РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЙ КАНАЛ Российский патент 2024 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходно-нерестовый канал (патент RU 2262569 C1) с трактом трапецеидальной формы поперечного сечения, обустроенный зонами отдыха (отстоя) рыб, выполненными в виде дополнительных симметрично расположенных (относительно оси основного) проточных трактов с общим входом и выходом, оснащенных продольными перегородками и нерестовым субстратом со скоростью протекания потока меньшей, чем в основном тракте канала.

Недостатками данного технического решения являются следующие.

1 Заиление (засорение) нерестового субстрата в зонах отстоя рыб и невозможность его оперативной очистки от избыточных включений ила и плавучего мусора в процессе эксплуатации рыбоходно-нерестового канала.

2 Прямоугольная форма поперечного сечения зон отдыха (отстоя) рыб, вынуждающая рыб, перемещающихся (нерестящихся) вдоль (на) откосов(ах) рыбоходного тракта, изменять трассу (траекторию) и горизонт плавания.

3 Невозможность оперативной замены одного вида нерестового субстрата (например, искусственной растительности) на другой (например, на имитацию мелкой гальки) в период работы рыбоходно-нерестового канала и прохода по нему рыб, предпочитающими иной вид субстрата для нереста.

Цель изобретения - повышение эффективности работы рыбоходно-нерестового канала за счет создания благоприятных условий для отдыха (отстоя) и нереста рыб, движущихся по тракту канала в верхний бьеф гидроузла.

Задачи, решением которых обеспечивается поставленная цель:

- создание благоприятных гидрометрических условий для отдыха (отстоя) рыб, мигрирующих на нерест по водопроводящему тракту рыбоходно-нерестового канала к местам их нереста и нагула в верхнем бьефе гидроузла;

- обеспечение благоприятных условий для нереста фитофильных рыб, перемещающихся к местам нереста вдоль откосов рыбоходного тракта канала;

- увеличение нерестовой площади рыбоходно-нерестового канала.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в конструктивном решении рыбоходно-нерестового канала, формирующего благоприятные условия для отдыха и нереста рыб, мигрирующих по тракту канала к нерестилищам в верхнем бьефе гидроузла.

Технический результат достигается за счет устройства рыбоходно-нерестового канала, рыбоходный (водопроводящий) тракт которого обустроен по своей протяженности зонами отдыха (отстоя) рыб, характеризуемыми трапецеидальной формой поперечного сечения и наличием устройств, обеспечивающих технические условия для нереста фитофильных видов рыб, перемещающихся вдоль откосов рыбоходного тракта канала и меньшей, по сравнению с основным трактом, скоростью течения водного потока.

Отличительными особенностями предлагаемого технического решения рыбоходно-нерестового канала от принятого прототипа являются:

- устройство зон отдыха (отстоя) рыб трапециедального поперечного сечения с шириной по дну большей, чем в рыбоходном тракте канала;

- наличие в зонах отдыха (отстоя) рыб нерестовых устройств, обеспечивающих условия для нереста фитофильных видов рыб, перемещающихся по лево- и правобережному откосам водопроводящего тракта канала;

- возможность оперативной очистки (промывки) засоренного нерестового полотна в процессе эксплуатации рыбоходно-нерестового канала.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - План рыбоходно-нерестового канала; фиг. 2 - Узел А по фиг. 1; фиг. 3 - Продольный разрез А-А по фиг. 1; фиг. 4 - Поперечное сечение I-I по фиг. 1; фиг. 5 - Поперечное сечение II-II по фиг. 1; фиг. 6 - Узел А по фиг. 2 (исходное положение нерестового полотна); фиг. 7 - Продольный разрез А-А по фиг. 6; фиг. 8 - Поперечный разрез Б-Б по фиг. 6; фиг. 9 - Узел А по фиг. 2 (промежуточное положение нерестового полотна); фиг. 10 - Продольный разрез А-А по фиг. 9; фиг. 11 - Поперечный разрез Б-Б по фиг. 9; фиг. 12 - Узел А по фиг. 2 (конечное положение нерестового полотна); фиг. 13 - Продольный разрез А-А по фиг. 12; фиг. 14 - Поперечный разрез Б-Б по фиг. 12; фиг. 18 - Узел А по фиг. 7; фиг. 19 - Узел Б по фиг. 8; фиг. 20 - Узел В по фиг. 7; фиг. 21 - Узел А по фиг. 8; фиг. 22 - Узел Б по фиг. 7.

Цифрами на фиг. 1-25 обозначено: 1 - верхний бьеф гидроузла; 2 - водосбросная плотина; 3 - нижний бьеф гидроузла; 4 - входной (для рыб) оголовок рыбоходно-нерестового канала; 5 - рыбоходный тракт; 6 - зона отдыха (отстоя) рыб; 7 - диффузорная часть зоны отдыха (отстоя) рыб; 8 - дно основной части зоны отдыха (отстоя) рыб; 9, 10 - правый и левый (по направлению течения потока) откосы основной части зоны отдыха (отстоя) рыб соответственно; 11 - нерестовое устройство; 12 - бетонное крепление дна зоны отдыха (отстоя) рыб; 13 - бетонное крепление (облицовка) откоса зоны отдыха (отстоя) рыб; 14 - направляющие; 15 - балласт; 16 - нерестовое полотно; 17 - отверстия в нерестовом полотне; 18 - искусственная растительность (нерестовый субстрат); 19 - береговая отмостка; 20 - монтажные болты нерестового полотна; 21 - стойка ведомого барабана нерестового устройства; 22 - подшипниковый узел; 23 - ведомый барабан; 24 - стойка ведущего барабана нерестового устройства; 25 - подшипниковый узел; 26 - ведущий барабан; 27, 28 - право- и левосторонний хваты; 29 - фиксирующая пластина; 30 - барашек; 31 - конфузорная часть зоны отдыха (отстоя) рыб; 32 - головной регулятор; 33 - выходной (для рыб) или входной (для потока) оголовок.

Буквами на фиг. 1-25 обозначено: B_р/т - ширина рыбоходного тракта 5 по дну, м; m - заложение откосов в рыбоходном тракте 5 и в зоне отдыха (отстоя) рыб 6; B_з/о - ширина зоны отдыха (отстоя) рыб 6 по дну, м; h_р/т - глубина водного потока, протекающего по рыбоходному тракту 5 и зоне отдыха (отстоя) рыб 6, м; v_р/т.- средняя (по площади поперечного сечения) скорость водного потока в рыбоходном тракте 5, м/с; v_з/о - средняя (по живому сечению) скорость водного потока в зоне отдыха (отстоя) рыб 6, м/с; L_з/о - протяженность зоны отдыха (отстоя) рыб 6, м; B_обл - ширина бетонного крепления (облицовки) откоса зоны отдыха (отстоя) рыб 13, м; B_пол - ширина нерестового полотна 16, м; v_пол - линейная скорость движения нерестового полотна 16 и балласта 15, м/с; t - толщина бетонного крепления (облицовки) откоса зоны отдыха (отстоя) рыб 13 и береговой отмостки 19, м; h₁ - высота установки ведущего барабана 26 относительно плоскости береговой отмостки 19, м; d₁ - диаметр ведущего барабана 26, м; ω₁ - угловая скорость ведущего барабана 26, рад/с; h₂ - высота установки ведомого барабана 23, м; d₂ - диаметр ведомого барабана 23, м; ω₂ - угловая скорость ведомого барабана 23, рад/с; r - расстояние между ведущим 26 и ведомым 23 барабанами, м.

Рыбоходно-нерестовый канал по фиг. 1-25, обустроенный зонами отдыха (отстоя) рыб 6 трапецеидального поперечного сечения (очертания), включающими нерестовые устройства 11 выполнен следующим образом.

Рыбоходно-нерестовый канал в соответствии с фиг. 1-25 включает входной (для рыб) оголовок 4, выполненный сужающимся в плановом очертании (по направлению течения водного потока) и имеющий топографическое сопряжение с рыбоходным трактом 5 (характеризуемый меандрической в плане формой, трапецеидальным поперечным сечением, шириной по дну - B_р/т, заложением откосов - m, глубиной воды - h_р/т и средней скоростью течения водного потока - v_р/т) и нижним бьефом гидроузла 3. Рыбоходный тракт 5 по своей протяженности обустроен несколькими зонами отдыха (отстоя) рыб 6. На своем концевом участке (по направлению перемещения рыб) рыбоходно-нерестовый канал оснащен головным регулятором 32, сопряженным с выходным (для рыб) или входным (для потока) оголовком 33. Дно и откосы рыбоходного тракта 5, зон отдыха (отстоя) рыб 6, выходного (для рыб) или входного (для потока) оголовка 33 закреплены от размыва водным потоком каменно-гравийно-галечниковой смесью, являющейся нерестовым субстратом для литофильных видов рыб. Зоны отдыха (отстоя) рыб 6 характеризуются протяженностью - L_з/о, шириной по дну - B_з/о, заложением откосов - m, глубиной - h_р/т и средней по живому сечению скоростью потока - v_з/о. Зона отдыха (отстоя) рыб 6 включает: диффузорную 7 и конфузорную 31 части и основной участок, образованный дном 8, правым 9 и левым 10 откосами. При этом, скорость течения в зоне отдыха (отстоя) рыб 6 - v_з/о, в среднем на - (25-30) % меньше скорости потока в рыбоходном тракте 5 (v_р/т) канала (то есть - v_з/о < v_р/т), вследствие того, что ширина по дну зон отдыха (отстоя) рыб 6 (B_з/о) превышает ширину по дну (B_р/т) рыбоходного тракта 5 (B_з/о > B_р/т). Правый 9 и левый 10 (по направлению течения) откосы зоны отдыха (отстоя) рыб 6 оборудованы нерестовыми устройствами 11, обеспечивающими условия для воспроизводства фитофильных видов рыб, перемещающихся (отстаивающихся) вдоль откосов рыбоходного тракта 5 (зоны отдыха (отстоя) рыб 6). Нерестовое устройство 11 включает ведущий барабан 26 (диаметром - d₁) c закрепленными на его обоих торцах право- 27 и левосторонним 28 хватами. Ведущий барабан 26 крепится в подшипниковом узле 25 на высоте - h₁ (по отношению к горизонтальной плоскости береговой отмостки 19, характеризуемой толщиной - t), который располагается на стойках ведущего барабана 24 нерестового устройства 11. Подшипниковые узлы 25 обеспечивают возможность вращения ведущего барабана 26 с угловой скоростью - ω₁. На расстоянии - r от вертикальной оси стойки ведущего барабана 24 крепится ведомый барабан 23 диаметром - d₂, располагаемый на высоте - h₂ в подшипниковых узлах 22, закрепленных на стойках 21 и вращающийся с угловой скоростью - ω₂ в обратном по отношению к ведущему барабану 26 направлении. На ведущем барабане 26 намотано нерестовое полотно 16, характеризуемое шириной - B_пол с закрепленной на нем гибкой искусственной растительностью (нерестовым субстратом) 18. На нерестовом полотне 16 предусмотрено наличие отверстий 17, предназначенных для его фиксации на монтажных болтах 20 (вмонтированных в береговую отмостку 19), посредством фиксирующей пластины 29 и барашков 30. На переднем крае нерестового полотна 16 предусмотрено наличие балласта 15, скользящего по направляющим 14, выполненным из швеллера, закрепленным в бетонном креплении (облицовке) откоса зоны отстоя рыб 13. Линейная (поступательная) скорость перемещения (погружения в толщу воды) балласта 15 и нерестового полотна 16 (v_пол) определяется скоростью вращения ведущего барабана 26 - ω₂.

Рыбоходно-нерестовый канал по фиг. 1-25 работает следующим образом. Водоснабжение рыбоходного тракта 5 обеспечивается забором водных масс из верхнего бьефа гидроузла 1 и ее подводом к головному регулятору канала 32 посредством выходного (для рыб) или входного (для водного потока) оголовка 33. Поднятием затворов головного регулятора 32 обеспечивается впуск воды в рыбоходный тракт 5, зоны отдыха (отстоя) рыб 6 и входной (для рыб) оголовок 4 канала из выходного (для водного потока) сечения которого исходит шлейф привлекающих рыб скоростей из нижнего бьефа гидроузла 3. Совершающие нерестовые миграции рыбы по нижнему бьефу гидроузла 3 для преодоления напорного фронта водосбросной плотины 2 и выхода в верхний бьеф гидроузла 1 заходят во входной (для рыб) оголовок 4 рыбоходно-нерестового канала, створ которого расположен от створа водосбросной плотины 2 на расстоянии, не превышающем длину зоны поиска рыб прохода через препятствие, т. е. на отдалении - (100-150) м (фиг.1).

По преодолению акваториального пространства входного (для рыб) оголовка 4 рыбы перемещаются в рыбоходный тракт 5 канала, при движении по которому затрачивают часть своего энергетического (мускульного) потенциала, восстановление которого предусматривается осуществлять в зонах отдыха (отстоя) рыб 6 с подходящими для этого гидрометрическими (расходно-скоростными и пространственными) условиями (фиг. 2-5). Для рыб, перемещающихся вдоль плоскости откосов рыбоходного тракта 5, в зонах отстоя рыб 6 - предусмотрено наличие нерестовых устройств 11, обеспечивающих ряд необходимых для нереста (воспроизводства) их фитофильных видов биолого-технических условий (фиг.2, фиг.3, фиг.6 - фиг.25).

Работа нерестовых устройств 11 осуществляется по следующему принципу. Из исходного положения (фиг. 6-8) балласт 15 с закрепленным на нём нерестовым полотном 16, перемещается по бетонному креплению (облицовке) откосов 13 зоны отдыха (отстоя) рыб 6 в водную толщу, глубиной - h_р/т за счет его роспуска ведущим барабаном 26 (фиг. 19, фиг. 20). Ведомый барабан 23 стабилизирует и облегчает отдачу нерестового полотна 16 и выполняет функции прижимного устройства (фиг. 21, фиг. 22). Прямолинейная траектория погружения нерестового полотна 16 и балласта 15 в толщу воды обеспечивается наличием симметрично закрепленных относительно оси нерестового устройства 11 направляющих 14. При погружении нерестового полотна 16 в водную толщу, действие сил трения на балласт 15 со стороны направляющих 14 компенсируется создаваемой им при движении силой инерции, что благоприятствует его движению с заданной ведущим барабаном 26 скоростью отдачи (фиг. 9-11). Искусственная растительность (нерестовый субстрат) 18, закрепленная на нерестовом полотне 16 из сложенного (исходного) положения под действием сил упругости ее стеблей и силы трения течения потока поднимается над плоскостью нерестового полотна 16 в рабочее (приближенное к вертикальному) положение. При достижении нерестовым полотном 16 и балластом 15 конечного положения (фиг. 12-14) осуществляются его фиксация на плоскости береговой отмостки 19, посредством прижима фиксирующей пластиной 29 (фиг. 15-17). Перед закреплением нерестового полотна 16 необходимо выполнить условие образования провиса, требуемого для завода пары отверстий 17 в монтажные болты 20 (фиг. 18), после чего, нерестовое полотно 16 сверху прижимается фиксирующей пластиной 29 и барашками 30, фиксирующих нерестовое полотно 16 на береговой отмостке 19 (фиг. 23-25). Сила продольного натяжения нерестового полотна 16 подбирается из условия минимизации воздействия на него возмущающих сил потока.

В период эксплуатации рыбоходно-нерестового канала, распределенные в толще водного потока наносы и плавучий мусор, оседают на искусственной растительности 18 и нерестовом полотне 16, засоряя его, что требует проведения мероприятий по его регулярной очистке с целью недопущения снижения эффективности его функционирования. Промывка нерестового полотна 16 осуществляется переносным брандспойтом службой эксплуатации канала. Перед проведением мероприятий по его очистке от инородных сорных включений, осуществляется его извлечение (сматывание) на ведущий барабан 26 нерестового устройства 11, а затем - повторный роспуск в обратную его рабочему положению сторону. После очистных мероприятий, нерестовое полотно 16 сматывается обратно на ведущий барабан 26, после чего описанные операции по вводу нерестового устройства 11 в эксплуатационный режим повторяются. При соответствующем рыбоводно-биологическом обосновании (т. е. при начале нерестового хода и необходимости пропуска рыб, перемещающихся вдоль плоскости откосов рыбоходного тракта 5, но предпочитающими в качестве нерестового субстрата не искусственную растительность, а, например, мелкую гальку) может быть осуществлена замена нерестового полотна 16 на полотно с имитацией принципиально иного вида нерестового субстрата, взамен искусственной растительности 18.

Применение рыбоходно-нерестового канала, выполненного меандрического планового очертания, включающего рыбоходный тракт 5, обустроенный зонами отдыха (отстоя) рыб 6 трапецеидального поперечного очертания с расположенными по их правобережным 9 и левобережным 10 откосам нерестовыми устройствами, оснащенными нерестовым полотном 16 с искусственной растительностью 18, обеспечивает благоприятные условия для отдыха (отстоя) рыб, перемещающихся по дну и откосам рыбоходного тракта 5 и создает необходимые гидрометрические и технические условия для нереста в их акваториальном пространстве фитофильных видов рыб, движущихся к нерестилищам преимущественно вдоль откосов рыбоходного тракта 5.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска рыб через подпорные сооружения речных гидроузлов к местам нереста. Рыбоходно-нерестовый канал включает входной (для рыб) оголовок 4, рыбоходный тракт 5, выполненный меандрического планового очертания, зоны отдыха (отстоя) рыб 6, головной регулятор 32 и выходной (для рыб) оголовок 33, при этом право- и левобережные откосы зон отдыха (отстоя) рыб 6 трапецеидального поперечного сечения оборудованы нерестовыми устройствами, обеспечивающими возможность укладывания, сматывания и промывки нерестового полотна с закрепленным на нем нерестовым субстратом в виде искусственной растительности в процессе эксплуатации канала и создающими условия для нереста фитофильных видов рыб, перемещающихся вдоль плоскости откосов рыбоходного тракта 5 канала. Применение рыбоходно-нерестового канала обеспечивает благоприятные условия для отдыха (отстоя) рыб, перемещающихся по дну и откосам рыбоходного тракта, и создает необходимые гидрометрические и технические условия для нереста в их акваториальном пространстве фитофильных видов рыб, движущихся к нерестилищам преимущественно вдоль откосов рыбоходного тракта. 25 ил.

Рыбоходно-нерестовый канал, включающий входной оголовок, рыбоходный тракт, зоны отдыха рыб, головной регулятор и выходной оголовок, отличающийся тем, что рыбоходный тракт канала выполнен с зонами отдыха рыб, имеющими трапецеидальное поперечное сечение, право- и левобережные откосы которых оборудованы нерестовыми устройствами, обеспечивающими возможность укладки, сматывания и промывки нерестового полотна с нерестовым субстратом в процессе эксплуатации канала и создающими условия для нереста фитофильных видов рыб, перемещающихся вдоль плоскости откосов рыбоходного тракта канала.