7 приложений.
