Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел



Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел
Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел

 


Владельцы патента RU 2408763:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для организации пропуска рыб через гидроузел. Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел заключается в формировании в рыбопропускном тракте, оборудованном разделительными стенками с вплывными отверстиями, управляемого водного потока с помощью водяных струй, истекающих из струеобразующих насадков, обрамляющих вплывные отверстия. Струеобразующие насадки установлены как по течению транзитного потока, так и навстречу транзитному потоку. Скоростной режим течения воды по рыбопропускному тракту регулируют интенсивностью подачи водяных струй за счет изменения их числа n. Необходимую для образования оптимального привлекающего потока начальную скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных по течению транзитного потока, определяют по приведенной зависимости. Технический результат состоит в сокращении протяженности и снижении материалоемкости рыбопропускного тракта, а также в обеспечении формирования скоростного режима течения воды в рыбопропускном тракте, необходимого для свободного прохода по нему рыб из одного бьефа гидроузла в другой при значительных колебаниях уровней воды бьефов и перепада между ними, при условии обеспечения в максимальной степени благоприятных условий для прохода различных видов проходных и полупроходных рыб. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для организации пропуска рыб через гидроузел.

Сооружение плотин приводит к нарушению путей нерестовых миграций рыб, движущихся на нерест. Для восстановления миграционных путей применяют рыбопропускные сооружения, например рыбоходы.

Известен способ пропуска рыб на нерест из нижнего бьефа гидроузла в верхний, реализованный в лестничном рыбоходе [1, с.25, черт.3], заключающийся в разделении общего перепада на гидроузле на ряд преодолимых рыбой локальных перепадов. Однако при колебаниях уровней воды бьефов изменяются величины локальных перепадов. Это приводит к изменению скоростного режима в рыбоходе, что негативно сказывается на условиях движения по нему рыб. Кроме того, рыбоходы применяют, преимущественно, для организации пропуска лососевых видов рыб. Для пропуска же частиковых и осетровых видов рыб применяют рыбопропускные шлюзы.

Известен способ пропуска рыб на нерест из нижнего бьефа гидроузла в верхний, реализованный в рыбопропускном шлюзе [1, с.25, черт.4], заключающийся в накоплении рыб в привлекающем их транзитном течении с последующим шлюзованием и выпуском в верхний бьеф. Однако для осуществления данного способа необходимо наличие и постоянная эксплуатация двух маневровых затворов, от которых в условиях приливно-отливных течений при пропуске рыб через створ приливной электростанции (ПЭС) можно отказаться.

Кроме того, обеспечение свободных миграций рыб через створ морской ПЭС существенно отличается от нерестового рыбопропуска через речные плотины гидроузлов. Основной отличительной особенностью этого является то, что в море и в его заливе, перегороженном ПЭС, рыбы совершают, преимущественно, нагульные и преднерестовые миграции, во время которых они ведут еще морской образ жизни. Поэтому мигранты перемещаются в необходимом для них направлении, используя особенности приливно-отливного характера морских течений, т.е. могут двигаться как навстречу, так и по течению. При этом приоритетными для них являются не направление скорости морских течений, а необходимость достижения участков акватории моря с определенными свойствами (географическое положение и кормность участка, его соленость, «запах родной реки» и другие качественные характеристики воды и ее течения). В то же время скорость морского течения должна быть преодолима для мигрантов. Рыбопропускной же шлюз рассчитан, преимущественно на пропуск рыб в одном направлении - из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф.

Наиболее близкими по достигаемому результату является способ пропуска рыб на нерест из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф [2] и его аналоги [3-6], заключающийся в формировании в рыбоходе управляемого водного потока, зависящего от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов с помощью подачи водяных струй из насадков, обрамляющих вплывные отверстия в его разделительных стенках и направленных навстречу транзитному потоку. Вытекающие из струеобразующих насадков водяные струи, взаимодействуя между собой, создают гидравлическое сопротивление транзитному потоку по рыбоходу. Благодаря этому при сравнительно небольших колебаниях уровней бьефов речных гидроузлов, например при сработке водохранилищ от форсированного до нормального подпорного уровня, во вплывных отверстиях рыбохода создают благоприятный для прохода через них рыбы скоростной режим транзитного течения. Однако ПЭС в своей работе использует приливно-отливные морские течения, которые характеризуются колебаниями уровней бьефов, имеющими синусоидальный характер и со значительно большей амплитудой. В этих условиях данный способ не позволяет обеспечить стабильный скоростной режим в рыбоходе.

Целью изобретения является формирование скоростного режима течения воды в рыбопропускном тракте, необходимого для свободного прохода по нему рыб из одного бьефа гидроузла в другой при значительных колебаниях уровней воды бьефов и перепада между ними.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Благодаря изменению интенсивности подачи водяных струй, истекающих из струеобразующих насадков, обрамляющих вплывные отверстия, за счет изменения их числа n регулируют скоростной режим течения воды по рыбопропускному тракту. Струеобразующие насадки устанавливают как по течению транзитного потока, так и навстречу транзитному потоку. Это позволит устанавливать оптимальный скоростной режим течения транзитного потока в рыбопропускном тракте при циклическом изменении с достаточно большой амплитудой уровней бьефов гидроузла. Кроме того, включение в работу струеобразующих насадков, направленных по течению транзитного потока, позволит восстанавливать привлекающий гидравлический режим течения при минимальных значениях напора Н на гидроузле. В данном случае необходимую для образования оптимального привлекающего потока начальную скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных по направлению течения транзитного потока, определяют из следующей зависимости:

где V0 - необходимая начальная скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков для образования оптимального привлекающего потока (м/с);

φ'' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй (м);

VПРИВ.СР. - величина оптимальной средней скорости привлекающего потока на входе во вплывное отверстие (м/с);

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

n - число водяных струй в ряду.

По п.2 формулы изобретения. Необходимое число п водяных струй, направленных навстречу транзитному потоку, при начальной скорости V0 их истечения из струеобразующих насадков не более 10 м/с из условия обеспечения безопасности мигрантов, определяют по следующей зависимости:

где n - необходимое число водяных струй в ряду;

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй (м);

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем (м/с).

Действительно, истечение водяных струй из струеобразующих насадков с начальной скоростью V0 не более 10 м/с позволит обеспечить полностью безопасные условия для прохождения рыб вплывного отверстия рыбопропускного тракта.

По п.3 формулы изобретения. Благодаря тому, что начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных навстречу транзитному потоку, изменяют в пределах от 0 м/с до 10 м/с имеют возможность плавно регулировать скоростной режим течения в рыбопропускном тракте при циклическом изменении с относительно небольшой амплитудой уровней бьефов гидроузла (например, уровней моря и бассейна ПЭС). Действительно, использование водяных струй с начальной скоростью истечения V0 из струеобразующих насадков в диапазоне от 0 м/с до 10 м/с позволит плавно компенсировать относительно небольшие колебания уровней бьефов гидроузла (например, уровней моря и бассейна ПЭС), при этом обеспечивают полную безопасность рыбам, двигающимся через вплывное отверстие рыбопропускного тракта. Скоростной режим течения в рыбопропускном тракте устанавливают в оптимальных пределах. Для этих целей с учетом величины напора на гидроузле начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков определяют из следующей зависимости:

где V0 - начальная скорость истечения водяных струй (м/с);

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных (м);

φ' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;

n - число водяных струй в ряду;

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

По п.4 формулы изобретения. Размещение струеобразующих насадков в транзитной галерее эжектора позволит исключить контакт мигрантов с высокоскоростными опасными участками водяных струй. Благодаря этому имеют возможность изменять начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных навстречу транзитному потоку, в пределах от 10 м/с до 30 м/с. В этом случае водяная струя на выходе из эжектора будет иметь осевую скорость V менее 10 м/с, что гарантирует полную безопасность прохождения рыб вплывного отверстия рыбопропускного тракта. Путем изменения начальной скорости V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных навстречу транзитному потоку, в пределах от 10 м/с до 30 м/с регулируют скоростной режим течения в рыбопропускном тракте при циклическом изменении с достаточно большой амплитудой уровней бьефов гидроузла. Использование водяных струй с начальной скоростью истечения V0 из струеобразующих насадков в диапазоне от 10 м/с до 30 м/с позволит плавно компенсировать довольно значительные колебания уровней бьефов гидроузла (например, уровней моря и бассейна ПЭС), при этом конструкция вплывного отверстия позволит избежать травм у рыб, двигающихся по рыбопропускному тракту. Скоростной режим течения в рыбопропускном тракте устанавливают в оптимальных пределах. Для этих целей с учетом величины напора на гидроузле начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков определяют по формуле V0=10k (м/с). А используемый в данной формуле коэффициент увеличения k начальной скорости истечения V0 водяных струй из струеобразующих насадков вычисляют из следующей зависимости:

где k - безразмерный коэффициент увеличения начальной скорости истечения водяных струй из насадков;

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй в ряду (м);

φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем (м/с);

n - число водяных струй в ряду;

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м).

Решение поставленной задачи достигается путем реализации нового способа регулирования пропуска рыб через гидроузел. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого способа, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - схема конструкции вплывного отверстия с глухой галереей, продольный разрез;

фиг.2 - то же, струеобразующие насадки направлены в противоположные стороны;

фиг.3 - схема конструкции вплывного отверстия с транзитной галереей, продольный разрез;

фиг.4 - то же, струеобразующие насадки направлены в противоположные стороны;

фиг.5 - схема питания ряда струеобразующих насадков, задействована одна нитка питания;

фиг.6 - то же, задействованы две нитки питания;

фиг.7 - то же, задействованы три нитки питания.

Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел осуществляется в рыбопропускном тракте 1, который оборудуют одной или несколькими поперечными разделительными стенками 2 с вплывными отверстиями 3. Вплывное отверстие 3 обрамляют потокоформирующим фартуком 4 (фиг.1-4). Под его прикрытием в галереях 5 размещают многониточную систему струеобразующих насадков 6, которые располагают под углом или параллельно к оси отверстия 3 и параллельно поверхности фартука 4. Насадки 6 питают от напорных коллекторов 7. Галереи 5 выполняют глухими (фиг.1-2) или транзитными (фиг.3-4). Кроме того, насадки 6 многониточной струеобразующей системы могут направлять в противоположные стороны (фиг.2, 4).

При существующем уровненном режиме верхнего бьефа гидроузла регулирование пропуска привлекающего рыб расхода воды в рыбопропускной тракт 1 через вплывное отверстие 3 обеспечивают подачей навстречу потоку воды 8 из верхнего бьефа водяных струй 9 из насадков 6 с начальной скоростью водяной струи V0 следующим образом (фиг.1).

На некотором расстоянии х1 от поперечной разделительной стенки 2 обеспечивают взаимодействие водяных струй 9. В результате формируют суммарный поток 10, с начальной осевой скоростью VU0, которую находят по формуле:

где VU0 - начальная осевая скорость суммарного потока (м/с);

φ' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;

V0 - начальная скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков (м/с);

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

dЭ - расстояние между осями водяных струй (м);

n - число водяных струй в ряду;

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м).

При дальнейшем распространении суммарного потока 10 происходит уменьшение его осевой скорости VU за счет пульсационных скоростей и скорости противотечения, зависящей от величины напора Н на гидроузле. На некотором расстоянии х2 от поперечной разделительной стенки 2 осевая скорость распространения суммарного потока VU примет значение, близкое к нулю, и поток в направлении по оси Х затихнет. При этом общее давление PОБЩ. со стороны верхнего бьефа (например, бассейна ПЭС) сравняется с давлением PП., создаваемым суммарным потоком. В этом случае произойдет образование зоны «частично равных давлений» 11. Это позволит через вплывное отверстие 3 рыбопропускного тракта 1 осуществить беспрепятственный пропуск рыб из нижнего бьефа в верхний бьеф.

Общее давление PОБЩ. со стороны верхнего бьефа определяют из выражения:

а давление PП., создаваемым суммарным потоком, - из выражения

где ρ - плотность воды (кг/м );

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м);

h - глубина затопления вплывного отверстия (м);

P0 - давление на свободной поверхности (Па);

VU - скорость распространения суммарного потока (м/с).

В результате расчетов получают возможность приравнять правые части выражений (2) и (3), т.е. получить:

После сокращений и приведения подобных, последнее выражение принимает вид:

где VU - скорость распространения суммарного потока (м/с);

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м).

Однако изложенные выше рассуждения об условии создания зоны «частично равных давлений» 11 не учитывают влияния эжектирующих способностей водяных струй 9 на общую картину нейтрализации встречного течения.

Данное влияние является существенным и поэтому его учитывают следующим образом.

Затопленные водяные струи 9, двигаясь в массе жидкости тех же физических свойств, всасывают и вовлекают в движение частицы жидкости окружающей их среды. За счет этого обеспечивают эжекцию воды с нижнего бьефа в верхний бьеф. Это продолжается до тех пор, пока величина напора Н со стороны верхнего бьефа (например, бассейна ПЭС), не достигнет определенного максимального значения Нmax. С увеличением величины Н уменьшается и расстояние х2 до зоны «частично равных давлений» 11, и при значениях Н=Нmax расстояние х2 сравнивается с расстоянием x1, т.е. устанавливается равновесие (при условии, что начальные скорости истечения водяных струй V0n=const). В случае когда Н>Hmax, т.e. когда величина давления со стороны верхнего бьефа будет превышать гидравлический упор суммарного потока 10, происходит обратный процесс: избыток воды движется со стороны верхнего бьефа в нижний бьеф. Таким методом обеспечивают регулирование скоростного режима привлекающего течения 8 в рыбопропускном тракте 1. В свою очередь это позволяет, в первом приближении, рассматривать зону «частично равных давлений» 11 как начальное сечение суммарного потока 10.

С учетом внесенных замечаний математическое условие (4) образования зоны «частично равных давлений» 11 примет вид:

где начальную осевую скорость суммарного потока VU0, находят из выражения (1).

Следовательно, математическое условие (5) образования зоны «частично равных давлений» 11 доказывает возможность беспрепятственного пропуска рыбы через вплывное отверстие 3 из нижнего бьефа гидроузла верхний бьеф.

Для организации прохода рыбы по рыбопропускному тракту 1 необходимо наличие проходящего по нему транзитом стабильного привлекающего потока 8. Для его формирования создают дополнительный напор ΔH, величина которого определяется из следующего выражения:

где ΔH - величина дополнительного напора;

Н - величина напора на гидроузле (м);

VU0 - начальная осевая скорость суммарного потока (м/с);

g - ускорение свободного падения (м/с2).

Таким образом, дополнительный напор ΔH является разницей между величиной напора на гидроузле и напором, создаваемым суммарным потоком 10.

Величину ΔH необходимо устанавливать в зависимости от вида движущейся по рыбоходному тракту рыбы. В таблице представлены оптимальные значения величины ΔH в зависимости от требуемого привлекающего потока 8, рассчитанного по известным методикам [1, с.6, табл.2].

Оптимальные значения величины ΔH в зависимости от вида движущейся рыбы
вид рыб оптимальные величины максимальные величины
привлек. скор., м/с доп.напор ΔH, м сносящая скор., м/с доп.напор ΔH, м
min max min max min max min max
лососевые 0,90 1,40 0,26 0,63 1,10 1,60 0,39 0,82
осетровые 0,70 1,20 0,16 0,46 0,90 1,40 0,26 0,63
частиковые 0,50 0,80 0,08 0,20 0,90 1,20 0,26 0,46

Эти данные получены путем пересчета привлекающих и сносящих рыб скоростей по следующей формуле:

где VПРИВ.СР. - средняя скорость привлекающего потока;

φП. - коэффициент, устанавливаемый опытным путем (по результатам экспериментальных исследований рекомендуем φП.=0,5);

g - ускорение свободного падения (м/с2);

ΔH - величина дополнительного напора. Формула (7) устанавливает связь между величиной ΔН и средней скоростью привлекающего потока 8 VПРИВ.СР. на входе во вплывное отверстие 3.

Анализ выражений (1) и (5)-(7) показывает, что способ может быть реализован для пропуска рыб через гидроузел (например, ПЭС), условия работы, которого характеризуется циклически меняющимся уровненным режимом со значительной амплитудой колебаний знакопеременных перепадов уровней. Поэтому при увеличении напора Н на гидроузле (например, ПЭС) скоростной режим течения в рыбопропускном тракте 1 регулируют путем включения в работу большего количества струеобразующих насадков 6 многониточной струеобразующей системы, с помощью которых формируют новое число n водяных струй 9, необходимых для компенсирования изменившегося напора на гидроузле (например, ПЭС) (фиг.6). По мере дальнейшего увеличения напора Н на гидроузле увеличивают и число n водяных струй 9, задействовав при этом еще одну нитку многониточной струеобразующей системы (фиг.7). В случае снижения перепада уровней между бьефами гидроузла до значения, не позволяющего создать привлекающее течение 8 в рыбопропускном тракте 1, в работу включают струеобразующие насадки 6, направленные спутно транзитному потоку. При этом средняя скорость VПРИВ.СР. привлекающего потока 8 на входе во вплывное отверстие 3 будет равна начальной осевой скорости VU0 суммарного потока 10, определяемой из выражения (1). С учетом этого необходимую для образования оптимального привлекающего потока 8 начальную скорость истечения водяных струй 9 из струеобразующих насадков 6, направленных по направлению течения транзитного потока, определяют из следующей зависимости:

где V0 - необходимая начальная скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков для образования оптимального привлекающего потока (м/с);

φ'' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй (м);

VПРИВ.СР. - величина оптимальной средней скорости привлекающего потока на входе во вплывное отверстие (м/с);

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

n - число водяных струй в ряду.

Величина безразмерного коэффициента φ'' зависит от множества факторов, основными из которых являются размеры вплывного отверстия 3 и конфигурация расположения струеобразующих насадков 6, а также наличие и величина спутных или противоположно направленных с привлекающим потоком 8 течений. Как показывают экспериментальные исследования, значения безразмерного коэффициента φ'' в достаточной степени точности для решения практических задач изменяются в диапазоне 0,25-10,0.

В свою очередь необходимое число водяных струй n, направленных навстречу транзитному потоку, при их начальной скорости истечения V0 из струеобразующих насадков 6, назначаемой не более 10 м/с, исходя из условия обеспечения безопасности мигрантов, определяют по следующей зависимости:

где n - необходимое число водяных струй в ряду;

g - ускорение свободного падения (м/с );

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй в ряду (м);

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м);

φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем (м/с).

Величина скоростного коэффициента φ зависит в основном от тех же факторов, что и коэффициент φ'' из предыдущего варианта, но в этом случае основными будут являться только размеры вплывного отверстия 3 и конфигурация расположения струеобразующих насадков 6. Как показывают экспериментальные исследования, значения скоростного коэффициента φ в достаточной степени точности для решения практических задач изменяются в диапазоне 0,001-4,00 (м/с).

Возможна реализация способа и в случае изменения начальной скорости V0 истечения водяных струй 9 из струеобразующих насадков 6. Для этого начальную скорость V0 истечения водяных струй 9 из струеобразующих насадков 6, направленных навстречу транзитному потоку, изменяют в диапазоне 0-10 м/с. При этом величину начальной скорости V0, достаточную для компенсирования влияния колебаний уровней бьефов гидроузла (например, уровней моря и бассейна ПЭС) и для установления оптимального скоростного режима привлекающего течения 8 в рыбопропускном тракте 1, определяют из следующей зависимости:

где V0 - начальная скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков (м/с);

g - ускорение свободного падения (м/с2);

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй в ряду (м);

φ' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;

n - число водяных струй в ряду;

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м).

Величина безразмерного коэффициента φ' зависит в основном от тех же факторов, что и скоростной коэффициент φ из предыдущего варианта. Как показывают экспериментальные исследования, значения безразмерного коэффициента φ' в достаточной степени точности для решения практических задач изменяются в диапазоне 0,001-4,00.

Способ может быть реализован также и в случае, когда начальную скорость V0 истечения водяных струй 9 из струеобразующих насадков 6, направленных навстречу транзитному потоку, изменяют в пределах 10-30 (м/с), т.е. когда начальная скорость V0 превышает безопасные для мигрантов значения. Этот вариант, в отличие от предыдущего, позволит компенсировать значительно большие перепады уровней между бьефами гидроузла. Для того, чтобы избежать контакта мигрантов с высокоскоростными участками водяных струй 9 проходящих через отверстие 3 рыб, струеобразующие насадки 6 размещают в транзитных галереях 5 (фиг.3-4). Конструктивное решение в виде транзитных галерей необходимо для того, чтобы на выходе из галерей водяная струя 9 имела скорость, не превышающую 10 м/с. Для установления скоростного режима привлекающего течения 8 в рыбопропускном тракте 1 в оптимальных пределах с учетом величины напора Н на гидроузле начальную скорость V0 истечения водяных струй 9 из струеобразующих насадков 6 определяют по формуле:

При этом используемый в данной формуле коэффициент увеличения k начальной скорости истечения V0 водяных струй из струеобразующих насадков 6 вычисляют из следующей зависимости:

где k - безразмерный коэффициент увеличения начальной скорости истечения водяных струй из струеобразующих насадков;

g - ускорение свободного падения (м/с );

Н - величина напора на гидроузле (м);

hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй (м);

bЭ - расстояние между осями водяных струй в ряду (м);

φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем (м/с);

n - число водяных струй в ряду;

d0n - диаметр струеобразующих насадков (м).

Значения скоростного коэффициента φ, определяемого опытным путем, совпадают со значениями одноименного коэффициента из п.2 формулы изобретения.

Таким образом, возможность с помощью водяных струй 9 уже только в одном вплывном отверстии 3 компенсировать значительные напоры на гидроузле позволяет выполнить рыбопропускное сооружение - рыбоход только с одной поперечной разделительной стенкой 2 и с одним вплывным отверстием 3. В свою очередь это позволит:

- во-первых, значительно сократить протяженность и материалоемкость рыбопропускного тракта;

- во-вторых, обеспечить возможность прохода по новому рыбопропускному сооружению - рыбоходу не только лососевых видов рыб, но и других проходных и полупроходных видов рыб.

Кроме того, способ позволяет полностью привязать работу рыбопропускного сооружения к особенностям гидроузла с циклической работой, где необходимо пропускать мигранты через створ гидроузла в противоположных направлениях.

Примером работы такого гидроузла является работа приливной электростанции (ПЭС). Для этого во время отлива в зависимости от величины перепада на ПЭС с помощью регулирования интенсивности подачи водяных струй 9 путем изменения их числа n или скорости их истечения V0 из струеобразующих насадков 6, направленных навстречу привлекающему (транзитному) потоку 8, в рыбопропускном тракте 1 обеспечивают оптимальный привлекающий режим течения. При снижении перепада на ПЭС до значений, не позволяющих создать привлекающее течение 8 в тракте 1, в работу включают противоположно направленные насадки 6. Сначала из них подают водяные струи 9 и восстанавливают привлекающий гидравлический режим течения потока 8. Затем, при изменении перепада уровней на обратное, обеспечивают создание благоприятного привлекающего потока 8 в противоположном направлении. Поскольку в приливно-отливных морских течениях на перемещения морских мигрантов решающее значение оказывает не столько направление скорости течения, сколько необходимость двигаться в заданном направлении, используя при этом как встречную, так и попутную скорость течения, то регулированием пропуска воды через вплывное отверстие 3 вне зависимости от величины перепада на ПЭС и направления приливно-отливных морских течений постоянно обеспечивают в рыбопропускном тракте 1 благоприятный скоростной режим течения потока 8 для прохода мигрантов через створ ПЭС в обоих направлениях.

Предлагаемый способ регулирования пропуска рыб через гидроузел позволяет создать управляемый скоростной режим течения в рыбопропускном тракте, который в максимальной степени будет обеспечивать благоприятные условия для прохода различных видов проходных и полупроходных рыб через гидроузел при значительных колебаниях уровней воды бьефов и перепада между ними.

Источники информации

1. Строительные нормы и правила: Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения: СНиП 2.06.07-87: Утв. Гос.строит. ком. СССР 14.04.87. Срок введ. в действие 01.01.88. - Изд. офиц. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 34 с.

2. Пат. 2342485 РФ, МПК8 Е02В 8/08. Способ привлечения и пропуска рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф / О.Г.Введенский (РФ). - №2006141959/03. Заявлено 27.11.2006. Опубл. 27.12.2008. Бюл. №36. - 14с.

3. Пат. 2335600 РФ, МПК8 Е02В 8/08. Способ привлечения и пропуска рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф и рыбоход его осуществляющий / О.Г.Введенский (РФ). - №2006143890/03. Заявлено 11.12.2006. Опубл. 10.10.2008. Бюл. №28. - 12 с.

4. Пат. 2339760 РФ, МПК8 Е02В 8/08. Способ работы рыбохода для пропуска рыб из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф (Варианты) / О.Г.Введенский (РФ). - №2007110005/03. Заявлено 19.03.2007. Опубл. 27.11.2008. Бюл. №33. - 15 с.

5. Пат. 2339761 РФ, МПК8 Е02В 8/08. Способ привлечения рыбы в рыбоход и рыбоход его осуществляющий/ О.Г.Введенский (РФ). - №2007110115/03. Заявлено 19.03.2007. Опубл. 27.11.2008. Бюл. №33. - 11 с.

6. Пат. 2236501 РФ, МПК7 Е02В 8/08. Способ пропуска рыбы через рыбоходный тракт рыбохода и рыбоход его осуществляющий / А.А.Чистяков (РФ). - №2003114286/03. Заявлено 14.05.2003. Опубл. 20.09.2004. Бюл. №26.

1. Способ регулирования пропуска рыб через гидроузел, заключающийся в формировании в рыбопропускном тракте, оборудованном разделительными стенками с вплывными отверстиями, управляемого водного потока с помощью водяных струй, истекающих из струеобразующих насадков, обрамляющих вплывные отверстия, отличающийся тем, что струеобразующие насадки установлены как по течению транзитного потока, так и навстречу транзитному потоку, при этом скоростной режим течения воды по рыбопропускному тракту регулируют интенсивностью подачи водяных струй за счет изменения их числа n, а необходимую для образования оптимального привлекающего потока начальную скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных по течению транзитного потока, определяют из следующей зависимости:

где V0 - необходимая начальная скорость истечения водяных струй из струеобразующих насадков для образования оптимального привлекающего потока, м/с;
φ'' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;
hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй, м;
bЭ - расстояние между осями водяных струй, м;
VПРИВ.СР. - величина оптимальной средней скорости привлекающего потока на входе во вплывное отверстие, м/с;
d0n - диаметр струеобразующих насадков, м;
n - число водяных струй в ряду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необходимое число n водяных струй, направленных навстречу транзитному потоку, при начальной скорости V0 их истечения из струеобразующих насадков, которую принимают не более 10 м/с из условия обеспечения безопасности мигрантов, определяют по следующей зависимости:

где n - необходимое число водяных струй в ряду;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - величина напора на гидроузле, м;
hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй, м;
bЭ - расстояние между осями водяных струй, м;
d0n - диаметр струеобразующих насадков, м;
φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем, м/с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных навстречу транзитному потоку, изменяют в пределах от 0 до 10 м/с и определяют из следующей зависимости:

где V0 - начальная скорость истечения водяных струй, м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - величина напора на гидроузле, м;
hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй, м;
bЭ - расстояние между осями водяных, м;
φ' - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем;
n - число водяных струй в ряду;
d0n - диаметр струеобразующих насадков, м.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость V0 истечения водяных струй из струеобразующих насадков, направленных навстречу транзитному потоку и размещенных в транзитной галерее, исключающей контакт мигрантов с высокоскоростными опасными участками водяных струй, изменяют в пределах от 10 до 30 м/с и определяют по формуле V0=10k, м/с, причем коэффициент увеличения k начальной скорости истечения V0 водяных струй из струеобразующих насадков определяют из следующей зависимости:

где k - безразмерный коэффициент увеличения начальной скорости истечения водяных струй из насадков;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - величина напора на гидроузле, м;
hЭ - расстояние между плоскостями распространения водяных струй, м;
bЭ - расстояние между осями водяных струй в ряду, м;
φ - скоростной коэффициент, определяемый опытным путем, м/с;
n - число водяных струй в ряду;
d0n - диаметр струеобразующих насадков, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способу пропуска молоди рыб через подпорные сооружения при покатной миграции от мест рождения к местам нагула, и может быть использовано для пропуска молоди рыб через гидроузлы различного назначения.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам, предназначенным для защиты водозаборных сооружений, водоприемников ГЭС и других глубинных водозаборов от попадания в них рыб и ее молоди, а также природного и бытового мусора.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам, предназначенным для защиты поверхностных водозаборных сооружений, водоприемников ГЭС и других глубинных водозаборов от попадания в них рыб и мусора.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам, предназначенным для защиты поверхностных водозаборных сооружений, водоприемников ГЭС и других глубинных водозаборов от попадания в них рыб и мусора.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к устройствам для защиты молоди рыб от попадания в водоприемную часть насосных установок.

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

Изобретение относится к способу привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способу привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Изобретение относится к способам и сооружениям, предназначенным для привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству. .

Изобретение относится к области морской гидротехники и может быть использовано для предотвращения попадания икры, личинок, молоди и взрослых рыб в водозабор

Изобретение относится к гидротехническому строительству

Изобретение относится к устройствам для бесконтактного сбора и удаления гидробионтов и взвесей из водотоков перед водозаборными сооружениями

Изобретение относится к области морской гидротехники и может использоваться для предотвращения попадания икры, личинок, молоди и взрослых рыб в рабочий орган гидрогенератора

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооружениям, обеспечивающим подход производителей рыб к нерестилищам и нерест производителей рыб на нерестилищах, расположенных преимущественно в малых реках, субстратом которых является залитая растительность, щебеночно-галечная наброска

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

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула

Изобретение относится к области рыбного хозяйства и может быть использовано для направленного перемещения рыб

Изобретение относится к области рыбного хозяйства и может быть использовано для направленного перемещения рыб, преимущественно, для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор
Наверх