Патент на изобретение №2272864

(54) РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЙ КАНАЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть – с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительные элементы усиленной шероховатости, расположенные на дне канала в промежутках между основными элементами усиленной шероховатости и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором. Гибкие эластичные оболочки размещены внутри жесткого каркаса, выполненного в виде плоского параллелепипеда, на верхней поверхности которого рядами выполнены отверстия перфорации. Изобретение создает в рыбоходно-нерестовом канале гидравлические условия, эффективные для гашения избыточной кинетической энергии потока, поскольку позволяет формировать или убирать дополнительную усиленную шероховатость при изменении расхода, проходящего по каналу. 9 з.п. ф-лы, 24 ил.

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 водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть – с нижним бьефом, элементы усиленной и естественной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительные проточные тракты, головные части которых соединены с водопроводящим трактом, при этом дополнительные проточные тракты выполнены с различным продольным уклоном.

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

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходно-нерестовый канал [2], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть – с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительные элементы усиленной шероховатости, расположенные на дне канала в промежутках между основными элементами усиленной шероховатости и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором.

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

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходно-нерестовом канале для гашения избыточной кинетической энергии потока.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение гибких эластичных оболочек, размещенных внутри жесткого каркаса, выполненного в виде плоского параллелепипеда, на верхней поверхности которого рядами выполнены отверстия перфорации, позволяет при подаче по подводящему воздуховоду сжатого воздуха формировать дополнительную усиленную шероховатость. При увеличении внутреннего объема оболочки и под воздействием сжатого воздуха материал гибкой оболочки начинает постепенно растягиваться и выходить из отверстий перфорации за внутренние пределы верхней плоскости параллелепипеда. По прошествии некоторого периода времени подачу сжатого воздуха прекращают и процесс формирования дополнительной усиленной шероховатости завершается. Установку в рабочее положение дополнительной усиленной шероховатости производят в случае, когда изменяется расчетная величина рабочего расхода, проходящего по каналу. В случае, когда необходимо убрать дополнительную усиленную шероховатость, открывается обратный клапан и воздух стравливается из внутреннего пространства гибких оболочек. При производстве данной операции водоросли и мусор, осевшие ранее на дополнительной усиленной шероховатости, сносятся транзитным потоком.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости, расположенными на откосах канала, позволяет усилить эффект гашения избыточной кинетической энергии в придонных горизонтах.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение отверстий перфорации четных рядов смещенными относительно отверстий перфорации нечетных рядов на половину шага между двумя соседними отверстиями позволяет сформировать шахматную схему размещения дополнительных элементов усиленной шероховатости. В свою очередь, эта компоновка повышает гидравлическое сопротивление потоку в придонном горизонте.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение рядов с отверстиями перфорации по ширине каркаса с различным диаметром отверстий, при этом диаметр отверстий перфорации увеличивается по направлению течения, позволяет формировать ряды дополнительных элементов усиленной шероховатости в виде плесов и перекатов. При этом образуются зоны с малыми скоростями, в которых рыба имеет возможность отдыха.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение верхней поверхности плоского параллелепипеда с радиально расположенными отверстиями перфорации, диаметр которых увеличивается к центру сформированных окружностей, позволяет формировать дополнительную усиленную шероховатость в виде автономно расположенных возвышенных поверхностей (бугров), имитирующих естественное речное дно.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение рядов с отверстиями перфорации по ширине каркаса с различным диаметром отверстий, при этом диаметр отверстий перфорации в последующих рядах сначала увеличивается, а затем уменьшается по периодическому закону синусоиды, позволяет формировать и имитировать естественное речное дно в виде плесов и перекатов. Эта схема максимально приближена к форме дна речного русла и способствует повышению эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение рыбоходно-нерестового канала в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “русло – пойма – русло” позволяет увеличить общее гидравлическое сопротивления в канале за счет совместного влияния безнапорного руслового и пойменного потоков (кинематический эффект Г.В.Железнякова).

По п.8 формулы изобретения. Выполнение рыбоходно-нерестового канала в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “пойма – русло – пойма” позволяет увеличить общее гидравлическое сопротивления в канале за счет совместного влияния безнапорного руслового и пойменного потоков (кинематический эффект Г.В.Железнякова).

По п.9 формулы изобретения. Выполнение диаметра отверстий перфорации, расположенных по внешнему периметру плоских параллелепипедов, больше, чем диаметр отверстий перфорации, расположенных внутри него, также способствует интенсивности процесса гашения избыточной кинетической энергии водного потока в придонном горизонте канала.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение дополнительных элементов усиленной шероховатости в виде полусфер является вариантом их компоновки.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбоходно-нерестового канала. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 – плоский параллелепипед, продольный разрез, оболочка спущена;

фиг.2 – то же, оболочка заполняет внутренний объем каркаса;

фиг.3 – то же, оболочка формирует дополнительную усиленную шероховатость;

фиг.4 – вариант плоского параллелепипеда с отверстиями перфорации вдоль внешнего периметра большими, чем отверстия перфорации, расположенные внутри него, продольный разрез, оболочка спущена;

фиг.5 – то же, оболочка формирует дополнительную усиленную шероховатость;

фиг.6 – плоский параллелепипед, изометрия;

фиг.7 – то же, вариант со смещенными отверстиями перфорации четных рядов по отношению к отверстиям перфорации нечетных рядов;

фиг.8 – плоский параллелепипед, изометрия, вариант с размещением вдоль внешнего периметра отверстий перфорации с большим диаметром;

фиг.9 – плоский параллелепипед, вариант выполнения верхней поверхности плоского параллелепипеда с радиально расположенными отверстиями перфорации, диаметр которых увеличивается к центру сформированных окружностей;

фиг.10 – разрез А-А на фиг.9;

фиг.11 – разрез Б-Б на фиг.9;

фиг.12 – вариант выполнения отверстий перфорации с большим диаметром, продольный разрез плоского параллелепипеда;

фиг.13 – то же, фрагмент плана;

фиг.14 – то же, фрагмент плана, вариант шахматного выполнения отверстий перфорации;

фиг.15 – плоский параллелепипед, план, вариант с рядами отверстий перфорации, по ширине каркаса, имеющими различный диаметр отверстий, при этом диаметр отверстий перфорации в последующих рядах сначала увеличивается, а затем уменьшается по периодическому закону синусоиды;

фиг.16 – разрез В-В на фиг.15;

фиг.17 – фрагмент рыбоходно-нерестового канала, план;

фиг.18 – поперечное сечение Г-Г на фиг.17;

фиг.19 – поперечное сечение рыбоходно-нерестового канала, вариант русла типа “русло – пойма – русло”;

фиг.20 – поперечное сечение рыбоходно-нерестового канала, вариант русла типа “пойма – русло – пойма”;

фиг.21 – продольный разрез рыбоходно-нерестового канала, вариант с дополнительной усиленной шероховатостью, выполненной в виде возвышенных поверхностей (бугров);

фиг.22 – продольный разрез рыбоходно-нерестового канала, вариант с дополнительной усиленной шероховатостью, имитирующей естественное речное русло (перекаты);

фиг.23 – продольный разрез рыбоходно-нерестового канала, вариант с дополнительной усиленной шероховатостью, имитирующей естественное речное русло (плесы-перекаты);

фиг.24 – блок с дополнительной усиленной шероховатостью, изометрия.

Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт 1, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть – с нижним бьефом, нерестовый субстрат 2 в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости 3, установленные на дне канала по его длине и дополнительные элементы 4 усиленной шероховатости, расположенные на дне канала в промежутках между основными элементами 3 усиленной шероховатости и выполненные в виде гибких эластичных оболочек 5, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором.

Гибкие эластичные оболочки 5 размещены внутри жесткого каркаса 6, выполненного в виде плоского параллелепипеда, на верхней поверхности которого рядами выполнены отверстия перфорации 7.

Кроме того, дополнительные элементы 4 усиленной шероховатости могут быть расположены на откосах канала.

Помимо того, отверстия перфорации 7 четных рядов могут быть смещены относительно отверстий перфорации 7 нечетных рядов на половину шага между двумя соседними отверстиями 7.

Кроме того, ряды с отверстиями перфорации 7 по ширине каркаса 6 могут иметь различный диаметр отверстий 7, при этом диаметр отверстий 7 перфорации может увеличиваться по направлению течения.

Помимо того, верхняя поверхность плоского параллелепипеда 6 может быть выполнена с радиально расположенными отверстиями 7 перфорации, диаметр которых увеличивается к центру сформированных окружностей 8.

Кроме того, ряды с отверстиями 7 перфорации по ширине каркаса 6 могут иметь различный диаметр отверстий 7, при этом диаметр отверстий 7 перфорации в последующих рядах сначала увеличивается, а затем уменьшается по периодическому закону синусоиды.

Помимо того, он может быть выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “русло – пойма – русло”.

Кроме того, он может быть выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “пойма – русло – пойма”.

Помимо того, диаметр отверстий 7 перфорации, расположенных по внешнему периметру плоских параллелепипедов 6 может быть больше, чем диаметр отверстий 7 перфорации, расположенных внутри него.

Кроме того, дополнительные элементы 4 усиленной шероховатости могут быть выполнены в виде полусфер.

Полигональная форма поперечного сечения канала характеризуется русловой 9 и пойменной 10 частями.

Каркас 6 крепится ко дну канала 1 посредством крепежа 11.

Рыбоходно-нерестовый канал работает следующим образом.

Привлечение рыбы из нижнего бьефа в устьевую часть водопроводящего тракта 1 осуществляется подачей рабочего расхода из верхнего бьефа, протекающего по водопроводящему тракту 1. Донные виды рыб (например, осетровые), перемещающиеся в основном у дна водотока, ориентируясь на привлекающий донный поток, заходят в рыбоходно-нерестовый канал, где созданы оптимальные условия для их нереста на нерестовом субстрате 2. Если эти условия не удовлетворяют мигрантов, то они постепенно продвигаются вдоль тракта 1 и далее выходят в верхний бьеф гидроузла, где продолжают нерестовую миграцию. Гашение избыточной кинетической энергии потока обеспечивают элементы 3 усиленной шероховатости, выполненные в виде параллелепипедов (бетонные блоки) и установленные на дне рядами по ширине тракта 1 и под углом к продольной оси канала.

Для повышения эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока по длине тракта 1 могут быть установлены дополнительные элементы 4 усиленной шероховатости (см. фиг.6). Для этого служба эксплуатации включает компрессор (не показан), который по раздающему коллектору и подводящим воздуховодам (не показаны) подает сжатый воздух в гибкие эластичные оболочки 5, размещенные внутри каркасов 6. По мере работы компрессора процесс формирования дополнительных элементов 4 усиленной шероховатости завершается (фиг.18), после чего компрессор отключают. Элементы 4 дополнительной усиленной шероховатости формируются под воздействием давления сжатого воздуха, при этом оболочки 5 увеличиваются в объеме и за счет гибкости материала выдавливаются через отверстия перфорации 7, образуя усиленную шероховатость на внешней поверхности плоских параллелепипедов 6 (фиг.3, 5 и 6).

Возможна схема компоновки элементов 4 дополнительной усиленной шероховатости, когда отверстия перфорации 7 четных рядов смещены относительно отверстий перфорации 7 нечетных рядов на половину шага между двумя соседними отверстиями 7 (фиг.7). Эта схема повышает эффективность гашения энергии водного потока в придонном горизонте.

Возможна схема компоновки элементов 4 дополнительной усиленной шероховатости, когда диаметр отверстий 7 перфорации, расположенных по внешнему периметру плоских параллелепипедов 6, больше, чем диаметр отверстий 7 перфорации, расположенных внутри него (фиг.8). Данная схема способствует интенсивности процесса гашения избыточной кинетической энергии водного потока в придонном горизонте канала.

Возможна схема компоновки элементов 4 дополнительной усиленной шероховатости, когда верхняя поверхность плоского параллелепипеда 6 выполнена с радиально расположенными отверстиями 7 перфорации, диаметр которых увеличивается к центру сформированных окружностей 8. В этом случае формируются локальные возвышенные поверхности, имитирующие бугры естественного речного дна (фиг.9, 10 и 11).

Как вариант, элементы 4 дополнительной усиленной шероховатости могут быть выполнены в виде полусфер при достаточно больших диаметрах отверстий 7 перфорации (фиг.12, 13 и 14).

Компоновка элементов 4 дополнительной усиленной шероховатости, когда ряды с отверстиями 7 перфорации по ширине каркаса 6 имеют различный диаметр отверстий 7, при этом диаметр отверстий 7 перфорации в последующих рядах сначала увеличивается, а затем уменьшается по периодическому закону синусоиды, позволяет формировать и имитировать естественное речное дно в виде плесов и перекатов (фиг.15 и 16). Эта схема максимально приближена к форме дна речного русла и способствует повышению эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока (фиг.23).

Выполнение рядов с отверстиями 7 перфорации по ширине каркаса 6 с различным диаметром отверстий 7, при этом диаметр отверстий 7 перфорации увеличивается по направлению течения, позволяет формировать ряды дополнительных элементов 4 усиленной шероховатости в виде плесов и перекатов. При этом образуются зоны с малыми скоростями, в которых рыба имеет возможность отдыха (фиг.22).

Водопроводящий тракт 1 может быть выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “русло – пойма – русло” (фиг.19). При этом наличие русловой 9 и пойменной 10 частей по ширине тракта 1 позволяет увеличить общее гидравлическое сопротивления в канале за счет совместного влияния безнапорного руслового и пойменного потоков (кинематический эффект Г.В.Железнякова).

Водопроводящий тракт 1 может быть выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “пойма – русло – пойма” (фиг.20), что позволяет увеличить общее гидравлическое сопротивления в канале за счет совместного влияния безнапорного руслового 9 и пойменного 10 потоков (кинематический эффект Г.В.Железнякова).

Предлагаемое изобретение позволяет управлять процессом гашения избыточной кинетической энергии потока за счет оптимальной конструктивной компоновки дополнительных элементов усиленной шероховатости. Кроме того, при выпуске воздуха из гибких оболочек мусор и водоросли, осевшие на элементах дополнительной усиленной шероховатости, сносятся транзитным потоком, тем самым производится самопромывка усиленной шероховатости.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1666633, “Рыбоходно-нерестовый канал “, МКИ Е 02 В 8/08, Авторы: Шкура В.Н., Чистяков А.А., Новойдарский А.В., Анохин А.М. и Черкасов В.А. (СССР). Опубл. БИ №28, 1991.

2. А.С. СССР №1760001, “Рыбоходно-нерестовый канал”, МКИ Е 02 В 8/08, Авторы: Шкура В.Н., Чистяков А.А., Черкасов В.А. и Анохин А.М. (СССР). Опубл. БИ №33, 1992.

Формула изобретения

1. Рыбоходно-нерестовый канал, включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде канала, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть – с нижним бьефом, нерестовый субстрат в виде гравийно-галечниковой отсыпки, уложенной на дне и откосах канала, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительные элементы усиленной шероховатости, расположенные на дне канала в промежутках между основными элементами усиленной шероховатости и выполненные в виде гибких эластичных оболочек, соединенных подводящими воздуховодами с раздающим коллектором и компрессором, отличающийся тем, что гибкие эластичные оболочки размещены внутри жесткого каркаса, выполненного в виде плоского параллелепипеда, на верхней поверхности которого рядами выполнены отверстия перфорации.

2. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости также расположены на откосах канала.

3. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что отверстия перфорации четных рядов смещены относительно отверстий перфорации нечетных рядов на половину шага между двумя соседними отверстиями.

4. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что ряды с отверстиями перфорации по ширине каркаса имеют различный диаметр отверстий, при этом диаметр отверстий перфорации увеличивается по направлению течения.

5. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что верхняя поверхность плоского параллелепипеда выполнена с радиально расположенными отверстиями перфорации, диаметр которых увеличивается к центру сформированных окружностей.

6. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 – 3, отличающийся тем, что ряды с отверстиями перфорации по ширине каркаса имеют различный диаметр отверстий, при этом диаметр отверстий перфорации в последующих рядах сначала увеличивается, а затем уменьшается по периодическому закону синусоиды.

7. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 – 4, отличающийся тем, что он выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “русло-пойма-русло”.

8. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 – 4, отличающийся тем, что он выполнен в поперечном сечении полигональной формы с формированием русла типа “пойма-русло-пойма”.

9. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 – 3, отличающийся тем, что диаметр отверстий перфорации, расположенных по внешнему периметру плоских параллелепипедов, больше, чем диаметр отверстий перфорации, расположенных внутри него.

10. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 1 – 3, отличающийся тем, что дополнительные элементы усиленной шероховатости выполнены в виде полусфер.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.07.2006

Извещение опубликовано: 20.05.2008 БИ: 14/2008