Рыбоход

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Рыбоход включает рыбоходный тракт с лотком прямоугольного поперечного сечения, входная часть которого соединена с нижним бьефом, а выходная часть - с верхним бьефом гидроузла, рыбонаправляющие устройства, выполненные в виде элементов усиленной шероховатости, установленные на дне рыбоходного тракта и образующие вплывные отверстия для рыб между кромками элементов усиленной шероховатости и бортами лотка рыбоходного тракта. Элементы усиленной шероховатости установлены в плане по синусоидальной кривой на продольной оси рыбоходного тракта симметрично относительно нее и с образованием водопропускных отверстий между собой. Верхняя кромка элементов усиленной шероховатости заглублена под уровень воды в рыбоходом тракте. Рыбонаправляющие устройства расположены дискретно по длине рыбоходного тракта, который снабжен дополнительными элементами усиленной шероховатости, выполненными консольно на бортах его лотка в виде полок на всю длину рыбоходного тракта, заглубленных под уровень воды. Изобретение создает в рыбоходном тракте гидравлические условия, эффективные для гашения избыточной кинетической энергии потока. 10 з.п. ф-лы, 34 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 водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, и элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине под углом к транзитному потоку.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходный канал [2], включающий рыбоходный тракт с лотком прямоугольного поперечного сечения, входная часть которого соединена с нижним бьефом, а выходная часть с верхним бьефом гидроузла, рыбонаправляющие устройства, выполненные виде элементов усиленной шероховатости, установленные на дне рыбоходного тракта и образующие вплывные отверстия для рыб между кромками элементов усиленной шероховатости и бортами лотка рыбоходного тракта, при этом элементы усиленной шероховатости установлены в плане по синусоидальной кривой с образованием водопропускных отверстий между собой.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном канале для гашения избыточной кинетической энергии потока.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение элементов усиленной шероховатости, установленных на продольной оси рыбоходного тракта и выполненных симметрично относительно нее, при этом верхняя кромка элементов усиленной шероховатости заглублена под уровень воды в рыбоходом тракте, позволяет оптимизировать процесс гашения кинетической энергии потока. Поток в донных горизонтах, набегая на элементы усиленной шероховатости, выполненные, в плане, синусоидальной формы, начинает активно раскачиваться как в левую, так и в правую стороны лотка рыбоходного тракта. При этом при соударении отклоненных масс потока с бортами лотка возникает вторичное течение, вектор скорости которого направлен вертикально вверх, то есть к поверхности воды. Для повышения эффективности гашения формируемого вертикального течения борта лотка рыбоходного тракта снабжены консольными полками, которые и воспринимают токи восходящего вторичного течения, которое при контакте с полками тратит значительную часть своей кинетической энергии.

Выполнение рыбонаправляющих устройств, расположенных дискретно по длине рыбоходного тракта, позволяет поэтапно гасить кинетическую энергию потока. При такой компоновке (дискретное размещение синусоидальной формы элементов) поток по длине рыбоходного тракта полностью не успевает трансформироваться в спокойное свое состояние (до контакта с донными элементами усиленной шероховатости) и он снова подвергается воздействию донных элементов усиленной шероховатости.

Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости, заглубленных под уровень воды и выполненных в виде полок, на всю длину рыбоходного тракта позволяет не только стабилизировать водную массу, но и гарантирует эффективное гашение кинетической энергии потока на всем протяжении водопроводящего тракта.

Кроме того, наличие консольных полок препятствует возникновению волновых явлений на поверхности зеркала воды рыбоходного тракта.

Более того, консольные полки формируют зоны с минимальной освещенностью, то есть не доступные воздействию прямых солнечных лучей, что благоприятно отражается на поведении и трассах перемещения мигрантов.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости в виде горизонтальных полок является вариантом исполнения дополнительной шероховатости, которая обеспечивает равномерное гашение восходящих масс водного потока.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости в виде полок зигзагообразной формы также является вариантом исполнения дополнительной шероховатости, которая обеспечивает равномерное гашение восходящих масс водного потока. При этой компоновке формируются области (между двумя наклонными поверхностями полки), которые усиливают эффект взаимогашения водного потока.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости в виде полок синусоидальной формы также является вариантом исполнения дополнительной шероховатости, которая обеспечивает равномерное гашение восходящих масс водного потока. При этой компоновке формируются области (между двумя криволинейными поверхностями полки), которые усиливают эффект взаимогашения водного потока.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение отметки верхней кромки элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивающейся по направлению течения потока, позволяет усилить воздействие этих элементов на водный поток. При этом часть возмущенных масс водного потока деформирует поверхностные горизонты водного потока.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта с отверстиями перфорации, позволяет повысить гидравлическое сопротивление водному потоку. При набегании водного потока на перфорированную поверхность усиленной шероховатости поток разбивается на дискретные гидравлические струи, которые за счет скоростного напора и различной ориентации отверстий перфорации активно взаимодействуют с окружающей водной средой. Кроме того, перфорированная поверхность способствует диссипации энергии транзитного потока в энергию дискретных гидравлических струй, формируемых отверстиями перфорации, и поскольку при этом совершается определенная работа, то неизбежны дополнительные потери кинетической энергии водного потока.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости с отверстиями перфорации позволяет усилить эффект гашения энергии восходящих потоков жидкости, при этом повышается водообмен между массами воды, находящимися под и над полкой.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, и дополнительных элементов усиленной шероховатости с отверстиями перфорации является комбинированным вариантом.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение амплитуды синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивающейся по направлению течения потока, позволяет интенсифицировать процесс гашения энергии потока как в придонном горизонте, так и в слоях, расположенных выше.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение лотка рыбоходного тракта, в плане, по синусоидальной кривой позволяет усилить эффект взаимного влияния криволинейных элементов усиленной шероховатости и криволинейных стенок лотка рыбоходного тракта, что способствует повышению общего гидравлического сопротивления в водопроводящем тракте рыбохода.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение стенок лотка рыбоходного тракта, в плане, зигзагообразной формы позволяет упростить технологию строительства рыбохода (в отличие от криволинейных стенок), однако их ломаное очертание также способствует повышению общего гидравлического сопротивления в водопроводящем тракте рыбохода.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбохода. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих чертежах:

фиг.1 - рыбоход, план;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

фиг.4 - поперечное сечение рыбоходного тракта, вариант с горизонтальными полками;

фиг.5 - поперечное сечение рыбоходного тракта, вариант с полками зигзагообразной формы;

фиг.6 - рыбоход, продольный разрез;

фиг.7 - то же, вариант с горизонтальными полками;

фиг.8 - вариант с полками зигзагообразной формы;

фиг.9 - вариант с полками синусоидальной формы;

фиг.10 - то же, изометрия;

фиг.11 - рыбоход, план, вариант с элементами усиленной шероховатости, амплитуда синусоидальной кривой которых увеличивается по направлению течения потока;

фиг.12 - элемент усиленной шероховатости, установленный на дне рыбоходного тракта, вид сбоку;

фиг.13 - то же, отметка верхней кромки элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.14 - разрез В-В на фиг.11;

фиг.15 - элемент усиленной шероховатости, установленный на дне рыбоходного тракта, с перфорированной поверхностью, вид сбоку;

фиг.16 - то же, отметка верхней кромки элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.17 - рыбоход, план, вариант с перфорированными полками;

фиг.18 - то же, амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.19 - рыбоход, план, вариант с перфорированными полками, выполненными зигзагообразной формы;

фиг.20 - то же, амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.21 - рыбоход, план, вариант с перфорированными полками и элементами усиленной шероховатости;

фиг.22 - то же, амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.23 - рыбоход, план, вариант выполнения стенок лотка рыбоходного тракта синусоидальной формы;

фиг.24 - то же, модификация установки элементов усиленной шероховатости;

фиг.25 - рыбоход, план, вариант выполнения стенок лотка рыбоходного тракта выполнен зигзагообразной формы;

фиг.26 - то же, вариант с перфорированными горизонтальными полками;

фиг.27 - рыбоход, план, вариант выполнения стенок лотка рыбоходного тракта выполнен зигзагообразной формы, амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока;

фиг.28 - то же, вариант с перфорированными горизонтальными полками;

фиг.29 - рыбоход, план, вариант выполнения стенок лотка рыбоходного тракта синусоидальной формы, элементы усиленной шероховатости выполнены перфорированными;

фиг.30 - то же, модификация установки элементов усиленной шероховатости;

фиг.31 - рыбоход, план, вариант выполнения стенок лотка рыбоходного тракта синусоидальной формы, элементы усиленной шероховатости и полки выполнены перфорированными;

фиг.32 - то же, модификация установки элементов усиленной шероховатости;

фиг.33 - то же, полки выполнены зигзагообразной формы;

фиг.34 - то же, модификация установки элементов усиленной шероховатости.

Рыбоход включает рыбоходный тракт 1 с лотком прямоугольного поперечного сечения, входная часть которого соединена с нижним бьефом, а выходная часть с верхним бьефом гидроузла, рыбонаправляющие устройства, выполненные виде элементов усиленной шероховатости 2, установленные на дне рыбоходного тракта 1 и образующие вплывные отверстия 3 для рыб между кромками элементов усиленной шероховатости 2 и бортами лотка рыбоходного тракта 1, при этом элементы усиленной шероховатости 2 установлены в плане по синусоидальной кривой с образованием водопропускных отверстий 4 между собой.

Элементы усиленной шероховатости 2 установлены на продольной оси рыбоходного тракта 1 и выполнены симметрично относительно нее, при этом верхняя кромка элементов усиленной шероховатости 2 заглублена под уровень воды в рыбоходом тракте 1, а сами рыбонаправляющие устройства расположены дискретно по длине рыбоходного тракта 1, причем рыбоходный тракт 1 снабжен дополнительными элементами усиленной шероховатости 5, выполненными консольно на бортах лотка рыбоходного тракта 1, при этом дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости заглублены под уровень воды и выполнены в виде полок на всю длину рыбоходного тракта 1.

Кроме того, дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости могут быть выполнены в виде горизонтальных полок.

Помимо того, дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости могут быть выполнены в виде полок зигзагообразной формы.

Кроме того, дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости могут быть выполнены в виде полок синусоидальной формы.

Помимо того, отметка верхней кромки элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта 1, может увеличиваться по направлению течения потока.

Кроме того, элементы усиленной шероховатости 2, установленные на дне рыбоходного тракта 1, могут быть выполнены с отверстиями перфорации 6.

Помимо того, дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости могут быть выполнены с отверстиями перфорации 6.

Кроме того, элементы усиленной шероховатости 2, установленные на дне рыбоходного тракта 1, и дополнительные элементы 5 усиленной шероховатости могут быть выполнены с отверстиями перфорации 6.

Помимо того, амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта 1, может увеличиваться по направлению течения потока.

Кроме того, лоток рыбоходного тракта 1, в плане, может быть выполнен по синусоидальной кривой.

Помимо того, лоток рыбоходного тракта 1, в плане, может быть выполнен зигзагообразной формы.

Рыбоход работает следующим образом.

Рыба, привлеченная из нижнего бьефа, во входную часть рыбохода попадает в рыбоходный тракт 1, по которому постепенно перемещается в сторону верхнего бьефа гидроузла. Благодаря установке на дне лотка тракта 1 элементов усиленной шероховатости 2 значительная часть избыточной кинетической энергии водного потока гасится в придонном горизонте (фиг.3). Элементы усиленной шероховатости 2 установлены таким образом, чтобы рыба имела возможность свободного перемещения между их боковой поверхностью и бортами лотка рыбоходного тракта 1, при этом формируются вплывные отверстия 3.

Для повышения эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока борта лотка рыбоходного тракта 1 выполнены с консольными полками, выполняющими функцию дополнительных элементов 5 усиленной шероховатости (фиг.2-5).

Элементы усиленной шероховатости 2 за счет своей синусоидальной компоновки активно раскачивают водный поток как в левую, так и в правую стороны лотка рыбоходного тракта 1. При этом при соударении отклоненных масс потока с бортами лотка возникает вторичное течение, вектор скорости которого направлен вертикально вверх, то есть к поверхности воды. Для повышения эффективности гашения формируемого вертикального течения борта лотка рыбоходного тракта 1 снабжены консольными полками 5, которые и воспринимают токи восходящего вторичного течения, которое при контакте с полками 5 тратит значительную часть своей кинетической энергии.

Выполнение рыбонаправляющих устройств, расположенных дискретно по длине рыбоходного тракта 1 с образованием водопропускных отверстий 4, позволяет поэтапно гасить кинетическую энергию потока. При такой компоновке (дискретное размещение синусоидальной формы элементов 2) поток по длине рыбоходного тракта 1 полностью не успевает трансформироваться в спокойное свое состояние (до контакта с донными элементами усиленной шероховатости) и он снова подвергается воздействию донных элементов усиленной шероховатости 2.

Выполнение дополнительных элементов 5 усиленной шероховатости, заглубленных под уровень воды и выполненных в виде полок на всю длину рыбоходного тракта 1, позволяет не только стабилизировать водную массу в поверхностном горизонте, но и гарантирует эффективное гашение кинетической энергии потока на всем протяжении тракта 1.

Дополнительные элементы 5, выполненные в виде полок, могут быть выполнены в виде горизонтальных полок (фиг.4 и 7), или в виде полок зигзагообразной формы (фиг.2 и 8), или в виде полок синусоидальной формы (фиг.3 и 9).

Выполнение отметки верхней кромки элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта 1, увеличивающейся по направлению течения потока, позволяет усилить воздействие этих элементов на водный поток. При этом часть возмущенных масс водного потока деформирует поверхностные горизонты водного потока, что повышает эффективность гашения кинетической энергии потока.

Выполнение элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта с отверстиями перфорации 6, позволяет повысить гидравлическое сопротивление водному потоку. При набегании водного потока на перфорированную поверхность усиленной шероховатости 2 поток разбивается на дискретные гидравлические струи, которые за счет скоростного напора и различной ориентации отверстий перфорации 6 активно взаимодействуют с окружающей водной средой. Кроме того, перфорированная поверхность способствует диссипации энергии транзитного потока в энергию дискретных гидравлических струй, формируемых отверстиями перфорации 6, и поскольку при этом совершается определенная работа, то неизбежны дополнительные потери кинетической энергии водного потока.

Выполнение дополнительных элементов 5 усиленной шероховатости с отверстиями перфорации 6 позволяет усилить эффект гашения энергии восходящих потоков жидкости, при этом повышается водообмен между массами воды, находящимися под полкой и над ней.

Выполнение элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта 1, и дополнительных элементов 5 усиленной шероховатости с отверстиями перфорации 6 является комбинированным вариантом, позволяющим более эффективно гасить избыточную кинетическую энергию водного потока.

Выполнение амплитуды синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости 2, установленных на дне рыбоходного тракта 1, увеличивающейся по направлению течения потока, позволяет интенсифицировать процесс гашения энергии потока как в придонном горизонте, так и в слоях, расположенных выше.

Выполнение лотка рыбоходного тракта 1, в плане, по синусоидальной кривой позволяет усилить эффект взаимного влияния криволинейных элементов усиленной шероховатости 2 и криволинейных стенок лотка рыбоходного тракта 1, что способствует повышению общего гидравлического сопротивления в рыбоходном тракте 1 рыбохода.

Выполнение стенок лотка рыбоходного тракта 1, в плане, зигзагообразной формы позволяет упростить технологию строительства рыбохода (в отличие от криволинейных стенок), однако их ломаное очертание также способствует повышению общего гидравлического сопротивления в рыбоходном тракте 1 рыбохода.

Конструкция рыбохода имеет все необходимые средства, позволяющие эффективно гасить избыточную кинетическую энергию водного потока, при этом созданы необходимые условия для гарантированного прохода рыб в верхний бьеф.

Источники информации

1. А.С. СССР №1562397, МКИ Е 02 В 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал / Шкура В.Н., Анохин А.М., Сукало Г.М., Чистяков А.А., Гуюмджибашян А.Г. и Аникин B.C. (СССР). Опубл. Б.И. №14, 1990.

2. Патент РФ №2055111, МКИ Е 02 В 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал / Шкура В.Н., Анохин А.М., Чистяков А.А. и Карасев В.О. Опубл. Б.И. №6,1996.

1. Рыбоход, включающий рыбоходный тракт с лотком прямоугольного поперечного сечения, входная часть которого соединена с нижним бьефом, а выходная часть - с верхним бьефом гидроузла, рыбонаправляющие устройства, выполненные в виде элементов усиленной шероховатости, установленные на дне рыбоходного тракта и образующие вплывные отверстия для рыб между кромками элементов усиленной шероховатости и бортами лотка рыбоходного тракта, при этом элементы усиленной шероховатости установлены в плане по синусоидальной кривой с образованием водопропускных отверстий между собой, отличающийся тем, что элементы усиленной шероховатости установлены на продольной оси рыбоходного тракта и выполнены симметрично относительно нее, при этом верхняя кромка элементов усиленной шероховатости заглублена под уровень воды в рыбоходом тракте, а сами рыбонаправляющие устройства расположены дискретно по длине рыбоходного тракта, причем рыбоходный тракт снабжен дополнительными элементами усиленной шероховатости, выполненными консольно на бортах лотка рыбоходного тракта, при этом дополнительные элементы усиленной шероховатости заглублены под уровень воды и выполнены в виде полок на всю длину рыбоходного тракта.

2. Рыбоход по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены в виде горизонтальных полок.

3. Рыбоход по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены в виде полок зигзагообразной формы.

4. Рыбоход по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены в виде полок синусоидальной формы.

5. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что отметка верхней кромки элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока.

6. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что элементы усиленной шероховатости, установленные на дне рыбоходного тракта, выполнены с отверстиями перфорации.

7. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены с отверстиями перфорации.

8. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что элементы усиленной шероховатости, установленные на дне рыбоходного тракта, и дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены с отверстиями перфорации.

9. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что амплитуда синусоидальной кривой элементов усиленной шероховатости, установленных на дне рыбоходного тракта, увеличивается по направлению течения потока.

10. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что лоток рыбоходного тракта в плане выполнен по синусоидальной кривой.

11. Рыбоход по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что лоток рыбоходного тракта в плане выполнен зигзагообразной формы.