рыбоход

Формула изобретения

1. Рыбоход, включающий рыбоходный тракт, выполненный в виде канала, выходной оголовок которого соединен с верхним бьефом гидроузла, а входной оголовок - с нижним бьефом, вертикально установленные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные поперечными рядами на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну канала, участки, свободные от установки вертикальных элементов, расположенные в поперечных рядах между вертикальными элементами, отличающийся тем, что вертикальные элементы выполнены одинаковой высоты на всю глубину потока, причем участки, свободные от установки вертикальных элементов, по длине рыбоходного тракта выполнены в плане по синусоидальной кривой и образуют сквозной канал, имитирующий извилистое речное русло.

2. Рыбоход по п.1, отличающийся тем, что дно сквозного канала выполнено с отметкой ниже отметки дна рыбоходного тракта.

3. Рыбоход по п.2, отличающийся тем, что дно сквозного канала выполнено с продольным уклоном, равным продольному уклону дна рыбоходного тракта.

4. Рыбоход по п.2, отличающийся тем, что дно сквозного канала выполнено с продольным уклоном, большим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта.

5. Рыбоход по п.2, отличающийся тем, что дно сквозного канала выполнено с продольным уклоном, меньшим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта.

6. Рыбоход по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что дно сквозного канала выполнено с сужающимися и расширяющимися участками, которые чередуются друг за другом по длине сквозного канала.

7. Рыбоход по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что на дне сквозного канала по его длине установлены донные пороги.

8. Рыбоход по п.7, отличающийся тем, что донные пороги установлены на всю ширину сквозного канала.

9. Рыбоход по п.7, отличающийся тем, что донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий между боковыми стенками сквозного канала и торцевыми частями донных порогов.

10. Рыбоход по п.9, отличающийся тем, что четные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к левой по течению боковой стенке сквозного канала, а нечетные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к правой по течению боковой стенке сквозного канала.

11. Рыбоход по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что на дне сквозного канала по его длине установлены элементы усиленной шероховатости в виде валунов.

12. Рыбоход по любому из пп.1-5, 8-10, отличающийся тем, что вертикальные элементы, установленные в четных поперечных рядах, смещены по отношению к вертикальным элементам, установленным в нечетных поперечных рядах, на половину шага установки соседних вертикальных элементов.

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 рыбоход [1], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, нерестовые поля, образованные расположенными рядами нерестовыми панелями и элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине в промежутках между нерестовыми панелями, выполненные в виде вертикально установленных элементов, имеющих разную высоту.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Известен рыбоход [2], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, элементы естественной шероховатости, выполненные в виде естественной растительности, установлены на дне канала по его длине.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Известен рыбоход [3], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, элементы усиленной шероховатости, размещенные в лотке поперечными рядами и выполненные в виде конусообразных стержней с округлой вершиной, причем стержни каждого последующего ряда расположены в середине промежутков между стержнями предыдущего ряда и участки, свободные от стержней, расположены по длине канала.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Известен рыбоход [4], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, элементы усиленной шероховатости, размещенные в лотке поперечными рядами и выполненные в виде стержней, причем стержни каждого последующего ряда расположены в середине промежутков между стержнями предыдущего ряда, при этом вертикальные элементы, размещенные по длине канала, выполнены с разной высотой, формируя возвышенные и пониженные участки, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Известен рыбоход [4], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, элементы усиленной шероховатости, размещенные в лотке поперечными рядами и выполненные в виде стержней, причем стержни каждого последующего ряда расположены в середине промежутков между стержнями предыдущего ряда, при этом вертикальные элементы, по ширине лотка, выполнены с разной высотой, формируя возвышенные и пониженные участки, которые имитируют пойменные и русловые участки речного русла.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоход [5], включающий рыбоходный тракт, выходной оголовок которого соединен с верхним бьефом гидроузла, а входной оголовок - с нижним бьефом, вертикально установленные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные поперечными рядами на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка, участки, свободные от установки вертикальных элементов и расположенные в поперечных рядах, между вертикальными элементами.

Недостатком данного сооружения является не эффективные для продвижения рыбы гидравлические условия в рыбоходном тракте.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном тракте для продвижения рыбы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение вертикальных элементов одинаковой высоты, на всю глубину потока, позволяет эффективно гасить избыточную кинетическую энергию потока. Выполнение участков, свободных от установки вертикальных элементов, по длине рыбоходного тракта, в виде сквозного канала, выполненного в плане по синусоидальной кривой, позволяет имитировать извилистое речное русло и создать оптимальные условия для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта.

Данная компоновка позволяет обеспечить проточность по всему живому сечению рыбохода, а также оптимизировать процесс гашения кинетической энергии водного потока. Согласно теории движения жидкости, большая часть расхода пойдет по минимальному гидравлическому сопротивлению - через сквозной канал. Однако вдоль всей трассы сквозного канала поток, протекающий через него, испытывает воздействие масс воды, протекающих в зонах установки вертикальных элементов. При этом, кроме активного водообмена потока сквозного канала с потоком, протекающим через зоны установки вертикальных элементов, поток в рыбоходе активно тормозится за счет наличия векторов скорости, характеризующихся различными плановыми углами.

По п.2 формулы изобретения. Вариант, когда дно сквозного канала выполнено с отметкой ниже отметки дна рыбоходного тракта, позволяет сформировать оптимальные гидравлические условия для продвижения рыб, обитающих в придонных горизонтах водотока. Кроме того, эта компоновка позволяет за счет взаимодействия донного потока (протекающего в донной части сквозного канала) и потока, протекающего выше отметки дна рыбоходного тракта, также обеспечить дополнительное гашение кинетической энергии водного потока.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение дна сквозного канала с продольным уклоном, равным продольному уклону дна рыбоходного тракта, является частным случаем исполнения рыбохода.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение дна сквозного канала с продольным уклоном, большим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта, позволяет повысить скорости потока в донной части сквозного канала и расширить спектр привлекающих рыбу скоростей.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение дна сквозного канала с продольным уклоном, меньшим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта, позволяет понизить скорости потока в донной части сквозного канала.

По п.6 формулы изобретения. Вариант, когда дно сквозного канала выполнено с сужающимися и расширяющимися участками, которые чередуются друг за другом, по длине сквозного канала, позволяет создать разноградиентные скоростные участки потока для отдыха рыбы или для ее активного продвижения вверх против течения.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение на дне сквозного канала, по его длине, донных порогов, позволяет активно тормозить донные слои потока и, соответственно, снижать среднюю скорость течения потока.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение донных порогов, установленных на всю ширину сквозного канала, позволяет в максимальной степени осуществлять процесс гашения кинетической энергии потока у дна.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение донных порогов, установленных с образованием вплывных отверстий между боковыми стенками сквозного канала и торцевыми частями донных порогов, улучшает условия для продвижения рыбы.

По п.10 формулы изобретения. Вариант, когда четные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к левой, по течению, боковой стенке сквозного канала, а нечетные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к правой, по течению, боковой стенке сквозного канала, является вариантом компоновки порогов и вплывных отверстий.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение на дне сквозного канала, по его длине, элементов усиленной шероховатости в виде валунов, позволяет гасить кинетическую энергию потока с использованием естественного материала.

По п.12 формулы изобретения. Вариант, когда вертикальные элементы, установленные в четных поперечных рядах, смещены по отношению к вертикальным элементам установленных в нечетных поперечных рядах, на половину шага установки соседних вертикальных элементов, позволяет сформировать шахматную установку стержней. При такой компоновке увеличивается общая величина гидравлического сопротивления потоку, протекающего через рыбоход.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбохода. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих чертежах:

фиг.1 - рыбоход, фрагмент плана;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2;

фиг.4 - рыбоход, фрагмент плана, шахматное размещение стержней;

фиг.5 - разрез В-В на фиг.4;

фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4;

фиг.7 - рыбоход, изометрия;

фиг.8 - рыбоход, продольный разрез по сквозному каналу;

фиг.9 - то же, вариант когда продольный уклон дна сквозного канала больше, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта;

фиг.10 - то же, вариант когда продольный уклон дна сквозного канала меньше продольного уклона дна рыбоходного тракта;

фиг.11 - рыбоход, фрагмент плана, вариант, когда дно сквозного канала выполнено с сужающимися и расширяющимися участками, которые чередуются друг за другом, по длине сквозного канала;

фиг.12 - рыбоход, фрагмент плана, вариант, когда на дне сквозного канала, по его длине, установлены донные пороги;

фиг.13 - рыбоход, фрагмент плана, вариант, когда четные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к левой, по течению, боковой стенке сквозного канала, нечетные донные пороги установлены с образованием вплывных отверстий, примыкающих к правой, по течению, боковой стенке сквозного канала;

фиг.14 - рыбоход, фрагмент плана, вариант, когда на дне сквозного канала, по его длине, установлены элементы усиленной шероховатости в виде валунов;

фиг.15 - фрагмент рыбохода, изометрия, вариант, когда на дне сквозного канала, по его длине, установлены донные пороги.

Рыбоход, включает рыбоходный тракт 1, выполненный в виде канала, выходной оголовок которого соединен с верхним бьефом гидроузла, а входной оголовок - с нижним бьефом, вертикально установленные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней 2, размещенные поперечными рядами на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну канала, участки свободные от установки вертикальных элементов, расположенные в поперечных рядах, между вертикальными элементами.

Вертикальные элементы выполнены одинаковой высоты, на всю глубину потока, причем участки, свободные от установки вертикальных элементов, по длине рыбоходного тракта 1, выполнены в плане по синусоидальной кривой и образуют сквозной канал 3, имитирующий извилистое речное русло.

Кроме того, дно сквозного канала 3 может быть выполнено с отметкой ниже отметки дна рыбоходного тракта 1.

Помимо того, дно сквозного канала 3 может быть выполнено с продольным уклоном, равным продольному уклону дна рыбоходного тракта 1.

Кроме того, дно сквозного канала 3 может быть выполнено с продольным уклоном, большим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта 1.

Помимо того, дно сквозного канала 3 может быть выполнено с продольным уклоном, меньшим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта 1.

Кроме того, дно сквозного канала 3 может быть выполнено с сужающимися 4 и расширяющимися 5 участками, которые чередуются друг за другом, по длине сквозного канала 3.

Помимо того, на дне сквозного канала 3, по его длине, могут быть установлены донные пороги 6.

Кроме того, донные пороги 6 могут быть установлены на всю ширину сквозного канала 3.

Помимо того, донные пороги 6 могут быть установлены с образованием вплывных отверстий 7 между боковыми стенками сквозного канала 3 и торцевыми частями донных порогов 6.

Кроме того, четные донные пороги 6 могут быть установлены с образованием вплывных отверстий 7, примыкающих к левой, по течению, боковой стенке сквозного канала 3, а нечетные донные пороги 6 могут быть установлены с образованием вплывных отверстий 7, примыкающих к правой, по течению, боковой стенке сквозного канала 3.

Помимо того, на дне сквозного канала 3, по его длине, могут быть установлены элементы усиленной шероховатости в виде валунов 8.

Кроме того, вертикальные элементы, установленные в четных поперечных рядах, могут быть смещены по отношению к вертикальным элементам, установленным в нечетных поперечных рядах, на половину шага установки соседних вертикальных элементов.

Рыбоход работает следующим образом.

Рыба, привлеченная из нижнего бьефа, заходит во входной оголовок рыбоходного тракта 1, где постепенно перемещается по сквозному каналу 3 в сторону верхнего бьефа гидроузла. Благодаря установке на дне канала рыбоходного тракта 1 вертикальных элементов усиленной шероховатости в виде стержней 2 значительная часть избыточной кинетической энергии водного потока гасится по глубине. Выполнение вертикальных элементов одинаковой высоты, на всю глубину потока, позволяет эффективно гасить избыточную кинетическую энергию потока. Выполнение участков, свободных от установки стержней 2, по длине рыбоходного тракта 1, в виде сквозного канала 3, выполненного в плане по синусоидальной кривой, позволяет имитировать извилистое речное русло и создает оптимальные условия для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта 1.

Данная компоновка позволяет обеспечить проточность по всему живому сечению рыбохода, а также оптимизировать процесс гашения кинетической энергии водного потока. Согласно теории движения жидкости, большая часть расхода пойдет по минимальному гидравлическому сопротивлению - через сквозной канал 3. Однако вдоль всей трассы сквозного канала 3 поток, протекающий через него, испытывает воздействие масс воды, протекающих в зонах установки стержней 2. При этом, кроме активного водообмена потока сквозного канала 3 с потоком, протекающим через зоны установки стержней 2, поток в рыбоходе активно тормозится за счет наличия векторов скорости, характеризующихся различными плановыми углами.

Гибкость стержней 2 позволяет им очищаться от водорослей и плавающего мусора, прогибаясь под воздействием потока, по направлению течения.

Возможен вариант работы рыбохода, когда дно сквозного канала 3 выполнено с отметкой ниже отметки дна рыбоходного тракта 1 (фиг.4-6), что позволяет сформировать оптимальные гидравлические условия для продвижения рыб, обитающих в придонных горизонтах водотока. Донные виды рыб (например, осетровые) перемещаются, в основном, у дна сквозного канала 3, где созданы оптимальные условия для их продвижения.

Кроме того, эта компоновка позволяет за счет взаимодействия донного потока (протекающего в донной части сквозного канала 3) и потока, протекающего выше отметки дна рыбоходного тракта 1, также обеспечить дополнительное гашение кинетической энергии водного потока.

Возможен вариант работы рыбохода, когда дно сквозного канала 3 выполнено с продольным уклоном, равным продольному уклону дна рыбоходного тракта 1 (фиг.8), что является частным случаем исполнения рыбохода.

Возможен вариант работы рыбохода, когда дно сквозного канала 3 выполнено с продольным уклоном, большим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта 1 (фиг.9), что позволяет повысить скорости потока в донной части сквозного канала 3 и расширить спектр привлекающих рыбу скоростей.

Возможен вариант работы, когда дно сквозного канала 3 выполнено с продольным уклоном, меньшим, чем продольный уклон дна рыбоходного тракта 1 (фиг.10), что снижает скорости потока в донной части сквозного канала 3.

Возможен вариант работы рыбохода, когда дно сквозного канала 3 выполнено с сужающимися 4 и расширяющимися 5 участками (фиг.11), которые чередуются друг за другом, по длине сквозного канала 3, что позволяет создать разноградиентные скоростные участки потока для отдыха рыбы или для ее активного продвижения вверх против течения.

Возможен вариант работы рыбохода, когда на дне сквозного канала 3, по его длине, установлены донные пороги 6 (фиг.12, 13), что позволяет активно тормозить донные слои потока и, соответственно, снижать среднюю скорость течения потока в сквозном канале 3.

Возможен вариант работы рыбохода, когда четные донные пороги 6 установлены с образованием вплывных отверстий 7, примыкающих к левой, по течению, боковой стенке сквозного канала 3, а нечетные донные пороги 6 установлены с образованием вплывных отверстий 7, примыкающих к правой, по течению, боковой стенке сквозного канала 3, что является вариантом компоновки порогов 6 и вплывных отверстий 7.

Возможен вариант работы рыбохода, когда на дне сквозного канала 3, по его длине, установлены элементы усиленной шероховатости в виде валунов 8 (фиг.14), что позволяет гасить кинетическую энергию потока с использованием естественного материала.

Возможен вариант работы рыбохода, когда стержни 2, установленные в четных поперечных рядах, смещены по отношению к стержням 2, установленным в нечетных поперечных рядах, на половину шага установки соседних вертикальных элементов, что позволяет сформировать шахматную установку стержней 2 (фиг.4, 7). При такой компоновке увеличивается общая величина гидравлического сопротивления потоку, протекающему через рыбоход.

Предлагаемый рыбоход позволяет эффективно гасить кинетическую энергию водного потока, а также создает оптимальные условия для продвижения мигрантов в направлении верхнего бьефа.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1457870, «Устройство для нереста литофильных рыб», МПК А01К 61/00, Авторы: Иванов А.В., Лентяев А.Л. и Филиппов Г.Г. (СССР). Опубл. Б.И. № 6, 1989.

2. Патент Японии № 2003-171927, «Fishway», Hirakawa Tomoyuki. МПК Е02В 8/08. Опубл. 20.06.2003.

3. Патент РФ № 2013492, «Рыбоход», МПК Е02В 8/08, Автор: Филиппов Г.Г. (СССР). Опубл. 1994.05.30.

4. Патент РФ (RU) № 2263743, «Рыбоходный канал (варианты)», МПК Е02В 8/08, Чистяков А.А., Шкура В.Н., Бюл. № 31, 2005-11-10.

5. Патент Японии № 09-132909, «Fish ladder», Mizuyama Takahisa, Onoda Tadahiro. МПК Е02В 8/08. Опубл. 20.05.1997.