рыбоходно-нерестовый канал

Формула изобретения

Рыбоходно-нерестовый канал, включающий водопроводящий тракт, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, выполненный в виде канала с поперечным сечением полигональной формы, элементы усиленной шероховатости и естественную растительность, поярусно расположенные на пойменной и русловой частях поперечного сечения канала, отличающийся тем, что канал водопроводящего тракта выполнен по длине с двумя вариантами поперечного сечения: первый - с центральной русловой частью, расположенной между двумя пойменными частями, а второй - с двумя русловыми частями, соединенными центральной пойменной частью, расположенной вдоль центральной продольной оси канала, и с несколькими сопрягающими дно двух вариантов поперечного сечения канала участками, соединяющими дно русловой части и дно пойменных частей одного варианта поперечного сечения канала соответственно с дном пойменной части и с дном русловых частей другого варианта поперечного сечения канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Известен рыбоходно-нерестовый канал [1], включающий шлюз-регулятор, расположенный в головной части, соединенной с верхним бьефом, водопроводящий тракт, соединяющий головную часть с устьевой частью и с нижним бьефом, и элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по всей его длине.

Недостатком данного сооружения является отсутствие равновероятных условий для нереста рыб, обитающих у дна и в поверхностных горизонтах потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходно-нерестовый канал [2], включающий водопроводящий тракт, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, выполненный в виде канала с поперечным сечением полигональной формы, элементы усиленной шероховатости и естественную растительность, поярусно расположенные на пойменной и русловой частях поперечного сечения канала.

Недостатком данного сооружения является недостаточно эффективное гашение кинетической энергии потока, вследствие чего длина канала является более протяженной.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном тракте для гашения кинетической энергии потока для сокращения общей длины канала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

За счет формирования компоновки рыбоходного тракта в виде участков канала с полигональным поперечным сечением и сопрягающих участков удается совместить по длине канала два варианта поперечного сечения: первый - с центральной русловой частью, расположенной между двумя пойменными частями, второй - с двумя русловыми частями, соединенными центральной пойменной частью, расположенной вдоль центральной продольной оси канала. Сопрягающие участки позволяют обеспечить сопряжение дна двух вариантов поперечного сечения канала благодаря устройству косых стенок и наклонного дна. Благодаря устройству по длине канала нескольких сопрягающих участков удается значительно снизить длину рыбоходного тракта (канала) за счет создаваемого гидравлического сопротивления потоку, проходящему по водопроводящей части рыбоходно-нерестового канала.

Поток, попадая на сопрягающий участок, испытывает одновременное влияние планового сужения (расширения) и вертикального расширения (сужения), при этом за счет переформирования как плановой, так и вертикальной эпюр скоростей и скоростного напора в зоне сопрягающего участка имеет место изменение отметок уровня воды и соответственно сопрягающий участок создает расчетный перепад между двумя соседними участками канала, имеющими различную форму поперечного сечения. Наличие нескольких сопрягающих участков, то есть перепадов по длине канала, позволяет при постоянном уклоне его дна значительно сократить общую длину канала (на 20-25%). При этом создаваемый перепад является таковым, что величина скорости потока в этом поперечном сечении незначительно превышает среднюю скорость потока, имеющую место на участках канала между сопрягающими участками. Кроме того, создаваемый перепад позволяет рыбе преодолевать этот скоростной "барьер" и, преодолев его, продолжать свое продвижение в сторону верхнего бьефа.

Кроме того, при переформировании расхода происходит переформирование плановой эпюры потока, при этом создается многоградиентная (реоградиентная) эпюра с широким спектром скоростей потока, реагируя на которую, рыба имеет возможность выбора наиболее благоприятных скоростных участков для дальнейшего своего продвижения в сторону верхнего бьефа.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбоходного тракта рыбоходно-нерестового канала. Графический материал, поясняющий новое конструктивное решение, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - рыбоходно-нерестовый канал, план;

фиг.2 - поперечный разрез А -А, вариант полигонального сечения канала с центральной русловой частью, соединенной с двумя пойменными частями;

фиг.3 - поперечный разрез Б -Б, вариант полигонального сечения канала с центральной пойменной частью, соединенной с двумя русловыми частями;

фиг.4 - фрагмент рыбоходного тракта с сопрягающим участком, изометрия;

фиг.5 - сопрягающий участок, изометрия.

Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт 1, головная 2 часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая 3 часть - с нижним бьефом, выполненный в виде канала с поперечным сечением полигональной формы, элементы усиленной шероховатости 4 и естественную растительность 5, поярусно расположенные на пойменной 6 и русловой 7 частях поперечного сечения канала. Канал водопроводящего тракта 1 выполнен по длине с двумя вариантами поперечного сечения: первый из которых - с центральной русловой частью 7, расположенной между двумя пойменными частями 6, второй - с двумя русловыми частями 7, соединенными центральной пойменной частью 6, расположенной вдоль центральной продольной оси канала, и с несколькими сопрягающими дно двух вариантов поперечного сечения канала участками 8, соединяющими дно русловой части 7 и дно пойменных частей 6 одного варианта поперечного сечения канала соответственно с дном пойменной части 6 и с дном русловых частей 7 другого варианта поперечного сечения канала.

Рыбоходно-нерестовый канал работает следующим образом.

Привлечение рыбы из нижнего бьефа в устьевую часть 3 рыбоходно-нерестового канала осуществляется подачей рабочего расхода из верхнего бьефа по водопроводящему тракту 1. Рыба, реагируя на создаваемые гидравлические условия, активно перемещается к входному оголовку и, заходя в устьевую часть 3, заходит в канал, где нерестится в случае наличия благоприятных условий, либо, преодолевая водопроводящий тракт 1 и головную часть 2, выходит в верхний бьеф для дальнейшего продвижения к местам нереста или нагула. Канал водопроводящего тракта 1 выполнен по длине с двумя вариантами поперечного сечения: первый из которых - с центральной русловой частью 7, расположенной между двумя пойменными частями 6 (фиг.2), второй - с двумя русловыми частями 7, соединенными центральной пойменной частью 6, расположенной вдоль центральной продольной оси канала (фиг.3), и с несколькими сопрягающими дно двух вариантов поперечного сечения канала участками 8, соединяющими дно русловой части 7 и дно пойменных частей 6 одного варианта поперечного сечения канала соответственно с дном пойменной части 6 и с дном русловых частей 7 другого варианта поперечного сечения канала. Для гашения избыточной кинетической энергии потока как на пойменной 6, так и на русловой 7 частях расположены элементы усиленной шероховатости 4, выполненные в виде параллелепипедов. Кроме того, свой вклад в гашение избыточной энергии потока вносит гидравлическое явление, называемое кинематическим эффектом взаимодействия безнапорного потоков русловой 7 и пойменной 6 частей поперечного сечения канала. При взаимодействии потоков русловой 7 и пойменной 6 частей в канале 1 наблюдается существенное уменьшение средних и поверхностных скоростей потока в русловой части 7 под влиянием потока пойменной части 6, одновременно с этим в прирусловом отсеке потока пойменной части 6, как правило, наблюдается некоторое увеличение скоростей.

Наличие естественной растительности на пойменных участках 6 создает возможность для нереста фитофильных рыб. Кроме того, за счет полигональной формы поперечного сечения канала 1 на пойменных участках 6 поток имеет температуру выше, чем на русловых участках 7, что также способствует выбору рыбами как зон перемещения по длине водопроводящего тракта 1, так и мест для их нереста.

За счет формирования рыбоходного тракта в виде двух вариантов канала с разным полигональным поперечным сечением и сопрягающих участков 8, соединяющих дно русловой части 7 и дно пойменных частей 6 одного варианта поперечного сечения канала соответственно с дном пойменной части 6 и с дном русловых частей 7 другого варианта поперечного сечения канала (фиг.4 и 5), удается совместить по длине канала два варианта поперечного сечения: первый - с центральной русловой частью 7, расположенной между двумя пойменными частями 6, второй - с двумя русловыми частями, соединенными центральной пойменной частью 7, расположенной вдоль центральной продольной оси водопроводящего тракта 1. Сопрягающие участки 8 позволяют обеспечить сопряжение дна двух вариантов поперечного сечения водопроводящего тракта 1 благодаря устройству косых стенок и наклонных участков дна. Благодаря устройству по длине водопроводящего тракта 1 нескольких сопрягающих участков 8 удается значительно снизить длину канала за счет создаваемого гидравлического сопротивления потоку, проходящему через рыбоходно-нерестовый канал. Поток, попадая на сопрягающий участок 8, испытывает одновременное влияние планового сужения (расширения) и вертикального расширения (сужения), при этом за счет переформирования как плановой, так и вертикальной эпюр скоростей и скоростного напора в зоне сопрягающего участка 8 имеет место изменение отметок уровня воды и, соответственно, сопрягающий участок 8 создает расчетный перепад между двумя соседними участками водопроводящего тракта 1, выполненными с различным поперечным сечением. Наличие нескольких сопрягающих участков 8, то есть локальных перепадов по длине канала, позволяет при постоянном уклоне его дна значительно сократить общую длину водопроводящего тракта (примерно на 20-25%). При этом создаваемый перепад является таковым, что величина средней скорости потока в этом поперечном сечении незначительно превышает среднюю скорость потока, имеющую место на участках канала, между сопрягающими участками 8. Кроме того, создаваемый перепад позволяет рыбе преодолевать этот скоростной "барьер" и, преодолев его, продолжать свое продвижение в сторону верхнего бьефа.

Кроме того, при переформировании расхода происходит переформирование плановой эпюры потока, при этом создается многоградиентная (реоградиентная) эпюра с широким спектром скоростей потока, реагируя на которую, рыба имеет возможность выбора наиболее благоприятных скоростных участков для дальнейшего своего продвижения в сторону верхнего бьефа.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1562397, Е 02 В 8/08, oп. БИ №17, 1990.

2. Свидетельство на полезную модель №13806, Е 02 В 8/08, oп. БИ №15, 2000.