Спиральный рыбоход Советский патент 1993 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к1 области гид-, ротехники и предназначено для перевода взрослых особей рыб из нижнего бьефа в верхний и спуска молоди рыб из верхнего бьефа в нижний, через низко и средйена- порные плотины.

Цель изобретения-повышение эффективности свободного пропуска рыбы через плотину за счет уменьшения скорости потока на спиральной рыбоходной дорожке и обеспечение как перевода рыб из нижнего бьефа в верхний, так и молоди рыб из верхнего бьефа в нижний, независимо от перепада высот.

Поставленная цель достигается уменьшением скорости потока за счет дополнения гидравлических сопротивлений по длине потока, местными сопротивлениями и противопотоками.

. Канал рыбоходной дорожки выполняют с открытым руслом, в виде двух симметричных, рядом расположенных и соединенных

между собой спиральных частей одинакового поперечного сечения, выполненных вокруг вертикальных осей. Каждая спиральная часть рыбоходной дорожки оснащена своим всплвгвным лотком и состоит из равномерных витков/образованных короткими каналами установленными с одинаковыми уклонами и на одном уровне с соответствующими каналами другой спирали, соединенными между собой с резкими поворотами, образующими местные гидравлические сопротивления, снижающие скоростной напор.

Концы витков спиралей уклоном дна направлены навстречу друг другу и сведены в один общий канал увеличенного поперечного сечения, соединяющий спирали, в котором встречные потоки сталкивают, с потерей скоростного напора, а первый короткий канал, начинающий нижележащий виток каждой спирали отводят от упомянутого общего канала и выполняют с первонажА

чальной шириной поперечного сучения канала, характерной для вышележащего витка.

Форма витков спиралей заявленного рыбохода и сочетания этих витков могут быть самыми разнообразными. Взаимное влияние местных гидравлических сопротивлений, расположенных близко друг к другу в потоке будет оказывать дополнительное тормозящее воздействие на скорость потока, в результате поток воды на рыбоходной дорожке характеризуется малым скоростным напором при неравномерном движении. Вместе с потоком воды из верхнего бьефа спускают молодь рыб, а из нижнего бьефа навстречу потоку поднимаются взрослые особи рыб.

Применение двух всплывных лотков позволяет расширить вдоль тела плотины зону, где забирают поток воды с молодью рыб.

На фиг. 1 схематично показан спиральный рыбоход с прямолинейной рыбоходной дорожкой, вид сверху; на фиг.2 - то же, вертикальный разрез; на фиг.З и 4 - спиральный рыбоход с прямолинейной дорож- . кой встроен в сменное запорное устройство плотины; на фиг.5 и 6 - спиральный рыбоход с витками рыбоходной дорожки круглой формы, вид сверху и горизонтальное сечение.

В плотине-1 установлены всплывные лотки 2, берущие начало в верхнем бьефе перед плотиной (фиг.1, 3) и переходящие в короткие каналы 3, начинающие первые витки расположенных в ряд, соединенных между собой, симметричных спиралей рыбоходной дорожки, установленной с постоянным уклоном в сторону нижнего бьефа на колоннах 4. Каналы 3 резким поворотом прямоугольного поперечного .сечения, переходят в короткие каналы 5, выполненные соосно, уклоном дна направленные навстречу друг другу и переходящие с поворотом под 90° в общий канал 6.

Возможно выполнение делителя потока и направление двух отводящих каналов в противоположные стороны (фиг.5. 6).

Поперечное сечение канала 6, равно сумме поперечных сечений, направленных встречно каналов 5.

Канал б, соединяющий спирали рыбоходной дорожки, переходит под прямым углом в короткие каналы 7, направленные уклоном дна в противоположные стороны, резким поворотом переходящие в нижележащие каналы 3, начинающие вторые витки спиралей рыбоходной дорожки и последовательно переходящие в каналы 5. б, 7 вторых витков, как это описано для первых витков.

Виток за витком рыбоходная дорожка опускается в воду нижнего бьефа и заканчи- ваетхя лотками 8, направляющими взрослые особи рыб в каналы заявленного

рыбохода.

Предусмотрено выполнение затвора 9. перекрывающего отверстие 10, расположенное в теле плотины соосно нижерасположенному каналу 6 (или каналам 3 на

фиг.4).

Рыбоход работает следующим образом. Всплывные лотки 2 забирают равные потоки воды с молодью рыб из верхних слоев перед плотиной 1 и направляют их в

спиральную рыбоходную дорожку, в коротких прямоугольных каналах которой, с малым наклоном дна и открытым руслом, имеет место неравномерное, плавно изменяющееся движение воды.

Направления потоков воды на чертеже показаны стрелками. При малом наклоне дна коротких каналов 3, потоки воды не успевают приобрести избыточную кинетическую энергию, так как вынуждены

преодолевать местные гидравлические сопротивления - резкий поворот канала на 90° при переходе в канал 4, что вызовет уменьшение скоростного напора. Глубина потока в направлении движения возрастает, а свободная поверхность потока образует кривую подпора, что связано с замедлением потока.

Еще более четко выраженная кривая подпора наблюдается в каналах 5, где два

равных потока с одинаковыми малыми скоростями направлены навстречу друг другу и взаимно нейтрализуют кинетические энергии, накопленные при прохождении каналов 3 и 4 каждого витка. После потери

кинетической энергии потоки могут быть направлены в противоположных направлениях (см. например, фиг.6) или суммированы в общий поток (как показано на фиг.1, 3, 4). Суммированный поток при движении по

каналу 6 вновь начинает набирать кинетическую энергию, часть которой расходуется уже в конце этого короткого канала 6. при делении одного суммированного потока на два. с резким поворотом и движением пото

ков в противоположных направлениях по

короткому каналу 7, переходящему с потерей скоростного напора в канала 3 второго витка и описанное движение потока воды повторяется.

При плавно изменяющемся безнапорном движении местные скорости определяют с помощью трубки Пито по формуле

U - К V 2 g h , где U - местная скорость:

К - поправочный коэффициент, определяемый для каждой трубки опытным путем;

g -- ускорение силы тяжести;

h - величина, на которую вода в трубке поднимается над свободной поверхностью потока, где давление равно атмосферному и представляет скоростной напор

(..

Если на каком-либо из нижерасполр- женных витков скорост й в канале 6 (или в каналах 3 для фиг.4) превысят расчетные, с помощью затвора 9 приоткрывают отверстие 10 и регулируемая встречная струя воды из верхнего бьефа нейтрализует избыточную скорость потока в каналах рыбоходной дорожки, уменьшив ее до расчетной.

Таким образом потоки воды с молодью рыб опускаются с витка на виток заявленного рыбохода без наращивания скорости и без потери глубины потока, пока не, достигнут поверхности воды нижнего бьефа, где молодь рыб остается в верхних слоях. Навстречу потоку воды из нижнего бьефа лотками 8 направляют взрослые особи рыб, которые по рыбоходной дорожке поднимаются в верхний бьеф. Применение двух лотков 8 позволяет расширить вдоль плотины зону, из которой переводят рыбу. Малые скорости воды и хорошее наполнение каналов рыбоходной дорожки способствует более эффективному переводу рыбы в обоих направлениях непрерывным потоком.

На фиг.З, 4 предложенный спиральный рыбоход встроен в сменное запорное устройство 11 плотины 1, например, при ее реконструкции.

После проведения необходимых обмеров на существующей плотине, изготовление нового сменного запорного устройства со встроенным спиральным рыбоходом производится в заводских условиях. При этом применяют специальную технологическую оснастку и испытательные стенды, позволяющие гарантировать качество и тонн ость, геометрических параметров каналов и оценить его надежную работу при иммита- ции реальных условий эксплуатации.

Изношенное запорное устройство грузоподъемным механизмом вынимают из направляющих пазов плотины, а на его место устанавливают новое, со встроенным спиральным рыбоходом, что позволяет сохранить целым монолитное тело существующей плотины и оснастить ее рыбопропускным устройством с минимальными затратами.

ся

На фиг.4 спиральный рыбоходе всплыв- ным лотком 2, расположенным в центре спи1 ральной рыбоходной дорожки. Поток воды с молодью рыб поступает в общий каИал 6 5 увеличенного сечения, соединяющий спирали.

Каналы 7 выполняют роль делителя потока и начинают виток каждой спирали. Потоки воды проходят короткие каналы 7, 3, 4 10 и сталкиваются в каналы 6, где взаимно гасят приобретенную кинетическую энергию и скорость. Канал 6 выполняет роль сумматора потока.

С Помощью затворов 9 и отверстий 10 15 регулируют потоки воды в каналах каждой спирали,

При малых скоростях потока, определяемых конструкцией заявленного спирального рыбохода, с рекомендуемым уклоном дна 20 русла каналов 1-3° гидравлический прыжок в канале 6 появиться не может, и условия для прохода рыбы в этом канале напоминают естественные условия, когда рыбам приходится преодолевать течение воды, 25 например между валунами на речном перекате. Предложенный рыбоход может быть встроен в тело плотины или накрыт тепло- изолирующим кожухом, что предохранит его от замерзания в зимний период. 30 Предусмотрена защита всплывных лотков от попадания в них плавающих предметов, а также привлечение мальков и взрослых особей к лоткам 2 и 8 в нижнем и верхнем бьефе.

35 Простота конструкции позволяет заявленному спиральному рыбоходу надежно работать в автоматическом режиме в любое время года, обеспечивать свободный про- пуск рыбы через плотину непрерывным по- 40 током в любом направлении.

Известно, что стоимость рыбопропускного шлюза составляет 10-15% от стоимости гидротехнического сооружения.

Предложенный спиральный рыбоход 45 служит той же цели и обеспечивает ту же пропускную способность, но позволяет существенно сократить капитальные вложения и строительно-монтажные работы, , обеспечивает возможность оснастить рыбо- 50 пропускными устройствами многочислен- ные существующие плотины, при сохранении их монолитного тела, обеспечивает-лучшую организацию рыбопропуска, особенно при оснащении рыбоходами не- 55 скольких запорных устройств, разнесенных по длине плотины и работающих единовременно.

Формула изобретения 1. Спиральный рыбоход, включающий рыбоходную дорожку, выполненную в виде

спиралеобразного канала, расположенного со стороны нижнего бьефа, и выходной лоток, расположенный в плотине и соединяющий верхний виток рыбоходной дорожки с верхним бьефом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, он снабжен дополнительной рыбоходной дорожкой, расположенной со стороны нижнего бьефа, и дополнительным выходным лотком, при этом соответствующие витки обеих рыбоходных дорожек выполнены на одной отметке, а уклоны их дна направлены навстречу друг другу, при этом соответствующие витки рыбоходных доро0

5

жек в плане попарно сопряжены друг с другом с образованием общего проточного тракта. .

2. Рыбоход по п.1. о тличающийся тем, что витки каждого спиралеобразного канала образованы участками, соединенными между собой с резким изменением их направления, а плотина имеет отверстия, снабженные регулируемыми клапанами и соединяющие верхний бьеф с общими проточными трактами рыбоходных дорожек.

3. Рыбоход по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он встроен в сменное запорное устройство плотины.

Использование: в гидротехническом строительстве частности в устройствах для перевода взрослых особей рыб из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф и спуск молоди рыб из верхнего бьефа в нижний . 2 бьеф. Сущность изобретения: в плотине 1 установлены всплывные лотки 2, которые забирают равные расходы воды из верхних слоев водохранилища перед плотиной 1 и направляют их в спиральные рыбоходные дорожки/уклон. Дна которых направлены навстречу друг другу. При этом соответствующие витки рыбоходных дорожек в плане попарно сопряжены друг с другом с образованием общего проточного тракта. В последнем происходит соударение потоков двух рыбоходных дорожек, что обеспечивает уменьшение скорости и гашение избыточной кинематической энергии потоков с достижением эффективного перевода рыбы в обоих направлениях. 2 з.п. ф-льцб ил.

5 8 S

ГУ / I / t /

5 8 S

I /

Фиг.1

л

S

Фиг. 2

7

Ю з 5 /

/ ЧУ

V

г.--&U8.4

Фиа.5