СПОСОБ ПРОПУСКА РЫБ ЧЕРЕЗ ВЫСОКОНАПОРНЫЙ ГИДРОУЗЕЛ Российский патент 2012 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Известны способы пропуска рыб через рыбоходы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф [1, 2], заключающиеся в создании транзитных расходов (струй) для ориентации рыб по камерам или бассейнам рыбохода, а так же в создании условий для частичного отдыха рыб с помощью водоворотных зон в лотковых конструкциях рыбоходов или при помощи бассейнов в лестничных и прудковых конструкциях рыбоходов.

Недостатком данных способов является невозможность обеспечения благоприятных условий для полного отдыха рыб, особенно в обстановке изменяющихся уровней бьефов гидроузла, так как из-за изменения уровня воды в бьефах гидроузла происходит и изменение скорости транзитного потока в лотках или камерах рыбохода. Кроме того, данные способы применимы только для низконапорных гидроузлов, потому что скорость движения воды в рыбоходном тракте при использовании данных способов близка к критической скорости плавания рыб.

Наиболее близким по технологической схеме является способ пропуска рыб через рыбоход из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф (варианты) [3], заключающийся в формировании по всей длине рыбоходного тракта управляемого водного потока, зависящего от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов и вида пропускаемой рыбы. Водный поток создают в каждой камере рыбохода в результате подачи расхода воды в струеобразующие насадки, расположенные по периметрам вплывных отверстий, выполненных в самой верхней или в самой нижней, или одновременно самой верхней и в самой нижней поперечных перегородках рыбохода. Струеобразующие насадки направляют в сторону верхнего бьефа, формируя два параллельных или под углом к оси вплывного отверстия ряда затопленных параллельных гидравлических струй. При совместном взаимодействии этих рядов струй создают гидравлическое сопротивление транзитному потоку, т.е. зоны частично равных давлений, поступающему по рыбоходному тракту через камеры рыбохода из верхнего бьефа. Гидравлическое сопротивление обеспечивает поддержание расчетного уровня воды во внутренних бассейнах рыбохода путем пропуска заданного транзитного расхода воды равной величины через вплывные отверстия, оборудованные системами струеобразующих насадков, и тем самым создание благоприятных условий для прохода рыбы через вплывные отверстия в сторону верхнего бьефа.

Данный способ хотя и компенсирует негативное влияние колебаний бьефов гидроузла, но он также пригоден только для использования на низконапорных гидроузлах, так как скорость движения воды в рыбоходном тракте и в этом случае будет близка к критической скорости плавания рыб. Кроме того, в данном способе отсутствуют зоны для полного эффективного отдыха двигающихся по рыбоходу рыб. Критическая скорость плавания рыб подразумевает достаточно короткое время пребывания рыбы в данном потоке воды без потери ориентации. По этой причине применить данный способ к средне- и высоконапорным гидроузлам невозможно, потому что с ростом величины напора на плотину гидроузла будет увеличиваться и время пребывания рыбы в потоке с критическими скоростями плавания. Это неизбежно приведет к потере ориентации у рыб и сносу ее обратно в нижний бьеф гидроузла.

Целью изобретения является формирование на отдельных участках по всей длине рыбоходного тракта гидравлических условий, способствующих полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб при минимальных затратах и несложном управлении пропуском рыб.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. В некоторых вплывных отверстиях, выполненных во внутренних поперечных перегородках, с помощью двух рядов затопленных гидравлических струй, образованных в результате подачи расхода воды в систему струеобразующих насадков, расположенных по периметрам некоторых вплывных отверстий и направленных параллельно или под углом к оси вплывного отверстия и в сторону верхнего бьефа, создают гидравлическое сопротивление транзитному потоку, т.е. зону частично равных давлений. Благодаря образованию зон частично равных давлений формируют в нижерасположенном за данными поперечными перегородками бассейне рыбохода гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб.

По п.2 формулы изобретения. Создание гидравлических условий, способствующих полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, через отрезки рыбоходного тракта равной длины позволит формировать равномерно расположенные зоны для отдыха рыб по всей длине рыбоходного тракта, а также упростить управление способом пропуска рыб через высоконапорный гидроузел. Действительно в этом случае для реализации способа требуется минимально возможное количество зон частично равных давлений, а значит, и минимальное число регулировок, связанных с подачей расхода воды в системы струеобразующих насадков.

По п.3 формулы изобретения. Создание гидравлических условий, способствующих полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, через отрезки рыбоходного тракта разной длины с планомерным уменьшением их длины в сторону верхнего бьефа позволит чаще формировать зоны для отдыха рыб при приближении к верхнему бьефу. Благодаря этому в способе пропуска рыб через высоконапорный гидроузел создают условия, учитывающие затраты физических сил по мере движения мигрирующей рыбы по рыбоходу.

Решение поставленной задачи достигается путем реализации нового способа пропуска рыб через высоконапорный гидроузел. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого способа, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - схема лоткового рыбохода на виде в плане;

фиг.2 - схема лестничного рыбохода на виде в плане;

фиг.3 - схема создания на участке лестничного рыбохода гидравлических условий, способствующих эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, разрез вертикальной плоскостью.

Рыбоход, исполненный по типу классических конструкций рыбоходов в виде лоткового (фиг.1) или же в виде лестничного рыбохода (фиг.2), размещают в створе плотины гидроузла. Его выполняют в виде быстротока (канала) 1 прямоугольного сечения с уклоном дна, в котором установлены неполные поперечные перегородки 2 (фиг.1), или он состоит из лотка 3 со ступенчатым дном и поперечных перегородок 4 с вплывными отверстиями 5, образующих ряд бассейнов 6 и перепадов между ними (фиг.2, 3). В некоторых внутренних поперечных перегородках 7 рыбохода вплывные отверстия 8 обрамляют потокоформирующим фартуком 9, где под его прикрытием в галереях 10 размещают систему струеобразующих насадков 11, которые направляют в сторону верхнего бьефа и располагают под углом или параллельно к оси вплывного отверстия 8 (фиг.3). Систему струеобразующих насадков 11 питают от раздающих коллекторов 12, которые в свою очередь соединены посредством обводных трубопроводов с вышерасположенными участками рыбохода или верхним бьефом гидроузла.

Способ пропуска рыб через высоконапорный гидроузел осуществляется следующим образом.

Из верхнего бьефа подают транзитный расход воды для ориентации рыб по камерам или бассейнам рыбохода. На некоторых внутренних поперечных перегородках рыбохода 7 включают систему струеобразующих насадков 11 вплывных отверстий 8 (фиг.1, 2). В момент истечения воды через эту систему струеобразующих насадков 11 образуются гидравлические струи 13, имеющие некоторую начальную скорость V₀ (фиг.3). На некотором расстоянии от поперечной перегородки 7 происходит взаимодействие гидравлических струй 13, в результате чего произойдет образование суммарного потока 14. При дальнейшем распространении суммарного потока его осевая скорость уменьшится за счет пульсационных скоростей и скорости противотечения, зависящей от величины напора, приходящегося на поперечную перегородку 7, до нулевых значений, и суммарный поток 14 в направлении оси вплывного отверстия 8 затихнет. Таким образом, произойдет образование гидравлического сопротивления транзитному потоку 17, т.е. зоны частично равных давлений 15, которая позволит осуществлять беспрепятственный пропуск производителей рыб через вплывное отверстие 8 поперечных перегородок рыбохода 7 в направлении верхнего бьефа гидроузла. Кроме того, благодаря образованию зоны частично равных давлений 15 обеспечивают пропуск заданного транзитного расхода воды через вплывные отверстия 8, выполненных в поперечных перегородках 7 рыбохода, формируя тем самым в нижерасположенном за данными поперечными перегородками 7 бассейне рыбохода 16 гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб. Воду, необходимую для формирования гидравлических струй 13, подают в раздающие коллекторы 12 по обводным напорным трубопроводам из вышерасположенных участков рыбохода или верхнего бьефа гидроузла.

Кроме того, гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, могут создавать через отрезки рыбоходного тракта равной длины.

Помимо того, гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, могут создавать через отрезки рыбоходного тракта разной длины, причем длины отрезков планомерно уменьшаются в сторону верхнего бьефа.

Рыбоход в зависимости от варианта конструкции работает следующим образом.

Служба эксплуатации рыбохода создает вдоль всего рыбоходного тракта, состоящего из быстротока 1 (фиг.1) или лотка 3 со ступенчатым дном (фиг.2, 3), транзитный поток воды 17 для ориентации рыб по камерам или бассейнам 6 рыбохода. Водоворотные зоны 18 в лотковых конструкциях рыбоходах (фиг.1) и бассейны 6 в лестничных рыбоходах (фиг.2, 3) служат для частичного отдыха рыб перед броском для преодоления транзитного потока 17 или вплывных отверстий 5. Для полного эффективного отдыха двигающихся по рыбоходу рыб в бассейнах рыбохода 16 создают соответствующие гидравлические условия с помощью гидравлического сопротивления транзитному потоку 17, т.е. зоны частично равных давлений 15. Изменяя начальные скорости истечения гидравлических струй 13 из струеобразующих насадков 11, регулируют пропуск заданного транзитного расхода воды через вплывные отверстия 8, выполненных в поперечных перегородках 7, а значит, и гидравлические условия в бассейне рыбохода 16 для полного эффективного отдыха. Гидравлические условия для полного эффективного отдыха рыб назначают, исходя из видов мигрирующих через рыбоход рыб и длины рыбохода. Данная технология позволяет мигрирующим рыбам проходить рыбоходы любой длины, тем самым преодолевать и высоконапорные гидроузлы. Кроме того, изменением начальных скоростей истечения гидравлических струй 13 из струеобразующих насадков 11 компенсируют негативное влияние изменения уровней бьефов гидроузла на величину транзитного потока 17.

Гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, могут создавать как через отрезки рыбоходного тракта равной длины, так и через отрезки рыбоходного тракта разной длины с планомерным уменьшением в сторону верхнего бьефа. Первый вариант способа рассчитан на более сильных пловцов, второй - менее слабых. Во втором варианте по мере продвижения вверх по рыбоходу преодолеваемый рыбой напор между зонами с гидравлическими условиями, способствующими полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, будет уменьшаться, давая тем самым возможность чаще отдыхать двигающейся по рыбоходу рыбе. Способ, в котором гидравлические условия для отдыха рыб создают через отрезки рыбоходного тракта равной длины, является более простым и легким в управлении.

Предлагаемый способ пропуска рыб через высоконапорный гидроузел позволяет использовать классические технологии рыбопропуска на средне- и высоконапорных гидроузлах, устраняя негативное влияние изменения уровней воды в бьефах гидроузла и обеспечивая при этом свободный и самостоятельный проход рыб в верхний бьеф гидроузла.

Источники информации

1. Гидротехнические сооружения: Учеб. по специальности «Гидромелиорация» / Н.П.Розанов, Я.В.Бочкарев, B.C.Лапшенков и др.; Под ред. Н.П.Розанова. - М.: Агропромиздат, 1985. - 432 с. - С.373-374, рис.13.6-13.8.

2. Гидротехнические сооружения: Учеб. для строит. специальностей вузов: В 2 ч. / М.М.Гришин, С.М.Списский, А.И.Антипов и др.; Под ред. М.М.Гришина. - М.: Высшая школа, 1979. - 586 с. - Ч.2. - С.131-133, рис.23.14-23.16.

3. Пат. 2377365 РФ, МПК⁸ E02B 8/08. Способ пропуска рыб через рыбоход из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф (варианты) / О.Г.Введенский (РФ). - №2008137015/03; Заявлено 15.09.2008; Опубл. 27.12.2009, Бюл. №36. - 28 с.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. В предложенном способе выполняют рыбоход в виде канала 1 прямоугольного сечения с уклоном дна с неполными поперечными перегородками 2 или в виде лотка 3 со ступенчатым дном и поперечными перегородками 4 с вплывными отверстиями 5, образующими ряд камер или бассейнов 6 и перепады между ними. В некоторых внутренних поперечных перегородках 7 рыбохода вплывные отверстия 8 обрамляют потокоформирующим фартуком 9. Под прикрытием фартука 9 в галереях 10 размещают систему струеобразующих насадков 11. Причем насадки 11 направляют в сторону верхнего бьефа и располагают под углом или параллельно к оси вплывного отверстия 8. Систему струенаправляющих насадков 11 питают от раздающих коллекторов 12. Воду, необходимую для формирования гидравлических струй 13, подают в раздающие коллекторы 12 по обводным напорным трубопроводам. Далее из верхнего бьефа подают транзитный расход воды 17 для ориентации рыб по камерам или бассейнам 6 рыбохода. На некоторых внутренних поперечных перегородках 7 рыбохода включают систему струеобразующих насадков 11 вплывных отверстий 8. В момент истечения воды через систему струеобразующих насадков 11 образуют гидравлические струи 13. Для полного эффективного отдыха двигающихся по рыбоходу рыб в бассейне рыбохода 16 создают соответствующие гидравлические условия с помощью гидравлического сопротивления транзитному потоку 17, то есть зоны частично равных давлений 15. Водоворотные зоны 18 в лотковых конструкциях создают для частичного отдыха рыб перед броском для преодолевания транзитного потока 17 или вплывных отверстий 5. Гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, создают через отрезки рыбоходного тракта равной длины или же через отрезки рыбоходного тракта разной длины, причем в этом случае длины отрезков планомерно уменьшаются в сторону верхнего бьефа. Предлагаемое изобретение позволяет использовать классические технологии рыбопропуска на средне- и высоконапорных гидроузлах, устраняя негативное влияние изменения уровней воды в бьефах гидроузла и обеспечивая при этом свободный и самостоятельный проход рыб в верхний бьеф гидроузла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ пропуска рыб через высоконапорный гидроузел, заключающийся в формировании по всей длине рыбоходного тракта управляемого водного потока, зависящего от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов и вида пропускаемой рыбы, создаваемого в каждой камере рыбохода в результате подачи расхода воды в струеобразующие насадки, расположенные по периметрам некоторых вплывных отверстий, выполненных в поперечных перегородках, и направленные в сторону верхнего бьефа, последующем формировании двух параллельных или под углом к оси вплывного отверстия рядов затопленных параллельных гидравлических струй и создании при совместном взаимодействии этих рядов струй гидравлического сопротивления транзитному потоку, т.е. зоны частично равных давлений, поступающему по рыбоходному тракту через камеры рыбохода из верхнего бьефа, обеспечивающего поддержание расчетного уровня воды во внутренних бассейнах рыбохода путем пропуска заданного транзитного расхода воды равной величины через вплывные отверстия, оборудованные системами струеобразующих насадков, и тем самым создание благоприятных условий для прохода рыбы через вплывные отверстия в сторону верхнего бьефа, отличающийся тем, что с помощью зон частично равных давлений, создаваемых на некоторых внутренних поперечных перегородках рыбохода, формируют в ниже расположенном за данными поперечными перегородками бассейне рыбохода гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, создают через отрезки рыбоходного тракта равной длины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидравлические условия, способствующие полному эффективному отдыху двигающихся по рыбоходу рыб, создают через отрезки рыбоходного тракта разной длины, причем длины отрезков планомерно уменьшаются в сторону верхнего бьефа.