РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ (ВАРИАНТЫ)

РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2263743 (13) C1

(51) 7 E02B8/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.11.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004122371/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.07.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.07.20 
(45) Опубликовано: 2005.11.10 
(56) Аналоги изобретения: JP 9-132909 А, 20.05.1997.

RU 2013492 С1, 30.05.1994. 

JP 2003-171927 А, 20.06.2003.

SU 1457870 A1, 15.02.1989.

МАЛЕВАНЧИК Б.С. и др. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Москва, "Легкая и пищевая промышленность", 1984, с. 9 - 14, рис. 1 - 3. ХАРЧЕВ Г.К. Рыбопропускные сооружения. Ленинград - Москва, Государственное издательство строительной литературы, 1940, с. 50 - 93, рис. 13 - 59.



(72) Имя изобретателя: Чистяков А.А. (RU); Шкура В.Н. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" ФГОУ ВПО (НГМА) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 346412, Ростовская обл., г. Новочеркасск, пер. Комсомольский, 25а, кв.1, А.А. Чистякову 

(54) РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула. Рыбоходный канал включает водопроводящий тракт, выполненный в виде лотка, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, вертикальные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка. Вертикальные элементы равномерно распределены по ширине лотка. В первом варианте 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. Во втором варианте вертикальные элементы по ширине лотка выполнены с разной высотой, формируя возвышенные и пониженные участки, которые имитируют пойменные и русловые участки речного русла. Изобретение обеспечивает создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном канале для гашения избыточной кинетической энергии потока. 2 н. и 3 з. п.ф-лы, 12 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.
Известен рыбоходный канал [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 рыбоходный канал [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, выполненной в виде естественной растительности, установленные на дне канала по его длине.
Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока. 
Известен рыбоходный канал [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 штырей с округлой вершиной, причем штыри каждого последующего ряда расположены в середине промежутков между штырями предыдущего ряда.
Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока и высокая вероятность занесения лотка влекомыми наносами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходный канал [4], включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде лотка, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, вертикально установленные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка, при этом вертикальные элементы равномерно распределены по ширине лотка.
Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.
Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном канале для гашения избыточной кинетической энергии потока.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Выполнение вертикальных элементов, размещенных по длине канала, выполненных с разной высотой, позволяет формировать возвышенные и пониженные участки, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла. В данной компоновке элементы усиленной шероховатости - вертикальные стержни позволяют интенсивно гасить избыточную кинетическую энергию водного потока в придонных горизонтах. Кроме того, формирование возвышенных и пониженных участков, имитирующих форму речного русла, позволяет обеспечить рыбам наиболее благоприятные условия для продвижения ее в направлении верхнего бьефа. Используя пониженные участки - плесы рыба имеет потенциальную возможность отдыха и восстановления своих энергетических возможностей.
По п.2 формулы изобретения. Выполнение высоты вертикальных элементов возвышенных участков по ширине лотка уменьшающейся к его противоположному борту, а высоты вертикальных элементов пониженных участков, по ширине лотка, увеличивающейся к его противоположному борту позволяет заставить водный поток изменять свою динамическую ось, то есть раскачивать его по отношению к продольной оси рыбоходного тракта. Данная компоновка позволяет, используя принцип меандрирования русла реки, заставить работать водный поток на гашение избыточной кинетической энергии, заставляя его при неизменных геометрических параметрах лотка рыбоходного канала затрачивать часть своей энергии на преодоление местного сопротивления и изменения траектории своего движения.
По п.3 формулы изобретения (Вариант). Выполнение вертикальных элементов, по ширине лотка, выполненных с разной высотой, позволяет формировать возвышенные и пониженные участки, которые имитируют пойменные и русловые участки речного русла. Как известно [Свидетельство на полезную модель №13806, МКИ Е 02 В 8/08 Рыбоходно-нерестовый канал / Скоробогатов М.А., Лупандин А.И., Павлов Д.С., Барекян А.Ш., Горбашева Е.С., Решетов А.П. и Скоробогатов A.M. Опубл. Б.И. №15, 2000], существует гидравлическое явление, названное Г.В.Железняковым кинематическим эффектом взаимодействия безнапорного руслового и пойменного потоков. Как отмечают авторы в статье РНК "русло-пойма", при взаимодействии руслового и пойменного потоков наблюдается существенное уменьшение средних и поверхностных скоростей руслового потока под влиянием пойменного. В то же время в прирусловом отсеке пойменного потока, как правило, наблюдается некоторое увеличение скоростей. Зоны влияния пойменного потока на русловой, а также руслового потока на пойменный зависят от геометрических размеров русла и поймы, уклонов дна, коэффициентов шероховатости и т.д.
Тем не менее, налицо компоновка элементов усиленной шероховатости, которая позволяет гасить избыточную кинетическую энергию потока.
По п.4 формулы изобретения. Выполнение высоты вертикальных элементов в центральной части лотка меньше, чем высота вертикальных элементов, расположенных у бортов лотка, позволяет сформировать "поперечное сечение" типа "пойма-русло-пойма".
По п.5 формулы изобретения. Выполнение высоты вертикальных элементов в центральной части лотка и у его бортов больше, чем высота вертикальных элементов, расположенных между элементами в центральной части и элементами у бортов лотка, позволяет сформировать "поперечное сечение" "русло-пойма-русло".
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбоходного канала и его варианта. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - рыбоходный канал, изометрия;
фиг.2 - модель речного русла плесы-перекаты, изометрия;
фиг.3 - рыбоходный канал, план; 
фиг.4 - то же, продольный разрез;
фиг.5 - то же, структура течения, формируемого в канале;
фиг.6 - рыбоходный канал, изометрия, вариант с выполнением высоты вертикальных элементов возвышенных участков по ширине лотка, уменьшающихся к его противоположному борту, а высоты вертикальных элементов пониженных участков, по ширине, лотка увеличивающихся к его противоположному борту;
фиг.7 - поперечное сечение канала, высота вертикальных элементов возвышенных участков по ширине лотка уменьшается к его противоположному борту;
фиг.8 - поперечное сечение канала, высота вертикальных элементов пониженных участков, по ширине, лотка увеличивается к его противоположному борту;
фиг.9 - вариант поперечного сечения канала, высота вертикальных элементов в центральной части лотка меньше, чем высота вертикальных элементов, расположенных у бортов лотка;
фиг.10 - вариант поперечного сечения канала, высота вертикальных элементов в центральной части лотка и у его бортов больше, чем высота вертикальных элементов, расположенных между элементами в центральной части и элементами у бортов лотка; 
фиг.11 - вариант поперечного сечения канала "русло-пойма-русло", изометрия;
фиг.12 - то же, плановая структура потока.
Рыбоходный канал включает водопроводящий тракт 1, выполненный в виде лотка, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, вертикально установленные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней 2, размещенные на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка, при этом вертикальные элементы равномерно распределены по ширине лотка.
Вертикальные элементы 2, размещенные по длине канала, выполнены с разной высотой, формируя возвышенные 3 и пониженные участки 4, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла.
Кроме того, высота вертикальных элементов 2 возвышенных участков 3 по ширине лотка может уменьшаться к его противоположному борту, а высота вертикальных элементов 2 пониженных участков 4, по ширине, лотка может увеличиваться к его противоположному борту.
Помимо того, вертикальные элементы 2, по ширине лотка, могут быть выполнены с разной высотой, формируя возвышенные 3 и пониженные 4 участки, которые имитируют пойменные 5 и русловые 6 участки речного русла.
Кроме того, высота вертикальных элементов 2 в центральной части лотка может быть меньше, чем высота вертикальных элементов 2, расположенных у бортов лотка.
Помимо того, высота вертикальных элементов 2 в центральной части лотка и у его бортов может больше, чем высота вертикальных элементов 2, расположенных между элементами 2 в центральной части и элементами 2 у бортов лотка.
Рыбоходный канал работает следующим образом.
Рыба, привлеченная из нижнего бьефа в устьевую часть водопроводящего тракта 1, попадает в рыбоходный канал, где постепенно перемещается в сторону верхнего бьефа гидроузла. Благодаря установке на дне лотка тракта 1 элементов усиленной шероховатости в виде стержней 2 значительная часть избыточной кинетической энергии водного потока гасится в придонном горизонте (фиг.5). Донные виды рыб (например, осетровые) перемещаются в основном у дна водотока, где созданы оптимальные условия для их продвижения, используют искусственно созданный рельеф речного русла, который формируют возвышенные 3 и пониженные 4 участки, имитирующие плесы и перекаты (фиг.1 и 2). Стержни 2 установлены таким образом, что рыба имеет возможность свободного перемещения между ними (фиг.4).
Для повышения эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока элементы усиленной шероховатости 2 могут быть установлены согласно следующей схемы. Выполнение высоты вертикальных элементов 2 возвышенных участков 3 по ширине лотка уменьшающейся к его противоположному борту (фиг.7), а высоты вертикальных элементов 2 пониженных участков 4, по ширине лотка, увеличивающейся к его противоположному борту (фиг.8) позволяет заставить водный поток изменять свою динамическую ось, то есть раскачивать его по отношению к продольной оси рыбоходного тракта (фиг.6). Данная компоновка позволяет, используя принцип меандрирования русла реки, заставить работать водный поток на гашение избыточной кинетической энергии, заставляя его при неизменных геометрических параметрах лотка рыбоходного канала затрачивать часть своей энергии на преодоление местного сопротивления и изменения траектории своего движения.
Выполнение вертикальных элементов 2, по ширине лотка, выполненных с разной высотой, позволяет формировать возвышенные 3 и пониженные 4 участки, которые имитируют пойменные 5 и русловые 6 участки речного русла (фиг.9 и 10). Как известно [Свидетельство на полезную модель №13806, МКИ Е 02 В 8/08 Рыбоходно-нерестовый канал / Скоробогатов М.А., Лупандин А.И., Павлов Д.С., Барекян А.Ш., Горбашева Е.С., Решетов А.П. и Скоробогатов A.M. Опубл. Б.И. №15, 2000], существует гидравлическое явление, названное Г.В.Железняковым кинематическим эффектом взаимодействия безнапорного руслового и пойменного потоков. Как отмечают авторы в статье РНК "русло-пойма", при взаимодействии руслового 5 и пойменного 6 потоков наблюдается существенное уменьшение средних и поверхностных скоростей руслового 5 потока под влиянием пойменного 6. В то же время в прирусловом отсеке пойменного 6 потока, как правило, наблюдается некоторое увеличение скоростей. Зоны влияния пойменного 6 потока на русловой 5, а также руслового 5 потока на пойменный 6 зависят от геометрических размеров русла 5 и поймы 6, уклонов дна, коэффициентов шероховатости и т.д.
Тем не менее, налицо компоновка элементов 2 усиленной шероховатости, которая позволяет гасить избыточную кинетическую энергию потока не только в придонной части водотока, но и по глубине и ширине рыбоходного канала.
Выполнение высоты вертикальных элементов 2 в центральной части лотка меньше, чем высота вертикальных элементов 2, расположенных у бортов лотка, позволяет сформировать "поперечное сечение" типа "пойма-русло-пойма" (фиг.9).
Выполнение высоты вертикальных элементов 2 в центральной части лотка и у его бортов больше, чем высота вертикальных элементов 2, расположенных между элементами 2 в центральной части и элементами 2 у бортов лотка, позволяет сформировать "поперечное сечение" типа "русло-пойма-русло" (фиг.9 и 10).
Гибкость стержней 2 позволяет им самоочищаться от водорослей и плавающего мусора, прогибаясь под воздействием транзитного потока, по направлению течения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1457870, "Устройство для нереста литофильных рыб", МПК А 01 К 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 E 02 В 8/08. Опубл. 20.06.2003.
3. Патент РФ №2013492, "Рыбоход", МПК Е 02 В 8/08, Автор: Филиппов Г.Г. (СССР). Опубл. 1994.05.30. 
4. Патент Японии №09-132909, "Fish ladder", Mizuyama Takahisa, Onoda Tadahiro. МПК Е 02 В 8/08. Опубл. 20.05.1997. 



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Рыбоходный канал, включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде лотка, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, вертикальные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка, при этом вертикальные элементы равномерно распределены по ширине лотка, отличающийся тем, что 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.
2. Канал по п. 1, отличающийся тем, что высота вертикальных элементов возвышенных участков по ширине лотка уменьшается к его противоположному борту, а высота вертикальных элементов пониженных участков по ширине лотка увеличивается к его противоположному борту.
3. Рыбоходный канал, включающий водопроводящий тракт, выполненный в виде лотка, головная часть которого соединена с верхним бьефом гидроузла, а устьевая часть - с нижним бьефом, вертикальные элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде гибких стержней, размещенные на дне канала по его длине и консольно прикрепленные к дну лотка, при этом вертикальные элементы равномерно распределены по ширине лотка, отличающийся тем, что вертикальные элементы по ширине лотка выполнены с разной высотой, формируя возвышенные и пониженные участки, которые имитируют пойменные и русловые участки речного русла.
4. Канал по п. 3, отличающийся тем, что высота вертикальных элементов в центральной части лотка меньше, чем высота вертикальных элементов, расположенных у бортов лотка. 
5. Канал по п. 3, отличающийся тем, что высота вертикальных элементов в центральной части лотка и у его бортов больше, чем высота вертикальных элементов, расположенных между элементами в центральной части и элементами у бортов лотка.