Обоснование параметров средств сбора древесного плавника и затонувшей древесины на акваториях водохранилищ гидроузлов
Authors: Поздеев А.Г. , Кузнецова Ю.А. , Волдаев М.Н. , Тюлькин К.В. 
Published: February 2025

Введение. Негативным итогом развития гидроэнергетического строительства является радикальное изменение гидрологической обстановки на акваториях водных объектов, связанной с образованием водохранилищ площадью, превышающей несколько тысяч квадратных километров, что привело к затоплению больших площадей лесных территорий. Деятельность по подготовке прибрежных территорий к затоплению включает сводку леса с очисткой от лесных насаждений. Однако в большинстве случаев площади, занятые затопляемыми лесными насаждениями, не были подвергнуты сводке леса. В результате лесные насаждения при подъеме уровня акватории водохранилищ стали источником поступления в воду аварийной древесины в виде топляка и древесного плавника, негативно влияющего на экологическое состояние водоемов и осложняющего работу гидроэнергетического оборудования. Затопленные деревья, сохранившие корневую систему, в результате подмыва становятся источником загрязнений водоемов на длительный период, выделяя фенолы и другие вредные вещества. Большие объемы затонувшей древесины и древесного плавника требуют проведения комплекса мероприятий по восстановлению экологического баланса водохранилищ. Таким образом, тема работы, связанная с обоснованием параметров средств сбора древесного плавника и затонувшей древесины на акваториях водохранилищ гидроузлов, является актуальной. Целью работы являются автоматизированные расчеты параметров средств сбора древесного плавника и затонувшей древесины на акваториях водохранилищ гидроузлов на основе плавучих оснований с оборудованием в виде потокообразователей и боновых устройств. Математическое моделирование. В процессе математического моделирования произведен автоматизированный расчет якорного устройства для удержания воздухонаполненных оболочек при операции подъема топляка. В результате рассчитана удерживающая сила якоря-присоса. Затем выполнен расчет сферического подплава в среде Mathсad. Вычислены сила воздействия бона на канат, натяжение каната и угол примыкания каната к сфере, определен параметр гибкой нити и найдены горизонтальное расстояние сноса плавучей сферы относительно донной опоры и длина каната. В заключение выполнен расчет геометрии и усилий в воздухонаполненных оболочках на основе автоматизированного решения дифференциального уравнения. Выводы. Представлены результаты автоматизированного моделирования параметров средств сбора древесного плавника и затонувшей древесины на акваториях водохранилищ гидроузлов в среде Mathcad на основе плавучих оснований с оборудованием в виде потокообразователей и боновых устройств.

Introduction. The establishment of reservoirs that cover more than a few thousand square kilometres has an adverse effect of hydroelectric development, since it causes a drastic shift in the hydrological conditions of water bodies. Large areas of woodland have flooded as a result of this activity. Preparation of coastal areas for flooding implies clearance. Nonetheless, there is frequently no clear cuts done in the flooded forested areas. As a result, when reservoir water level rises, forest vegetation becomes a source of flotsam in the form of sunken timber and driftwood, which negatively affects the ecological state of water bodies and complicates the operation of hydropower equipment. Flooded trees that have retained their root system pollute water bodies for a long time, as a result of erosion, releasing phenols and other harmful substances. Large quantities of sunken timber and driftwood require a set of measures to restore the ecological balance of reservoirs. Therefore, the rationale behind the limitations of the methods for gathering driftwood and submerged wood in the reservoir waters of hydroelectric power plants is substantiated. The aim of research is to automate the parameter computations for floating platforms that have booms and flow developers installed in order to gather driftwood and sunken timber from the hydrosystem reservoirs. Materials and methods. An automated calculation of an anchoring system to hold air-filled shells during sinker recovery was carried out using mathematical modelling. This resulted in the calculation of the suction armature's holding force. Next, the Mathcad environment was used to calculate the spherical sub-melt. The rope's tension, the angle of roll to the sphere, the impact force of the boom on the rope, the parameter of the flexible thread, the floating sphere's horizontal distance from the bottom support, and the rope's length have all been computed. Finally, an automated solution of the differential equation was used to compute the geometry and forces in air-filled shells. Conclusions.This paper presents the findings from automated modelling of the parameters of wood fin and sunken wood collecting in the water body of hydroelectric power plant reservoirs in the Mathcad environment using floating bases equipped with booms and flow generators.