ВХОДНОЙ ОГОЛОВОК РЫБОХОДА (ВАРИАНТЫ)
INLET HEAD OF FISH BYPASS (VERSIONS)

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооружениям, предназначенным для привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.
Известен рыбоход для пропуска рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний, предложенный Введенским О.Г. и Поляниным А.Я. (патент РФ №2130990, кл. Е02В 8/08) и конструкция насосно-эжекторной установки для транспортировки жидкости с первого участка на второй, выше расположенный участок, предложенная Введенским О.Г. и Поляниным А.Я. (патент РФ №2178480, кл. Е02В 8/08), содержащие открытые сверху водосливные лотки с поперечно расположенными разделительными вертикальными стенками, разделительные стенки выполнены с расположенными в нижней их части рыбопропускными отверстиями прямоугольной формы, оснащенные заградительными козырьками, по периметру которых внутри заградительных козырьков расположены струеобразующие насадки.
Кроме того, также близкой по технологической схеме и достигаемому результату является конструкция рыбохода, предложенная Чистяковым А.А. (патент РФ №2236501, кл. Е02В 8/08), включающая рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла, выполненный в виде камер, соединенных между собой поперечными перегородками и размещенных ступенчато или в виде лоткового канала с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа, донные вплывные отверстия которых выполнены в поперечных перегородках, причем вплывные отверстия со стороны верхнего бьефа выполнены со струеформирующими насадками, сообщенными с источником рабочей среды и размещенными выше и ниже продольной оси вплывного отверстия, при этом насадки ориентированы под острым углом к продольной оси вплывных отверстий, причем насадки расположены между экранирующими козырьками, размещенными по полупериметру вплывного отверстия выше и ниже плоскости установки струеформирующих насадков таким образом, что насадки находятся внутри сформированной козырьками выходной части вплывного отверстия и расположены параллельно плоскости прилегающего экранирующего козырька так, что струеформирующие насадки выполнены по всему периметру вплывного отверстия, при этом выходные отверстия насадков расположены непосредственно во вплывных отверстиях между плоскостями боковых поверхностей поперечных перегородок, а внутри поперечных перегородок выполнены раздающие коллекторы, причем вплывные отверстия могут быть выполнены квадратной, прямоугольной или круглой формы, или вплывные отверстия в поперечной перегородке выполнены поярусно, или же высота вплывного отверстия со стороны нижнего бьефа больше, чем аналогичная высота со стороны верхнего бьефа, также концевые участки напорного трубопровода, примыкающие к насадкам, могут быть снабжены закручивающими приспособлениями, позволяющими закручивать гидравлические струи в направлении по часовой стрелке, против часовой стрелки, навстречу друг другу или в различных комбинациях, помимо того, поперечная перегородка может быть выполнена с дополнительными сквозными отверстиями, сообщающимися с камерами верхнего и нижнего уровня, при этом внутри этих отверстий соосно с образуемыми автономными каналами размещены струеформирующие насадки.
Основным общим недостатком данных конструкций рыбоходов является охват малой части ширины водотока для привлечения рыбы в рыбоход и ограниченность выбора направлений движения формируемых привлекающих потоков, а отсюда низкая эффективность пропуска рыбы в сторону верхнего бьефа.
Целью изобретения является создание эффективных условий для привлечения рыбы с большей ширины водотока в нижнем бьефе гидроузла, а также создание условий для выбора направлений и ширины привлекающих потоков в нижнем бьефе гидроузла перед рыбоходом.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Выполнение входного оголовка рыбохода (входной разделительной стенки рыбохода) в виде двух сопрягающихся прямоугольных граней с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями, представляющих собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта треугольник, позволяет получить в нижнем бьефе гидроузла два направления привлекающих потоков, охватывая по сравнению с прототипом более большую часть водотока перед рыбоходом. Установка потоконаправляющих стенок на части ребер, образованных соединением прямоугольных граней между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка рыбоходного тракта, позволит отчетливо выделять границы привлекающего рыбу потока.
По п.6 и 7 формулы изобретения. Выполнение одинаковыми по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме равностороннего или равнобедренного треугольника, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла два привлекающих потока (шлейфа) одинаковой ширины под острым углом друг к другу (угол между плоскостями выхода привлекающих потоков равен острому углу γ).
По п.8, 9 и 10 формулы изобретения. Выполнение различными по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме прямоугольного, остроугольного или тупоугольного треугольника, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла два привлекающих потока (шлейфа) различной направленности (с острым углом γ между плоскостями выхода привлекающих потоков) и разной ширины по любому из двух направлений в зависимости от гидрологических особенностей нижнего бьефа гидроузла и режимов его работы.
По п.13 формулы изобретения (2-й вариант входного оголовка рыбохода). Выполнение входного оголовка рыбохода (входной разделительной стенки рыбохода) в виде трех сопрягающихся прямоугольных граней с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями, представляющих собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый четырехугольник, позволяет получить в нижнем бьефе гидроузла три направления привлекающих потоков, охватывая по сравнению с прототипом еще более большую часть водотока перед рыбоходом, включая фронтальное направление и боковые подходные пути. Установка потоконаправляющих стенок на части ребер, образованных соединением прямоугольных граней между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка рыбоходного тракта, позволит отчетливо выделять границы привлекающего рыбу потока.
1
2
По п.18 и 19 формулы изобретения. Выполнение одинаковыми по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме квадрата или ромба, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла три привлекающих потока (шлейфа) одинаковой ширины по всем трем направлениям с углами γ и γ между соседними плоскостями выхода привлекающих потоков.
1
2
По п.20, 21 и 22 формулы изобретения. Выполнение различными по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме прямоугольника, параллелограмма или трапеции, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла три привлекающих потока (шлейфа) различной направленности с углами γ и γ между соседними плоскостями выхода привлекающих потоков и разной ширины по любому из трех возможных направлений в зависимости от гидрологических особенностей нижнего бьефа гидроузла и режимов его работы.
По п.25 формулы изобретения (3-й вариант входного оголовка рыбохода). Выполнение входного оголовка рыбохода (входной разделительной стенки рыбохода) в виде пяти сопрягающихся прямоугольных граней с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями, представляющих собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый шестиугольник, позволяет получить в нижнем бьефе гидроузла пять направлений привлекающих потоков, охватывая практически по окружности привлекающим потоком (шлейфом) водоток перед входом в рыбоход. Установка потоконаправляющих стенок на части ребер, образованных соединением прямоугольных граней между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка рыбоходного тракта, позволит отчетливо выделять границы привлекающего рыбу потока.
По п.2, 14 и 26 формулы изобретения. Выполнение рыбопропускных (вплывных) отверстий квадратной формы позволяет получить на прямоугольной грани входного оголовка рыбохода несколько донных отверстий, увеличивая количество трасс перемещения рыб, продвигающихся в сторону верхнего бьефа.
По п.3, 15 и 27 формулы изобретения. Выполнение рыбопропускных (вплывных) отверстий круглой формы позволяет получить тот же эффект, что и в случае п.2, 14 и 26, однако в этом случае поле скоростей по площади рыбопропускного (вплывного) отверстия будет более равномерным.
По п.4, 16 и 28 формулы изобретения. Выполнение рыбопропускных (вплывных) отверстий прямоугольной формы позволяет получить рыбопропускные отверстия по всей ширине прямоугольных граней входного оголовка.
По п.5, 17 и 29 формулы изобретения. Выполнение рыбопропускных (вплывных) отверстий поярусно со смещением отверстий верхнего яруса по отношению к отверстиям нижнего яруса позволяет получить рыбопропускные (вплывные) отверстия как для донных видов рыб, так и для рыб, обитающих у поверхности водотока.
По п.30 формулы изобретения. Выполнение одинаковыми по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме правильного шестиугольника, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла пять привлекающих потоков (шлейфов) одинаковой ширины по всем пяти направлениям с углом γ между соседними плоскостями выхода привлекающих потоков.
1
2
3
4
По п.31 формулы изобретения. Выполнение различными по ширине прямоугольных граней входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями позволяет получить входной оголовок рыбохода совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта на виде в плане в форме неправильного шестиугольника, что дает возможность сформировать в нижнем бьефе гидроузла пять привлекающих потоков (шлейфов) различной направленности и разной ширины по любому из пяти возможных направлений с углами γ, γ, γ, и γ между соседними плоскостями выхода привлекающих потоков в зависимости от гидрологических особенностей нижнего бьефа гидроузла и режимов его работы.
По п.11, 23 и 32 формулы изобретения. Выполнение потоконаправляющих стенок с возможностью вращения посредством автономных приводов относительно вертикальных осей, проходящих через ребра, образованные соединением прямоугольных граней между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка рыбоходного тракта, позволяет при изменении эпюр скоростей в нижнем бьефе гидроузла (при измени режимов сброса через плотину гидроузла или при изменении уровня воды в нижнем бьефе) формировать перед входным оголовком привлекающие потоки с оптимальными границами.
По п.12, 24 и 33 формулы изобретения. Выполнение потоконаправляющих стенок в два яруса с автономными приводами для каждого яруса позволяет эффективно управлять границами поверхностных и придонных привлекающих потоков.
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции входного оголовка рыбохода и его вариантов. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - общая схема рыбохода с входным оголовком, образованным двумя прямоугольными гранями с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями прямоугольной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта треугольник, и способ получения привлекающих потоков в двух направлениях;
фиг.2 - общая схема рыбохода с вариантом входного оголовка (2-й вариант), образованного тремя прямоугольными гранями с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями прямоугольной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый четырехугольник, и способ получения привлекающих потоков в трех направлениях;
фиг.3 - общая схема рыбохода с вариантом входного оголовка (3-й вариант), образованного пятью прямоугольными гранями с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями прямоугольной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый шестиугольник, и способ получения привлекающих потоков в пяти направлениях;
фиг.4 - схема рыбохода с входным оголовком по первому варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют одинаковую ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта равносторонний треугольник, в случае, когда ширина прямоугольных граней входного оголовка равна ширине водосливного лотка рыбоходного тракта;
фиг.5 - то же, образуют равнобедренный треугольник, случай, когда ширина прямоугольных граней входного оголовка не равна ширине водосливного лотка рыбоходного тракта, эпизод увеличения ширины привлекающих потоков по сравнению с фиг.4;
фиг.6 - схема рыбохода с входным оголовком по первому варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют различную ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта прямоугольный треугольник, версия изменения направлений привлекающих потоков по сравнению с фиг.5;
фиг.7 - то же, образуют остроугольный треугольник, вариация изменения направлений привлекающих потоков и их величины по сравнению с фиг.4 и 5;
фиг.8 - то же, образуют тупоугольный треугольник, модификация изменения направлений привлекающих потоков по сравнению с фиг.4-7;
фиг.9 - схема рыбохода с входным оголовком по второму варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый четырехугольник;
фиг.10 - схема рыбохода с входным оголовком по второму варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют одинаковую ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта квадрат;
фиг.11 - то же, образуют ромб, версия изменения направлений привлекающих потоков по сравнению с фиг.10;
фиг.12 - схема рыбохода с входным оголовком по второму варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют различную ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта прямоугольник, эпизод усиления боковых привлекающих потоков по сравнению с фиг.10;
фиг.13 - то же, образуют параллелограмм, модификация изменения направлений привлекающих потоков по сравнению с фиг.12;
фиг.14 - то же, образуют трапецию, вариация изменения направлений движения боковых привлекающих потоков с изменением их величины, а также вариант усиления фронтального привлекающего потока без изменения направления его движения по сравнению с фиг.13;
фиг.15 - схема рыбохода с входным оголовком по третьему варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют одинаковую ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта правильный шестиугольник;
фиг.16 - схема рыбохода с входным оголовком по третьему варианту на виде в плане, прямоугольные грани входного оголовка с рыбопропускными (вплывными) отверстиями имеют различную ширину и образуют вместе с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта неправильный шестиугольник;
фиг.17 - общая схема рыбохода с входным оголовком, образованным двумя прямоугольными гранями с рыбопропускными (вплывными) отверстиями квадратной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта треугольник;
фиг.18 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены круглой формы;
фиг.19 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены поярусно;
фиг.20 - общая схема рыбохода с вариантом входного оголовка (2-й вариант), образованного тремя прямоугольными гранями с рыбопропускными (вплывными) отверстиями квадратной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый четырехугольник;
фиг.21 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены круглой формы;
фиг.22 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены поярусно;
фиг.23 - общая схема рыбохода с вариантом входного оголовка (3-й вариант), образованного пятью прямоугольными гранями с рыбопропускными (вплывными) отверстиями квадратной формы, представляющего собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта выпуклый шестиугольник;
фиг.24 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены круглой формы;
фиг.25 - то же, рыбопропускные (вплывные) отверстия выполнены поярусно;
фиг.26 - вид на струенаправляющую стенку;
фиг.27 - то же, стенки верхнего и нижнего ярусов установлены под разными углами;
фиг.28 - схема устройства рыбопропускных (вплывных) отверстий во входной разделительной стенке рыбохода (входном оголовке рыбохода) и в поперечных (разделительных) перегородках на разрезе.
Рыбоход (фиг.1 - 25) размещают в створе плотины 1 гидроузла и выполняют в виде открытого ступенчатого, наклонного или наклонно-ступенчатого водосливного лотка (рыбоходного тракта) 2, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла. Внутри водосливного лотка рыбоходного тракта 2 устанавливают вертикальные поперечные (разделительные) стенки 3, делящие общий напор гидроузла на части (по 1…5 м) и образующие камеры рыбохода. В разделительных стенках 3 выполняют рыбопропускные (вплывные) отверстия 4. Входной оголовок рыбохода (входная разделительная стенка рыбохода) выполнен в виде двух (фиг.1, 4-8, 17, 18) или трех (фиг.2, 9-14, 20, 21), или пяти (фиг.3, 15, 16, 23, 24) сопрягающихся прямоугольных граней 5 с донными рыбопропускными (вплывными) отверстиями 6, представляющих собой на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта 7 треугольник (фиг.1, 4-8, 17-19) или выпуклый четырехугольник (фиг.2, 9-14, 20-22), или, соответственно, выпуклый шестиугольник (фиг.3, 15, 16, 23-25). На части ребер (фиг.1-27), образованных соединением прямоугольных граней 5 между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка 2 рыбоходного тракта, устанавливают потоконаправляющие стенки 8.
Кроме того, рыбопропускные (вплывные) отверстия 6 могут быть выполнены квадратной формы (фиг.17, 20, 23).
Помимо того, рыбопропускные (вплывные) отверстия 6 могут быть выполнены круглой формы (фиг.18, 21, 24).
Кроме того, рыбопропускные (вплывные) отверстия 6 могут быть выполнены прямоугольной формы (фиг.1-3).
Помимо того, рыбопропускные (вплывные) отверстия 6 могут быть выполнены поярусно (фиг.19, 22, 25), при этом отверстия верхнего яруса расположены со смещением по отношению к отверстиям нижнего яруса.
Кроме того, прямоугольные грани 5 входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями 6 могут быть выполнены одинаковой ширины с образованием на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта 7 равносторонний треугольник (фиг.4) или, как варианты, равнобедренный треугольник (фиг.5), квадрат (фиг.10), ромб (фиг.11), правильный шестиугольник (фиг.15).
Помимо того, прямоугольные грани 5 входного оголовка рыбохода с рыбопропускными (вплывными) отверстиями 6 могут быть выполнены различной ширины с образованием на виде в плане совместно с соединением дна входного оголовка рыбохода с дном водосливного лотка рыбоходного тракта 7 прямоугольный треугольник (фиг.6) или, как варианты, остроугольный треугольник (фиг.7), тупоугольный треугольник (фиг.8), прямоугольник (фиг.12), параллелограмм (фиг.13), трапецию (фиг.14), неправильный шестиугольник (фиг.16).
Кроме того, потоконаправляющие стенки 8 могут быть установлены с возможностью вращения посредством автономных приводов (не показаны) относительно вертикальных осей 9 (фиг.26), проходящих через ребра, образованные соединением прямоугольных граней 5 между собой и с вертикальными стенками водосливного лотка 2 рыбоходного тракта (фиг.1-25).
Помимо того, потоконаправляющая стенка 8 может состоять из верхнего 10 и нижнего 11 яруса, при этом каждый ярус может быть снабжен автономным приводом (не показан) (фиг.27).
Рыбоход и входной оголовок рыбохода работает следующим образом.
Рабочая жидкость (вода) подается в насадки 12 из напорных трубопроводов 13 (фиг.28) от насосов, которые размещаются по периметрам рыбопропускных (вплывных) отверстий 4 или 6. При истечении воды через эти насадки 12 образуются ряды параллельных гидравлических струй, которые, взаимодействуя между собой, способствуют образованию перед рыбопропускными (вплывными) отверстиями 4 или 6 зон частично равных давлений (эпюр противодавления). Благодаря созданию зон частично равных давлений обеспечивают беспрепятственный заход во входной оголовок рыбохода и пропуск производителей рыб через рыбоход из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф. Струенаправляющая стенка 8 (фиг.1-25) обеспечивает эффективные гидравлические условия привлечения рыбы во входной оголовок рыбохода. Благодаря установке струенаправляющих стенок 8 на осях вращения 9 (фиг.26) служба эксплуатации рыбохода имеет возможность изменения режима привлечения рыбы из зоны поисков нижнего бьефа гидроузла, учитывая видовой состав движущейся на нерест рыбы и режима сброса расхода воды через плотину 1. Внешние границы привлекающих рыбу потоков выделяют посредством привода струенаправляющих стенок 8 путем установки их под заданным углом по направлению к привлекающим и транзитным потокам. При изменении гидрологической обстановки в нижнем бьефе углы установок струенаправляющих стенок 8 вновь изменяют.
Благодаря выполнению рыбопропускных (вплывных) отверстий 6 поярусно (фиг.19, 22, 25), со смещением отверстий верхнего яруса по отношению к отверстиям нижнего яруса, и исполнению струенаправляющей стенки 8 также в виде двух ярусов (фиг.27) - верхнего 10 и нижнего 11, расширяются возможности по управлению поведением как донных видов рыб, так и рыб, обитающих у поверхности водотока. Для поворота каждого яруса 10 или 11 используют автономные приводы, устанавливая их под заданными углами и создавая эффективные условия привлечения донных и поверхностных видов рыб.
Рыбоход по всем трем вариантам позволяет создать привлекающие потоки в нижнем бьефе гидроузла по нескольким направлениям, охватывая большую площадь водотока. Хотя наиболее предпочтительным вариантом входного оголовка рыбохода является третий вариант оголовка (фиг.3, 15, 16), позволяющий создавать пять направлений привлекающих потоков, охватывая практически по окружности входную часть рыбохода.
Предлагаемый входной оголовок рыбохода для привлечения и пропуска рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф позволяет создавать управляемое противодавление перед вплывными (рыбопропускными) отверстиями рыбохода и равномерный, регулируемый, стабильный и мощный привлекающий рыбу поток, что в максимальной степени способствует самостоятельному и свободному проходу рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф.