Рыбозащитное устройство Советский патент 1984 года по МПК E02B8/08 E02B9/04 

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к устройствам для предотвращения попадания молоди рыб в водозаборы. Известны рыбозащитные устройства, включающие установленные в водоподводящем канале входной порог и расположенные за ним концентраторы, выполненные в виде наклонных верховой и низовой стенок, соединенных в верхней части и рыбоотвод 1 и 2. Недостатком данных устройств является то, что в определенных условиях на низовой стенке порога и концентраторов образуется водоворотная область, вызванная отрывом потока. Наличие данной водоворотной области ухудщает гидравлический режим на концентрирующей плоскости, уменьшает площадь поперечного сечения потока, проходящего к водозаборному отверстию, в результате чего увеличивается вертикальная составляющая скорости течения, способствующая смещению рыбы к водозаборному окну. В результате этого явления количество рыб, попавщих в водозабор, увеличивается, что снижает рыбозащитную эффективность устройства. Гидравлико-биологические исследования этих устройств показали, что за счет наличия водоворотной области в водозабор попадает в среднем около 20% молоди. Целью изобретения является повыщение эффективности рыбозащитного устройства в работе, путем обеспечения благоприятных гидравлических условий перераспределения рыб в верхние слои потока. Поставленная цель достигается тем, что узел соединения верховых и низовых стенок порога и концентраторов снабжен дополнительной горизонтальной вставкой, а верховые наклонные стенки порога и концентраторов выполненные с коэффициентом заложения откоса m 0,7-1,5. На фиг. 1 показано рыбозащитное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - -то же, план; на фиг. 3 - изменение максимального значения относительной величины центра тяжести эпюр концентрации молоди на концентрирующей низовой стенке в зависимости от заложения откоса верховой наклонной стенки; на фиг. 4 - изменение относительной величины вертикальной составляющей скорости на концентрирующей низовой стенке при различной длине горизонтальной вставки. Рыбозащитное устройство состоит из водоподводящего канала 1, на входе в который установлен порог 2, образованный с верховой стороны наклонной стенкой 3, выполненной с коэффициентом заложения откоса m 0,7-1,5, а с низовой стороны - наклонной концентрирующей стенкой 4, соединенной с верховой наклонной стенкой посредством горизонтальной вставки 5. За порогом 2 в водоподводящий канал 1 последовательно установлены концентраторы 6, образованные с верховой стороны наклонной стенкой 7, выполненной с коэффициентом заложения откоса m 0.7-1,5 ас низовой стороны - концентрирующей стенкой 8, причем, если длина стенки 7 равна по длине или больще половины высоты концентратора 6, сопряжение его с концентрирующей стенкой 8 осуществляется посредством горизонтальной вставки 9. Верховая стенка 7 каждого последующего концентратора 6 образует с конечной гранью 10 концентрирующей стенки 4. и 8 предыдущего концентратора 6 водозаборное отверстие 11, соединенное с водозаборным каналом 12 посредством водозаборного окна 13, расположенного в боковых стенках 14 водоподводящего канала 1 под концентратором 6, причем водоподводящий канал 1 выполнен сужающимся и в конце своем снабжен рыбоотводом 15. Устройство работает следующим образом. При работе водозабора требуемый расход воды вместе с молодью рыб, обитающей в водоеме, попадает в водоподводящий канал 1, при этом сначала проходит через порог 2. Молодь рыб, скатывающаяся в верхнем слое потока, проходит над порогом, а молодь нижних слоев встречает на своем пути верховую наклонную стенку 3 и, перемещаясь вместе с потоком вдоль нее, выбрасывается в верхний слой. Резкий переход молоди с больщей глубины в верхние слои способствует расщирению плавательного пузыря рыб, в результате чего плотность рыбы уменьщается и она некоторое время, равное периоду адаптации к новой глубине (гидростатическому давлению), имеет положительную плавучесть и сносится в верхнем слое. Верховая наклонная стенка 3 при этом устанавливается с коэффициентом заложения откоса m 0,7-1,5. Такой наклон стенки 3 позволяет вывести молодь рыб на более высокую отметку по сравнению с отметкой гребня порога 2, что способствует выносу рыбы в верхний горизонт. На фиг. 3 представлены материалы гидравлико-биологических исследований порога, на основании которых рекомендован коэффициент заложения откоса верховой наклонной стенки 3. Здесь показано изменение относительной величины центра тяжести эпюры концентрации молоди Уу/Х«; в зависимости от коэффициента заложения верховой наклонной стенки т, где - координата центра тяжести эпюры скоростей потока. Как видно на фиг. 3, наибольшее смещение молоди рыб в верхние слои потока наблюдается при коэффициенте заложения откоса верховой наклонной стенки m 0,7-1,5. Поэтому эти значения пар метра m приняты за оптимальные. Выведенная в верхний слой молодь рыб проходит над горизонтальной вставкой 5 и перемещается в пространство над концентрирующей стенкой 4. Здесь часть потока перемещается в нижние слой к водозаборному отверстию 11. Поэтому помимо горизонтальной составляющей скорости, направленной вдоль водоподводящего канала 1, возникает вертикальная скорость течения, направленная вниз. Таким образом, на молодь действует сила, обусловленная горизонтальной составляющей скорости; сила, обусловленная вертикальной составляющей скорости, направленной вниз, и архимедова сила, направленная вверх. Под действием этих сил рыба будет иметь определенную траекторию, вертикальное смещение которой в конце концентрирующей стенки 4 должно приходиться на нижнюю оконечность наклонной стенки 7. При этом наименьщее смещение молоди в нижний горизонт имеет место в случае, когдараспределение вертикальной составляющей скорости по длине концентрирующей стенки 4 равномерное и доля абсолютцой величины ее от горизонтальной составляющей не превыщает 20%. Такие благоприятные гидравлические условия на концентрирующей стенке 4 порога 2 создаются за счет наличия горизонтальной вставки 5, например длиной больще 0,5 Н, где Н - проекция наклонной стенки на вертикальную плоскость. На фиг. 4 показано изменение относительной величины вертикальной составляющей скорости Vj/X. по длине концентрирующей стенки при различной длине горизонтальной вставки, где V и Vr - соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие вектора скорости. Из фиг. 4 следует, что при ,5 Н эпюра вертикальных скоростей выравнивается, при этом улучщаются условия перераспределения рыб на концентрирующей стенке, т. е. действие вертикальной составляющей не вызывает значительного смещения молоди к водозаборному окну. Следовательно, при длине горизонтальной вставки более 0,5 Н эффективность защиты молоди возрастает. Таким образом, чистая вода (без рыбы) попадает в водозаборное отверстие 11, проходит под концентратором б в водозаборное окно 13 и далее, по водозаборному каналу 12 - потребителю. Молодь рыб, не переместивщаяся по глубине в нижние горизонты с отметкой, равной отметке гребня порога 2, перемещается над концентратором 6, а та молодь, которая сместилась ниже гребня порога 2, по стенке 7 выносится вместе с частью потока в верхний слой. Такое явление наблюдается на каждом концентраторе: молодь рыб концентрируется у рыбоотвода 15 и по нему отводится обратно в водоем. При верховых стенках 7 небольщой длины, т. е. меньще половины высоты концентратора 6, размер водоворотной области на концентрирующей стенке 8 незначительный и практически не влияет на перераспределение молоди и можно отказаться от устройства горизонтальной вставки 9. Изготовление верховой наклонной стенки с коэффициентом заложения откоса ш 0,7-1,5 позволит вывести молодь рыб в верхние горизонты потока, тем самым обеспечивает удаление ее от водозаборного окна, увеличивая путь вертикального смещения молоди. Это позволяет уменьщить количество рыб, попавщее в водозабор, повыщая тем самым эффективность работы устройства. Наличие горизонтальной вставки в месте сопряжения верховой и низовой наклонных стенок позволяет ликвидировать водоворотную область на низовой концентриующей стенке и равномерно распределить поступление расхода к водозаборному окну, при этом, обеспечивая равномерную эпюру вертикальных скоростей, препятствует смещению рыб к водозаборному окну, повьгшая эффективность работы устройства.

РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее установленные в водопод/.f ХХ///////////. водящем канале входной порог и расположеннь е за ним концентраторы, выполненные в виде наклонных верховой и низовой стенок, соединенных в верхней части, и рыбоотвод, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности рыбозащитного устройства в работепутем обеспечения благоприятных гидравлических условий перераспределения рыб в верхние слои потока, узел соединения верховых и низовых стенок порога и концентраторов снабжен дополнительной горизонтальной вставкой, а верховые наклонные стенки порога и концентраторов выполнены с коэффициентом заложения откоса ГП 0,7-- 1,5. s (Л 13 Фиг.1 / /X/x/VV/jr/////YV////v//x }ff // /J ff to 13

,Х

9 Фиг. 2