способ формирования привлекающего рыбу потока (варианты) и оголовок рыбопропускного сооружения

Формула изобретения

1. Способ формирования привлекающего рыбу потока, состоящий в повороте жалюзийных пластин на заданный угол по отношению к продольной оси рыбопропускного сооружения, подаче рабочего расхода воды на привлечение посредством открытия блока питания на заданную величину и формировании внешних границ привлекающего потока, отличающийся тем, что при формировании внешних границ привлекающего потока в крайние жалюзийные пластины подают дополнительный расход воды со скоростями, превышающими критическую скорость плавания рыб, подлежащих привлечению в рыбопропускное сооружение, при этом на время перевода накопленных рыб в верхний бьеф подачу дополнительного расхода в крайние жалюзийные пластины не прекращают, обеспечивая непрерывность процесса привлечения рыб в сооружение и стабильность формирования внешних границ привлекающего рыбу потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при подаче дополнительного расхода гидравлические струи, истекающие из выпускных отверстий торцевых частей жалюзийных пластин, обращенных в сторону нижнего бьефа, предварительно насыщают воздухом из атмосферы, формируя водовоздушные гидравлические струи.

3. Способ формирования привлекающего рыбу потока, состоящий в повороте жалюзийных пластин на заданный угол по отношению к продольной оси рыбопропускного сооружения, подаче рабочего расхода воды на привлечение посредством открытия блока питания на заданную величину и формировании внешних границ привлекающего потока, отличающийся тем, что при формировании внешних границ привлекающего потока во все жалюзийные пластины подают дополнительный расход воды со скоростями, превышающими критическую скорость плавания рыб, подлежащих привлечению в рыбопропускное сооружение, формируя многоградиентную плановую эпюру скоростей на входе в рыбопропускное сооружение, при этом на время перевода накопленных рыб в верхний бьеф подачу дополнительного расхода в жалюзийные пластины не прекращают, обеспечивая непрерывность процесса привлечения рыб в сооружение и стабильность формирования внешних границ привлекающего рыбу потока.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при подаче дополнительного расхода гидравлические струи, истекающие из выпускных отверстий торцевых частей жалюзийных пластин, обращенных в сторону нижнего бьефа, предварительно насыщают воздухом из атмосферы, формируя водовоздушные гидравлические струи.

5. Оголовок рыбопропускного сооружения, включающий жалюзийную систему с вертикальными жалюзийными пластинами, закрепленными на осях вращения, установленную во входном створе лотка рыбоходного тракта с возможностью поворота жалюзийных пластин под острым углом к продольной оси рыбопропускного сооружения посредством привода, отличающийся тем, что крайние жалюзийные пластины и оси их вращения, примыкающие к боковым стенкам лотка, выполнены полыми и сообщены друг с другом, при этом полые оси соединены с обводными галереями, запитанными из верхнего бьефа, а вертикальные торцевые части крайних жалюзийных пластин, обращенных в сторону нижнего бьефа, выполнены с выпускными отверстиями.

6. Оголовок по п.5, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены дискретно по высоте жалюзийных пластин.

7. Оголовок по п.6, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены круглой формы.

8. Оголовок по п.6, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены прямоугольной формы.

9. Оголовок по п.5, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены в виде вертикальной щели.

10. Оголовок по п.7, отличающийся тем, что выпускные отверстия снабжены насадками, выполненными соосно выпускным отверстиям.

11. Оголовок по п.7, отличающийся тем, что торцевая часть жалюзийных пластин, обращенная в сторону нижнего бьефа, снабжена перфорированными коробами с насадками, причем перфорированные короба закреплены вдоль торцевой части жалюзийных пластин с образованием воздухоподводящей полости, сообщенной с атмосферой, при этом насадки закреплены на внутренней поверхности перфорированных коробов, а отверстия насадков, перфорированных коробов и торцевых частей жалюзийных пластин расположены соосно.

12. Оголовок по п.5, отличающийся тем, что жалюзийные пластины и их оси, расположенные между крайними жалюзийными пластинами, примыкающими к боковым стенкам лотка, выполнены полыми и сообщены раздающим коллектором с обводными галереями, при этом их торцевые части выполнены с выпускными отверстиями.

13. Оголовок по п.12, отличающийся тем, что выпускные отверстия расположены дискретно по высоте жалюзийных пластин.

14. Оголовок по п.12, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены круглой формы.

15. Оголовок по п.12 или 13, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены прямоугольной формы.

16. Оголовок по п.12, или 13, или 14, отличающийся тем, что выпускные отверстия снабжены насадками, выполненными соосно выпускным отверстиям.

17. Оголовок по п.12, отличающийся тем, что выпускные отверстия выполнены в виде вертикальной щели.

Описание изобретения к патенту

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

Наиболее близким по технологической схеме является способ формирования привлекающего рыбу потока [1], состоящий в повороте жалюзийной системы на заданный угол по отношению к продольной оси рыбопропускного сооружения, подаче рабочего расхода воды на привлечение посредством открытия блока питания на заданную величину и формирования внешних границ привлекающего потока.

Недостатком данного способа является низкая степень управляемости внешними границами привлекающего рыбу потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оголовок рыбопропускного сооружения [1], включающий жалюзийную систему с вертикальными жалюзийными пластинами, закрепленными на осях вращения, установленную во входном створе лотка рыбоходного тракта с возможностью поворота жалюзи под острым углом к продольной оси рыбопропускного сооружения посредством привода.

Недостатком данного оголовка является низкая эффективность управления местоположением внешних границ привлекающего рыбу потока.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий на входе в рыбопропускное сооружение, обеспечивающих формирование стабильных внешних границ привлекающего рыбу потока.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. При формировании привлекающего рыбу потока жалюзийные пластины поворачивают под острым углом к продольной оси рыбопропускного сооружения и, тем самым, создают благоприятные гидравлические условия для направления рыбы ко входу в рыбоходный тракт. Для стабилизации местоположения внешних границ привлекающего "шлейфа" на фоне гидравлической структуры водосбросного фронта служба эксплуатации осуществляет подачу дополнительного расхода в крайние жалюзийные пластины. При этом скорость в создаваемых гидравлических струях превышает критическую скорость плавания рыб, подлежащих пропуску в верхний бьеф, что позволяет стабилизировать внешние границы привлекающего "шлейфа". С учетом величины средней скорости потока на водосбросе скорость в создаваемых гидравлических струях может корректироваться для поддержания заданных координат внешних границ привлекающего потока, что позволяет привлекать рыбу из мест с максимальной ее концентрацией, расположенных в зоне поисков нижнего бьефа.

На время перевода рыб в верхний бьеф гидроузла (относится к рыбопропускным сооружениям типа рыбоподъемников и рыбопропускных шлюзов) подача дополнительного расхода не прекращается, что обеспечивает создание непрерывного привлечения рыбы ко входу в рыбопропускное сооружение и стабильность формирования привлекающего потока и его внешних границ.

По п.2 формулы изобретения. Насыщение гидравлических струй воздухом из атмосферы позволяет имитировать поток водосброса, который также интенсивно насыщен воздухом и привлекает рыбу к затворам водосбросной плотины гидроузла. Кроме того, при повышенной концентрации рыб, обитающих в поверхностных горизонтах водотока, водо-воздушные струи формируют привлекающий поток у поверхности за счет увлечения массы дополнительного расхода к поверхности (эффект флотации).

По п.3 формулы изобретения. Технология формирования привлекающего рыбу потока согласно варианту способа во многом аналогична базовому варианту. Основное отличие состоит в следующем. Подача дополнительного расхода во все жалюзийные пластины позволяет усилить мощность привлекающего рыбу потока, а также создать многоградиентную (реоградиентную) плановую эпюру скоростей, которая предоставляет рыбе возможность выбора приемлемых скоростных участков для продвижения вперед. При производстве операции перевода рыбы в верхний бьеф этот вариант не только обеспечивает непрерывность процесса привлечения рыбы, но и усиливает мощность привлекающего "шлейфа".

По п.4 формулы изобретения. Насыщение гидравлических струй воздухом из атмосферы позволяет имитировать поток водосброса, который также интенсивно насыщен воздухом и привлекает рыбу к затворам водосбросной плотины гидроузла. Кроме того, при повышенной концентрации рыб, обитающих в поверхностных горизонтах водотока, водо-воздушные струи формируют привлекающий поток у поверхности за счет увлечения массы дополнительного расхода к поверхности (эффект флотации).

По п.5 формулы изобретения. Выполнение крайних жалюзийных пластин и их осей полыми позволяет посредством обводных галерей подавать в их внутреннее пространство дополнительный расход воды на привлечение рыбы и формировать внешние границы привлекающего рыбу потока. Наличие на торцевых частях жалюзи, обращенных в сторону нижнего бьефа, выпускных отверстий позволяет формировать гидравлические струи, формирующие привлекающий поток.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение выпускных отверстий дискретно по высоте жалюзийных пластин дает возможность формировать локальные гидравлические струи с высокими скоростями и одновременно дает возможность рыбе перемещаться в лоток рыбоходного тракта.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение выпускных отверстий круглой формы позволяет использовать классическую форму поперечного сечения гидравлических струй - затопленные осесимметричные струи, имеющие высокие параметры при своем распространении в потоке.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение выпускных отверстий прямоугольной формы, расположенных вертикально, позволяет подавать дополнительный расход узкими потоками, что не мешает рыбе преодолевать вплывное отверстие, сформированное жалюзийной системой.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение выпускных отверстий в виде вертикальной щели является вариантом, при этом поток равномерно распределяется по глубине и формирует равномерное распределение как по глубине, так и по ширине входного оголовка рыбоходного тракта.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение выпускных отверстий круглой формы с насадками увеличивает эффективность формирования начальных участков гидравлических струй, их характеристики и, в том числе, дальность воздействия (распространения) на внешний поток.

По п.11 формулы изобретения. Снабжение вертикальных торцевых частей жалюзи, обращенных в сторону нижнего бьефа, перфорированными коробами, причем короба закреплены вдоль торцевой части жалюзи с образованием воздухоподводящей полости, в которой расположены насадки, закрепленные на внутренней поверхности коробов, позволяет эжектировать воздух из атмосферы. Гидравлические струи в начальном этапе своей работы (4-8 секунд) выкачивают объем жидкости из воздухоподводящей полости, а затем, эжектируют воздух, поступающий из атмосферы, при этом на выходе из насадков формируются водовоздушные гидравлические струи (эффект см. п.2 и п.4 формулы, рассмотренный выше).

По п.12 формулы изобретения. Выполнение всех жалюзийных пластин полыми, а также их осей позволяет подавать дополнительный расход по всей ширине входного отверстия рыбоходного тракта, что повышает эффективность его распространения в нижнем бьефе гидроузла.

По п.13 формулы изобретения, (см. п.6 формулы, рассмотренный выше).

По п.14 формулы изобретения, (см. п.7 формулы, рассмотренный выше).

По п.15 формулы изобретения, (см. п.8 формулы, рассмотренный выше).

По п.16 формулы изобретения, (см. п.10 формулы, рассмотренный выше).

По п.17 формулы изобретения, (см. п.9 формулы, рассмотренный выше).

Решение поставленной задачи достигается путем реализации нового способа формирования привлекающего рыбу потока и его варианта, а также создания новой конструкции входного оголовка рыбопропускного сооружения. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - входной оголовок рыбопропускного сооружения, план;

фиг.2 - то же, в случае поворота жалюзийных пластин под заданным углом к продольной оси сооружения;

фиг.3 - конструкция жалюзийных пластин, поперечное сечение;

фиг.4 - входная часть оголовка, план, структура привлекающего рыбу течения в момент перевода накопленных рыб в верхний бьеф;

фиг.5 - то же, в случае подачи дополнительного расхода во все жалюзийные пластины;

фиг.6 - пластина жалюзи, вид со стороны нижнего бьефа, вариант круглых выпускных отверстий;

фиг.7 - жалюзийная пластина, вид со стороны нижнего бьефа, вариант прямоугольных выпускных отверстий;

фиг.8 - жалюзийная пластина, вид со стороны нижнего бьефа, вариант выпускного отверстия в виде вертикальной щели;

фиг.9 - жалюзийная пластина, вид со стороны нижнего бьефа, вариант круглых выпускных отверстий, снабженных насадками;

фиг.10 - жалюзийная пластина, вид со стороны нижнего бьефа, вариант с перфорированными коробами;

фиг.11 - разрез А-А на фиг.10, конструкция средства для подачи атмосферного воздуха для насыщения гидравлических струй воздухом;

фиг.12 - входная часть рыбопропускного сооружения, изометрия, система питания жалюзийных пластин;

фиг.13 - вариант жалюзийных пластин, все жалюзийные пластины работают на подачу дополнительного расхода, выпускные отверстия выполнены круглой формы;

фиг.14 - вариант жалюзийных пластин, все жалюзийные пластины работают на подачу дополнительного расхода, выпускные отверстия выполнены прямоугольной формы;

фиг.15 - вариант жалюзийных пластин, все жалюзийные пластины работают на подачу дополнительного расхода, выпускные отверстия в виде вертикальных щелей;

фиг.16 - структура привлекающего потока, план, формирование внешних границ.

Оголовок рыбопропускного сооружения включает жалюзийную систему 1 с вертикальными жалюзийными пластинами 2, закрепленными на осях 3 вращения, установленную во входном створе лотка 4 рыбоходного тракта с возможностью поворота жалюзийных пластин 2 под острым углом к продольной оси рыбопропускного сооружения посредством привода (не показан). Крайние жалюзийные пластины 2 и оси 3 их вращения, примыкающие к боковым стенкам лотка 4, выполнены полыми и сообщены друг с другом, при этом полые оси 3 соединены с обводными галереями 5, запитанными из верхнего бьефа, а вертикальные торцевые части 6 крайних жалюзийных пластин 2, обращенных в сторону нижнего бьефа, выполнены с выпускными отверстиями 7.

Кроме того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены дискретно по высоте жалюзийных пластин 2.

Помимо того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены круглой формы.

Кроме того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены прямоугольной формы.

Помимо того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены в виде вертикальной щели.

Кроме того, выпускные отверстия 7 могут быть снабжены насадками 8, выполненными соосно выпускным отверстиям 7.

Помимо того, торцевая часть 6 жалюзийных пластин 2, обращенная в сторону нижнего бьефа, может быть снабжена перфорированными коробами 9 с насадками 8, причем перфорированные короба 9 закреплены вдоль торцевой части 6 жалюзийных пластин 2 с образованием воздухоподводящей полости 10, сообщенной с атмосферой, при этом насадки 8 закреплены на внутренней поверхности перфорированных коробов 9, а отверстия насадков 8, перфорированных коробов 9 и торцевых частей 6 жалюзийных пластин 2 расположены соосно.

Кроме того, жалюзийные пластины 2 и их оси 3, расположенные между крайними жалюзийными пластинами 2, примыкающими к боковым стенкам лотка 4, могут быть выполнены полыми и сообщены раздающим коллектором 11 с обводными галереями 5, при этом их торцевые части 6 выполнены с выпускными отверстиями 7.

Помимо того, выпускные отверстия 7 могут быть расположены дискретно по высоте жалюзийных пластин 2.

Кроме того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены круглой формы.

Помимо того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены прямоугольной формы.

Кроме того, выпускные отверстия 7 круглой формы могут быть снабжены насадками 8, выполненными соосно выпускным отверстиям 7.

Помимо того, выпускные отверстия 7 могут быть выполнены в виде вертикальной щели.

Способ формирования привлекающего рыбу потока осуществляется следующим образом.

Одновременно с подачей основного расхода в лоток 4 рыбоходного тракта осуществляют подачу дополнительного расхода в крайние жалюзийные пластины 2, примыкающие к боковым стенкам лотка 4. При этом из выпускных отверстий 7 истекают гидравлические струи 12, которые формируют внешние границы привлекающего рыбу потока (фиг.1) и позволяют стабилизировать их плановое местоположение вне зависимости от изменения гидравлической структуры потока в нижнем бьефе (например, увеличение или уменьшение величины сбрасываемых расходов через водосбросную плотину гидроузла). Особенно это относится к варианту установки жалюзийных пластин 2 под углом при повороте жалюзийной системы 1 по отношению к продольной оси сооружения (фиг.2), когда привлекающий поток испытывает динамическое воздействие спутного потока, формируемого со стороны водосброса. Скорость в струях 12 выше критической скорости плавания рыб, подлежащих пропуску в верхний бьеф, что позволяет стабилизировать внешние границы привлекающего потока. В процессе перевода рыб в верхний бьеф (относится к рыбоподъемникам и рыбопропускным шлюзам - сооружениям с принудительным переводом рыб) подача дополнительного расхода в крайние жалюзийные пластины 2 не прекращается, что обеспечивает непрерывность процесса привлечения и стабильность формирования внешних границ привлекающего потока.

Возможна реализация способа в случае, когда гидравлические струи 12 предварительно насыщают воздухом из атмосферы. В этом случае привлекающий поток формируется в поверхностных горизонтах водотока нижнего бьефа для привлечения массовых скоплений рыб, обитающих преимущественно в поверхностных горизонтах.

Согласно варианту исполнения способа возможна его реализация в случае, когда дополнительный расход воды подают во все жалюзийные пластины 2, выполненные полыми и сообщающимися с полыми осями 3, которые, в свою очередь, соединены с раздающим коллектором 11, соединенным с обводными галереями 5. При этом на входе в лоток 4 рыбоходного тракта создается более мощное привлекающее течение, позволяющее как привлекать рыбу, так и стабилизировать привлекающий поток и его внешние границы 14 на фоне гидравлической структуры нижнего бьефа. Кроме того, данный вариант способа позволяет сформировать многоградиентную (реоградиентную) плановую эпюру скоростей, дающую рыбе возможность выбора наиболее благоприятных скоростей для продвижения в сторону рыбопропускного сооружения (фиг.5).

Оголовок рыбопропускного сооружения работает следующим образом.

Служба эксплуатации открывает затвор блока питания и в нижний бьеф через лоток 4 подается расход воды, формирующий привлекающий рыбу "шлейф" скоростей. Одновременно с этим по обводным галереям 5 также подается дополнительный расход воды, который распределяется в крайние жалюзийные пластины 2. Гидравлические струи, формируемые выпускными отверстиями 7, выполненными на торцевой части жалюзийных пластин 2, обращенных в сторону нижнего бьефа, позволяют стабилизировать плановое местоположение внешних границ привлекающего рыбу потока, а также интенсифицируют процесс привлечения рыб с разной плавательной способностью.

Выполнение выпускных отверстий 7 дискретно по высоте жалюзийных пластин 2 позволяет создать локальные гидравлические струи 12, которые при своем распространении позволяют рыбе перемещаться в потоке перед входом в лоток 4. Кроме того, струи 12 при своем дальнейшем распространении присоединяют в свое тело дополнительный расход воды, увеличивая общую массу потока, задействованного на привлечение рыбы.

Выполнение выпускных отверстий круглой формы (фиг.6) позволяет использовать классическую форму поперечного сечения затопленных осесимметричных струй и их характеристики для достижения поставленной цели - формирование привлекающего рыбу потока и благоприятных гидравлических условий перед входом в лоток 4.

Выполнение выпускных отверстий 7 прямоугольной формы (фиг.7) позволяет формировать плоские гидравлические струи 12, ориентированные в вертикальной плоскости, что не мешает рыбе при ее продвижении в зоне их влияния, а также способствует формированию привлекающего рыбу потока.

Выполнение выпускных отверстий 7 в виде вертикальной щели является вариантом исполнения отверстий 7 и значительно упрощает конструкцию водораздающей части жалюзийных пластин 2.

Снабжение выпускных отверстий 7 внешними насадками 8 позволяет повысить эффективность распространения гидравлических струй в потоке нижнего бьефа за счет формирования их начальных участков (длина насадков 5-6 диаметров выпускных отверстий).

Снабжение торцевых частей жалюзийных пластин 2, обращенных в сторону нижнего бьефа, системой для насыщения гидравлических струй атмосферным воздухом, выполненной в виде перфорированных коробов 9, закрепленных вдоль торцевых частей 6 жалюзийных пластин 2 и образующих воздухоподводящую полость 10, в которой расположены насадки 8, закрепленные на внутренней поверхности коробов 9, позволяет предварительно насыщать струи 12 воздухом, поступающим из атмосферы (фиг.11).

Физика явления насыщения струй 12 атмосферным воздухом заключается в следующем.

При подаче дополнительного расхода во внутреннее пространство жалюзийных пластин 2 в первые 4-8 секунд гидравлические струи эжектируют объем воды, заключенный между торцевой частью 6 жалюзийных пластин 2 и внутренней поверхностью перфорированных коробов 9. Практически этот объем мгновенно срабатывается и гидравлические струи 12 начинают активно эжектировать воздух, поступающий из атмосферы. При этом на выходе из выпускных отверстий насадков 8 истекают водо-воздушные гидравлические струи, которые позволяют перераспределить привлекающий поток к поверхности водотока и создать интенсивный привлекающий поток для привлечения рыб, обитающих преимущественно в поверхностных горизонтах.

Возможен вариант работы оголовка, когда дополнительный расход воды подают во внутреннее пространство всех жалюзийных пластин 2, выполненных полыми и соединенных с полыми осями 3 вращения. Равномерному распределению этого расхода способствует сообщение полых осей 3 с раздающим коллектором 11, в свою очередь сообщающимся с обводными галереями 5. В этом случае на входе в лоток 4 создается мощный поток воды, который способствует интенсивному привлечению рыбы в период отсутствия основного привлекающего потока в лотке 4 (производится операция перевода рыбы в верхний бьеф). Форма и конфигурация выпускных отверстий 7, выполненных во внутренних жалюзийных пластинах 2, аналогичны форме и конфигурации выпускных отверстий 7, выполненных в крайних жалюзийных пластинах 2 (фиг.13, 14 и 15).

Вне зависимости от режима эксплуатации жалюзийной системы 1 гидравлическая структура потока, а именно ее внешние границы 14 (фиг.16) характеризуют привлекающий рыбу поток.

Предлагаемый способ и оголовок, его реализующий, является одной из немногих конструкций, совмещающих в себе комплексный подход для формирования привлекающего рыбу потока на входе в рыбопропускное сооружение.

Источники информации

1. А.С. СССР №1703781 (СССР). МПК Е 02 В 8/08. "Способ пропуска рыб через подпорное сооружение и устройство для его осуществления". Авторы: Чистяков А.А., Шкура В.Н. и Черкасов В.А. Опубл. БИ №1, 1992.