СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ВОДООТБОРА И РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК E02B8/08 E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам и устройствам, предназначенным для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид в плане; на фиг. 2 - то же, вид со стороны подводящего канала; на фиг. 3 - устройство перфорированных труб, снабженных насадками; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 показано устройство перфорированных труб, снабженных воздухоподводящими полостями; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - пример выполнения способа при максимальном водоотборе; на фиг. 8 - то же, в случае минимального угла установки полотнищ (при наличии максимальной концентрации молоди рыб в водотоке); на фиг. 9 - пример осуществления способа в случае уменьшения угла установки полотнищ в направлении течения в подводящем канале.

Рыбозащитное устройство включает жалюзийную систему 1, установленную во входном отверстии 2 водозаборного канала 3 с возможностью поворота жалюзей вокруг шарниров 4 посредством привода (не показан) и выполненную в виде вертикально установленных гибких эластичных полотнищ 5, расположенных под углом к потоку подводящего канала 6 и обращенных к потоку внешней поверхностью.

Устройство снабжено перфорированными трубами 7, раздающим коллектором 8, напорными патрубками 9 и насосом (не показано), при этом полотнища 5 установлены по всей глубине потока и своей кромкой, обращенной в сторону водозаборного канала 3, жестко прикреплены к вертикально установленным перфорированным трубам 7, оси отверстий перфорации которых направлены вдоль внутренней поверхности полотнищ 5, причем перфорированные трубы 7 установлены в шарнирах 4 с возможностью поворота посредством привода (не показан) и подключены к раздающему коллектору 8, подсоединенному напорными патрубками 9 к насосу (не показан).

Устройство может быть снабжено насадками 10, закрепленными на внешней поверхности перфорированных труб 7 соосно отверстиям перфорации.

Кроме того, устройство может быть снабжено перфорированными коробами 11 с насадками 12, причем перфорированные короба 11 закреплены вдоль перфорированных труб 7 с образованием воздухоподводящей полости 13, сообщенной с атмосферой, при этом насадки 12 закреплены на внутренней поверхности перфорированных коробов 11, а отверстия насадков 12, перфорации труб 7 и коробов 11 расположены соосно друг другу.

Кроме того, раздающий коллектор 8 может быть снабжен задвижками 14, разделяющими его на секции 15, каждая из которых соединена напорными патрубками 9 с насосом (не показан).

Привод (не показан) жалюзийной системы 1 может быть выполнен индивидуальным для каждой перфорированной трубы 7.

Забор воды потребителю из водозаборного канала 3 осуществляется через всасывающие оголовки 16 насосной станции, имеющие сетчатые барабаны 17.

Способ управления режимом водоотбора осуществляется следующим образом.

Формирование водяных или водовоздушных струй в промежутках между гибкими эластичными полотнищами 5, ориентированных вдоль их внутренней боковой поверхности, позволяет создавать необходимое гидродинамическое давление, способное выставить и поддерживать их под заданным углом по отношению к направлению продольной составляющей транзитного потока в подводящем канале 6. Одновременно создаются высокоэффективные условия для мусорорыбоотведения, т.е. благодаря созданию интенсивного оттока жидкости между полотнищами 5 со скоростями выше критической скорости плавания молоди рыб предотвращается вовлечение молоди рыб в водозаборный канал 3. Кроме того, струи, создаваемые перфорированными трубами 7, значительно усиливают действие жалюзийной системы 1, т.е. поток, предварительно отбитый внешней поверхностью полотнищ 5, теперь значительно дальше относится за пределы зоны влияния всасывающего факела входного отверстия 2 водозаборного канала 3, снося тем самым мусор и молодь рыб.

Для улучшения режима водоотбора с учетом изменения интенсивности ската молоди рыб и общей ихтиологической обстановки (пространственное местоположение концентрации молоди рыб) в районе водозабора, используя индивидуальные приводы (не показаны), поворачивают перфорированные трубы 7 таким образом, чтобы угол установки полотнищ 5 уменьшался в направлении течения подводящего канала 6. Уменьшение угла установки полотнищ 5 позволяет регулировать удельные расходы воды, отбираемой по ширине входного отверстия 2 водозаборного канала 3 с целью обеспечения максимальной эффективности рыбозащиты в условиях увеличения концентрации молоди рыб вниз по течению, начиная от первого по потоку полотнища 5 к последнему. Величина удельных расходов воды, отбираемых по ширине входного отверстия 2, находится в обратно пропорциональной зависимости от величины концентрации молоди рыб, имеющей место вдоль жалюзийной системы 1.

Аналогично можно регулировать величину отбираемых удельных расходов посредством изменения давления рабочей среды, подаваемой по напорным патрубкам 9 в секции 15, образованные задвижками 14 и являющиеся неотъемлемой частью раздающего коллектора 8. Изменяя давление воды в секциях 15, добиваются создания различных по величине местных гидравлических сопротивлений по ширине входного отверстия 2. Увеличение скоростей в водяных или водовоздушных струях приводит к увеличению их массообмена с потоком подводящего канала 6, тем самым формируются различные по интенсивности сносящие потоки, однозначно увеличивающие местные гидравлические сопротивления в промежутках между полотнищами 5 жалюзийной системы. Данный режим водоотбора характерен при любом варианте угла установки полотнищ 5, т.е. во всем диапазоне изменения угла (0 <α< 90^о).

Рыбозащитное устройство работает следующим образом.

Для обеспечения эффективных условий мусорорыбоотведения от входного отверстия 2 водозаборного канала 6 служба эксплуатации посредством задвижек (не показаны) от насоса (не показан) подает рабочий расход воды, который поступает по напорным патрубкам 9 в раздающий коллектор 8, где затем распределяется по вертикальным перфорированным трубам 7, установленным в шарнирах 4 с возможностью вращения от привода (не показан). При выходе из отверстий перфорации труб 7 образуются гидравлические струи, ориентированные вдоль внутренней боковой поверхности гибких эластичных полотнищ 5, прикрепленных своей вертикальной кромкой, обращенной в сторону водозаборного канала 3, по всей глубине к трубам 7. За счет гидродинамического давления струй полотнища 5 ориентируются вдоль их боковой поверхности и образуют жалюзийную систему 1. Угол установки (α) полотнищ 5 регулируется посредством поворота от привода (не показан) труб 7 и установки полотнищ 5 в заданном положении, обеспечивающем нормальный эксплуатационный режим водоотбора.

Гидравлические струи, распространяясь вдоль внутренней боковой поверхности полотнищ 5, заставляют их постоянно вибрировать, тем самым создают постоянное гидродинамическое поле по всей ширине входного отверстия 2 водозаборного канала 3, которое способствует активному отпугиванию молоди рыб от водозаборного фронта. Кроме того, гидравлические струи, формируемые в промежутках между полотнищами 5, образуют мощные мусорорыбоотводные потоки со скоростью, превышающей критическую скорость плавания молоди рыб, тем самым предотвращают ее попадание в водозаборный канал 3.

Поток, прошедший жалюзийную систему 1, попадает в водозаборный канал 3, где установлены всасывающие оголовки 16 и, проходя через сетчатые барабаны 17 оголовков 16, подается далее потребителю.

Для повышения эффективности распространения гидравлических струй в потоке воды и интенсивности их воздействия на полотнище 5 отверстия перфорации труб 7 снабжаются насадками 10, установленными соосно им.

Эффективность процесса мусорорыбоотведения значительно повышается, если трубы 7 снабдить перфорированными коробами 11, в которых установлены насадки 12, расположенные в воздухоподводящей полости 13 соосно отверстиям перфорации труб 7.

В данной компоновке на выходе из насадков 12 создаются водовоздушные струи, формируемые за счет эжекционной способности высокоскоростных участков струй, истекающих из отверстий перфорации труб 7. Воздух в короб 11 поступает из атмосферы, в результате чего создаваемые водовоздушные струи формируют как в промежутках между полотнищами 5, так и по ширине входного отверстия 2 воздушно-пузыpьковую завесу, которая является зрительным экраном для активной молоди рыб и одновременно активно поднимает пассивную молодь рыб и взвешенный мусор и наносы в поверхностные слои потока подводящего канала 6 и благодаря создаваемым мусорорыбоотводящим потокам выносит их вниз по течению.

Наличие задвижек 14, размещенных по длине раздающего коллектора 8, позволяет при их закрытии образовать секции 15, имеющие автономное питание от напорных патрубков 9, что позволяет по ширине входного отверстия 2 водозаборного канала 3 осуществить регулирование режима водоотбора, при котором за счет установки полотнищ 5 посредством индивидуальных приводов (не показано) под заданным углом можно изменять величину гидравлического сопротивления в промежутках между полотнищами 5, т.е. закрывая задвижки 14, регулируя величину напора воды в секциях 15, открывая или закрывая другие задвижки (не показано), установленные на напорных патрубках 9, добиваются различной величины гидродинамического давления водяных или водовоздушных струй, которое находится в соответствии с изменением местных гидравлических сопротивлений по ширине входного отверстия 2 водозаборного канала 3.

Устройство имеет широкий спектр средств для регулирования режима водоотбора, в частности, за счет снабжения перфорированных труб 7 индивидуальными приводами (не показано) можно выставить полотнища 5 под углом, уменьшающимся по ширине входного отверстия 2 водозаборного канала 3, в направлении течения потока в подводящем канале 6. Данная компоновка позволяет в зависимости от интенсивности ската молоди рыб и общей ихтиологической обстановки в районе водозабора (например, пространственное положение зон концентрации молоди рыб) осуществить наиболее эффективный режим водоотбора, а именно отбирать максимальные удельные расходы воды из зон с минимальным содержанием молоди рыб и, наоборот, в конечной части жалюзийной системы 1 отбирать минимальные удельные расходы из зоны с максимальной концентрацией молоди рыб.

Изобретение позволяет в широком диапазоне осуществлять управление режимом водоотбора благодаря удачной компоновке элементов конструкции. Необходимо отметить, что в данном устройстве прослеживается перспективный подход к вопросу поэтапной защиты молоди рыб, что в полной мере отвечает комплексному подходу. В самом деле, на первом этапе свою положительную роль играют жалюзи (как отбойные козырьки); на втором этапе водяные струи позволяют создать мощные мусорорыбоотводные потоки, кроме того, в случае водовоздушных струй создается воздушно-пузырьковая завеса; на третьем этапе функцию рыбозащиты берут на себя сетчатые барабаны.

Кроме того, в устройстве наиболее очевидна роль гидравлических струй, работающих в комплексе с гибкими эластичными полотнищами, заставляя их вибрировать, при этом создается локальное гидродинамическое поле, которое эффективно воздействует на активную молодь рыб, отпугивая ее от зоны водозабора, и, кроме того, за счет создаваемого гидродинамического давления поддерживать полотнища в рабочем положении (под заданным углом к потоку подводящего канала).

Использование: в гидротехнических сооружениях, в частности в рыбозащитных устройствах. Сущность изобретения: способ предусматривает в районе водозабора поворачивание перфорированных труб, установленных вертикально в шарнирах. Давлением рабочей среды, подаваемой по напорным патрубкам в секции раздающего коллектора, формируют струи в промежутках между гибкими эластичными полотнищами, которые устанавливают под заданным углом по отношению к направлению продольной составляющей скорости потока в подводящем канале. Благодаря созданию оттока воды между полотнищами со скоростями выше критической скорости плавания рыб предотвращается вовлечение молоди рыб в водозаборный канал. Создаваемые перфорированными трубами струи обеспечивают отброс мусора и молоди рыб за пределы зоны влияния входного отверстия водозаборного канала. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ управления режимом водоотбора, включающий изменение планового расположения гибких эластичных полотнищ жалюзийной системы по отношению к потоку подводящего канала и установку полотнищ под углом 0 < α < 90^o к направлению продольной скорости потока в подводящем канале, отличающийся тем, что установку полотнищ осуществляют посредством гидродинамического давления водяных или водовоздушных струй, которые формируют между полотнищами в створе входного отверстия водозаборного канала и направляют вдоль внутренней боковой поверхности полотнищ, при этом создают интенсивные мусорорыбоотводящие потоки со скоростью, превышающей критическую скорость плавания рыб. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол установки полотнищ во входном отверстии водозаборного канала уменьшают по направлению течения в подводящем канале. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что величину забираемых удельных расходов по ширине входного отверстия водозаборного канала регулируют посредством изменения давления водяных или водовоздушных струй. 4. Рыбозащитное устройство, включающее жалюзийную систему, установленную во входном отверстии водозаборного канала с возможностью поворота жалюзи вокруг шарниров посредством привода и выполненную в виде вертикально установленных гибких эластичных полотнищ, расположенных под углом к потоку подводящего канала и обращенных к потоку внешней поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированными трубами, раздающим коллектором, напорными патрубками и насосом, при этом полотнища установлены по всей глубине потока и своей кромкой, обращенной в сторону водозаборного канала, жестко прикреплены к вертикально установленным перфорированным трубам, оси отверстий перфорации которых направлены вдоль внутренней поверхности полотнищ, причем перфорированные трубы установлены в шарнирах с возможностью поворота посредством привода и подключены к раздающему коллектору, соединенному напорными патрубками с насосом. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено насадками, закрепленными на внешней поверхности перфорированных труб соосно с отверстиями перфорации. 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированными коробами с насадками, причем перфорированные короба закреплены вдоль перфорированных труб с образованием воздухоподводящей полости, сообщенной с атмосферой, при этом насадки закреплены на внутренней поверхности перфорированных коробов, а отверстия насадков, перфорации труб и коробов расположены соосно. 7. Устройство по пп. 4 - 6, отличающееся тем, что раздающий коллектор снабжен задвижками, разделяющими его на секции, каждая из которых соединена напорными патрубками с насосом. 8. Устройство по пп. 4 - 7, отличающееся тем, что привод выполнен индивидуальным для каждой перфорированной трубы.