ГОЛОВНОЙ РЕГУЛЯТОР 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 рыбоходно-нерестовый канал (патент RU 2262569 C1) полигональной («русло-пойменной») формы поперечного сечения с головным регулятором, разделяющим однониточный рыбоходный тракт канала (путь перемещения рыб) на три отдельно функционирующих разноразмерных выходных оголовка с возможностью выбора рыбами наиболее приемлемых и предпочитаемых ими скоростей течения водного потока.

Недостатком аналога является сложность его конструктивного исполнения и непредусмотренность учета разных горизонтов плавания рыб и возможностей для их тактильного ориентирования при совершении миграций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является головной многопролетный регулятор рыбоходно-нерестового канала (Шкура Вл. Н., Дроботов А.Н. Рыбоходные и рыбоходно-нерестовые каналы: монография / Новочеркас. инж.-мелиоратив. ин-т ДГАУ. Новочеркасск: Лик, 2012. 204 с.), включающий порог, береговые устои и промежуточные быки, разделяющие водопропускной фронт на несколько перекрываемых затворами водопропускных отверстий, создающий условия для прохода мигрирующих по рыбоходно-нерестовому каналу рыб через его пролеты.

Недостатками данного технического решения являются следующие.

1. Адаптированность конструктивного решения регулятора только к условиям рыбоходно-нерестового канала с трапецеидальной формой поперечного сечения его тракта с горизонтальным в поперечнике дном.

2. Конструкцией предусматривается устройство порога регулятора на одной отметке с отметкой дна рыбоходно-нерестового канала, трапецеидальное поперечное сечение которого не учитывает видо-специфичность биологических особенностей рыб по выбору предпочитаемых ими в процессе миграционно-нерестового перемещения различных горизонтов водного потока.

3. Конструктивным решением регулятора предусматривается необходимость изменения рыбами, движущимся вдоль откосов тракта рыбоходно-нерестового канала трапецеидальной формы, трассы и горизонта плавания при прохождении пролетных строений регулирующего сооружения.

Цель - обеспечение благоприятных для нерестово-мигрирующих рыб условий их прохода через головное регулирующее сооружение (головной регулятор), устраиваемое(ый) на рыбоходно-нерестовых каналах с трактами полигональной («русло-пойменной») формы поперечного сечения.

Задачи, решением которых обеспечивается достижение цели:

- обеспечение равенства скоростей водного потока в тракте и пролетных строениях (отверстиях) головного регулятора рыбоходно-нерестового канала;

- обеспечение условий перемещения рыб по пролетным строениям головного регулирующего сооружения в соответствии с трассами, горизонтами и скоростями их плавания в основном тракте рыбоходно-нерестового канала;

- упрощение (снижение материалоемкости и стоимости строительства) конструкции головного регулятора рыбоходно-нерестового канала.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в конструктивном решении головного регулятора рыбоходно-нерестового канала, формирующего благоприятные условия для прохода рыб через его пролетные строения в соответствии с выбираемыми ими горизонтами, скоростями и трассами плавания по рыбоходному тракту канала.

Технический результат достигается за счет устройства головного регулятора рыбоходно-нерестового канала, включающего продольные вертикальные подпорные стенки, фундаментную плиту, и промежуточные устои. Канал в поперечном сечении имеет полигональную русло-пойменную форму. Фундаментная плита в поперечном сечении выполнена соответствующей форме поперечного сечения канала. Подпорные стенки и промежуточные устои образуют одинаковые по ширине водопропускные пролеты, оборудованные затворами, выполненными в соответствии с формой и размерами пролетов, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости вдоль направляющих пазов, представляющих собой вертикально-ориентированные швеллеры, вмонтированные в подпорные стенки и промежуточные устои.

Отличительными особенностями предлагаемого технического решения головного регулятора от принятого прототипа являются:

- устройство порога регулятора полигональной формы, соответствующей форме и размерам поперечного сечения рыбоходного тракта канала;

- устройство отдельных (русловых и пойменных) частей порога и пролетных строений регулятора на разных уровнях (горизонтах) водного потока;

- использование разных по форме и размерам затворов, соответствующих размерам и конфигурации пролетных строений головного регулятора.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - План головного регулятора рыбоходно-нерестового канала; фиг. 2 - Продольный разрез А-А по фиг. 1; фиг. 3 - Продольный разрез Б-Б по фиг. 1; фиг. 4 - Поперечный разрез В-В по фиг. 1 (затворы опущены); фиг. 5 - Поперечный разрез В-В по фиг. 1 (затворы подняты над уровнем воды); фиг. 6 - Поперечное сечение I-I по фиг. 1; фиг. 7 - Поперечное сечение II-II по фиг. 1; фиг. 8 - Поперечное сечение III-III по фиг. 1; фиг. 9 - Узел А по фиг. 1; фиг. 10 - Узел Б по фиг. 1.

Цифрами на фиг. 1-10 обозначено: 1 - выходной (для рыб) оголовок рыбоходно-нерестового канала; 2 - фундаментная плита (порог) головного регулятора; 3 - вертикальные подпорные стенки; 4 - промежуточные быки (устои); 5 - направляющие пазы; 6, 8 - ремонтные затворы (шандоры);

7 - рабочие затворы (шандоры); 9 - рыбоходный тракт.

Буквами на фиг. 1-10 обозначено: B₁, B₂ - ширина по дну русловой и пойменных частей выходного (для рыб) оголовка рыбоходно-нерестового канала 1 и рыбоходного тракта 9, м; m₁, m₂ - заложение русловых и пойменных откосов в выходном (для рыб) оголовке рыбоходно-нерестового канала 1 и рыбоходном тракте 9; h₁, h₂ - глубина водного потока, протекающего по русловой и пойменным частям выходного (для рыб) оголовка 1, пролетным строениям головного регулятора и по рыбоходному тракту 9, м; h₃ - глубина воды в русловой части выходного (для рыб) оголовка 1, пролетных строениях головного регулятора и в рыбоходном тракте 9 до пойменной бровки, м;

L_пл - длина фундаментной плиты (порога) головного регулятора 2, м; L_подх - протяженность подходного (для водного потока) участка фундаментной плиты (порога) головного регулятора 2, м; (m₁)_пр, (m₂)_пр - заложение откосов в русловой и пойменной частях фундаментной плиты (порога) головного регулятора 2 на отрезке - L_пр; B_пр - ширина пролетных строений головного регулятора, м; L_пр - протяженность пролетных строений (отверстий) головного регулятора, м; L_вых - длина выходного (для водного потока) участка фундаментной плиты (порога) головного регулятора 2, м; t - толщина вертикальных подпорных стенок 3 и промежуточных быков (устоев) 4 головного регулятора, м; r - радиус скругления промежуточных быков (устоев) 4, м.

Головной регулятор рыбоходно-нерестового канала (фиг. 1-10), обеспечивающий условия для перемещения рыб по его водопропускным строениям (пролетам) в соответствии с выбираемыми ими горизонтами, скоростями и трассами (траекториями) плавания, выполнен следующим образом.

Головной регулятор рыбоходно-нерестового канала в соответствии с фиг. 1-10 выполнен в виде многопролетной (четырех-пролетной) конструкции, образованной продольными вертикальными подпорными стенками 3, толщиной - t, промежуточными быками (устоями) 4 и фундаментной плитой (порогом) 2. Пролетные строения регулятора выполнены одинаковыми по ширине - B_пр и по длине - L_пр с конфигурацией, повторяющей полигональное очертание смоченного периметра выходного (для рыб) оголовка рыбоходно-нерестового канала 1 и рыбоходного тракта 9. Дно фундаментной плиты (порога) 2, протяженностью - L_пл = L_подх + L_пр + L_вых, устраивается на одном высотном уровне с дном выходного (для рыб) оголовка рыбоходно-нерестового канала 1 и рыбоходного тракта 9, чем обеспечивается бесперепадное сопряжение уровней воды на участках входа и выхода водного потока из головного регулятора. Выходной (для рыб) оголовок рыбоходно-нерестового канала 1, фундаментная плита (порог) 2 головного регулятора и рыбоходный тракт 11 выполнены полигонального поперечного очертания (что формирует необходимые условия для перемещения рыб в соответствии с наиболее подходящими для них скоростями, горизонтами и трассами плавания) и характеризуются ширинами по дну B₁ в русловой и B₂ в пойменных частях с соответствующими им глубинами водного потока - h₁, h₂ и h₃ (фиг. 1 - фиг. 8). При этом, выходной (для рыб) оголовок рыбоходно-нерестового канала 1 и рыбоходный тракт 9 устраиваются с заложением откосов m₁ (в русле) и m₂ (в пойме). Равенство суммарной площади «живых» сечений и скоростей потока в водопропускных пролетах головного регулятора площади поперечного профиля (скоростям течения) потока воды, протекающего по выходному (для рыб) оголовку 1 и рыбоходному тракту 9 достигается посредством увеличения заложения русловых m₁ и пойменных m₂ откосов до значений (m₁)_пр и (m₂)_пр в пролетах регулятора. При этом, на подходном участке фундаментной плиты (порога) головного регулятора 2, протяженностью L_подх, откосы выполнены переходного заложения - от m₁ (m₂) до (m₁)_пр ((m₂)_пр), а на выходном участке, длиной L_вых, наоборот - от (m₁)_пр ((m₂)_пр) до m₁ (m₂) (фиг. 2-3). Промежуточные быки (устои) 4 регулятора устраиваются с толщиной стенки - t, закругленными с обоих концов (с радиусом закругления, величиной - r) (фиг. 1, фиг. 9). Принятая плановая форма промежуточных устоев 4 обеспечивает снижение оказываемого ими сопротивления на водный поток и исключает образование поперечных течений при разделении (по втеканию в пролетные строения регулятора) и сопряжении (по вытеканию из пролетов) потока воды. Водопропускные пролеты головного регулятора, оборудованы ремонтными 6, 8 и рабочими 7 затворами (шандорами), выполненными в соответствии с формой и размерами пролетов регулятора и имеющими возможность перемещения в вертикальной плоскости вдоль направляющих пазов 5 (фиг. 10) и представляющих собой вертикально-ориентированные швеллеры, вмонтированные в подпорные стенки 3 и промежуточные устои 4.

Головной регулятор рыбоходно-нерестового канала по фиг. 1-10 работает следующим образом. По мере увеличения уровня водного потока в верхнем бьефе гидроузла до значений, превышающих высотные отметки дна выходного (для рыб) оголовка рыбоходно-нерестового канала 1, осуществляется его заполнение водными массами. Одновременно с этим, реализуются операции по синхронному подъему рабочих затворов 8, перекрывающих водопропускные отверстия (пролеты) головного регулятора (фиг. 4), на высоту, превышающую уровень водного потока в выходном (для рыб) оголовке рыбоходно-нерестового канала 1 (фиг. 5), чем обеспечивается заполнение водными массами пролетов регулятора и рыбоходного тракта 9. При этом, общий расход водного потока (ввиду наличия в конструкции промежуточных быков (устоев) 4 протекает по всем независимым пролетным строениям. При установившихся отметках уровня воды в верхнем бьефе гидроузла, операции по подъему рабочих затворов (шандор) 7 прекращаются и канал функционирует в нормативном режиме. Ремонтные затворы (шандоры) 6 и 8, используются в случае выхода из строя или осуществления плановых ремонтно-восстановительных мероприятий на рабочих затворах 7. В период функционирования рыбоходного тракта 9, при возникновении поломки одного из рабочих затворов 7, ремонтные затворы 6 и 8, расположенные в соответствующем пролетном строении, опускаются до отметки дна фундаментной плиты (порога) регулятора 2, при этом, оставшиеся в образованном межзатворном пространстве водные массы удаляются посредством применения насосного оборудования. В межсезонный период (при опорожненном рыбоходном тракте 9), для починки рабочих шандор 7, ток воды перекрывается посредством опускания ремонтных затворов 6 до дна фундаментной плиты (порога) регулятора 2. Гидрометрические параметры пролетов головного регулятора (площади «живых» сечений, высотные отметки фундаментной плиты (порога) регулятора 2) обеспечивают равенство скоростей течения потока в его пролетных строениях, скоростям в выходном (для рыб) оголовке рыбоходно-нерестового канала 1 и в рыбоходном тракте 9, что позволяет рыбам, мигрирующим из нижнего бьефа гидроузла в верхний, по русловому и пойменным участкам рыбоходного тракта 9 при преодолении пролетов регулятора не изменять горизонт, скорость и траекторию своего плавания (фиг. 1 - фиг. 3).

Применение головного регулятора рыбоходно-нерестового канала, выполненного с несколькими пролетными строениями, повторяющими в своем поперечном сечении очертания рыбоходного тракта и выходного (для рыб) оголовка канала, обеспечивает необходимые гидрометрические условия для пропуска различных видов рыб через его пролеты в соответствии с выбираемыми ими глубинами (горизонтами), скоростями и трассами плавания.

Головной регулятор рыбоходно-нерестового канала включает продольные вертикальные подпорные стенки, фундаментную плиту и промежуточные устои. Канал в поперечном сечении имеет полигональную русло-пойменную форму. Фундаментная плита в поперечном сечении выполнена соответствующей форме поперечного сечения канала. Подпорные стенки и промежуточные устои образуют одинаковые по ширине водопропускные пролеты, оборудованные затворами, выполненными в соответствии с формой и размерами пролетов, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости вдоль направляющих пазов, представляющих собой вертикально-ориентированные швеллеры, вмонтированные в подпорные стенки и промежуточные устои. Изобретение обеспечивает благоприятные условия для рыб при проходе через канал. 10 ил.

Головной регулятор рыбоходно-нерестового канала, включающий продольные вертикальные подпорные стенки, фундаментную плиту и промежуточные устои, отличающийся тем, что канал в поперечном сечении имеет полигональную русло-пойменную форму, фундаментная плита в поперечном сечении выполнена соответствующей форме поперечного сечения канала, при этом подпорные стенки и промежуточные устои образуют одинаковые по ширине водопропускные пролеты, оборудованные затворами, выполненными в соответствии с формой и размерами пролетов, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости вдоль направляющих пазов, представляющих собой вертикально-ориентированные швеллеры, вмонтированные в подпорные стенки и промежуточные устои.