Мобильное рыбозащитное устройство
MOBILE FISH PROTECTION APPARATUS

Изобретение относится к области мелиорации и может быть использовано в качестве рыбозащитного устройства на мелиоративных водозаборных сооружениях и каналах.
Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения (А.С. СССР №949059, кл. Е02В 8/08, 1978.) для повышения эффективности рыбо-защиты путем создания перед водоприемной трубой сплошной динамической гидрозавесы, упрощенной конструкции, имеющей конфузор с защитной сеткой, трубчатой штангой с рапыливающим устройством, перед которым установлен дефлектор в виде усеченного конуса. Вода под давлением поступает в трубчатую штангу, а оттуда - в распыливающее устройство, выходя из которого струя воды ударяется в дефлектор. При этом формируется динамическая гидрозавеса.
К недостаткам устройства можно отнести высокие скорости потока при формировании гидрозавесы дефлектором обратным током воды и ударные гидродинамические нагрузки на дефлектор, воздействующие на молодь рыбы, при этом одиночные струи обладают меньшей энергией потока по сравнению с плоской струями и воздействуют локально.
Известно рыбозащитное устройство по патенту РФ RU 2219308 С2 (Y02A40/60) Ecological corridors or buffer zones, 2003 г.), которое относится к гидротехнике и может быть использовано для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения. Рыбозащитное устройство (РЗУ) включает защитно-водоприемную поверхность (ЗВП), установленную в окне водозаборного сооружения и обрамленную соплами струегенератора, расположенными попарно и симметрично ее оси и под углом к водозаборному фронту. Перед ЗВП с помощью водяных струй, бьющих из симметрично расположенных сопел струегенератора, организуются симметричные гидравлические экраны, которые в вершинах образовавшихся треугольных зон, формируют плоскую вертикальную кумулятивную струю, обладающую повышенными скоростью течения и транспортирующей способностью и выводящую молодь рыб из зоны действия водозабора.
К недостаткам РЗУ следует отнести образование треугольных зон, которые за счет попарно расположенных сопел струегенератора неравномерно формируют объемные гидравлические экраны, создавая водоворотные области, травмирующие молодь рыбы, при этом, молодь будет накапливаться и вовлекаться в водоприемные отверстия водозабора из этих областей, кроме того, кумулятивные струи травмируют молодь рыбы при образовании высоких скоростей, превышающих критические, и транспортирующей способности потока.
Также известно комплексное рыбозащитное устройство по патенту РФ RU 2569836 С1, кл. Е02В 8/08, 2015 г. -прототип), установленное перед водозаборным окном и состоящее из фильтрующих кассет, коллектора с водоструйными насадками для создания объемного гидравлического экрана и потоко-формирующих элементов, создающие противоток направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости защищаемых рыб, обеспечивая отвод рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника. Эффективность устройства, состоит в создании локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости плавания рыб. Недостатками устройства являются концентрация локального потока на вершине устройства, в связи с этим возникают локальные скорости, превышающие критические для молоди рыб, вследствие чего она травмируется и вовлекается в водоприемные отверстия водозабора, неравномерность и затухание скоростей истечения из насадков по длине фильтрующих кассет. Техническим результатом является повышение эффективности защиты от гибели молоди и личинок рыбы за счет обеспечения равномерного давления на гидробионты, создаваемым объемным противотоком по живому сечению призматического русла водозабора мобильным рыбозащитным устройством (МРЗУ).
Технический результат достигается тем, что мобильное рыбозащитное устройство, установленное перед водозаборным окном и состоящее из коллектора с водоструйными насадками для создания объемного гидравлического экрана и потокоформирующих элементов, создающие противоток направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока, обеспечивая отвод рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника, согласно изобретению имеет автономную систему очистки и подачи воды содержащее последовательно сообщенные между собой аванкамеру для воды, фильтр для ее механической очистки и насос с приводом, сообщенный с коллектором с установленными на нем водоструйными насадками, соосно которым на расстоянии 3-10 см расположены потокоформирующие элементы, выполненные в виде конусов с углом раствора 60-130° с вершинами, направленными в сторону водоструйных насадок, при этом на основаниях конусов установлена решетка, узлы которой расположены соосно их центрам и соответственно водоструйным насадкам, причем нижняя часть коллектора шарнирно соединена с нижней частью водозаборного окна для обеспечения изменения угла наклона коллектора от 70 до 90°.
Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет конструктивных особенностей, заявляемое рыбозащитное устройство осуществляет защиту молоди рыб, которая движется по всему периметру водного потока.
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение технического результата и не выявлены при изучении данной и смежной областей науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».
Заявляемое рыбозащитное сооружение рекомендовано использовать в гидротехническом строительстве, для защиты молоди рыб от попадания в водозаборное сооружение, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображено мобильное рыбозащитное устройство - в сечении, вид сбоку; на фиг. 2 - изображено расположение потокоформирующих элементов (водоструйная насадка и конус); на фиг 3 -изображена схема образования защитного объемного гидравлического экрана; на фиг. 4 - изображен вид А мобильного рыбозащитного устройства на фиг. 1, при круглой форме водозаборного окна; на фиг. 5 - изображен вид А мобильного рыбозащитного устройства на фиг. 1, при квадратной форме водозаборного окна; на фиг. 6 - мобильное рыбозащитное устройство в сечении I-I.
Мобильное рыбозащитное устройство, установлено перед водозаборным окном 1 и состоит из коллектора 2 с водоструйными насадками 3 для создания защитного объемного гидравлического экрана 4 и имеет автономную систему очистки и подачи воды, содержащее последовательно сообщенные между собой аванкамеру 5 для воды, фильтр 6 для ее механической очистки и насос 7 с приводом сообщенный с коллектором 2 с установленными на нем в зависимости от размеров и формы водозаборного окна водоструйными насадками 3, соосно которым на расстоянии 3-10 см расположены потокоформирующие элементы, выполненные в виде конусов 8 с углом раствора 60-130° с вершинами направленные в их сторону, создающие противоток направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости защищаемых рыб, обеспечивая отвод рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону 9 водоисточника 10. На основаниях конусов 8 установлена решетка 11 с узлами 12 расположенные соосно центров конусов 8 и соответственно водоструйным насадкам 3. Нижняя часть коллектора 2 с помощью шарнира 13 в виде паза соединена с нижней частью водозаборного окна 1 для обеспечения установки коллектора 2 под углом от 70 до 90°.
Гидравлические и геометрические параметры гидравлического экрана 4 для защиты гидробионтов водотока определяются размерами и формой водоприемных окон 1 водозабора, которые могут быть прямоугольными и круглыми (фиг. 4 и фиг. 5), местом расположения водозабора в водотоке (боковой, тупиковый), формой коллектора 2 и расстановкой потокоформирующих элементов нем. Расстановка потокоформирующих элементов (водоструйные насадки 3 и конусы 8) принимается любой: линейной, шахматной или комбинированной, при этом водоструйные насадки 3 совместно с конусами 8 создают защитный объемный гидравлический экран 4 с равномерной плотностью энергии противотока по живому сечению водоприемного окна 1 на расстоянии от него Δ+L=0,5-0,7 м, где Δ - расстояние от выходного отверстия водоструйного насадка 3 до вершины угла конуса 8; L- расстояние от вершины угла конуса 8 до гидравлического экрана 4.
Размеры коллектора 2 меньше водозаборного окна 1 на 5-10 см. Коллектор 2 соединен с помощью шарнира 11 с нижней части водоприемного окна 1 водозабора, такое крепление позволяет во время защиты личинок и молоди рыб управлять наклоном коллектора 2 от 70 до 90° относительно оси набегающего потока водозабора, при этом скорости в водоприемном окне водозабора находятся в диапазон 0,1-0,2 м/с.
Мобильное рыбозащитное устройство работает следующим образом
Вода из аванкамеры 5 водозабора подается насосом 7 (фиг. 1) через фильтр 6 механической очистки в коллектор 2. Насос 7 создает рабочее давление в коллекторе 2 в диапазоне 3-4 МПа, обеспечивая критические скорости струй при истечении из водоструйных насадков 3, которые при соударении о конусы 8 растекаются по их поверхности, гася энергию струй истечения, образуя отдельные пучки струек, и при сходе струек с поверхности конусов 8 создают объемный защитный гидравлический экран 4 (рыбонепро-ницаемый экран) со скоростями ниже критических для молоди рыб. Защитный объемный гидравлический экран 4 обладает энергий противотока, которая постоянно обеспечивается за счет подачи воды насосом 7 через коллектор 2 на потокоформирующие элементы - водоструйные насадки 3 и конусы 8, благодаря этому личинки и молодь рыб не могут преодолеть сопротивление энергии противотока, и находящиеся личинки и молодь рыб у защитного объемного гидравлического экрана 4 непрерывно сносятся транзитной скоростью потока водотока в безопасное место.
Очистка и промывка водоприемного окна 1 обеспечиваются за счет узлов 12 решетки 11 на которых задерживается мусор и водоросли, которые очищается за счет непрерывного противотока во время работы рыбозащитного устройства при условии, что критические скорости истечения струй из водоструйных насадок 3 имеют значения в диапазоне 17-20 м/с и находятся между ними и конусами 8 на расстоянии в диапазоне Δ=3-10 см и создаются непосредственно у водоприемного окна 1.
Для доказательства эффективности приведен конкретный пример осуществления способа защиты молоди рыб от попадания в водозабор.
Производственные опыты проводились с помощью рыбозащитного сооружения, которое внедрено на Новомихайловском канале для водозаборного сооружения ООО "Сельхозгалан" Курганинского района Краснодарского края.
3
Параметры водозабора следующие: расход воды составляет 0,3 м/с, скорость в водоприемном окне не превышает 0,15 м/с. Поток воды на водозаборе безнапорный.
В результате использования заявляемого технического решения эффективность рыбозащиты составляет 84-90%, которая складывается из следующих факторов:
- использование автономной системы очистки и подачи воды в коллектор 2, которая не зависит от работы основного гидромеханического оборудования водозаборного сооружения, может устраиваться в любом месте и эксплуатироваться в независимости от основного оборудования водозабора, в результате снижаются затраты на эксплуатацию основного гидромеханического оборудования основных насосных агрегатов, отпадет необходимость увеличивать подачу основных насосов на рыбозащиту и промывку решеток 6 от мусора и водорослей.
- промывка и очистка решеток 11 водоприемных окон от мусора и водорослей выполняется независимо от эксплуатации водозабора, в процессе работы рыбозащитного устройства;
- обеспечивается рациональное использование водных ресурсов. Снижается дополнительное потребление воды из водных источников до 10% по сравнению с существующими рыбозащитными устройствами, которые потребляют оборотную воду основных насосов водозабора, при этом существенно снижаются затраты на энергопотребление, непрерывно обеспечивается промывка водоприемных окон водозабора, которую можно выполнять в любое время в независимости от работы водозабора.
Заявляемое техническое решение обеспечивает экологическую бесконтактную защиту личинок и молоди рыб с элементами водозабора, сохраняя популяцию гидробионтов источника водоснабжения.