СПОСОБ ЗАЩИТЫ РЫБ И ДРУГИХ ГИДРОБИОНТОВ ОТ ПОПАДАНИЯ В ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ, СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОЗАБОРА И РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА ОТ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАСТАНИЯ, РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF PROTECTING FISH AND OTHER AQUATIC ORGANISMS FROM ENTERING WATER INTAKE STRUCTURE, METHOD OF PROTECTING WATER INTAKE STRUCTURES AND FISH PROTECTION DEVICE FROM BIOLOGICAL FOULING, FISH PROTECTION DEVICE

Заявляемое техническое решение относится к области рыбного хозяйства и может быть использовано для направленного перемещения рыб, преимущественно для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор, а также для снижения степени обрастания биологическими организмами рыбозащитных устройств, трубопроводов и других элементов водозабора.
Известны конструкции фильтров водозаборных рыбозащитных, общим признаком которых является наличие фильтрующих воду сетчатых, перфорированных или жалюзийных поверхностей и других средств, препятствующих непосредственному контакту молоди рыб с этими поверхностями.
Конструктивные различия между известными фильтрами вызваны различными условиями их работы: по виду водоисточника, по режиму эксплуатации, по условиям применения и т.д.
Известен фильтр водозаборный рыбозащитный, фильтрующие поверхности которого образованы вертикальными, шевронными в поперечном сечении жалюзи, который выполнен в виде вертикальной трехгранной призмы, ребрами которой служат трубы с глубинными насосами, открытые внутрь призмы, а грани призмы выполнены в виде вертикальных смежных жалюзийных кассет, при этом вдоль каждой трубы смонтирована связанная с напорными трубопроводами насосов рыбоотводная флейта (см. патент РФ на полезную модель №36115, МПК Е02В 8/08, 2003).
Известен фильтр водозаборный рыбозащитный, плоские стенки водоприемной камеры которого образованы шевронными жалюзи и снабжены рыбоотводными флейтами, причем приемная камера имеет форму прямоугольного короба, одной стенкой которого служит стенка кессона буровой платформы с выведенной через нее внутрь камеры водозаборной трубой, против водоприемного отверстия которой смонтирован дефлектор (см. патент РФ на полезную модель №37997, МПК Е02В 8/08, 2003).
Известна конструкция фильтра водозаборного рыбозащитного, содержащего водозаборную камеру с фильтрующими жалюзийными стенками, образующими вертикальную призму, вмещающую по меньшей мере один погружной насос, и рыбоотводную флейту (см. патент РФ на полезную модель №43013, МПК Е02В 8/08, от 07.09.2004).
Известен фильтр водозаборный рыбозащитный, фильтрующим элементом которого служит набор гофрированных по длине жалюзийных пластин, гофры образованы последовательными плоскостями, состыкованными друг с другом под углом 60° (см. патент РФ на полезную модель №76653, МПК Е02В 8/08, от 01.02.2007).
Известен водозаборный рыбозащитный фильтр, содержащий по меньшей мере одну, преимущественно съемную кассету, фильтрующая поверхность которой образована наружной и внутренней параллельными жалюзийными поверхностями, у которых составляющие их пластины имеют противоположный угол наклона, шаг установки наружных пластин в два раза больше шага внутренних, а расстояние между наружной и внутренней поверхностями равно шагу внутренних пластин (см. патент РФ на изобретение №2313634, МПК Е02В 8/08, от 06.05.2006).
Известен рыбозащитный оголовок, представляющий собой пустотелый конус с водопроницаемой фильтрующей поверхностью, поверхность конуса выполнена жалюзийной, а пластины жалюзи ориентированы поперек образующих конуса и однонаправлено с углом их наклона (см. патент РФ на полезную модель №74137, МПК Е02В 8/08,2008).
Известно рыбозащитное устройство, содержащее по меньшей мере одну жалюзийную водоприемную поверхность, омываемую транзитным потоком потокообразователя и вмонтированную в оконный проем водоприемного сооружения, жалюзийная поверхность выполнена криволинейной, замещающей собой криволинейную поверхность оконного проема, а вектор омывающего ее суммарного потока касателен к кривой, характеризующей кривизну жалюзийной поверхности (см. патент РФ на полезную модель №85918, МПК Е02В 8/08, от 06.03.2009).
Известно комплексное рыбозащитное устройство, состоящее из водопроницаемого экрана, выполненного из фильтрующих элементов (кассет), и струегенераторов, представляющих собой коллекторы с водоструйными насадками для создания объемного гидравлического экрана. Фильтрующие элементы (кассеты) расположены под углом друг к другу и, соответственно, к подходному потоку и смыкаются, образуя вершину или конек устройства. Насадки струегенераторов расположены таким образом и под таким углом к фильтрующей поверхности фильтрующих элементов (кассет), что струи, исходящие из насадок струегенератора, омывают поверхность каждой из фильтрующих элементов (кассет) от основания к вершине и сходятся в вершине устройства, при этом точка смешения струй, исходящих из насадок струегенератора, может находиться на оси водоприемного окна или быть смещена в любую сторону от него, в вершине устройства, где смыкаются фильтрующие элементы (кассеты) и сходятся струи, истекающие из насадок струегенераторов, установлен обтекатель.
Устройство может дополнительно содержать рыбоотвод, установленный таким образом, чтобы локальный поток, направленный навстречу водозаборному потоку, с вовлеченной в него рыбой, попадал в рыбосборник и далее в рыбоотвод, обеспечивая дальнейшее перемещение рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника.
Устройство дополнительно может содержать струегенератор, установленный внутри обтекателя, при этом насадки струегенератора установлены таким образом, что истекающие из них струи направлены навстречу подходному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока, образуют центральную часть локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку, увеличивая энергию потока и способствуя дальнейшему отводу рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника (см. патент РФ на изобретение №2569836, МПК Е02В 8/08, 2014).
Известно комбинированное двухконтурное рыбозащитное устройство, состоящее из двухконтурного экрана и оснащенное потокообразователем. Фильтрующий водоприемный экран состоит из двух контуров. Первый контур экрана представляет собой набор из не менее двух потокоформирующих пластин, расположенных под углом от 1 до 179° к фильтрующей поверхности второго контура экрана. Между каждыми двумя смежными пластинами первого контура экрана и фильтрующей поверхностью, образованной пластинами второго контура экрана, образуется рыбоотводящий желоб (см. патент РФ на изобретение №2515682, МПК Е02В 8/08, 2012).
Недостатком таких устройств является недостаточно высокая эффективность их функционирования, такие устройства не способны снизить степень обрастания рыбозащитного устройства, трубопроводов и других подводных конструкций биоорганизмами, в результате чего необходимо сокращать интервалы между изъятием устройства и очисткой водозабора от обрастания или осуществлением подводной очистки водолазами, что приводит к дорогостоящему техническому обслуживанию водозабора, а также к увеличению риска выхода его оборудования и элементов из строя.
Обрастание рыбозащитного устройства биологическими организмами приводит к снижению площади втекания рыбозащитного устройства, увеличению скоростей втекания, неравномерному распределению скоростей втекания по фильтрующей поверхности устройства, привлекает рыб и других гидробионтов к водозаборному сооружению, представляя собой кормовую базу и место укрытия для рыб и других гидробионтов, что может привести к их гибели в результате попадания в водозаборное сооружение.
При отключении водозаборного сооружения, рыба может беспрепятственно заходить в зону действия водозабора в поисках укрытия и пищи, при этом при включении водозаборного сооружения в работу существует опасность попадания и гибели рыб в водозаборном сооружении.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности защиты рыб и других гидробионтов, обитающих в акватории действия водозаборного сооружения, и предотвращение их гибели вследствие попадания в водозабор, снижение степени биологического обрастания рыбозащитного устройства, элементов водозабора и других подводных конструкций (трубопроводов, кабелей и т.д.).
Поставленная задача достигается тем, что предложены:
1. Рыбозащитное устройство;
2. Способ защиты рыб и других гидробионтов от попадания в водозаборное сооружение;
3. Способ защиты конструкций водозабора и рыбозащитного устройства от биологического обрастания.
Рассмотрим предложенное рыбозащитное устройство, основным рабочим элементом которого является водопроницаемый экран.
Водопроницаемый экран может быть выполнен одноконтурным или двухконтурным (фиг. 1а-г), однорядным (фиг. 1а, г, е), двухрядным (фиг. 2б, в, д) или многорядным.
Водопроницаемый экран состоит из кассет 1. Кассета 1 состоит из элементов 2. Кассета 1 может быть выполнена однорядной, двухрядной или многорядной (фиг. 2), т.е. содержать в себе один и более рядов элементов 2 по горизонтали и по вертикали.
Водопроницаемый экран создает визуальный эффект преграды, непреодолимой для рыб. Одновременно водопроницаемый экран выполняет роль грубой решетки, препятствуя попаданию в водозабор крупного мусора, льда, шуги, которые могут вызвать выход из строя водозаборного оборудования.
Элементы 2 кассет 1 выполнены из материала, либо материалов, при взаимодействии которых с внешней средой происходит процесс гидролиза с образованием токсичных соединений на кассетах 1 (элементах 2) конструкции РЗУ.
Материалом может служить любой металл или сплав металлов.
Между кассетами 1 (элементами 2 кассет 1) водопроницаемого экрана происходит процесс гидролиза в результате взаимодействия материала, либо материалов с внешней средой, происходит изменение химического состава водной среды в месте размещения рыбозащитного устройства, что оказывает воздействие на обонятельные рецепторы рыб. Рыба реагирует на изменение химического состава водной среды, стремится самостоятельно выйти из зоны действия водозаборного сооружения, в результате повышается эффективность защиты обитающих в данной акватории молоди рыб, животных и других гидробионтов путем их отпугивания из зоны действия водозабора.
Изменение химического состава водной среды в месте размещения рыбозащитного устройства также оказывает влияние на простейшие, водоросли, личинки и прочие организмы, составляющие существенную часть обрастания, в зоне водозабора и размещаемого оборудования рыбозащитного устройства, снижая степень биологического обрастания конструкций водозабора и рыбозащитного устройства.
Например, при выполнении кассет 1 (элементов 2) водопроницаемого экрана устройства из медно-никелевого сплава, при взаимодействии медно-никелевого сплава с внешней средой (морской водой) происходит процесс гидролиза морской воды с выделением оксида меди, что замедляет процесс биологического обрастания конструкций водозабора и рыбозащитного устройства.
Материал выполнения каждой отдельной кассеты 1 (каждого отдельного элемента 2 в пределах одной кассеты 1) может различаться в пределах одного устройства, при этом кассеты 1 (элементы 2) будут изолированы друг от друга (фиг. 5). Например, за счет разности потенциалов различных металлов или сплавов металлов в пределах одного устройства, при их взаимодействии с внешней средой и друг с другом, происходит ускорение процесса гидролиза, т.е. изменение химического состава воды между кассетами 1 (элементами 2 кассет 1) водопроницаемого экрана происходит активнее.
Количество элементов 2 в одной кассете 1 может быть любым от 1 и более. Угол установки каждого отдельного элемента 2 к потоку может быть любым от 0° до 180° и различаться в пределах одной кассеты 1. Расстояние между каждыми двумя отдельно взятыми элементами 2 в пределах одной кассеты 1 может быть различным и различаться в пределах одного устройства. Элемент 2 может быть выполнен в виде пластины жалюзи, либо в виде стержня, либо в виде сетчатого полотна. Размер ячеи (сквозность) сетчатого полотна каждого отдельного элемента 2 составляет от 1 мм и более и может различаться в пределах одного устройства. Габаритные размеры, диаметр, геометрическая форма каждого отдельного элемента могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства, в сечении элемент может иметь круг, прямоугольник, треугольник, квадрат, многогранник, т.е. речь идет об обобщенной, а не о строгой его геометрической форме. Элемент 2 может быть выполнен кольцевым, прямолинейным, криволинейным, зигзагообразным и т.д. (фиг. 1, 2).
Рыбозащитное устройство может быть объемным и иметь любую конфигурацию, имея в сечении и круг, и треугольник, и квадрат, и многогранник, либо представлять собой плоскую конструкцию, т.е. речь идет не о конкретной, а об обобщенной его геометрической форме.
Устройство может дополнительно содержать потокообразователь 3 (фиг. 3-5) для образования транзитного потока, омывающего кассеты 1 водопроницаемого экрана. Количество потокообразователей 3 в составе устройства может быть от 1 и более. Место установки потокообразователя 3, количество насадок 4 в каждом отдельном потокообразователе 3, угол наклона каждой отдельной насадки 4 потокообразователя 3 к потоку могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства. Данные параметры выбираются в зависимости от гидравлических условий в месте работы водозабора и конфигурации водоприемника таким образом, чтобы обеспечить наиболее оптимальную работу устройства путем создания транзитного потока, омывающего кассеты 1 водопроницаемого экрана и обеспечивающего отвод молоди рыб, мусора, льда, шуги и биоорганизмов из зоны действия водозабора.
Потокообразователь 3 создает искусственный поток воды, направленный вдоль кассет 1 водопроницаемого экрана, со скоростями, значительно превышающими подходные скорости водозаборного потока к рыбозащитному устройству. Большинство защищаемых рыб при контакте с внешней границей струи проявляет реоградиентную реакцию и уходит из зоны действия водозабора. Оставшаяся молодь рыб, частицы мусора и взвеси, благодаря эжекционным свойствам струи, перемещаются струей за пределы ее активной части и зоны влияния водозабора. Кроме того, на водопроницаемом экране формируются турбулентные возмущения, которые вызывают у рыб оборонительную реакцию.
Жидкость, подаваемая из насадок 4 потокообразователя 3, может иметь различный химический состав и температуру в зависимости от технических характеристик водоприемника и гидротехнического сооружения в целом. Жидкость, подаваемая из насадок 4 каждого отдельного потокообразователя 3, либо из каждого отдельного насадка 4 каждого отдельного потокообразователя 3 может отличаться по температуре, химическому составу или по концентрации химического вещества в пределах одного устройства.
Изменение температуры, химического состава, либо концентрации химического вещества в воде может осуществляться при помощи инжектирования химического вещества определенной концентрации или жидкости определенной температуры в потокообразователь 3 или непосредственно в каждый отдельный насадок 4 потокообразователя 3, либо способом дозирования с использованием дополнительных устройств. При этом изменение химического состава, концентрации химического вещества, температуры жидкости, подаваемой из насадок 4 потокообразователя 3, может осуществляться непосредственно в потокообразователе 3, либо в каждом отдельном насадке 4 потокообразователя 3, либо в дополнительной камере или устройстве за пределами потокообразователя (не показано).
Изменение температуры, химического состава, либо концентрации химического вещества в воде в месте размещения рыбозащитного устройства оказывает воздействие на обонятельные рецепторы рыб. Рыба реагирует на изменение химического состава водной среды, стремится самостоятельно выйти из зоны действия водозаборного сооружения, в результате повышается эффективность защиты обитающих в данной акватории молоди рыб, животных и других гидробионтов путем их отпугивания из зоны действия водозабора.
Изменение температуры, химического состава, либо концентрации химического вещества в воде водной среды в месте размещения рыбозащитного устройства также оказывает влияние на простейшие, водоросли, личинки и прочие организмы, составляющие существенную часть обрастания, в зоне водозабора и размещаемого оборудования рыбозащитного устройства, снижая степень биологического обрастания конструкций водозабора и рыбозащитного устройства.
Устройство может дополнительно содержать потокоформирующие элементы, устанавливаемые за водопроницаемым экраном или перед ним.
Расстояние между водопроницаемым экраном и потокоформирующими элементами может быть любым. Конфигурация, форма, размеры, шаг установки, угол наклона к потоку каждого отдельного потокоформирующего элемента могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства. Данные параметры выбираются в зависимости от гидравлических условий и ихтиологической ситуации в месте работы водозабора, технических характеристик и конфигурации водоприемника.
Отличительными признаками заявленного технического решения являются то, что элементы кассет водопроницаемого экрана выполнены из материала, либо материалов, при взаимодействии которых с внешней средой происходит процесс гидролиза с образованием токсичных соединений на кассетах (элементах) конструкции РЗУ, происходит изменение химического состава водной среды в месте размещения рыбозащитного устройства, что оказывает воздействие на обонятельные рецепторы рыб и других гидробионтов, способствуя их уходу из зоны действия водозаборного сооружения, и оказывает влияние на простейшие, водоросли, личинки и прочие организмы, составляющие существенную часть обрастания, в зоне водозабора и размещаемого оборудования рыбозащитного устройства, снижая степень биологического обрастания конструкций водозабора и рыбозащитного устройства. Материал каждой отдельной кассеты (каждого отдельного элемента в пределах одной кассеты) может различаться в пределах одного устройства, при этом кассеты будут (элементы) изолированы друг от друга.
Водопроницаемый экран может быть выполнен одноконтурным или двухконтурным, однорядным, двухрядным или многорядным. Кассета может быть выполнена однорядной, двухрядной или многорядной, т.е. содержать в себе один и более рядов элементов по горизонтали и по вертикали. Количество элементов в одной кассете может быть любым от 1 и более. Угол установки каждого отдельного элемента к потоку может быть любым от 0 до 180° и различаться в пределах одной кассеты. Элемент может быть выполнен в виде пластины жалюзи, либо в виде стержня, либо в виде сетчатого полотна, при этом габаритные размеры, диаметр, геометрическая форма каждого отдельного элемента могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства. Расстояние между каждыми двумя отдельно взятыми элементами в пределах одной кассеты может быть различным и различаться в пределах одного устройства. Элемент может быть выполнен кольцевым, прямолинейным, криволинейным, зигзагообразным и т.д.
Устройство может дополнительно содержать потокообразователь для образования транзитного потока, омывающего кассеты водопроницаемого экран. Место установки потокообразователя, количество насадок в каждом отдельном потокообразователе, угол наклона каждой отдельной насадки потокообразователя к потоку могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства. Жидкость, подаваемая из насадок каждого отдельного потокообразователя, либо из каждого отдельного насадка каждого отдельного потокообразователя может отличаться по температуре, химическому составу или по концентрации химического вещества в пределах одного устройства.
Изменение температуры, химического состава, либо концентрации химического вещества в воде может осуществляться при помощи инжектирования химического вещества определенной концентрации или жидкости определенной температуры в потокообразователь или непосредственно в каждый отдельный насадок потокообразователя, либо способом дозирования с использованием дополнительных устройств. При этом изменение химического состава, концентрации химического вещества, температуры жидкости, подаваемой из насадок потокообразователя, может осуществляться непосредственно в потокообразователе, либо в каждом отдельном насадке потокообразователя, либо в дополнительной камере или устройстве за пределами потокообразователя.
Устройство может дополнительно содержать потокоформирующие элементы, устанавливаемые за водопроницаемым экраном или перед ним. Расстояние между водопроницаемым экраном и потокоформирующими элементами может быть любым. Конфигурация, форма, размеры, шаг установки, угол наклона к потоку каждого отдельного потокоформирующего элемента могут быть любыми и различаться в пределах одного устройства.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами:
на фиг. 1 схематически показаны частные случаи исполнения водопроницаемого экрана двухконтурным, когда кассета 1 выполнена однорядной, двухрядной, а элемент 2 выполнен прямолинейным, зигзагообразным, криволинейным, кольцевым;
на фиг. 2 схематически показаны частные случаи исполнения кассеты 1 одноконтурного водопроницаемого экрана, когда кассета выполнена однорядной, двухрядной, а элемент 2 выполнен кольцевым, прямолинейным, криволинейным, зигзагообразным;
на фиг. 3 схематически показан частный случай исполнения рыбозащитного устройства, когда устройство выполнено объемным, шестигранным в сечении, содержит одноконтурный шестигранный водопроницаемый экран, каждая кассета 1 выполнена однорядной и состоит из нескольких элементов, устройство дополнительно содержит потокообразователь 3 с насадками 4;
на фиг. 4 схематически показан частный случай исполнения рыбозащитного устройства, когда устройство выполнено объемным, шестигранным в сечении, содержит одноконтурный шестигранный водопроницаемый экран, каждая кассета 1 выполнена шестигранной и состоит из одного элемента, устройство дополнительно содержит потокообразователь 3 с насадками 4;
на фиг. 5 схематически показан частный случай исполнения рыбозащитного устройства, когда устройство выполнено объемным, цилиндрическим, круглым в сечении, содержит одноконтурный цилиндрический водопроницаемый экран, каждая кассета 1 выполнена однорядной и состоит из одного кольцевого элемента 2, элементы в пределах устройства изолированы друг от друга, устройство дополнительно содержит потокообразователь 3 с насадками 4.
Технический результат предложенного технического решения проявляется в повышении эффективности защиты рыб, равномерному распределению скоростей втекания по фильтрующей поверхности устройства, повышении надежности устройства, увеличении срока службы устройства, увеличении интервала между проведением технического обслуживания и очистки конструкций рыбозащитного устройства и элементов водозабора от биологических организмов, снижении затрат на проведение технического обслуживания рыбозащитного устройства и оборудования водозаборного сооружения в целом.
Поставленная задача, заключающаяся в повышении эффективности защиты рыб и других гидробионтов, обитающих в акватории действия водозаборного сооружения, и предотвращении их гибели вследствие попадания в водозабор, снижении степени биологического обрастания конструкций рыбозащитного устройства, элементов водозабора и других подводных конструкций (трубопроводов, кабелей и т.д.), выполнена.
Применение заявляемого технического решения позволяет использовать известные в промышленности элементы.