Способ защиты водозабора от биопомех Российский патент 2024 года по МПК E02B8/08 E02B9/04 

Область техники

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для предотвращения попадания в водозабор гидробионтов и иных помех биологического происхождения.

Уровень техники

Известен способ защиты рыб (RU 2788533 от 23.01.2023, МПК С1 Е02В 8/08), характеризующийся тем, что предотвращают самостоятельный заход в водозабор рыб, формируя защитное поле источником электромагнитной природы малой напряженности с экранирующим устройством, состоящим из заземленных электродов, при этом по внешнему контуру безопасного участка водозаборной зоны, устанавливают объемное проточное рыбообитаемое убежище.

Известен способ отведения рыб от источника опасности (RU 2305728 от 10.09.2007, МПК Е02В 8/08), заключающийся в транспортировании рыб в водном рыбоотводящем течении из зоны непосредственного действия водозабора в безопасную зону рыбообитаемого водоема, причем на участке рыбоотводящего течения, на котором скорость последнего снижается до значений, менее сносящих для отводимых рыб, создают условия для восстановления ориентации скатывающихся рыб, удерживают их от повторного ската к водозабору и организуют самостоятельный уход рыб в безопасное место рыбообитаемого водоема.

Указанные аналоги предназначены для повышения безопасности обитания рыб, способных самостоятельно выйти из зоны действия водозаборного сооружения. Общим недостатком данных аналогов является то, что они не обеспечивают защиту самого водозабора от попадания в него нежизнеспособных гидробионтов и иных помех биологического происхождения, пассивно в него дрейфующих.

Известен способ селективного управления миграциями рыб (RU 2633877 от 19.10.2017, МПК Е02В 8/08), заключающийся в транспортировании рыб в водном течении, причем на путях их миграции к источнику опасности из протяженной упорядоченной совокупности щитовых рифовых модулей устраивают рыбообитаемый рифовый биотоп, в котором формируют систему течений, селективно транспортирующих различные виды рыб в благоприятных для них направлениях.

Недостатком данного способа является то, что в нем не раскрыт механизм формирования безопасного места продолжительного обитания и рационального использования отведенных в него рыб и иных гидробионтов. Поэтому отведенные от водозабора нежизнеспособные особи гидробионтов и иные биопомехи внутриводными течениями могут быть вновь возвращены в водозаборную зону.

Известно рыбозащитное убежище (RU 57758 от 27.10.2006, МПК Е02В 8/08, A01K 61/00), включающее объемную свободно водопроницаемую рамную конструкцию, которая оборудована элементами, позволяющими создать в убежище обстановку, отличающую его от окружающей ситуации в водозаборной зоне водоема и обеспечивающую в нем условия благоприятные для ориентации, обитания и перемещения рыб в безопасную зону.

Известно объемное многолучевое рыбообитаемое убежище (RU 68530 от 27.11.2007, МПК Е02В 8/08, A01K 61/00), выполненное многорядным, состоящим из отдельных объемных многолучевых элементов, причем количество их рядов на различных участках водоема прямо пропорционально интенсивности миграций рыб через эти участки.

Известен риф-трансформер (RU 112812 от 27.01.2012, МПК Е02В 8/08, A01K 61/00), включающий объемный рифовый модуль, состоящий из не менее чем из двух частей, подвижно соединенных между собой с возможностью их поворота относительно друг друга для придания ему объемности.

Известен фишгард (RU 112811 от 27.01.2012, МПК Е02В 8/08, A01K 61/00), включающий объемное проточное тело, элементы структуры и фактуры которого выполнены из субстрата, пригодного для обитания и размножения водных организмов.

Указанные технические решения предназначены для создания безопасных мест обитания рыб и иных гидробионтов. Однако их общим недостатком является то, что не раскрывают механизм их использования для предотвращения попадания рыб и иных гидробионтов в водозаборы.

Известно, что в утилизации биопомех, биомассы различного происхождения и жизнеспособности, принимают участие различные водные организмы (гидробионты), которые питаются: растительностью (фитофаги); животными, в частности нектоном - совокупностью организмов, обитающих в толще воды, способных к активному плаванию и преодолению водных течений (зоофаги); планктоном - совокупностью организмов, обитающих в толще воды и неспособных противостоять переносу течениями (планктофаги); мертвыми животными (некрофаги); детритом - мертвым или частично разложившимся органическим веществом (детритофаги) (И.И. Дедю. Экологический энциклопедический словарь / Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. 1989).

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является система защиты водозаборного сооружения (RU 2237132 от 27.09.2004, МПК Е02В 9/04), включающая водозаборную акваторию, которая размещена в водоеме с образованием вдоль берега транзитного канала, предназначенного для беспрепятственного прохождения вдольбереговых течений, входное водозаборное отверстие устроено в защитной дамбе с мористой стороны, а водоприемник водозаборного трубопровода выполнен в виде защитного устройства с вертикальной сепарацией, включающего входной потокоформирующий, рабочий защитно-водоприемный и отводящий элементы и оборудованного дополнительным флотирующим устройством в виде горизонтального перфорированного трубопровода, подключенного к напорному воздуховоду, причем отводящий элемент соединен с транзитным каналом и оборудован узлом создания направленного тока воды, подключенным к источнику напорной воды.

Недостатком данного технического решения является то, что нежизнеспособные биопомехи, от которых система защищает водозабор, возвращаются в водоем и могут повторно поступить в водозаборную зону.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение попадания биопомех в водозаборное сооружение.

Технический результат достигается тем, что в водозаборной зоне, в которой размещают водоприемную акваторию, создают эшелонированную систему биологической защиты водозабора, которую выполняют в виде последовательно расположенной по течению совокупности рукотворных биотопов, а именно биотопа-барьера, который устраивают из гряд-репеллеров и размещают в водоеме на входе в водоприемную акваторию, а также биотопа-утилизатора, который устраивают из совокупности гряд-диффузеров, гряд-концентраторов и гряд-аттракторов и размещают в водоприемной акватории, при этом гряды-репеллеры, гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и гряды-аттракторы формируют из упорядоченно расставленных рифовых модулей, с помощью которых обеспечивают целенаправленное повышение неоднородности подводного ландшафта, привлекательной для оседлого обитания гидробионтов, с помощью которых предотвращают поступление биопомех в водозабор, причем гряды-репеллеры биотопа-барьера заселяют, преимущественно, зоофагами, с помощью которых отпугивают от водозабора жизнеспособный нектон, а гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и гряды-аттракторы биотопа-утилизатора заселяют, преимущественно, гидробионтами-резидентами, а именно фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами, с помощью которых поступающий в биотоп-утилизатор планктон и нежизнеспособные биопомехи перерабатывают до состояния, не представляющего опасности для водопотребителя.

Гряды-репеллеры биотопа-барьера выполняют косыми.

Гряды-репеллеры биотопа-барьера выполняют поперечными.

Биотоп-барьер выполняют эшелонированным из совокупности последовательно расположенных по течению гряд-репеллеров.

Рифовые модули гряд-репеллеров биотопа-барьера зоофаги используют в качестве охотничьих стоянок, засад и ориентиров-аттракторов, над которыми по всей глубине водной толщи выстраивают вертикальные охотничьи построения, которые для обитающих в водоеме жизнеспособных гидробионтов нектона являются природным источником биологической опасности, знакомым им на инстинктивном уровне с самого рождения.

С помощью скоплений жизнеспособных планктофагов нектона, остановленных перед биотопом-барьером, начинают утилизацию планктона, дрейфующего к водозабору.

Гряды-диффузеры биотопа-утилизатора выполняют косыми и с их помощью биопомехи рассеивают по ширине биотопа-утилизатора.

Гряды-концентраторы биотопа-утилизатора выполняют косыми и с их помощью рассеянные биопомехи вновь собирают вдоль гряд-аттракторов.

Гряды-аттракторы биотопа-утилизатора выполняют продольными из рифовых модулей, которые используют в качестве субстрата, пригодного для оседлого обитания гидробионтов-резидентов, и обеспечивают продвижение вдоль них биопомех, подлежащих утилизации оседло обитающими на них гидробионтами-резидентами.

Гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и соответствующие гряды-аттракторы биотопа-утилизатора размещают поэшелонно в шахматном порядке.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема размещения гряд-аттракторов продольными рядами.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1. Водоем;

2. Водозабор;

3. Водоприемная акватория;

4. Эшелонированная система биологической защиты водозабора;

5. Биотоп-барьер;

6. Биотоп-утилизатор, формирующий внутренний биофильтр;

7. Гряда-репеллер;

8. Гряда-диффузер;

9. Гряда-концентратор;

10. Гряда-аттрактор;

11. Рифовый модуль.

На фиг. 2 показана схема размещения гряд-аттракторов в шахматном порядке.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

1. Водоем;

2. Водозабор;

3. Водоприемная акватория;

4. Эшелонированная система биологической защиты водозабора;

5. Биотоп-барьер;

6. Биотоп-утилизатор, формирующий внутренний биофильтр;

7. Гряда-репеллер;

8. Гряда-диффузер;

9. Гряда-концентратор;

10. Гряда-аттрактор;

11. Рифовый модуль. Осуществление изобретения

В водоеме 1 (фиг. 1 и 2) перед водозабором 2 (фиг. 1 и 2) устраивают водоприемную акваторию 3 (фиг. 1 и 2), через которую осуществляют подачу воды к потребителю. Для предотвращения попадания из водоема 1 (фиг. 1 и 2) в водозабор 2 (фиг. 1 и 2) жизнеспособного нектона - рыб и иных активно плавающих гидробионтов, а также нежизнеспособных биопомех растительного и животного происхождения, водоприемную акваторию 3 (фиг. 1 и 2) оборудуют рукотворными биотопами эшелонированной системы биологической защиты 4 (фиг. 1 и 2) водозабора 2 (фиг. 1 и 2), биотоп-барьер 5 (фиг. 1 и 2) которой размещают перед входом в водоприемную акваторию 3 (фиг. 1 и 2), а биотоп-утилизатор 6 (фиг. 1, 2) - внутри водоприемной акватории 3 (фиг. 1 и 2).

Биотоп-барьер 5 (фиг. 1 и 2) устраивают в виде косых и/или поперечных гряд-репеллеров 7 (фиг. 1, 2). Причем в зависимости от схемы расположения водоприемной акватории 3 (фиг. 1 и 2) косые гряды-репеллеры 7 (фиг. 1, 2) могут быть выполнены как одностворчатыми I-образными, так и двустворчатыми V-образными.

Биотоп-утилизатор 6 (фиг. 1, 2) устраивают в виде эшелонированной совокупности гряд-диффузеров 8 (фиг. 1, 2) и гряд-концентраторов 9 (фиг. 1, 2), которые также выполняют как одностворчатыми I-образными, так и двустворчатыми V-образными, и размещают между грядами-аттракторами 10 (фиг. 1, 2). Возможно также расположение в биотопе-утилизаторе 6 (фиг. 1, 2) гряд-диффузеров 8 (фиг. 1, 2) и гряд-концентраторов 9 (фиг. 1, 2), а также соответствующих им гряд-аттракторов 10 (фиг. 1, 2) поэшелонно в шахматном порядке (фиг. 2).

Гряды-репеллеры 7 (фиг. 1, 2), гряды-диффузеры 8 (фиг. 1, 2) и гряды-концентраторы 9 (фиг. 1, 2), а также гряды-аттракторы 10 (фиг. 1, 2) создают из упорядоченно расставленных рифовых модулей 11 (фиг. 1, 2), с помощью которых целенаправленно повышают неоднородность подводного ландшафта и гидравлической структуры обтекающего их водного течения, и тем самым обеспечивают привлекательные условия для оседлого обитания рыб и иных гидробионтов. Рифовые модули 11 (фиг. 1, 2) заселяют оседлыми зоофагами, фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами. Причем зоофагами заселяют, преимущественно, гряды-репеллеры 7 (фиг. 1, 2) биотопа-барьера 5 (фиг. 1 и 2), а гидробионтами-резидентами, а именно фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами - гряды-диффузеры 8 (фиг. 1, 2) и гряды-концентраторы 9 (фиг. 1, 2), а также гряды-аттракторы 10 (фиг. 1, 2) биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2) в водоприемной акватории 3 (фиг. 1 и 2).

Оседлые стайные зоофаги используют упорядочение расставленные рифовые модули 11 (фиг. 1, 2) в качестве охотничьих стоянок и засад, а также опорных ориентиров-аттракторов, которые позволяют им обитать не только непосредственно в рифовых модулях 11 (фиг. 1, 2), но и выстраивать над ними в водной толще до самой поверхности водоема 1 (фиг. 1 и 2) вертикальные охотничьи построения, которые для жизнеспособных рыб и иных представителей нектона, мигрирующих по водоему 1 (фиг. 1 и 2) к водозабору 2 (фиг. 1 и 2), являются природным источником биологической опасности, знакомым им на инстинктивном уровне с самого рождения. При этом упорядоченное размещение рифовых модулей 11 (фиг. 1, 2) позволяет локальным группировкам зоофагов, обитающих вокруг каждого из них, контролировать ситуацию, складывающуюся вокруг смежных рифовых модулей 11 (фиг. 1, 2). В свою очередь это позволяет локальным группировкам при необходимости действовать сообща, использовать тактику охоты крупной организованной группой. Тем самым размещение оседлых стайных зоофагов по всей глубине воды и ширине створа гряд-репеллеров 7 (фиг. 1, 2) позволяет их локальным группировкам объединиться на биотопе-барьере 5 (фиг. 1, 2) в единую крупную группировку - биобарьер. С помощью биобарьера жизнеспособный нектон отпугивают от входа в водоприемную акваторию 3 (фиг. 1, 2) и предотвращают его подход к водозабору 2 (фиг. 1 и 2). При этом выполнение биотопа-барьера 5 (фиг. 1, 2) эшелонированным, состоящим из последовательно размещенных по течению гряд-репеллеров 7 (фиг. 1, 2) позволяет сформировать более объемный биобарьер и тем самым оказывать на жизнеспособный нектон более продолжительное отпугивающее воздействие.

Жизнеспособным планктофагам нектона, которых отпугивают от биобарьера, обеспечивают возможность собираться в водоеме 1 (фиг. 1 и 2) перед биотопом-барьером 5 (фиг. 1 и 2), но на безопасном от него удалении, в крупные охотничьи построения - внешний биофильтр. Внешний биофильтр формируют на пути дрейфа планктона в водозабор 2 (фиг. 1 и 2), чем обеспечивают начало утилизации биопомех в водоеме 1 (фиг. 1 и 2) уже на подступах к входу в водоприемную акваторию 3 (фиг. 1 и 2) водозабора 2 (фиг. 1 и 2). Одновременно с помощью биобарьера, сформированного в биотопе-барьере 5 (фиг. 1 и 2), обеспечивают начало утилизации зоофагами нежизнеспособных помех животного происхождения, дрейфующих через него к водозабору 2 (фиг. 1 и 2).

В то же время часть планктона и нежизнеспособных биопомех вместе с течением в сопровождении группы поедающих их зоофагов проходит в водоприемную акваторию 3 (фиг. 1 и 2).

Окончательную утилизацию биопомех, то есть переработку до состояния, не представляющего опасности для водопотребителя, проводят в биотопе-утилизаторе 6 (фиг. 1, 2).

Для равномерного распределения скоплений биопомех по всей ширине биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2) и его грядам-аттракторам 10 (фиг. 1, 2) в биотопе-утилизаторе 6 (фиг. 1, 2) с помощью последовательной совокупности гряд-диффузеров 8 (фиг. 1, 2) и гряд-концентраторов 9 (фиг. 1, 2) переформируют гидравлическую структуру проходящего через него водозаборного течения. Для этого гряды-диффузеры 8 (фиг. 1, 2) и гряды-концентраторы 9 (фиг. 1, 2) выполняют косыми потоконаправляющими. Так сначала с помощью гряд-диффузеров 8 (фиг. 1, 2) обеспечивают рассеивание скопления дрейфующих биопомех по ширине акватории биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2), а затем с помощью гряд-концентраторов 9 (фиг. 1, 2) биопомехи вновь собирают и транспортируют вдоль гряд-аттракторов 10 (фиг. 1, 2), которые выполняют продольными.

Развитые в водную толщу рифовые модули 11 (фиг. 1, 2) биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2) используют в качестве субстрата для оседлого обитания гидробионтов-резидентов, а именно, фитофагов, планктофагов, некрофагов и детритофагов, которых также организуют в оседлые охотничьи построения -внутренний биофильтр. С помощью внутреннего биофильтра обеспечивают переработку планктона и нежизнеспособных биопомех растительного и животного происхождения до состояния, не представляющего опасности для водопотребителя.

При размещении гряд-диффузеров 8 (фиг. 1, 2) и гряд-концентраторов 9 (фиг. 1, 2), а также соответствующих им гряд-аттракторов 10 (фиг. 1, 2) поэшелонно в шахматном порядке биопомехи на последующих эшелонах дополнительно, многократно и более равномерно перераспределяют по площади биотопа-утилизатора 6 (1, 2), а затем вновь собирают на грядах-аттракторах 10 (1, 2) и также утилизируют. Это позволяет не только наиболее равномерно, то есть без образования очагов повышенной концентрации, распределить биомассу, подлежащую утилизации, по всей площади биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2), но и, одновременно, обеспечить едой все оседлое население биотопа-утилизатора 6 (фиг. 1, 2).

Таким образом, с помощью обустройства водозаборной зоны эшелонированной системой гряд упорядоченно расставленных рифовых модулей 11 (фиг. 1, 2) оседло заселенных: зоофагами, фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами, питающимися водными организмами с различными плавательной и жизненной способностями, а также водной растительностью, обеспечивают предотвращение попадания в водозабор 2 (фиг. 1 и 2) всего спектра биопомех. При этом жизнеспособный нектон остается обитать и нагуливаться в водоеме на безопасном от водозабора 2 (фиг. 1 и 2) удалении. В результате же утилизации дрейфующего в водозабор 2 (фиг. 1 и 2) нежизнеспособного нектона и иных биопомех обеспечивают не только высокопродуктивный нагул ценных промысловых видов зоофагов и утилизаторов, оседло обитающих перед водозабором 2 (фиг. 1 и 2), но и с их помощью, совместно с водозабором 2 (фиг. 1 и 2), проводят очистку водоема 1 (фиг. 1 и 2) от биопомех, в том числе больных, нежизнеспособных и сорных особей, их утилизацию. Тем самым обеспечивают регулирование и оздоровление ихтиоценоза и улучшение экологического состояния водного объекта 1 (фиг. 1 и 2).

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для предотвращения попадания в водозабор гидробионтов и иных помех биологического происхождения. Способ включает размещение перед водозабором 2 водоприемной акватории 3, в которой создают эшелонированную систему биологической защиты 4 водозабора 2 в виде последовательно расположенной по течению совокупности рукотворных биотопов, а именно биотопа-барьера 5, который устраивают из гряд-репеллеров 7 и размещают в водоеме 1 на входе в водоприемную акваторию 3, а также биотопа-утилизатора 6, который устраивают из совокупности гряд-диффузеров 8, гряд-концентраторов 9 и гряд-аттракторов 10 и размещают в водоприемной акватории 3. Гряды-репеллеры 7, гряды-диффузеры 8, гряды-концентраторы 9 и гряды-аттракторы 10 формируют из упорядоченно расставленных рифовых модулей 11, с помощью которых обеспечивают целенаправленное повышение неоднородности подводного ландшафта, привлекательной для оседлого обитания гидробионтов, с помощью которых предотвращают поступление биопомех в водозабор. Гряды-репеллеры 7 биотопа-барьера 5 заселяют, преимущественно, зоофагами, с помощью которых отпугивают от водозабора 2 жизнеспособный нектон, а гряды-диффузеры 8, гряды-концентраторы 9 и гряды-аттракторы 10 биотопа-утилизатора 6 заселяют, преимущественно, гидробионтами-резидентами, а именно фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами, с помощью которых поступающий в биотоп-утилизатор 6 планктон и нежизнеспособные биопомехи перерабатывают до состояния, не представляющего опасности для водопотребителя. Техническим результатом изобретения является снижение попадания биопомех в водозаборное сооружение. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ защиты водозабора от биопомех, заключающийся в размещении в водозаборной зоне водоприемной акватории, отличающийся тем, что создают эшелонированную систему биологической защиты водозабора, которую выполняют в виде последовательно расположенной по течению совокупности рукотворных биотопов, а именно биотопа-барьера, который устраивают из гряд-репеллеров и размещают в водоеме на входе в водоприемную акваторию, а также биотопа-утилизатора, который устраивают из совокупности гряд-диффузеров, гряд-концентраторов и гряд-аттракторов и размещают в водоприемной акватории, при этом гряды-репеллеры, гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и гряды-аттракторы формируют из упорядоченно расставленных рифовых модулей, с помощью которых обеспечивают целенаправленное повышение неоднородности подводного ландшафта, привлекательной для оседлого обитания гидробионтов, с помощью которых предотвращают поступление биопомех в водозабор, причем гряды-репеллеры биотопа-барьера заселяют, преимущественно, зоофагами, с помощью которых отпугивают от водозабора жизнеспособный нектон, а гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и гряды-аттракторы биотопа-утилизатора заселяют, преимущественно, гидробионтами-резидентами, а именно фитофагами, планктофагами, некрофагами и детритофагами, с помощью которых поступающий в биотоп-утилизатор планктон и нежизнеспособные биопомехи перерабатывают до состояния, не представляющего опасности для водопотребителя.

2. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-репеллеры биотопа-барьера выполняют косыми.

3. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-репеллеры биотопа-барьера выполняют поперечными.

4. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что биотоп-барьер выполняют эшелонированным из совокупности последовательно расположенных по течению гряд-репеллеров.

5. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что рифовые модули гряд-репеллеров биотопа-барьера зоофаги используют в качестве охотничьих стоянок, засад и ориентиров-аттракторов, над которыми по всей глубине водной толщи выстраивают вертикальные охотничьи построения, которые для обитающих в водоеме жизнеспособных гидробионтов нектона являются природным источником биологической опасности, знакомым им на инстинктивном уровне с самого рождения.

6. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1 или 5, отличающийся тем, что с помощью скоплений жизнеспособных планктофагов нектона, остановленных перед биотопом-барьером, начинают утилизацию планктона, дрейфующего к водозабору.

7. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-диффузеры биотопа-утилизатора выполняют косыми и с их помощью биопомехи рассеивают по ширине биотопа-утилизатора.

8. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-концентраторы биотопа-утилизатора выполняют косыми и с их помощью рассеянные биопомехи вновь собирают вдоль гряд-аттракторов.

9. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-аттракторы биотопа-утилизатора выполняют продольными из рифовых модулей, которые используют в качестве субстрата, пригодного для оседлого обитания гидробионтов-резидентов, и обеспечивают продвижение вдоль них биопомех, подлежащих утилизации оседло обитающими на них гидробионтами-резидентами.

10. Способ защиты водозабора от биопомех по п. 1, отличающийся тем, что гряды-диффузеры, гряды-концентраторы и соответствующие гряды-аттракторы биотопа-утилизатора размещают поэшелонно в шахматном порядке.