Рыбоходно-нерестовый канал

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Рыбоходно-нерестовый канал включает рыбоходный тракт, зоны для нереста рыб, рыбонаправляющие устройства в виде элементов усиленной шероховатости, выполненных в виде вертикальных пластин, установленных по всей длине рыбоходного тракта под углом к его оси и образующих вплывные отверстия по глубине. Пластины установлены с возможностью вращения посредством привода относительно вертикальной оси, расположены в шахматном порядке и размещены в поперечных створах, при этом пластины расположены поярусно, образуя независимые группы элементов усиленной шероховатости. Преимущественно, пластины установлены в два или три яруса. Изобретение обеспечивает возможность управления перемещением рыбы путем изменения гидравлических условий в рыбоходном тракте и создания оптимальных условий как для прохода рыбы в верхний бьеф, так и для нереста рыбы непосредственно в рыбоходном тракте. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Известен рыбоходно-нерестовый канал [1], включающий шлюз-регулятор, расположенный в головной части, соединенной с верхним бьефом, водопроводящий тракт, соединяющий головную часть с устьевой частью и с нижним бьефом, и элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по всей его длине.

Недостатком данного сооружения является отсутствие условий для управления перемещением рыб, обитающих у дна и в поверхностных горизонтах потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходно-нерестовый канал [2], включающий рыбоходный тракт. зоны для нереста рыб, рыбонаправляющие устройства в виде элементов усиленной шероховатости, выполненных в виде вертикальных пластин, установленных по всей длине рыбоходного тракта под углом к его оси и образующих вплывные отверстия по глубине.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления как плановой эпюрой скоростей, так и перемещением рыб.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном тракте для управления перемещением рыбы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Выполнение пластин с возможностью вращения относительно вертикальной оси позволяет устанавливать их под разным углом к набегающему потоку, формируя вплывные отверстия разной ширины, расположенные на разных горизонтах водотока. При этом за пластинами (фиг.10) имеет место зона пониженного давления, за счет которой за кромками пластин образуются водоворотные течения (дорожка Кармана или Голубева), а в локальном поперечном створе установки пластин имеет место перепад уровней воды. Кроме того, в образуемых водоворотных областях может временно накапливаться рыба, поскольку значения скорости потока в них несколько ниже, чем средняя скорость течения в рыбоходном тракте. При раскрытии пластин происходит перераспределение плановой эпюры скоростей, что позволяет создать по ширине рыбоходного тракта многоградиентную (реоградиентную) эпюру скоростей, позволяющую рыбам избирать участки потока с наиболее благоприятными гидравлическими условиями для своего дальнейшего продвижения по рыбоходному тракту. При складывании пластин до положения "параллельно" потоку имеется возможность самопромывки рыбоходного тракта от отложившихся раннее наносов.

Расположение элементов усиленной шероховатости (пластин) в поперечных створах в шахматном порядке позволяет оперативно изменять сопротивление в заданном поперечном створе. Шахматный порядок пластин способствует как управлению сопротивлением потоку, так и созданию рыбонаправляющих трасс перемещения рыб по ширине канала. Действительно, рыба, прошедшая нижележащее вплывное отверстие, продвигаясь вдоль боковой поверхности пластины, попадает в зону влияния потока, создаваемого вышележащим вплывным отверстием.

Поярусное выполнение пластин (два или три яруса зависит от глубины потока в рыбоходном тракте) позволяет устанавливать различные эксплуатационные режимы, необходимые для пропуска тех или иных видов рыб, максимальная концентрация которых наблюдается на момент нерестового хода. При раскрытии пластин верхнего яруса и прикрытии пластин нижних ярусов происходит торможение потока в поверхностном горизонте и пропуск основного расхода в придонных слоях (пропуск осетровых). И, наоборот, прикрытие пластин верхнего яруса и открытие пластин нижних ярусов способствует созданию оптимальных гидравлических условий для рыб, обитающих в поверхностных горизонтах водотока. Кроме вышеперечисленных, возможны и другие варианты раскрытия пластин, позволяющих формировать различную гидравлическую структуру как по глубине потока, так и по ширине канала.

Благодаря ярусному выполнению пластин, они образуют независимые группы элементов усиленной шероховатости, управляя которыми можно устанавливать различные эксплуатационные режимы для нереста рыб в рыбоходном канале и пропуска их в верхний бьеф.

Расположение пластин в два яруса обеспечивает минимальные условия для управления структурой потока по глубине.

Выполнение пластин в три яруса позволяет расширить спектр средств для управления эпюрой скоростей по вертикали и, соответственно, обеспечить создание наиболее благоприятных гидравлических условий для продвижения рыбы по всей длине рыбоходного тракта.

В целом конструктивные признаки основного пункта изобретения отвечают критерию "существенные отличия" и связаны между собой настолько, что образуют единый творческий замысел.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции элементов усиленной шероховатости, а также графического материала, представленного на следующих фигурах:

фиг.1 - фрагмент рыбоходно-нерестового канала, план;

фиг.2 - фрагмент рыбоходно-нерестового канала, план, четные ряды пластин закрыты;

фиг.3 - фрагмент рыбоходно-нерестового канала, план, нечетные ряды пластин закрыты;

фиг.4 - поперечный разрез рыбоходного тракта, пластины в раскрытом состоянии;

фиг.5 - поперечный разрез рыбоходного тракта, пластины верхнего яруса в раскрытом состоянии, а нижнего яруса в закрытом состоянии;

фиг.6 - поперечный разрез рыбоходного тракта, пластины верхнего яруса закрыты, а нижнего яруса в раскрытом состоянии;

фиг.7 - поперечный разрез рыбоходного тракта, положение пластин в центральной части канала позволяет тормозить поток у поверхности и, одновременно, происходит торможение донных слоев в прибрежной зоне;

фиг.8 - поперечный разрез рыбоходного тракта, положение пластин в центральной части канала позволяет тормозить поток у дна и, одновременно, происходит торможение поверхностных слоев в прибрежной зоне;

фиг.9 - поперечный разрез рыбоходного тракта, различные варианты раскрытия пластин по глубине потока;

фиг.10 - гидравлическая структура потока, образующаяся за нижними кромками пластин;

фиг.11 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины верхнего яруса раскрыты, пластины среднего и нижнего ярусов прикрыты;

фиг.12 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины верхнего и среднего яруса прикрыты, пластины нижнего яруса раскрыты;

фиг.13 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины верхнего яруса прикрыты, пластины среднего яруса раскрыты и пластины нижнего яруса прикрыты;

фиг.14 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины верхнего и среднего яруса прикрыты, пластины нижнего яруса раскрыты;

фиг.15 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины верхнего и нижнего яруса раскрыты, пластины среднего яруса прикрыты;

фиг.16 - продольный разрез по рыбоходному тракту, пластины всех ярусов раскрыты.

Рыбоходно-нерестовый канал включает рыбоходный тракт 1, нерестовый субстрат 2, рыбонаправляющие устройства в виде элементов усиленной шероховатости 3, выполненных в виде вертикальных пластин 4, установленных по всей длине рыбоходного тракта 1 под углом к его оси и образующих вплывные отверстия 5 по глубине и ширине канала. Пластины 4 установлены с возможностью вращения посредством привода (не показан), относительно вертикальной оси 6, расположены в шахматном порядке и размещены в поперечных створах, при этом пластины 4 выполнены поярусно, образуя независимые группы элементов усиленной шероховатости 3.

Возможно два варианта выполнения пластин - в два яруса и в три яруса, при этом образуются три группы пластин: верхнего яруса 7, среднего яруса 8 и пластины нижнего яруса 9.

Рыбоходно-нерестовый канал работает следующим образом.

Привлечение рыбы в рыбоходно-нерестовый канал осуществляется подачей рабочего расхода из верхнего бьефа в рыбоходный тракт 1. Рыба, реагируя на создаваемые гидравлические условия, активно перемещается к входному оголовку и, заходя в устьевую часть, заходит в рыбоходный тракт 1, где нерестится на нерестовом субстрате 5 в случае наличия благоприятных условий, либо, преодолевая рыбоходный тракт 1, выходит в верхний бьеф для дальнейшего продвижения к местам нереста или нагула.

Рыбоходный тракт 1 выполнен в виде канала с установленными по его длине элементами усиленной шероховатости 3, выполненными в виде пластин 4, расположенных на вертикальных осях 6. Для обеспечения управления потоком как по глубине, так и по ширине пластины 4 выполнены поярусно с образованием независимых групп в виде пластин верхнего 7, среднего 8 и нижнего 9 ярусов (фиг.11-16). Раскрывая пластины 4 или прикрывая их, добиваются формирования оптимальных гидравлических условий для продвижения рыбы по рыбоходному тракту 1. Расположение элементов усиленной шероховатости 3 в поперечных створах тракта 1 и размещение их в шахматном порядке позволяет создавать дополнительное сопротивление набегающему потоку, при этом происходит гашение избыточной кинетической энергии потока и переформируется плановая и вертикальная структура потока.

При обтекании потоком раскрытых пластин 4 за их нижними кромками образуются вторичные водоворотные течения, в которых скорости потока несколько ниже, чем средняя скорость потока в рыбоходном тракте 1. Рыба, продвигающаяся вверх по течению, имеет возможность кратковременного отдыха и восстановления своих сил, попадая в образуемые водоворотные зоны.

При изменении положения пластин 4 (в сложенном состоянии) имеется возможность промывки рыбоходного тракта 1 от наносов, поскольку при новой комбинации пластин 4 в поперечных створах гидравлическая структура потока в канале изменяется в соответствии с изменением положения пластин 4.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1562397, Е 02 В 8/08, 1990.

2. Патент РФ № 2055111, Е 02 В 8/08, 1996.

Формула изобретения

1. Рыбоходно-нерестовый канал, включающий рыбоходный тракт, зоны для нереста рыб, рыбонаправляющие устройства в виде элементов усиленной шероховатости, выполненных в виде вертикальных пластин, установленных по всей длине рыбоходного тракта под углом к его оси и образующих вплывные отверстия по глубине, отличающийся тем, что пластины установлены с возможностью вращения посредством привода относительно вертикальной оси, расположены в шахматном порядке и размещены в поперечных створах, при этом пластины расположены поярусно, образуя независимые группы элементов усиленной шероховатости.

2. Рыбоходно-нерестовый канал по п.1, отличающийся тем, что пластины установлены в два яруса.

3. Рыбоходно-нерестовый канал по п.1, отличающийся тем, что пластины установлены в три яруса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16