УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВОДОЗАБОРА ОТ ПОПАДАНИЯ В НЕГО РЫБ И МУСОРА
DEVICE FOR PROTECTION OF WATER INTAKE AGAINST FISH AND GARBAGE INGRESS

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.
Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [1], включающее водопропускной экран, водоподводящий трубопровод, основные и дополнительные струеформирующие насадки, где дополнительные насадки служат для периодического изменения положения гидравлических струй относительно водозаборного фронта.
Недостатками данного рыбозащитного устройства является низкая эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения, а также слабая задержка мусора перед водозаборным сооружением.
Известно устройство управления режимом водоотбора [2], включающее водоприемник, сообщающийся с водотоком и расположенный на урезе береговой кромки, всасывающие патрубки, соединенные с насосом, потокообразователь и средство для формирования гидравлической струи в водотоке, которое выполнено в виде канала с безнапорным режимом протекания потока. Выходная часть средства для формирования гидравлической струи в водотоке размещена по течению выше водоприемника, при этом отметки дна канала и водотока совпадают, а потокообразователь расположен по течению ниже водоприемника и ориентирован вниз по течению водотока.
Недостатками данного устройства управления режимом водоотбора является сложность конструкции и недостаточность создаваемых гидравлических условий в зоне влияния водозабора для эффективной защиты молоди рыб от попадания в водозабор, а также невозможность отвода мусора от всасывающих патрубков.
Известно рыбомусороотводное устройство, включающее эжекторную установку с центральным подводом [3]. Эжекторная установка установлена вертикально и соосно рыбоприемной части водоема, выполненной в виде колодца цилиндрической формы, причем выходной оголовок напорного водовода ориентирован вверх в направлении рыбоотвода и снабжен струеформирующим насадком, выполненным под острым углом к напорному водоводу, а входная часть эжекторной установки выполнена в виде короба, установленного соосно с напорным водоводом и имеющего два щелевых рыбоприемных отверстия, расположенных горизонтально в диаметрально противоположных торцевых частях короба, имеющего возможность вращения вокруг вертикальной оси посредством реактивной тяги, создаваемой насадками, соединенными с напорной линией эжектора и выполненными асимметрично щелевым рыбоприемным отверстиям, при этом верхняя кромка колодца выполнена наклонной в сторону рыбоотвода, расположенного на уровне верхней кромки и выполненного в виде лотка кольцевой формы соосно колодцу и оси эжекторной установки.
Недостатком данного рыбомусороотводного устройства является сложность конструкции, высокие эксплутационные затраты и низкая эффективность отвода рыб в рыбоотвод.
Наиболее близким по технической сущности является входной оголовок рыбохода [4], включающий низовую часть рыбоходного тракта, расположенную в нижнем бьефе, выполненную в виде ступенчатого или наклонного лотка или канала с продольным уклоном в сторону верхнего бьефа, содержащего вертикальные разделительные стенки и входную разделительную стенку, образующую входную камеру рыбохода, с размещенными в них по всей ширине камер рыбохода вплывными отверстиями прямоугольной, квадратной или круглой формы, при этом по периметру отверстий расположены струеобразующие насадки под углом или параллельно оси отверстий, оснащенных заградительными козырьками, таким образом, что насадки находятся внутри сформированной козырьками выходной части вплывного отверстия и расположены параллельно плоскости прилегающего экранирующей стенки заградительного козырька, причем выходные отверстия насадков расположены непосредственно во вплывных отверстиях между плоскостями боковых поверхностей поперечных разделительных стенок или же в автономных каналах. Входная разделительная стенка рыбохода входного оголовка рыбохода с вплывным отверстием выполнена в плане по дуге окружности с образованием цилиндрической поверхности, причем вплывное отверстие расположено по всей длине входной разделительной стенки рыбохода входного оголовка рыбохода.
Недостатком данной конструкции является невозможность ее использования для защиты водозаборного сооружения от попадания в него молоди рыбы и мусора.
Целью изобретения является создание нового устройства для защиты водозабора, обеспечивающего эффективную защиту водозаборного сооружения от попадания в него рыбы и ее молоди, а также природного и бытового мусора.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Выполнение водонепроницаемой стенки, ограждающей водоприемное окно от основного водотока, в виде двухгранной поверхности с одним ребром, которая на виде в плане имеет форму ломаной линии, состоящей из двух звеньев, образующих между собой линейный угол двухгранного угла, позволит получить обтекаемый оголовок водозаборного сооружения и обеспечить надежную защиту водоприемного окна водозабора от речных наносов, мусора, рыбы и ее молоди, двигающихся вниз по течению основного водотока. Благодаря тому что на виде в плане водонепроницаемая стенка одним концом соединена с береговой кромкой основного водотока выше по течению относительно водоприемного окна, а второй ее конец остается свободным, образуя с береговой кромкой основного водотока ниже по течению относительно водоприемного окна узкий пролив, обеспечивают питание водозабора из участка основного водотока, где концентрация рыб, мусора и речных наносов имеет минимальное значение. Исполнение устройства для защиты водозабора с расположенной выше по течению гранью водонепроницаемой стенки, которая образует на виде в плане с расположенной выше по течению береговой кромкой тупой угол, меньший 180°, где одно или несколько пропускных отверстий с системами струеобразующих насадков выполнены в расположенной ниже по течению грани водонепроницаемой стенки, причем струеобразующие насадки пропускных отверстий расположены со стороны основного водотока и направлены в сторону основного водотока, при этом водонепроницаемая стенка своим двухгранным углом также обращена по направлению к основному водотоку, позволит получить эффективное транзитное мусорорыбоотводящие течение, которое выведет через пропускные отверстия рыб и мусор, попавший во внутреннюю часть устройства для защиты водозабора, а также осевший мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана водоприемного окна вниз по течению основного водотока относительно устройства для защиты водозабора.
По п.2 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий квадратной формы позволит получить несколько мусорорыбоотводящих течений.
По п.3 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий круглой формы позволит получить тот же эффект, что и в случае п.2, однако в этом случае мусорорыбоотводящее течение будет иметь более равномерное поле скоростей по всей площади пропускного отверстия.
По п.4 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий прямоугольной формы позволит сформировать пропускные отверстия любой ширины. В этом случае получим одно или несколько мусорорыбоотводящих течений любой ширины, вплоть до ширины большей ширины водозаборного отверстия.
По п.5 формулы изобретения. Выполнение расположенной ниже по течению грани водонепроницаемой стенки параллельно плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна позволит сформировать более равномерную структуру течения во внутренней области устройства для защиты водозабора, что улучшит очистку фильтрующего экрана водоприемного окна от осевшего на ней мусора, водорослей и образований.
По п.6 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке меньшей ширины по сравнению с шириной водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области устройства для защиты водозабора меньшей ширины, чем водозаборное течение. В этом случае мусорорыбоотводящее течение не окажет никакого влияния на работу водозабора.
По п.7 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке одинаковой ширины по сравнению с шириной водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области устройства для защиты водозабора одинаковой ширины, как и водозаборное течение. При этом мусорорыбоотводящее течение охватит всю ширину водоприемного окна.
По п.8 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке большей ширины по сравнению с шириной водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области устройства для защиты водозабора большей ширины, чем водозаборное течение. В этом варианте мусорорыбоотводящее течение охватит всю внутреннюю область устройства для защиты водозабора.
По п.9 формулы изобретения. Выполнение верхней и нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение на одном уровне с водозаборным течением.
По п.10 формулы изобретения. Выполнение верхней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выше уровня верхней кромки водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение выше уровня водозаборного течения.
По п.11 формулы изобретения. Выполнение нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке ниже уровня нижней кромки водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение ниже уровня водозаборного течения.
По п.12 формулы изобретения. Выполнение верхней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выше уровня верхней кромки водоприемного окна и выполнение нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке ниже уровня нижней кромки водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение выше и ниже уровня водозаборного течения.
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции устройства для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - схема устройства для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора на виде в плане;
фиг.2 - то же, выполнено несколько пропускных отверстий;
фиг.3 - то же, расположенная ниже по течению грань водонепроницаемой стенки выполнена параллельно плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна;
фиг.4 - то же, пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено одинаковой ширины по сравнению с шириной водоприемного окна;
фиг.5 - то же, пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено большей ширины по сравнению с шириной водоприемного окна;
фиг.6 - схема устройства для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора на разрезе вертикальной плоскостью, пропускное отверстие выполнено на одном уровне с водоприемным окном;
фиг.7 - то же, верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна;
фиг.8 - то же, нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна;
фиг.9 - то же, верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна, при этом нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке также выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна;
фиг.10 - вид на пропускные отверстия в водонепроницаемой стенке со стороны основного водотока, пропускные отверстия выполнены квадратной формы;
фиг.11 - то же, пропускные отверстия выполнены круглой формы;
фиг.12 - то же, пропускные отверстия выполнены прямоугольной формы;
фиг.13 - схема работы на виде в плане устройства для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора с одним пропускным отверстием;
фиг.14 - то же, с несколькими пропускными отверстиями.
Устройство для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора размещают рядом с береговой кромкой 1 основного водотока 2 (фиг.1-5, 13-14). Устройство включает в себя водонепроницаемую стенку 3, ограждающую водоприемное окно 4 от основного водотока 2. Водонепроницаемая стенка 3 устройства для защиты водозаборного сооружения представляет собой двухгранную поверхность с одним ребром, которая на виде в плане имеет форму ломаной линии, состоящей из двух звеньев, образующих между собой линейный угол α двухгранного угла, причем водонепроницаемая стенка 3 этим двухгранным углом α обращена по направлению к основному водотоку 2. Один конец ломаной линии соединен с береговой кромкой 1 основного водотока выше по течению относительно водоприемного окна 4, а второй конец остается свободным, образуя с береговой кромкой 1 основного водотока 2 ниже по течению относительно водоприемного окна 4 узкий пролив 5. Расположенная выше по течению грань водонепроницаемой стенки 3 образует на виде в плане с расположенной выше по течению береговой кромкой 1 тупой угол β, меньший 180°. В расположенной ниже по течению грани водонепроницаемой стенки 3 напротив водоприемного окна 4 выполнены одно (фиг.фиг.1, 3-5, 13) или несколько пропускных отверстий 6 (фиг.2, 14) с системами струеобразующих насадков 7 (фиг.6-9), причем струеобразующие насадки 7 пропускных отверстий 6 расположены со стороны основного водотока 2 и направлены в сторону основного водотока 2. Роль экранирующих стенок 8 заградительного козырька играют грани выходной части пропускного отверстия 6 (фиг.6-12). Питание струеобразующих насадков 7 осуществляют посредством раздающих коллекторов 9, выполненных в водонепроницаемой стенке 3 (фиг.6-9).
Кроме того, пропускные отверстия 6 могут быть выполнены квадратной формы (фиг.10).
Помимо того, пропускные отверстия 6 могут быть выполнены круглой формы (фиг.11).
Кроме того, пропускные отверстия 6 могут быть выполнены прямоугольной формы (фиг.12).
Помимо того, расположенная ниже по течению грань водонепроницаемой стенки 3 может быть выполнена параллельно плоскости фильтрующего экрана 10 водоприемного окна 4 (фиг.3).
Кроме того, пропускное отверстие 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено меньшей ширины по сравнению с шириной водоприемного окна 4 (фиг.3).
Помимо того, пропускное отверстие 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено одинаковой ширины по сравнению с шириной водоприемного окна 4 (фиг.4).
Кроме того, пропускное отверстие 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено большей ширины по сравнению с шириной водоприемного окна 4 (фиг.5).
Помимо того, верхняя и нижняя кромки пропускного отверстия 6 в водонепроницаемой стенке 3 могут быть выполнены на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна 4 (фиг.6).
Кроме того, верхняя кромка пропускного отверстия 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна 4 (фиг.7).
Помимо того, нижняя кромка пропускного отверстия 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна 4 (фиг.8).
Кроме того, верхняя кромка пропускного отверстия 6 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна 4, при этом нижняя кромка пропускного отверстия 6 в водонепроницаемой стенке 3 также может быть выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна 4 (фиг.9).
Устройство для защиты водозабора от попадания в него рыб и мусора работает следующим образом.
При включении насосной станции 11 для забора воды потребителю формируется водозаборное течение 12 (фиг.13-14). Малую часть расхода для нужд потребления отбирают и подают через раздающие коллекторы 9, выполненные внутри водонепроницаемой стенки 3, в систему струеобразующих насадков 7 пропускных отверстий 6, которые формируют гидравлические струи 13 (фиг.6-14). Гидравлические струи 13, взаимодействуя между собой, образуют в зависимости от количества пропускных отверстий 6 один (фиг.13) или несколько суммарных потоков 14 (фиг.14). Суммарные потоки 14 со стороны основного водотока 2 за водонепроницаемой стенкой 3 формируют транзитное мусорорыбоотводящее течение 15. Мусорорыбоотводящее течение 15 выводит через пропускное отверстие 6 рыб и ее молодь, а также мусор, попавший во внутреннюю область 16 устройства для защиты водозабора, вниз по течению основного водотока 2 относительно устройства для защиты водозабора. Кроме того, водозаборное 12 и мусорорыбоотводящее 15 течения способствуют образованию во внутренней области 16 устройства для защиты водозабора водоворотной области 17, которая отделяет осевший мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана 10 водоприемного окна 4. Отделенный мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана 10 также посредством мусорорыбоотводящего течения 15 выводится вниз по течению основного водотока 2 относительно устройства для защиты водозабора. Забор воды потребителю осуществляется через узкий пролив 5 из водоворотной области 18, образованной мусорорыбоотводящим течением 15, которая свободна от наличия рыбы и мусора.
Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить компоновку водозабора, повысить надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозабор. При реализации устройства для защиты водозабора не требуется применение сетчатых экранов и движущихся элементов, травмирующих рыб. В случае использования данного устройства защищаемая и отводимая на безопасные участки водоема рыба и ее молодь не травмируется и остается жизнеспособной.
Источники информации
4
1. А.с. 1191517 СССР, МПК Е02В 8/08. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения / В.А.Кулябко, А.А.Сивков, В.М.Синявская, Е.Н.Гаврилов (СССР). - № 3730505/29-15; заявлено 20.04.84; Опубл. 15.11.85, Бюл. № 42. - 3 с.
7
2. Пат. 2245413 РФ, МПК Е02В 8/08, 9/04. Способ управления режимом водоотбора и устройство его осуществляющее / Н.А.Иванова, В.Н.Шкура, В.Н.Шкура, А.А.Чистяков (РФ). - № 2003113371/03; заявлено 06.05.2003; опубл. 27.01.2005, Бюл. № 2. - 8 с.
7
3. Пат. 2250298 РФ, МПК Е02В 8/08. Способ транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод и рыбомусороотводное устройство его осуществляющее / А.А.Чистяков, А.В.Новойдарский, В.Н.Шкура (РФ). - № 2003121539/03; заявлено 10.07.2003; опубл. 20.04.2005, Бюл. № 11. - 13 с.
8
4. Пат. 2337210 РФ, МПК Е02В 8/08. Входной оголовок рыбохода / О.Г.Введенский (РФ). - № 2007106987/03 РФ; заявлено 26.02.2007; опубл. 27.10.2008, Бюл. № 30. - 9 с.