ВХОДНОЙ ОГОЛОВОК РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВОГО КАНАЛА Российский патент 2023 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыб через подпорные сооружения речных гидроузлов к местам нереста.

Известен входной оголовок рыбоходно-нерестового канала (Баев О.А., Шевченко А.В. Конструктивное решение лоткового входного оголовка рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2022. № 2 (86). С. 84-91), выполненный в виде сужающегося в плане и заглубляющегося в направлении течения водного потока лотка прямоугольного поперечного сечения. Лоток обеспечивает сопряжение тракта рыбоходно-нерестового канала с руслом реки и гидравлическое сопряжение, исходящего из оголовка водного потока с потоком реки, чем создаются условия для привлечения и захода в рыбоходный тракт канала, перемещающихся в процессе нерестовых миграций по речному руслу, рыб. Сужение лотка входного оголовка компенсирует увеличение площади живого сечения, вызванного увеличением его глубины в направлении нижнего бьефа гидроузла или русла реки, протекающего по нему водного потока и позволяет выдерживать равенство скоростей течения в лотке и на входе рыб в него со скоростью водного потока в тракте канала.

Недостатком данного конструктивного решения входного оголовка является отсутствие возможности для регулирования скоростей течения, истекающего из рыбоходно-нерестового канала и привлекающего рыб, водного потока и невозможность изменять условия их привлечения к заходу в тракт канала в зависимости от складывающейся гидрологической и ихтиологической обстановки в речном русле.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является входной оголовок рыбоходно-нерестового канала (SU 1703781 A1), включающий расположенное в его низовой части по направлению течения водного потока потокорегулирующее устройство, выполненное в виде системы поворотных створок, функционирование которого позволяет формировать перед входом в оголовок течений, обеспечивающих привлечение, мигрирующих в зонах нижнего бьефа гидроузла или речного русла, рыб ко входу в рыбоходно-нерестовый канал.

Недостатками данного технического решения являются: сложность конструкции потокорегулирующего устройства; наличие в конструкции потокорегулирующего устройства в виде жалюзийных створок являющихся физическим препятствием для перемещения рыб; отсутствие возможности регулирования скоростей течения водного потока, истекающего из торцевого сечения оголовка, при изменении гидрологических и ихтиологических условий в реке; расположение рабочих элементов потокорегулирующего устройства за пределами входного для рыб сечения оголовка рыбоходно-нерестового канала, выходящих в русло реки, что усложняет условия его функционирования и эксплуатации. Указанные недостатки конструкции входного оголовка рыбоходно-нерестового канала снижают эффективность привлечения и захода рыб в его тракт.

Задачи изобретения: обеспечение возможности регулирования скорости, истекающего из входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, привлекающего рыб, водного потока, с учетом текущих гидрологических и ихтиологических условий в речном русле; исключение применения в конструкции технических элементов, препятствующих перемещению и заходу рыб во входной оголовок рыбоходно-нерестового канала; упрощение конструктивного решения потокорегулирующего устройства, размещаемого в пределах входного оголовка рыбоходно-нерестового канала.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в конструктивном решении входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, обеспечивающего повышение эффективности его функционирования по привлечению и заходу рыб за счет возможности регулирования скоростей, исходящего из него реку и привлекающего рыб водного потока, с учетом гидрологической и ихтиологической ситуации в реке, упрощения конструкции и исключения в ней конструктивных элементов, препятствующих перемещению и заходу рыб акваторию оголовка.

Указанный технический результат достигается за счет устройства входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, выполненного в виде цельной железобетонной доковой конструкции, образованной продольными вертикальными устоями и уклонным по направлению течения водного потока дном, характеризующийся тем, что включает потокорегулирующее устройство, выполненное в виде двух автономно функционирующих створок, прикрепленных посредством полушарнирных петель к низовым по направлению течения водного потока торцам продольных вертикальных устоев, при этом каждая створка выполнена с возможностью поворота посредством привода на угол от 0° до 90° относительно центральной оси лотка и оснащена колесной поворотной опорой.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - План входного оголовка рыбоходно-нерестового канала; фиг. 2 - Продольный разрез по фиг. 1; фиг. 3 - Поперечное сечение I-I по фиг. 1.; фиг. 4 - Поперечный разрез Б-Б по фиг. 1; фиг. 5 - Узел А по фиг. 1; фиг. 6 - Узел Б по фиг. 2; фиг. 7 - План низовой части входного оголовка рыбоходно-нерестового канала; фиг. 8 - Вид А по фиг. 7; фиг. 9 - Узел В по фиг. 8; фиг. 10 - Плановое расположение регулирующих створок (положение 0°); фиг. 11 - Плановое расположение регулирующих створок (положение 45°); фиг. 12 - Плановое расположение регулирующих створок (положение 90°); фиг. 13 - Плановое расположение регулирующих створок (положения 45° и 0°); фиг. 14 - Плановое расположение регулирующих створок (положения 90° и 0°); фиг. 15 - Плановое расположение регулирующих створок (положения 90° и 45°); фиг. 16 - Продольный разрез А-А по фиг. 10; фиг. 17 - Продольный разрез А-А по фиг. 11; фиг. 18 - Продольный разрез А-А по фиг. 12; фиг. 19 - Продольный разрез А-А по фиг. 13; фиг. 20 - Продольный разрез А-А по фиг. 14; фиг. 21 - Продольный разрез А-А по фиг. 15.

Цифрами на фиг. 1-21 обозначено: 1 - рыбоходный тракт; 2 - уклонное дно лотка входного оголовка; 3 - продольные вертикальные устои лотка входного оголовка; 4 - лоток; 5 - привод; 6 - поворотные механизмы; 7 - торцевая часть продольных вертикальных устоев; 8 - полушарнирные петли; 9 - несущая карта полушарнирных петель; 10 - поворотная карта полушарнирных петель; 11 - регулирующие створки; 12 - опоры колесные поворотные; 13 - бетонная площадка; 14 - швеллерные пути; 15 - речное русло; 16 - эпюры скоростей водного потока.

Буквами на фиг. 1-21 обозначено: L - длина входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, м; B₁, B₂ - ширина входного оголовка в створах его сопряжения с рыбоходным трактом 1 и речным руслом 15 соответственно, м; h₁, h₂ - глубина водного потока в створах сопряжения входного оголовка с рыбоходным трактом 1 и речным руслом 15 соответственно, м; i_пр - продольный уклон дна входного оголовка рыбоходно-нерестового канала; v₁, v₂ - скорости течения потока в створах сопряжения входного оголовка рыбоходно-нерестового канала с рыбоходным трактом 1 и речным руслом 15 соответственно, м/с; α - угол поворота регулирующих створок 11 относительно оси лотка 4 входного оголовка, град; v₁, v₂ - скорость водного потока в низовой части и на выходе из лотка 4 входного оголовка рыбоходно-нерестового канала соответственно, м/с; v₃ - скорость течения в речном русле 15, м/с.

Входной оголовок рыбоходно-нерестового канала (фиг. 1-21) в виде лотка 4 прямоугольного поперечного сечения, оснащенный подвижно-закрепленными регулирующими скорость v₂, истекающего из него водного потока, створками 11, выполнен следующим образом.

Входной оголовок рыбоходно-нерестового канала выполнен в виде цельной железобетонной доковой конструкции, образованной продольными вертикальными устоями 3 и уклонным (по направлению течения водного потока) дном 2, формирующим лоток 4, обеспечивающим топографическое и гидравлическое сопряжение речного русла 15 и рыбоходного тракта 1. В низовой части лотка 4 входного оголовка устроено две регулирующих скорость v₂ водного потока створки 11, прикрепленные посредством полушарнирных петель 8 к торцевой части продольных устоев 7. При этом несущая карта петель 9 крепится к торцевой части продольных вертикальных устоев 7 с возможностью их поворота на угол , а поворотная карта петель 10, закрепляется на регулирующих створках 11, оснащенных колесными поворотными опорами 12, перемещающихся по внутреннему пространству швеллерных путей 14, закрепленных в бетонной площадке 13. Регулирующие створки 11, могут поворачиваться относительно центральной оси лотка 4 на угол α от 0° до 90° включительно и приводятся в движение приводом 5 и поворотными механизмами 6. Посредством изменения положения регулирующих створок 11 на угол α осуществляется изменение скоростных параметров водного потока v₂, истекающего из лотка 4 в речное русло 15.

Входной оголовок рыбоходно-нерестового канала по фиг. 1-21 работает следующим образом.

Водный поток из рыбоходного тракта 1 поступает в сформированный уклонным дном 2 и вертикальными продольными устоями 3 лоток 4 входного оголовка рыбоходно-нерестового канала и преодолев его выходной створ, вытекает в речное русло 15, формируя в нем шлейф привлекающих рыб скоростей. На торцевой части 7 продольных вертикальных устоев 3, предусмотрено крепление посредством полушарнирных петель 8 регулирующих створок 11, обеспечивающих возможность управления скоростными характеристиками водного потока, истекающего из лотка 4 в речное русло 15 и привлекающего рыб ко входу в сооружение. Регулирующие створки 11 приводятся в движение посредством индивидуальных приводов 5 и поворотных механизмов 6. Положение регулирующих створок 11 (угол их поворота α) определяется из условия формирования на входном створе оголовка привлекающей рыб из реки скорости истечения водного потока v₂, обеспечивающей их привлечение и заход рыб в тракт рыбоходно-нерестового канала. Для частичной компенсации давления, оказываемого весом регулирующих створок 11 с поворотными картами 10 на несущие карты 9 полушарнирных петель 8 и снятия части нагрузки с приводов 5 и поворотных механизмов 6 предусматривается обустройство регулирующих створок 11 колесными поворотными опорами 12, перемещающихся по швеллерным путям 14, закрепленных в бетонной площадке 13.

Функционирование входного оголовка рыбоходно-нерестового канала осуществляется при различных гидрологических и ихтиологических условиях, формирующихся в речном русле 15.

При минимальных уровнях и минимальных скоростях течения водного потока v₃ в речном русле 15, регулирующие створки 11 устанавливаются параллельно продольным вертикальным устоям 3 входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, что соответствует их исходному положению или углу поворота α=0° и формированию оптимальных для привлечения рыб из речного русла 15 скоростей водного потока v₂ на выходе из лотка 4 (фиг. 10, фиг. 16). При среднем (относительно минимальных и максимальных значений) положении уровней и скоростей течения v₃ водного потока в речном русле 15 регулирующие створки 11 перемещаются ближе к центральной оси лотка 4 на угол (фиг. 11, фиг. 17), чем обеспечивается увеличение скоростей v₂ истекающего потока и его выделение в общем потоке реки. При увеличении отметок уровней воды и скоростей течения v₃ в речном русле 15 от среднего до максимального значений, поворот регулирующих створок 11 осуществляется на угол α, значения которого находятся в диапазоне значений от 45° (исходное положение) до 90° (крайнее положение) (фиг. 12, фиг. 18), что позволяет обеспечить оптимальные скоростные условия для формирования в речном потоке шлейфа привлекающих рыб течений и привлечения рыб в лоток 4 оголовка рыбоходно-нерестового канала. Выбор значения угла α в конкретный период определяется из условий формирования на подходном участке ко входу в рыбоходно-нерестовый канал и поддержания оптимальных скоростей v₂ для привлечения и захода, мигрирующих на нерест по речному руслу 15 рыб в лоток 4.

Период интенсивных нерестовых миграций различных видов рыб по речному руслу 15 характеризуется различными гидрологическими и ихтиологическими условиями, имеющими место в нем. Указанное обстоятельство обуславливает необходимость регулирования скоростей v₂ водного потока, вытекающего из лотка 4 входного оголовка рыбоходно-нерестового канала в речное русло 15 с учетом плавательной способности рыб и формирования благоприятного гидрологического режима для привлечения их ко входу в лоток 4. Значения привлекающих скоростей для различных видов рыб, мигрирующих на нерест по речному руслу 15, могут варьироваться в широком диапазоне значений. В связи с указанным, регулирование скоростных параметров привлекающего рыб потока осуществляется в широком интервале изменения их величин, что может осуществляться поворотом одной или обеих регулирующих створок 11 лотка 4 на определенный угол α.

По завершению интенсивного нерестового хода рыб определенного вида, привлечение которых из речного русла 15 в лоток 4 осуществлялось водным потоком со скоростями v₂, отображенными на эпюрах скоростей 16 на фиг. 10, фиг. 16 и появлении в акватории речного русла 15 рыбных стад, характеризуемых более высокими значениями скоростей их привлечения, одна из регулирующих створок 11 (в частности, правая - по направлению течения в лотке 4) может перемещаться в промежуточное положение на угол (фиг. 13; фиг. 19) с целью увеличения скоростей v₂ водного потока, истекающего из лотка 4 оголовка рыбоходно-нерестового канала. При возникающей необходимости привлечения рыб с более высокими скоростями плавания, например, осетровых, угол поворота α правосторонней регулирующей створки 11 может изменяться в диапазоне значений - (фиг. 14, фиг. 20), а при необходимости еще большего увеличения скорости (в частности, при увеличении скорости v₃ в речном русле 15) в работу может быть задействована левосторонняя регулирующая створка 11 с ее поворотом на угол (фиг. 15, фиг. 21).

Регулирующие створки 11 входного оголовка рыбоходно-нерестового канал могут функционировать в стационарном и нестационарном режимах.

Стационарный режим характеризуется неподвижным положением регулирующих створок 11 относительно центральной оси лотка 4 и поддержанием постоянной скорости v₂ водного потока, истекающего в речное русло 15. Указанный режим функционирования регулирующих створок 11 применяется во время интенсивного нерестового хода определенного вида рыб и необходимости их привлечения ко входному створу лотка 4 при постоянных уровнях и скоростях течения v₃, формирующихся в речном русле 15.

Для нестационарного режима работы регулирующих створок 11 характерно непрерывное изменение их положения относительно центральной оси лотка 4 с заданной угловой скоростью их возвратно-вращательного движения, что позволяет обеспечить привлечение различных видов рыб из речного русла 15 в случае совпадения временных периодов нерестового перемещения их нерестовых стад по речному руслу 15. При указанном режиме работы регулирующих створок 11, водный поток, истекающий из лотка 4 выходного оголовка рыбоходно-нерестового канала с течением времени изменяет свои скоростные характеристики по цикличному закону, что позволяет привлекать к лотку 4 различные виды рыб, мигрирующие на нерест по речному руслу 15.

Применение входного оголовка рыбоходно-нерестового канала, оборудованного регулирующими створками 11, прикрепленными на полушарнирных петлях 8 к торцевой части 7 продольных вертикальных устоев 3 обеспечивает возможность регулирования гидрометрических параметров водного потока, вытекающего из его низовой части, чем обеспечивается его эффективная работа по привлечению рыб, мигрирующих по речному руслу 15, при разных гидрологических и ихтиологических условиях, складывающихся в нем.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыб через подпорные сооружения речных гидроузлов к местам нереста. Входной оголовок выполнен в виде цельной железобетонной доковой конструкции, образованной продольными вертикальными устоями и уклонным по направлению течения водного потока дном. Оголовок включает потокорегулирующее устройство, выполненное в виде двух автономно функционирующих створок, прикрепленных посредством полушарнирных петель к низовым по направлению течения водного потока торцам продольных вертикальных устоев. Каждая створка выполнена с возможностью поворота посредством привода на угол от 0° до 90° относительно центральной оси лотка и оснащена колесной поворотной опорой. Изобретение обеспечивает возможность регулирования гидрометрических параметров водного потока для привлечения мигрирующих рыб. 21 ил.

Входной оголовок рыбоходно-нерестового канала, выполненный в виде цельной железобетонной доковой конструкции, образованной продольными вертикальными устоями и уклонным по направлению течения водного потока дном, характеризующийся тем, что включает потокорегулирующее устройство, выполненное в виде двух автономно функционирующих створок, прикрепленных посредством полушарнирных петель к низовым по направлению течения водного потока торцам продольных вертикальных устоев, при этом каждая створка выполнена с возможностью поворота посредством привода на угол от 0° до 90° относительно центральной оси лотка и оснащена колесной поворотной опорой.