РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЙ КАНАЛ Российский патент 2006 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Известен рыбоходно-нерестовый канал [1], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, элементы усиленной и естественной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительные проточные тракты, головные части которых соединены с водопроводящим трактом, при этом дополнительные проточные тракты выполнены с различным продольным уклоном.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления процессом гашения избыточной кинетической энергии потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходно-нерестовый канал [2], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине под углом к продольной оси канала и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления процессом гашения избыточной кинетической энергии потока.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходно-нерестовом канале для гашения избыточной кинетической энергии потока.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение гибких эластичных оболочек, размещенных внутри жесткого решетчатого каркаса, позволяет при подаче по подводящему воздуховоду сжатого воздуха во внутреннее пространство гибкой эластичной оболочки формировать усиленную шероховатость с заданными параметрами (объем, высота и т.д.). При увеличении внутреннего объема оболочки и под воздействием сжатого воздуха материал гибкой оболочки начинает постепенно растягиваться и выходить из ячеек решетчатого каркаса за внутренние пределы его внешней поверхности. По прошествии некоторого периода времени подачу сжатого воздуха прекращают, и процесс формирования усиленной шероховатости завершается.

Изменение рабочего положения усиленной шероховатости производят в случаях, когда изменяется расчетная величина рабочего расхода, проходящего по каналу, или необходимо изменить величину гидравлического сопротивления для создания благоприятных условий для пропуска определенного вида рыбы, характеризующегося другим диапазоном скоростей плавания (плавательной способностью).

В случае, когда необходимо изменить (уменьшить) гидравлическое сопротивление водному потоку, открывается обратный клапан (не показан) и лишний объем воздуха стравливается из внутреннего пространства гибких оболочек. При производстве данной операции водоросли и мусор, осевшие ранее на поверхности гибких эластичных оболочек, сносятся транзитным потоком.

В случае, когда необходимо изменить (увеличить) гидравлическое сопротивление водному потоку, включается в работу компрессор (не показан) и объем оболочек увеличивается до заданных параметров.

Работа рыбоходно-нерестового канала возможна и в случае, когда оболочки находятся в спущенном состоянии - вариант с пропуском рабочего расхода при минимальном перепаде уровней воды между верхним и нижним бьефами. В этом варианте гидравлическое сопротивление потоку создает решетчатый каркас и вертикальная часть - ⊥-образного основания каркаса.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение бетонного основания с пустотелой полостью позволяет рационально использовать материал, из которого изготовлено основание элементов усиленной шероховатости.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение бетонного основания с пустотелой полостью ⊥-образной формы в поперечном сечении также снижает капитальные затраты на изготовление элементов усиленной шероховатости.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение нижней части бетонного основания, обращенной к дну канала, подковообразной формы позволяет повысить трение-сцепление с дном канала и повысить надежность работы элементов усиленной шероховатости.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение каркаса криволинейной формы в поперечном сечении, при этом выпуклая его поверхность ориентирована по направлению течения потока в канале, позволяет повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии водного потока. В этом варианте вогнутость каркаса вносит дополнительное сопротивление водному потоку. При этом при обтекании потоком вогнутой поверхности каркаса вдоль нее формируется продольно-винтовое течение, характеризующееся интенсивной закруткой вальца.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение верхней части решетчатого каркаса с прямоугольным окном, расположенным по ее центру и вдоль длины каркаса, позволяет сформировать усиленную шероховатость с большей высотой и соответственно внести большее гидравлическое сопротивление в поток.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение устьевой части водопроводящего тракта с потокоформирующим элементом, образуемым правой по течению береговой кромкой, при этом береговая кромка расположена под острым углом к продольной оси водотока и выдвинута в него, позволяет заставить работать водосбросной поток гидроузла на увеличение границ зоны влияния привлекающего рыбу "шлейфа" скоростей.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбоходно-нерестового канала. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих чертежах:

фиг.1 - рыбоходно-нерестовый канал, план;

фиг.2 - фрагмент канала, план;

фиг.3 - то же, вариант установки элементов усиленной шероховатости;

фиг.4 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.5 - поперечное сечение элемента усиленной шероховатости, оболочка заполнена воздухом;

фиг.6 - то же, изометрия;

фиг.7 - вариант элемента усиленной шероховатости, основание которого выполнено с пустотелой полостью;

фиг.8 - то же, вариант выполнения пустотелой полости, выполненной в поперечном сечении ⊥-образной формы;

фиг.9 - то же, решетчатый каркас с большим размером ячеи;

фиг.10 - вариант элемента усиленной шероховатости, нижняя часть основания которого выполнена подковообразной формы;

фиг.11 - элемент усиленной шероховатости, рабочее состояние оболочки;

фиг.12 - то же, вариант с решетчатого каркаса с ячейками большего размера;

фиг.13 - элемент усиленной шероховатости, оболочка спущена;

фиг.14 - вариант элемента усиленной шероховатости с пустотелой полостью в основании, оболочка спущена;

фиг.15 - вариант элемента усиленной шероховатости, нижняя часть основания которого выполнена подковообразной формы, оболочка спущена;

фиг.16 - вариант элемента усиленной шероховатости, решетчатый каркас которого выполнен криволинейной формы, выпуклостью обращенной по направлению течения потока, оболочка спущена;

фиг.17 - то же, оболочка в рабочем положении;

фиг.18 - вариант элемента усиленной шероховатости, решетчатый каркас которого выполнен криволинейной формы, выпуклостью обращенной по направлению течения потока, изометрия;

фиг.19 - вариант элемента усиленной шероховатости, решетчатый каркас которого выполнен в верхней части с прямоугольным окном, расположенным по ее центру и вдоль длины каркаса;

фиг.20 - то же, изометрия.

Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт 1, выполненный в виде канала, головная 2 часть которого соединена с верхним бьефом 3 гидроузла, а устьевая часть 4 - с нижним бьефом 5, нерестовый субстрат 6 в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости 7, установленные на дне канала по его длине под углом к продольной оси канала и выполненные в виде гибких эластичных оболочек 8, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором.

Гибкие эластичные оболочки 8 размещены внутри решетчатого каркаса 9, причем нижняя часть каркаса 9 закреплена к бетонному основанию 10, которое выполнено ⊥-образной формы в поперечном сечении, при этом вертикальная его часть 11 обращена внутрь каркаса 9 и расположена по середине основания 10.

Кроме того, бетонное основание 10 может быть выполнено с пустотелой полостью 12.

Помимо того, бетонное основание 10 может быть выполнено с пустотелой полостью 12 ⊥-образной формы в поперечном сечении.

Кроме того, нижняя часть бетонного основания 10, обращенная к дну канала, выполнена подковообразной формы.

Помимо того, каркас 9 может быть выполнен криволинейной формы в поперечном сечении, при этом выпуклая его поверхность ориентирована по направлению течения потока в канале.

Кроме того, верхняя часть решетчатого каркаса 9 может быть выполнена с прямоугольным окном 13, расположенным по ее центру, вдоль длины каркаса 9.

Помимо того, устьевая часть 4 водопроводящего тракта 1 может быть выполнена с потокоформирующим элементом 14, образуемым правой по течению, береговой кромкой, при этом береговая кромка расположена под острым углом к продольной оси водотока и выдвинута в нижний бьеф 5.

Рыбоходно-нерестовый канал работает следующим образом. Привлечение рыбы из нижнего бьефа 5 в устьевую часть 4 водопроводящего тракта 1 осуществляется подачей рабочего расхода из верхнего бьефа 3, протекающего по водопроводящему тракту 1. Донные виды рыб (например, осетровые), перемещающиеся, в основном, у дна водотока нижнего бьефа 5, ориентируясь на привлекающий донный поток, заходят в рыбоходно-нерестовый канал (его устьевую часть 4), где созданы оптимальные условия для их нереста на нерестовом субстрате 6. Повышению эффективности выделения привлекающего рыбу "шлейфа" на фоне зоны поисков нижнего бьефа 5 способствует работа потокоформирующего элемента 14, который образован правой по течению, береговой кромкой нижнего бьефа 5, при этом береговая кромка расположена под острым углом к продольной оси водотока и выдвинута в нижний бьеф 5. Потокоформирующий элемент 14 отклоняет поток, поступающий со стороны водосбросной части плотины, при этом создается дополнительное гидравлическое сопротивление и изменяется траектория течения.

Если условия для нереста не удовлетворяют мигрантов, то они постепенно продвигаются вдоль тракта 1 и далее выходят в верхний бьеф 3 гидроузла, где продолжают нерестовую миграцию.

Гашение избыточной кинетической энергии потока обеспечивают элементы 7 усиленной шероховатости, выполненные в виде решетчатых каркасов 9 и установленные на дне рядами по ширине тракта 1 и под углом к продольной оси тракта 1. Гибкие эластичные оболочки 8, размещенные внутри каркасов 9, могут изменять свой объем при подаче в них сжатого воздуха от компрессора (не показан) или при выпуске воздуха из внутреннего пространства оболочек 8.

При увеличении внутреннего объема оболочки 8 под воздействием сжатого воздуха материал гибкой оболочки 8 начинает постепенно растягиваться и выходить из ячеек решетчатого каркаса 9 за внутренние пределы его внешней поверхности. По прошествии некоторого периода времени подачу сжатого воздуха прекращают, и процесс формирования усиленной шероховатости 7 завершается.

Изменение рабочего положения усиленной шероховатости 7 производят в случаях, когда изменяется расчетная величина рабочего расхода, проходящего по каналу 1, или необходимо изменить величину гидравлического сопротивления для создания благоприятных условий для пропуска определенного вида рыбы, характеризующегося другим диапазоном скоростей плавания (плавательной способностью).

В случае, когда необходимо изменить (уменьшить) гидравлическое сопротивление водному потоку, открывается обратный клапан (не показан) и лишний объем воздуха стравливается из внутреннего пространства гибких оболочек 8. При производстве данной операции водоросли и мусор, осевшие ранее на поверхности гибких эластичных оболочек 8, сносятся транзитным потоком.

В случае, когда необходимо изменить (увеличить) гидравлическое сопротивление водному потоку, включается в работу компрессор (не показан) и объем оболочек 8 увеличивается до заданных параметров.

Выполнение основания 10 с пустотелой полостью 12 позволяет рационально использовать материал для изготовления усиленной шероховатости 7.

Выполнение нижней части бетонного основания 10, обращенной к дну канала, подковообразной формы позволяет повысить трение-сцепление с дном канала и повысить надежность работы элементов 7 усиленной шероховатости.

Выполнение каркаса 9 криволинейной формы в поперечном сечении, при этом выпуклая его поверхность ориентирована по направлению течения потока в канале, позволяет повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии водного потока. В этом варианте вогнутость каркаса 9 вносит дополнительное сопротивление водному потоку. При этом при обтекании потоком вогнутой поверхности каркаса 9 вдоль нее формируется продольно-винтовое течение, характеризующееся интенсивной закруткой донного вальца.

Предлагаемое изобретение позволяет управлять процессом гашения избыточной кинетической энергии потока при различных режимах работы рыбоходно-нерестового канала за счет оптимальной конструктивной компоновки элементов усиленной шероховатости. Кроме того, при выпуске воздуха из гибких оболочек мусор и водоросли, осевшие на элементах дополнительной усиленной шероховатости, сносятся транзитным потоком, тем самым производится самопромывка усиленной шероховатости.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1666633, "Рыбоходно-нерестовый канал", МКИ Е 02 В 8/08, Авторы Шкура В.Н., Чистяков А.А., Новойдарский А.В., Анохин А.М. и Черкасов В.А. (СССР). Опубл. БИ №28, 1991.

2. Авторское свидетельство СССР №1760001, " Рыбоходно-нерестовый канал", МКИ Е 02 В 8/08, Авторы Шкура В.Н., Чистяков А.А., Черкасов В.А. и Анохин А.М. (СССР). Опубл. БИ №33, 1992.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине под углом к продольной оси канала и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором. Гибкие эластичные оболочки размещены внутри решетчатого каркаса. Нижняя часть каркаса закреплена к бетонному основанию, которое выполнено ⊥-образной формы в поперечном сечении, при этом вертикальная его часть обращена внутрь каркаса и расположена по середине основания. Изобретение создает в рыбоходно-нерестовом канале гидравлические условия, эффективные для гашения избыточной кинетической энергии потока. 6 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Рыбоходно-нерестовый канал, включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине под углом к продольной оси канала и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором, отличающийся тем, что гибкие эластичные оболочки размещены внутри решетчатого каркаса, причем нижняя часть каркаса закреплена к бетонному основанию, которое выполнено ⊥-образной формы в поперечном сечении, при этом вертикальная его часть обращена внутрь каркаса и расположена по середине основания.2. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что бетонное основание выполнено с пустотелой полостью.3. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что бетонное основание выполнено с пустотелой полостью ⊥-образной формы в поперечном сечении.4. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что нижняя часть бетонного основания, обращенная ко дну канала, выполнена подковообразной формы.5. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что каркас выполнен криволинейной формы в поперечном сечении, при этом выпуклая его поверхность ориентирована по направлению течения потока в канале.6. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что верхняя часть решетчатого каркаса выполнена с прямоугольным окном, расположенным по ее центру вдоль длины каркаса.7. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что устьевая часть водопроводящего тракта выполнена с потокоформирующим элементом, образуемым правой по течению береговой кромкой, при этом береговая кромка расположена под острым углом к продольной оси водотока и выдвинута в нижний бьеф.