РЫБОХОД ДЛЯ ВЫСОКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА
FISH PASS FOR HIGH-HEAD WATER DEVELOPMENT

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 лотковый рыбоход [1, с.24, черт.1], представляющий собой водопропускной лоток, на дне которого установлены устройства для гашения скорости воды. Кроме того, известен лестничный рыбоход [1, с.25, черт.3], имеющий ступенчатый лоток и состоящий из отдельных камер рыбохода, которые разделяют друг от друга поперечными перегородками с вплывными отверстиями. Основным недостатком указанных выше конструкций рыбоходов является то, что скорость движения воды в рыбоходном тракте близка к критической скорости плавания рыб. Средняя скорость движения рыб в рыбоходах таких типов в 300÷800 раз меньше, чем в свободной реке. По этой причине данные конструкции рыбоходов применяют только на низконапорных гидроузлах. Для средне- и высоконапорных плотин пришлось бы строить рыбоход подобных конструкций длиною несколько километров. А это тысячи куб. метров бетона и грунта, а эффект будет незначительным, возможно, только считанные единицы рыб пройдут этот путь.
Помимо того, известен рыбоход для привлечения и пропуска рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф [2], выполненный в виде ступенчатого или наклонного лотка или канала с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа, содержащего поперечно расположенные вертикальные разделительные стенки, делящие рыбоход на камеры, с размещенными в них вплывными отверстиями, по периметру которых расположены струеобразующие насадки и которые оснащены заградительными козырьками таким образом, что насадки находятся внутри сформированной козырьками выходной части вплывного отверстия и расположены параллельно плоскости экранирующей стенки прилегающего заградительного козырька, кроме того, струеобразующие насадки сообщены с питающими трубопроводами или раздающими коллекторами, выполненными внутри поперечных разделительных стенок, помимо того, часть камер рыбохода со стороны нижнего бьефа сообщена с верхним бьефом посредством напорного обводного трубопровода, соединенного с системами струеобразующих насадков, причем камеры рыбохода, оснащенные напорными обводными трубопроводами или каналами, соединяющими системы насадков с верхним бьефом, связаны с нижним бьефом гидроузла посредством отводящих трубопроводов или каналов. Данная конструкция рыбохода, хотя и пригодна для использования на высоконапорных гидроузлах, но является технически сложной.
Целью изобретения является повышение эффективности рыбопропуска при использовании конструкций классических рыбоходов на высоконапорных гидроузлах.
Техническим результатом изобретения является снижение протяженности рыбохода и создание оптимальных условий для пропуска рыбы по рыбоходу.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Выполнение некоторых поперечных перегородок рыбохода с вплывными отверстиями, обрамленными потокоформирующими фартуками, где под их прикрытием в галереях размещают системы струеобразующих насадков, которые направляют в сторону выше расположенной камеры рыбохода, позволит получить бассейны рыбохода для отдыха, которые делят рыбоход на секции. Бассейн рыбохода для отдыха состоит из пары рядом расположенных поперечных перегородок, где у одной, выше расположенной, поперечной перегородки, входящей в данную пару, вплывное отверстие оборудовано системой струеобразующих насадков, а на другой, ниже расположенной, поперечной перегородке из этой же пары вплывное отверстие без системы струеобразующих насадков. Благодаря такому сочетанию поперечных перегородок разных конструкций получают в бассейне рыбохода для отдыха заданные гидравлические условия, которые характерны для свободной реки. Кроме того, бассейны рыбохода для отдыха разрешат также регулировать скорость привлекающего потока по длине всех секций рыбохода и существенным образом сократить необходимую длину рыбохода, что в конечном итоге позволит использовать конструкции классических рыбоходов на средне- и высоконапорных гидроузлах, обеспечивая при этом высокую эффективность рыбопропуска.
По п.2 формулы изобретения. Выполнение секций рыбохода из одинакового числа камер рыбохода позволит формировать одинаковые гидравлические условия по длине рыбохода, а также даст возможность в значительной мере упростить конструкцию рыбохода и управление его работой. Действительно, в этом случае рыбоход может насчитывать минимально необходимое число бассейнов рыбохода для отдыха, а значит, и минимальное количество напорных трубопроводов, питающих системы струеобразующих насадков.
По п.3 формулы изобретения. Выполнение секций рыбохода из разного числа камер рыбохода позволит формировать различные гидравлические условия по длине рыбохода. Планомерное уменьшение количества камер в секции рыбохода в сторону верхнего бьефа позволит создавать более щадящие условия для производителей рыб по мере их продвижения вверх по рыбоходу с учетом затрат и остатка их физических сил.
По п.4 формулы изобретения. Формирование из секций рыбохода одного марша рыбохода позволит получить одномаршевый рыбоход достаточной длины, обеспечивающий размещение входного оголовка рыбохода вне зоны влияния водосбросной плотины гидроузла.
По п.5 формулы изобретения. Формирование из секций рыбохода несколько противоположно направленных маршей рыбохода позволит получить многомаршевый рыбоход, обеспечивающий размещение входного оголовка рыбохода вблизи водосбросной плотины гидроузла. Также благодаря такому расположению маршей рыбохода в бассейнах рыбохода для отдыха создают по сравнению с рыбоходом по п.4 формулы изобретения гидравлические условия без ярко выраженных быстротоков, способствующие более эффективному отдыху мигрирующих рыб.
По п.6 формулы изобретения. Расположение маршей одного направления многомаршевого рыбохода друг под другом по нисходящей винтовой линии позволит получить конструкцию рыбохода в виде прямоугольной колонны. Такая конструкция рыбохода компактна, значительно экономит материалы, и ее можно размещать в любой части створа водосбросной плотины гидроузла.
По п.7 формулы изобретения. Расположение маршей многомаршевого рыбохода по нисходящей синусоидальной линии позволит получить конструкцию рыбохода зигзагообразной формы. Такая конструкция рыбохода по сравнению с рыбоходом по п.6 формулы изобретения обеспечивает более равномерное освещение рыбоходного тракта всех маршей рыбохода.
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбохода для высоконапорного гидроузла. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - схема одномаршевого рыбохода на разрезе вертикальной плоскостью;
фиг.2 - то же, на виде в плане;
фиг.3 - схема многомаршевого рыбохода на разрезе вертикальной плоскостью;
фиг.4 - то же, на виде в плане, марши рыбохода одного направления расположены друг под другом по нисходящей винтовой линии;
фиг.5 - то же, марши рыбохода расположены по нисходящей синусоидальной линии;
фиг.6 - схема вплывного отверстия, оборудованного системой струеобразующих насадков, на разрезе вертикальной плоскостью.
Рыбоход для высоконапорного гидроузла (фиг.1-5) размещают в створе плотины гидроузла и выполняют в виде открытого ступенчатого, наклонного или наклонно-ступенчатого водосливного лотка 1 рыбоходного тракта, соединяющего верхний и нижний бьефы гидроузла. Внутри водосливного лотка 1 рыбоходного тракта устанавливают вертикальные поперечные перегородки 2, 3 с вплывными отверстиями 4, 5. Поперечные перегородки 2 образуют между собой камеры рыбохода 6, 7, 8, 9, 10 и 11. У поперечных перегородок 3 вплывные отверстия 5 обрамляют потокоформирующим фартуком 12, где под его прикрытием в галереях 13 размещают систему струеобразующих насадков 14, которые направляют в сторону выше расположенной камеры рыбохода и располагают под углом или параллельно к оси вплывного отверстия 5 (фиг.6). Пара рядом расположенных поперечных перегородок, где у одной, выше расположенной, поперечной перегородки 3, входящей в данную пару, вплывное отверстие 5 оборудовано системой струеобразующих насадков 14, а на другой, ниже расположенной, поперечной перегородке 2 из этой же пары вплывное отверстие 4 без системы струеобразующих насадков 14, образуют бассейны рыбохода для отдыха 15. Бассейны рыбохода для отдыха 15 разделяют рыбоход на секции: 6 - камеры первой или верхней секции рыбохода; 7 - камеры второй секции рыбохода; 8 - камеры третьей секции рыбохода; 9 - камеры четвертой секции рыбохода; 10 - камеры предпоследней секции рыбохода; 11 - камеры последней или нижней секции рыбохода (фиг.1-5).
Кроме того, секции рыбохода могут состоять из одинакового числа камер рыбохода 6, 7, 8, 9, 10 и 11 (фиг.3-5).
Помимо того, секции рыбохода могут состоять из разного числа камер рыбохода, причем количество камер в секции рыбохода планомерно уменьшается в сторону верхнего бьефа.
Кроме того, секции рыбохода могут формировать один марш рыбохода, образуя одномаршевый рыбоход (фиг.1, 2).
Помимо того, секции рыбохода могут формировать несколько противоположно направленных маршей рыбохода, образуя многомаршевый рыбоход (фиг.3-5).
Рыбоход для высоконапорного гидроузла работает следующим образом.
В системы струеобразующих насадков 14 поперечных перегородок 3 рыбохода для высоконапорного гидроузла подают рабочую жидкость (воду) посредством обводных напорных трубопроводов 16 через раздающие коллекторы 17 (фиг.1, 3, 6). При истечении воды через эти насадки 14 образуются ряды параллельных гидравлических струй 18, которые, взаимодействуя между собой, способствуют образованию перед вплывными отверстиями 11 зон «частично равных давлений» 19 (фиг.6). Благодаря созданию зон «частично равных давлений» 19 поддерживают заданные гидравлические условия в бассейнах рыбохода для отдыха 15, способствующие благотворному отдыху двигающейся по рыбоходу рыбе. Также наличие зон «частично равных давлений» 19 обеспечивает поддержание оптимальной скорости привлекающего потока 20 по всей длине рыбохода вне зависимости от колебаний бьефов гидроузла. Скорость привлекающего потока 20 в зависимости от вида двигающихся по рыбоходу рыб или величины изменения уровней бьефов гидроузла регулируют с помощью задвижек 21, установленных на обводных напорных трубопроводах 16, за счет изменения расхода воды, подаваемой в системы струеобразующих насадков 14. Кроме того, зоны «частично равных давлений» 19 позволят рыбе при выходе из бассейнов рыбохода для отдыха 15 преодолевать значительно больший по величине локальный перепад по сравнению с локальными перепадами на поперечных перегородках 2 секций рыбохода, тем самым существенно сокращая необходимую длину рыбохода (фиг.1, 3).
Питание систем струеобразующих насадков 14 вплывного отверстия 5 самого верхнего бассейна рыбохода для отдыха 15 одномаршевого рыбохода (фиг.1) и пары вплывных отверстий 5 верхних бассейнов рыбохода для отдыха 15 многомаршевого рыбохода (фиг.3) организуют подачей воды непосредственно из верхнего бьефа гидроузла. Для питания всех последующих ниже расположенных систем струеобразующих насадков 14 вплывных отверстий 5 воду подают по обводным напорным трубопроводам 16 из камер рыбохода 6, 7, 8, 9, 10 и 11, предшествующих выше расположенным бассейнам рыбохода для отдыха 15 (фиг.1, 3). Данное техническое решение обеспечивает равенство подаваемых и забираемых расходов, питающих системы струеобразующих насадков, что в конечном итоге позволит организовать успешную и эффективную работу рыбохода [2]. Кроме того, для обеспечения равенства подаваемых и забираемых расходов, питающих системы струеобразующих насадков, вплывных отверстий 5 самых нижних поперечных перегородок 3 рыбохода воду, поступившую с гидравлическими струями в выше расположенные камеры рыбохода, сбрасывают через отводящие трубопроводы 22 в нижний бьеф гидроузла перед входом в рыбоход, увеличивая тем самым привлекающую способность рыбохода.
Секции рыбохода могут состоять как из одинакового (фиг.3-5), так и различного числа камер рыбохода. Первый вариант рыбохода рассчитан на более сильных пловцов, второй - менее слабых. Во втором варианте по мере продвижения вверх по рыбоходу преодолеваемый рыбой напор между бассейнами рыбохода для отдыха будет уменьшаться, давая тем самым возможность чаще отдыхать двигающейся по рыбоходу рыбе. Рыбоход секции, которого состоят из одинакового числа камер, по сравнению с другим вариантом является по конструкции более простым и легким в управлении.
Одномаршевый рыбоход (фиг.1, 2) целесообразно применять на гидроузлах, в створе водосбросной плотины которых скорости течения в реке больше критических скоростей для привлекаемой в рыбоход рыбы. А многомаршевые рыбоходы (фиг.3-4) соответственно целесообразно применять, если скорости течения в реке вблизи водосбросной плотины гидроузла меньше критических скоростей для рыбы. Кроме того, привлекающий поток в бассейне для отдыха многомаршевого рыбохода в отличие от одномаршевого рыбохода не прямоточный. Благодаря данному обстоятельству в бассейнах для отдыха многомаршевого рыбохода без применения дополнительных технических устройств удается избежать ярко выраженных быстротоков. В конечном итоге бассейны для отдыха многомаршевого рыбохода будут иметь больше участков с минимальными скоростями течения, способствующих более эффективному отдыху мигрирующих рыб.
Конструкция рыбохода в виде прямоугольной колонны по сравнению с конструкцией рыбохода зигзагообразной формы компактна, и она может быть применена на гидроузлах любой компоновки. Но в этом случае верхние марши рыбохода будут затенять ниже расположенные марши рыбохода, что конечно скажется в отрицательную сторону на эффективности рыбопропуска.
Выбор той или иной конструкции предлагаемого рыбохода для высоконапорного гидроузла будет зависеть от разновидности и компоновки самого гидроузла, режимов и графика его работы, видов пропускаемой через рыбоход рыбы и сроков нереста.
Предлагаемое изобретение модернизирует конструкции классических рыбоходов, приспосабливая их для применения на высоконапорных гидроузлах. Также изобретение улучшает условия привлечения рыбы в рыбоход и значительно повышает эффективность ее прохода из нижнего бьефа высоконапорного гидроузла к местам нереста.
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.
8
2. Патент 2335600 РФ, МПК E02B 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.