Входной оголовок рыбохода (варианты)

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Входной оголовок рыбохода включает сопрягающийся с нижним бьефом гидроузла участок рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла, рыбонаправляющее устройство в виде струенаправляющей стенки, прилегающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка. Струенаправляющая стенка установлена в русле нижнего бьефа под углом к направлению течения воды в русле и во входном оголовке с возможностью вращения посредством привода относительно вертикальной оси, примыкающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, и выполнена ярусной, при этом каждый ярус снабжен автономным приводом. Струенаправляющая стенка выполнена со стабилизаторами потока, которые расположены в горизонтальной плоскости, закреплены со стороны верхнего бьефа к нижней торцевой части верхнего яруса струенаправляющей стенки и к верхней торцевой части нижнего яруса струенаправляющей стенки и в плане имеют форму сегмента. Во втором варианте конструкции оголовка верхний ярус струенаправляющей стенки выполнен со стабилизатором потока, который расположен в горизонтальной плоскости, закреплен в центральной своей части к нижней торцевой части верхнего яруса струенаправляющей стенки и в плане имеет форму сегмента. Изобретение обеспечивает создание во входном оголовке рыбохода гидравлических условий, эффективных для привлечения рыбы. 2 н. и 5 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 рыбоход [1], включающий входной оголовок и рыбонаправляющие стенки, сопрягающие входной оголовок с руслом нижнего бьефа.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления привлекающим рыбу потоком.

Известен входной оголовок рыбохода [2], включающий сопрягающийся с нижним бьефом гидроузла участок рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления привлекающим рыбу потоком.

Известен входной оголовок рыбопропускного сооружения [3], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого снабжена рыбонаправляющим устройством в виде жалюзийной системы, соединенной с приводом.

Недостатком данного сооружения является сложность данного сооружения.

Известен входной оголовок рыбопропускного сооружения [4], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого снабжена рыбонаправляющим устройством в виде жалюзийной системы, соединенной с приводом, при этом жалюзи выполнены ярусами.

Недостатком данного сооружения является сложность данного сооружения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является входной оголовок рыбохода [5], включающий сопрягающийся с нижним бьефом гидроузла участок рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла, рыбонаправляющее устройство в виде струенаправляющей стенки, прилегающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, при этом струенаправляющая стенка установлена в русле нижнего бьефа под углом к направлению течения воды в русле и во входном оголовке.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность управления привлекающим рыбу потоком.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий во входном оголовке рыбохода.

Сущность изобретения заключается в следующем. По п.1 формулы изобретения. Выполнение струенаправляющей стенки с возможностью вращения относительно вертикальной оси позволяет в условиях изменения режима сброса расходов через плотину, а также в случае колебания уровня воды в нижнем бьефе (при этом скоростная структура потока изменяется) формировать оптимальную внешнюю границу привлекающего рыбу потока, образуемого в зоне влияния входного оголовка. При увеличении угла установки струенаправляющей стенки по отношению продольной оси рыбоходного тракта координаты внешней границы привлекающего рыбу потока увеличиваются, при этом ширина и дальность распространения привлекающего потока увеличивается.

Выполнение струенаправляющей стенки ярусной, например в два яруса, позволяет эффективно управлять границами поверхностных и придонных горизонтов водотока. При этом возможно независимое формирование внешних границ вышеуказанных горизонтов, чему во многой степени способствует наличие автономных приводов.

Выполнение струенаправляющей стенки со стабилизаторами потока, при этом стабилизаторы расположены в горизонтальной плоскости и закреплены со стороны верхнего бьефа, к нижней торцевой части верхнего яруса струенаправляющей стенки и к верхней торцевой части нижнего яруса струенаправляющей стенки, причем стабилизаторы, в плане, имеют форму сегмента, позволяет при независимом повороте верхнего и нижнего ярусов друг относительно друга, обеспечить экранирование транзитного потока русла реки от потока, подаваемого непосредственно во входной оголовок рыбохода. Кроме этого, данная компоновка не позволяет мигрантам проникать через струенаправляющую стенку (стенки) в направлении верхнего бьефа. Помимо того, стабилизаторы выполняют также и потокоформирующую функцию, разделяя поверхностные и придонные горизонты транзитного потока, сбрасываемого со стороны плотины.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение высоты верхнего яруса струенаправляющей стенки меньше, чем высота нижнего яруса струенаправляющей стенки позволяет заглубить ее верхнюю грань под уровень воды и сформировать перелив части транзитного расхода, при этом во входную часть рыбохода подается дополнительный привлекающий рыбу поток. Скорости на сформированном водосливе являются непреодолимыми для мигрантов, поскольку струенаправляющая стенка во взаимодействии с транзитным потоком реки создает дополнительный подпор уровня воды, при этом в месте установки стенки особенно эффективно проявляется влияние скоростного напора.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение вертикальной торцевой части струенаправляющей стенки со стороны верхнего бьефа, снабженной турбулизатором, при этом напорная плоскость турбулизатора выполнена перпендикулярной плоскости струенаправляющей стенки, позволяет вдоль внешней границы привлекающего рыбу потока сформировать гидродинамическое поле. Таким образом, внешняя граница привлекающего потока отпугивает мигрантов и не позволяет им покидать привлекающий поток и уходить в сторону водосбросной плотины. Перпендикулярное выполнение напорной плоскости турбулизатора относительно плоскости струенаправляющей стенки, позволяет сформировать максимальное сопротивление транзитному потоку и, соответственно, спектр турбулентных пульсаций с максимальной интенсивностью.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение турбулизатора в виде сплошной перегородки является частным случаем его исполнения. При этом варианте формируются турбулентные флуктуации с максимальным спектром частот, которые отпугивают рыбу и не дают ей возможность уйти в направлении водосбросного фронта.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение турбулизатора в виде дискретно установленных элементов, позволяет при снижении интенсивности турбулентных пульсаций повысить и расширить их частотный спектр.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение вертикальной торцевой части струенаправляющей стенки со стороны верхнего бьефа, снабженной гибкими эластичными лентами, консольно закрепленными к ее вертикальной торцевой части, позволяет создать фильтрующий рыбоотпугивающий экран, являющийся логическим продолжением струенаправляющей стенки. Гибкие эластичные ленты под воздействием транзитного потока реки постоянно находятся в динамическом состоянии, при этом поток заставляет их колебаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

По п.7 формулы изобретения (вариант). Выполнение струенаправляющей стенки верхнего яруса со стабилизатором потока, при этом стабилизатор расположен в горизонтальной плоскости и закреплен в центральной своей части к нижней торцевой части струенаправляющей стенки верхнего яруса, причем стабилизатор в плане имеет форму сегмента, позволяет упростить компоновку конструкции стабилизатора. Одновременно с этим, наличие одного стабилизатора позволяет создавать экран транзитному потоку и отделять его от потока, вытекающего из створа входного оголовка рыбохода. При повороте стенки верхнего яруса (по часовой или против часовой стрелки), плоскость стабилизатора и верхняя горизонтальная кромка струенаправляющей стенки нижнего яруса, в заданном диапазоне углов, обеспечивает экранирование транзитного потока и потока, поступающего из рыбохода. Расположение стабилизатора в горизонтальной плоскости создает минимальное сопротивление транзитному потоку. Сегментная форма в плане является наиболее оптимальной для данной компоновки и также обеспечивает экранирование двух потоков.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции входного оголовка рыбохода и его варианта. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - рыбоход, план;

фиг.2 - входной оголовок, изометрия;

фиг.3 - струенаправляющая стенка, вид сверху;

фиг.4 - вид А на фиг.3;

фиг.5 - то же, стенки верхнего и нижнего ярусов установлены под разными углами;

фиг.6 - стенки верхнего и нижнего ярусов установлены под минимальным углом к продольной оси входного оголовка;

фиг.7 - вариант установки стенки верхнего яруса под минимальным углом, а стенки нижнего яруса - под максимальным углом;

фиг.8 - вариант входного оголовка с формированием водосливной грани через верхнюю грань стенки верхнего яруса, при этом образуется дополнительный блок питания в поверхностном горизонте потока, изометрия;

фиг.9 - поперечное сечение струенаправляющей стенки в случае работы ее как поверхностный водослив;

фиг.10 - вариант струенаправляющей стенки, снабженной турбулизатором, выполненным в виде сплошной перегородки, план;

фиг.11 - вариант струенаправляющей стенки, снабженной турбулизатором, выполненным в виде сплошной перегородки, изометрия;

фиг.12 - вариант струенаправляющей стенки, снабженной турбулизатором, выполненным в виде дискретных элементов, изометрия;

фиг.13 - вариант струенаправляющей стенки, снабженной турбулизатором, выполненным в виде гибких эластичных лент, изометрия;

фиг.14 - вариант струенаправляющей стенки, снабженной одним стабилизатором сегментной, в плане, формы, план;

фиг.15 - то же, изометрия;

фиг.16 - гидравлическая структура потока в зоне влияния входного оголовка рыбохода, план.

Входной оголовок рыбохода включает сопрягающийся с нижним бьефом 1 гидроузла участок рыбоходного тракта 2, соединяющего верхний 3 и нижний 1 бьефы гидроузла, рыбонаправляющее устройство 4 в виде струенаправляющей стенки 5, прилегающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка 6, при этом струенаправляющая стенка 5 установлена в русле нижнего 1 бьефа под углом к направлению течения воды в русле и во входном оголовке 6. Струенаправляющая стенка 5 установлена с возможностью вращения, посредством привода (не показан), относительно вертикальной оси 7, примыкающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка 6. Струенаправляющая стенка 5 выполнена ярусной, при этом каждый ярус - верхний 8 и нижний 9 могут быть снабжен автономным приводом. Струенаправляющая стенка 5 выполнена с стабилизаторами 10 потока, при этом стабилизаторы 10 расположены в горизонтальной плоскости и закреплены со стороны верхнего 3 бьефа к нижней торцевой части верхнего 8 яруса струенаправляющей стенки 5 и к верхней торцевой части нижнего 9 яруса струенаправляющей стенки 5, причем стабилизаторы 10, в плане, имеют форму сегмента.

Кроме того, высота верхнего 8 яруса струенаправляющей стенки 5 может быть меньше, чем высота нижнего 9 яруса струенаправляющей стенки 5, при этом ее верхняя грань затоплена под уровень воды русла нижнего 1 бьефа.

Помимо того, вертикальная торцевая часть струенаправляющей стенки 5 со стороны верхнего 3 бьефа может быть снабжена турбулизатором 11, при этом напорная плоскость турбулизатора 11 выполнена перпендикулярной плоскости струенаправляющей стенки 5.

Кроме того, турбулизатор 11 может быть выполнен в виде сплошной перегородки 12.

Помимо того, турбулизатор 11 может быть выполнен в виде дискретно установленных элементов 13.

Кроме того, вертикальная торцевая часть струенаправляющей стенки 5 со стороны верхнего 3 бьефа может быть снабжена гибкими эластичными лентами 14, консольно закрепленными к вертикальной торцевой части струенаправляющей стенки 5.

Помимо того, струенаправляющая стенка 5 верхнего 8 яруса может быть выполнена со стабилизатором 10 потока, при этом стабилизатор 10 расположен в горизонтальной плоскости и закреплен в центральной своей части к нижней торцевой части верхнего 8 яруса струенаправляющей стенки 5, причем стабилизатор 10 в плане имеет форму сегмента.

Рыбоходный тракт 2 снабжен выходным оголовком 15, устроенным в створе плотины 16.

Входной оголовок рыбохода работает следующим образом.

Рыба, привлеченная из нижнего 1 бьефа во входной оголовок 6, попадает в рыбоходный тракт 2, где постепенно преодолевает перегородки с вплывными отверстиями и перемещается в сторону верхнего 3 бьефа гидроузла, выходит в выходной оголовок 15 и, далее в водохранилище. Эффективные гидравлические условия для привлечения рыбы из нижнего 1 бьефа, обеспечивает рыбонаправляющее устройство 4, выполненное в виде струенаправляющей стенки 5. Благодаря установке струенаправляющей стенки 5 на оси 7 вращения, служба эксплуатации рыбохода имеет возможности изменения режима привлечения рыбы из зоны поисков нижнего 1 бьефа гидроузла. С учетом режима сброса расхода через плотину 16, а также с учетом общей гидрологической и гидравлической ситуации в акватории нижнего 1 бьефа, границы привлекающего рыбу потока могут быть изменены. Посредством привода струенаправляющая стенка 5 устанавливается под заданным углом по отношению к вектору транзитного потока (фиг.1). При этом формируется как внешняя граница привлекающего рыбу потока, так и гидравлическая структура непосредственно в зоне влияния входного оголовка 6, характеризующаяся водоворотными областями с пониженными значениями скорости водного потока. При изменении внешних условий среды угол установки струенаправляющей стенки 5 вновь изменяется.

Благодаря исполнению рыбонаправляющего устройства 4 в виде двух ярусов - верхнего 8 и нижнего 9, образующих струенаправляющую стенку 5 (фиг.2), расширяются возможности по управлению поведением рыбы. Для поворота каждого яруса 8 или 9 струенаправляющей стенки 5 используют автономный привод, устанавливая их под заданными углами (фиг.5, 6 и 7). Данная компоновка позволяет трансформировать гидравлическую структуру водного потока, выделяя внешние границы поверхностных и придонных горизонтов потока, что создает эффективные условия для привлечения рыб, обитающих в них.

Для повышения эффективности условий выделения внешних границ привлекающего рыбу потока, яруса 8 и 9 струенаправляющей стенки 5 оснащены стабилизаторами 10 потока (фиг.3, 4, 5, 6, 7 и 8). Стабилизаторы 10 потока, расположенные в горизонтальной плоскости, обеспечивают направленное перемещение водных масс в поверхностном и придонном горизонтах. Кроме этого, они предотвращают разрыв сплошности экрана, создаваемого ярусами 8 и 9 струенаправляющей стенки 5.

Возможен вариант выполнения струенаправляющей стенки 5 с затопленной верхней гранью яруса 8, при этом часть транзитного потока попадает непосредственно во входной оголовок 6 и выполняет функцию дополнительного блока питания (фиг.8 и 9).

Возможен вариант выполнения струенаправляющей стенки 5 с турбулизатором 11, выполненным на ее вертикальной торцевой части 5, со стороны верхнего 3 бьефа. При этом напорная плоскость турбулизатора 11 выполнена перпендикулярной напорной плоскости струенаправляющей стенки 5 (фиг.10 и 11). Наличие турбулизатора 11 позволяет вдоль внешней границы привлекающего рыбу потока сформировать гидродинамическое поле. Таким образом, внешняя граница привлекающего потока отпугивает мигрантов и не позволяет им покидать привлекающий поток и уходить в сторону водосбросной плотины 16. Перпендикулярное выполнение плоскости турбулизатора 11 относительно напорной плоскости струенаправляющей стенки 5 позволяет сформировать максимальное сопротивление транзитному потоку и, соответственно, спектр турбулентных пульсаций с максимальной интенсивностью.

Турбулизатор 11 может быть выполнен в виде сплошной перегородки 12 (фиг.11) или в виде дискретно размещенных элементов 13 (фиг.12). Во втором варианте выполнение турбулизатора 11 в виде дискретно установленных элементов 13 позволяет при снижении интенсивности турбулентных пульсаций повысить расширить их частотный спектр.

Возможен вариант выполнения струенаправляющей стенки 5 и ярусов 8 и 9 с гибкими эластичными лентами 14 (фиг.13), закрепленными к ее вертикальной торцевой части, позволяет создать фильтрующий рыбоотпугивающий экран, являющийся логическим продолжением струенаправляющей стенки 5. Гибкие эластичные ленты 14 под воздействием транзитного потока реки, постоянно находятся в динамическом состоянии, при этом поток заставляет их колебаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Возможен вариант выполнения струенаправляющей стенки 5 и ярусов 8 и 9 с одним стабилизатором 10 потока (фиг.14, 15 и 16), при этом стабилизатор 10 расположен в горизонтальной плоскости и закреплен в центральной своей части к нижней торцевой части струенаправляющей стенки 5 верхнего яруса 8, причем стабилизатор 10 в плане имеет форму сегмента, позволяет упростить компоновку конструкции стабилизатора 10. Одновременно с этим, наличие одного стабилизатора 10 потока позволяет создавать экран транзитному потоку и отделять его от потока, вытекающего из створа входного оголовка 6 рыбохода. При повороте стенки верхнего яруса 8 (по часовой или против часовой стрелки) плоскость стабилизатора 10 потока и верхняя горизонтальная кромка струенаправляющей стенки 5 нижнего яруса 9 в заданном диапазоне углов обеспечивает экранирование транзитного потока и потока, поступающего из рыбохода. Расположение стабилизатора 10 потока в горизонтальной плоскости создает минимальное сопротивление транзитному потоку. Сегментная форма в плане является наиболее оптимальной для данной компоновки и также обеспечивает экранирование двух потоков.

Источники информации

1. Патент США №2978873, "Fishway structure", МПК Е 02 В 8/08, J.M.Wardle, 1961, 11 апреля.

2. Харчев Г.К. Рыбопропускные сооружения. Ленинград-Москва, Госстройиздат. 1940, с.151-152, рис.111.

3. А.С. СССР №1703781, "Способ привлечения рыб в рыбопропускное сооружение и оголовок рыбопропускного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, В.Н.Шкура, А.А.Чистяков, В.А.Черкасов. БИ №1, 1992.

4. А.С. СССР №1767081, "Способ привлечения рыб в рыбопропускное сооружение и оголовок рыбопропускного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, А.А.Чистяков, В.Н.Шкура, В.А.Черкасов. БИ №37, 1992.

5. А.С. СССР №1788137, "Входной оголовок рыбопропускного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, А.В.Иванов. БИ №2, 1993.

1. Входной оголовок рыбохода, включающий сопрягающийся с нижним бьефом гидроузла участок рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла, рыбонаправляющее устройство в виде струенаправляющей стенки, прилегающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, при этом струенаправляющая стенка установлена в русле нижнего бьефа под углом к направлению течения воды в русле и во входном оголовке, отличающийся тем, что струенаправляющая стенка установлена с возможностью вращения посредством привода относительно вертикальной оси, примыкающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, и выполнена ярусной, при этом каждый ярус снабжен автономным приводом, кроме того, струенаправляющая стенка выполнена со стабилизаторами потока, при этом стабилизаторы расположены в горизонтальной плоскости и закреплены со стороны верхнего бьефа к нижней торцевой части верхнего яруса струенаправляющей стенки и к верхней торцевой части нижнего яруса струенаправляющей стенки, причем стабилизаторы в плане имеют форму сегмента.

2. Оголовок п.1, отличающийся тем, что высота верхнего яруса струенаправляющей стенки меньше, чем высота нижнего яруса струенаправляющей стенки, при этом ее верхняя грань затоплена под уровень воды русла нижнего бьефа.

3. Оголовок по п.1 или 2, отличающийся тем, что вертикальная торцевая часть струенаправляющей стенки со стороны верхнего бьефа снабжена турбулизатором, при этом напорная плоскость турбулизатора выполнена перпендикулярной плоскости струенаправляющей стенки.

4. Оголовок по п.3, отличающийся тем, что турбулизатор выполнен в виде сплошной перегородки.

5. Оголовок по п.3, отличающийся тем, что турбулизатор выполнен в виде дискретно установленных элементов.

6. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что вертикальная торцевая часть струенаправляющей стенки со стороны верхнего бьефа снабжена гибкими эластичными лентами, консольно закрепленными к вертикальной торцевой части струенаправляющей стенки.

7. Входной оголовок рыбохода, включающий сопрягающийся с нижним бьефом гидроузла участок рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла, рыбонаправляющее устройство в виде струенаправляющей стенки, прилегающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, при этом струенаправляющая стенка установлена в русле нижнего бьефа под углом к направлению течения воды в русле и во входном оголовке, отличающийся тем, что струенаправляющая стенка установлена с возможностью вращения посредством привода относительно вертикальной оси, примыкающей к дальней по ходу движения рыб стенке входного оголовка, и выполнена ярусной, при этом каждый ярус снабжен автономным приводом, кроме того, верхний ярус струенаправляющей стенки выполнен со стабилизатором потока, при этом стабилизатор расположен в горизонтальной плоскости и закреплен в центральной своей части к нижней торцевой части верхнего яруса струенаправляющей стенки, причем стабилизатор в плане имеет форму сегмента.