СПОСОБ РАБОТЫ РЫБОПРОПУСКНЫХ ОТВЕРСТИЙ РЫБОХОДА И КОНСТРУКЦИЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЯЮЩАЯ
METHOD FOR OPERATION OF FISH PASS HOLES IN FISHWAY AND STRUCTURE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам и сооружениям, предназначенным для привлечения и перевода производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.
Известен способ привлечения и перевода рыб из нижнего бьефа гидроузла в верхний, предложенный Введенским О.Г. (патент РФ №2130991, кл. Е02В 8/08), и способ транспортировки жидкости с первого участка на второй вышерасположенный участок, предложенный Введенским О.Г. (патент РФ №2179265, кл. F04F 5/02), заключающиеся в формировании управляемого водного потока по всей длине рыбоходного тракта, зависящего от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов, а также вида пропускаемой рыбы, создаваемого в каждой камере рыбохода в результате подачи воды через струеобразующие насадки, расположенных по периметру рыбопропускного отверстия прямоугольной формы в разделительных стенках, делящих рыбоход на камеры, и направленных под углом друг к другу, в сторону верхнего бьефа, последующем формировании двух рядов затопленных гидравлических струй и создании при совместном взаимодействии этих гидравлических струй гидравлического сопротивления потоку, поступающему по рыбоходному тракту (камерам рыбохода) из верхнего бьефа, создавая тем самым благоприятные условия для прохода рыбы в сторону верхнего бьефа.
Наиболее близким по технологической схеме и достигаемому результату является способ пропуска рыбы через рыбоходный тракт рыбохода, предложенный Чистяковым А.А. (патент РФ №2236501, кл. Е02В 8/08), заключающийся в создании управляемого водного потока по всей длине рыбоходного тракта, при этом управляемый поток, зависящий от разницы уровней верхнего и нижнего бьефов и вида пропускаемой рыбы, создают в каждой камере рыбохода в результате подачи дополнительного расхода воды в систему струеформирующих насадков, размещенных выше и ниже продольной оси вплывного отверстия, расположенного в поперечной перегородке, и направленных под углом к друг к другу и в сторону верхнего бьефа, последующем формировании двух рядов затопленных гидравлических струй и создании при совместном взаимодействии этих гидравлических струй гидравлического сопротивления потоку, поступающему по рыбоходному тракту и камерам рыбохода из верхнего бьефа, и тем самым благоприятных условий для прохода рыбы через вплывное отверстие в сторону верхнего бьефа, причем гидравлические струи формируются непосредственно в вплывном отверстии поперечной перегородки или в автономных каналах, выполненных по всему периметру рыбопропускного отверстия, и могут являться предварительно закрученными, причем питание струеформирующих насадков может быть организовано при помощи насосов или же комплексно посредством насосов и обводного трубопровода из верхнего бьефа, используя кинетическую энергию перепада уровней воды верхнего и нижнего бьефов.
Недостатком данных способов является нестабильная структура основного потока в камерах рыбохода, характеризующаяся наличием большого количества вторичных течений, и, как следствие, высокая величина интенсивности турбулентности.
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 вышерасположенный участок, предложенная Введенским О.Г. и Поляниным А.Я. (патент РФ №2178480), 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.
Наиболее 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, выполненные 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, так же 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, причем часть камер рыбохода со стороны нижнего бьефа сообщена с верхним бьефом посредством напорного трубопровода, соединенного с системами струеформирующих насадков.
Недостатками данных конструкций рыбохода является низкая эффективность пропуска рыбы в сторону верхнего бьефа.
Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном тракте при минимальной величине интенсивности турбулентности, а также создание эффективных условий для продвижения рыб по длине рыбоходного тракта.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Благодаря подаче воды для питания струеобразующих насадков из части пространства камеры рыбохода, ограниченного боковой стенкой лотка (камеры) рыбохода, поперечной разделительной стенкой и боковой частью заградительного козырька рыбопропускного отверстия ближайшего к боковой стенке лотка (камеры) рыбохода, достигается оптимальная гидравлическая структура основного потока в камерах рыбохода, свободная от вторичных течений при минимальной величине интенсивности турбулентности.
По п.2 формулы изобретения. Размещение входного отверстия питающего насос трубопровода в нижней (донной) части боковой стенки лотка (камеры) рыбохода, вблизи поперечной разделительной стенки и за боковой частью заградительного козырька рыбопропускного отверстия ближайшего к боковой стенке лотка (камеры) рыбохода, позволяет создать эффективные условия для продвижения рыб по длине рыбоходного тракта.
По п.3 формулы изобретения. Оснащение входного отверстия питающего трубопровода рыбозаградительной решеткой позволяет предотвратить попадание рыбы во внутреннее пространство питающего трубопровода.
Решение поставленной задачи достигается путем реализации нового способа работы рыбопропускных отверстий рыбохода и создания новой конструкции рыбопропускных отверстий рыбохода. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на чертежах:
фиг.1 - общая схема рыбохода и его размещение в створе плотины гидроузла, рыбопропускные отверстия прямоугольной формы;
фиг.2 - то же, рыбопропускные отверстия квадратной формы;
фиг.3 - то же, рыбопропускные отверстия круглой формы;
фиг.4 - поперечная разделительная стенка, изометрия, вид на рыбопропускное отверстие со стороны верхнего бьефа, отверстие выполнено прямоугольной формы, входное отверстие питающего трубопровода без рыбозаградительной решетки;
фиг.5 - то же, входное отверстие питающего трубопровода оснащено рыбозаградительной решеткой;
фиг.6 - разрез входных отверстий питающего трубопровода и вид на рыбопропускные отверстия со стороны верхнего бьефа, отверстия выполнены квадратной формы;
фиг.7 - то же, отверстия выполнены круглой формы;
фиг.8 - схема работы и устройства рыбопропускных отверстий в поперечных разделительных стенках на разрезе;
фиг.9 - то же, на виде в плане для одного рыбопропускного отверстия;
фиг.10 - то же, для нескольких рыбопропускных отверстий.
Рыбоход (фиг.1-3) 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 рыбохода 2 устанавливают поперечные разделительные стенки 3, образующие камеры рыбохода. В разделительных стенках 3 выполняют рыбопропускные отверстия 4 прямоугольной (фиг.1), квадратной (фиг.2) или круглой (фиг.3) формы, оснащенные заградительными козырьками 5 (фиг.4-7), образованные экранирующими заградительными стенками, установленными по всему периметру пропускных (рыбопропускных) отверстий 4 параллельно осям распространения струй. Внутри заградительных козырьков 5 по периметрам рыбопропускных отверстий 4 расположены струеобразующие насадки 6 параллельно или под углом к оси рыбопропускного отверстия 4. Системы струеобразующих насадков 6 рыбопропускных отверстий 4 камер рыбохода соединены с раздающими коллекторами 7, которые, в свою очередь, связаны посредством напорных трубопроводов с насосом (не показан). Входное отверстие 8 питающего насос трубопровода размещают в нижней (донной) части боковой стенки 9 лотка 2 (камеры) рыбохода, вблизи поперечной разделительной стенки 3 и за боковой частью заградительного козырька 5 рыбопропускного отверстия 4 ближайшего к боковой стенке 9 лотка 2 (камеры) рыбохода (фиг.4, 6-7).
Помимо того, входное отверстие 8 питающего трубопровода оснащают рыбозаградительной решеткой 10 (фиг.5).
Способ работы рыбопропускных отверстий рыбохода осуществляется следующим образом.
Рабочая жидкость (вода) подается в насадки 6 из раздающих коллекторов 7, размещенных внутри разделительных стенок 3 (фиг.5, 8). При истечении воды через эти насадки 6 образуются ряды параллельных гидравлических струй 11, которые, взаимодействуя между собой, способствуют образованию перед рыбопропускными отверстиями 4 зон «частично равных давлений» 12 (эпюр противодавления) (фиг.8-10). Благодаря созданию зон «частично равных давлений» 12 обеспечивают пропуск производителей рыб через рыбопропускные отверстия 4 из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф. Зоны «частично равных давлений» 12 характеризуются достаточно высоким коэффициентом интенсивности турбулентности, наличием вторичных течений, а также образованием водоворотов. Для устранения этих нежелательных явлений, снижающих эффективность рыбопропуска, подачу воды для питания струеобразующих насадков 6 производят из части пространства камеры рыбохода, ограниченного боковой стенкой лотка 9 (камеры) рыбохода, поперечной разделительной стенкой 3 и боковой частью заградительного козырька 5 рыбопропускного отверстия 4 ближайшего к боковой стенке 9 лотка 2 (камеры) рыбохода (фиг.4, 9, 10). Это приводит к образованию всасывающих течений 13, движущихся к входным отверстиям 8 питающих насос трубопроводов, которые в определенной степени нормализуют структуру зон «частично равных давлений» 12 (фиг.8-10), делая гидравлическую структуру основного потока в камерах рыбохода оптимальной и свободной от вторичных течений при минимальной величине интенсивности турбулентности.
Рыбопропускные отверстия рыбохода работают следующим образом.
С началом заполнения рыбоходного тракта 1 водой (фиг.1-3) включают в работу насосы (не показаны), которые осуществляют подачу воды из камер рыбохода через входные отверстия 8 (фиг.4-7, 9, 10) по напорным трубопроводам к раздающим коллекторам 7 (фиг.4, 5, 8). Раздающие коллекторы 7 обеспечивают питание систем струеобразующих насадков 6, расположенных по периметрам рыбопропускных отверстий 4 в разделительных стенках 3. Системы струеобразующих насадков 6 образуют по периметрам рыбопропускных отверстий 4 гидравлические струи 11 (фиг.8-10), которые создают перед рыбопропускными отверстиями 4 со стороны верхнего бьефа зоны «частично равных давлений» (гидравлические сопротивления), способствующие самостоятельному и беспрепятственному проходу рыбы через все рыбопропускные отверстия 4 рыбохода из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф. Осуществление подачи воды для питания струеобразующих насадков 6 из части пространства камеры рыбохода, ограниченного боковой стенкой лотка 9 (камеры) рыбохода, поперечной разделительной стенкой 3 и боковой частью заградительного козырька 5 рыбопропускного отверстия 4 ближайшего к боковой стенке 9 лотка 2 (камеры) рыбохода (фиг.4, 9, 10), позволит в определенной степени нормализовать структуру зон «частично равных давлений» 12 (фиг.8-10), что очевидным образом создаст эффективные условия для продвижения рыб по длине рыбоходного тракта.
Несомненным достоинством технического решения конструкций рыбопропускных отверстий рыбохода является размещение входных отверстий 8 питающих насосы трубопроводов в нижних (донных) частях боковых стенок 9 лотка 2 (камер) рыбохода, вблизи поперечных разделительных стенок 3 и за боковой частью заградительных козырьков 5 рыбопропускных отверстий 4 ближайших к боковым стенкам 9 лотка 2 (камер) рыбохода (фиг.4, 6-7). Это позволит, кроме нормализации структуры зон «частично равных давлений» 12, также получить перед рыбопропускными отверстиями 4 со стороны верхнего бьефа дополнительные нисходящие потоки, которые будут дополнительно стимулировать рыб, находящихся в рыбоходе, на движение вверх по рыбоходу.
Предлагаемый способ работы рыбопропускных отверстий рыбохода и конструкция его осуществляющая позволяют создавать управляемое противодавление перед рыбопропускными отверстиями рыбохода такой структуры, которая в максимальной степени способствует самостоятельному и свободному проходу рыбы из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф.