РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ

РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ


RU (11) 2299289 (13) C2

(51) МПК
E02B 8/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.05.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005113631/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.05.04 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.04 
(45) Опубликовано: 2007.05.20 
(56) Аналоги изобретения: WO 2004/083530 A1, 30,09.2004. RU 2013492 C1, 30.05.1994. SU 1457870 A1, 15.02.1989. SU 1625940 A1, 07.02.1991. US 6652189 B2, 25.11.2003. US 1524667 A, 03.02.1925. КАПЛИНСКИЙ С.В. Водотоки усиленной шероховатости в гидроэлектро-строительстве. Государственное энергетическое издательство, М. - Л., 1950, с.11-19. МАЛЕВАНЧИК Б.С. и др. Рыбопропускныеи рыбозащитные сооружения. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с.9-10, рис.1a.

(72) Имя изобретателя: Чистяков Александр Анатольевич (RU); Шкура Виктор Николаевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" (ФГОУ ВПО (НГМА) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул.Пушкинская, 111, ФГОУ ВПО (НГМА), В.Н.Шкуре 

(54) РЫБОХОДНЫЙ КАНАЛ

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 рыбоходный тракт, выполненный в виде лотка, соединяющего нижний и верхний бьефы гидроузла, элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде блоков, установленных поперек потока и формирующих продольные ряды по длине рыбоходного тракта, при этом блоки в соседних продольных рядах смещены друг относительно друга с образованием вплывных отверстий, зоны отдыха для рыб, образуемые между соседними в продольном ряду наклонными гранями элементов усиленной шероховатости, и гравийно-галечниковую отсыпку, выполненную на дне рыбоходного тракта. Продольное сечение блоков выполнено по синусоидальной кривой, а их внешняя поверхность формирует возвышенные и пониженные участки, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла. Конец вышерасположенного блока и начало нижерасположенного блока соединены друг с другом посередине плесов, образуя непрерывную внешнюю поверхность элементов усиленной шероховатости. Гравийно-галечниковая отсыпка выполнена в виде вкраплений на всей площади плесов и перекатов, а дно рыбоходного тракта выполнено с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа. Изобретение обеспечивает в рыбоходном канале создание гидравлических условий, эффективных для гашения избыточной кинетической энергии потока, и формирование зон для отдыха рыбы. 6 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 рыбоходный тракт, соединяющий верхний и нижний бьефы гидроузла, элементы усиленной шероховатости, установленные поперечными рядами на дне канала по его длине и выполненные в виде конусообразных штырей с округлой вершиной, причем штыри каждого последующего ряда расположены в середине промежутков между штырями предыдущего ряда, зоны отдыха рыб, образованные повышенной концентрацией штырей.
Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока.
Известен рыбоходный канал [3], включающий установленные поперек потока и смещенные по течению одни относительно других блоков, которые образуют своими наклонными гранями боковые отверстия в проходных коридорах для рыбы, зоны отдыха.
Недостатком данного сооружения является низкая эффективность гашения избыточной кинетической энергии.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоходный канал [4], включающий рыбоходный тракт выполненный в виде лотка, соединяющего нижний и верхний бьефы гидроузла, элементы усиленной шероховатости выполненные в виде блоков, установленных поперек потока и формирующих продольные ряды по длине рыбоходного тракта, при этом блоки в соседних продольных рядах смещены друг относительно друга с образованием вплывных отверстий, зоны отдыха для рыб, образуемые между соседними, в продольном ряду, наклонными гранями элементов усиленной шероховатости и гравийно-галечниковую отсыпку, выполненную на дне рыбоходного тракта.
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 продольного сечения блоков по синусоидальной кривой позволяет формировать внешнюю поверхность усиленной шероховатости в виде возвышенных и пониженных участков, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла. При этом возвышенные участки способствуют гашению избыточной кинетической энергии водного потока, а пониженные участки формируют зоны для отдыха рыбы, продвигающуюся по рыбоходному тракту в верхний бьеф гидроузла.
Выполнение конца вышерасположенного блока и начала нижерасположенного блока, соединенных друг с другом посередине плесов, позволяет образовать непрерывную внешнюю поверхность элементов усиленной шероховатости. Данная компоновка формирует оптимальные условия как для продвижения рыбы вверх по течению, так и для эффективного гашения энергии водного потока. Выполнение гравийно-галечниковой отсыпки на всей площади плесов и перекатов позволяет создать в придонном слое гидравлические условия близкие к естественным условиям речного дна. За счет вкрапления отсыпки в тело усиленной шероховатости транзитный поток не смывает ее с поверхности дна рыбоходного тракта.
Выполнение дна рыбоходного тракта с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа позволяет обеспечить нормальные условия для сопряжения уровней верхнего и нижнего бьефов.
По п.2 формулы изобретения. Выполнение центрального продольного ряда блоков с высотой больше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта (фиг.7), позволяет в локальных поперечных створах рыбоходного тракта формировать поперечное сечение типа "русло-пойма-русло". Данная компоновка позволяет, используя известное гидравлическое явление, названное Г.В.Железняковым кинематическим эффектом взаимодействия безнапорного руслового и пойменного потоков повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока. Известно, что 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.
По п.3 формулы изобретения. Выполнение центрального продольного ряда блоков с высотой меньше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта (фиг.8), позволяет в локальных поперечных створах рыбоходного тракта формировать поперечное сечение типа "пойма-русло-пойма". Данная компоновка также позволяет повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока по длине рыбоходного тракта.
По п.4 формулы изобретения. Выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполненной с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта (фиг.9), является вариантом компоновки его поперечного сечения. Наличие поперечного уклона позволяет создать высокоскоростные участки у боковых стен лотка, а в непосредственной близости к центральному ряду блоков - зоны с пониженными скоростями потока, что расширяет спектр привлекающих рыбу скоростей.
По п.5 формулы изобретения. Выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта (фиг.10), также расширяет спектр привлекающих рыбу скоростей. При этом зоны с пониженными скоростями потока формируются непосредственно у боковых стен лотка рыбоходного тракта.
По п.6 формулы изобретения. Выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта (фиг.11), позволяет в центральной части канала сформировать зоны с пониженными скоростями потока.
По п.7 формулы изобретения. Выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта (фиг.12), позволяет в центральной части канала и у боковых стен лотка сформировать зоны с пониженными скоростями потока.
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбоходного канала. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих чертежах:
фиг.1 - рыбоходный канал, план;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;
фиг.4 - разрез В-В на фиг.1;
фиг.5 - рыбоходный канал, изометрия;
фиг.6 - то же, вариант конструктивного исполнения рыбоходного тракта;
фиг.7 - поперечное сечение рыбоходного канала, вариант выполнения центрального продольного ряда блоков с высотой больше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта;
фиг.8 - поперечное сечение рыбоходного канала, вариант выполнения центрального продольного ряда блоков с высотой меньше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта;
фиг.9 - внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта;
фиг.10 - внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта;
фиг.11 - внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта;
фиг.12 - внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта.
Рыбоходный канал включает рыбоходный тракт 1, выполненный в виде лотка, соединяющего нижний и верхний бьефы гидроузла, элементы усиленной шероховатости 2, выполненные в виде блоков, установленных поперек потока и формирующих продольные ряды 3 по длине рыбоходного тракта 1, при этом блоки в соседних продольных рядах 3 смещены друг относительно друга с образованием вплывных отверстий, зоны отдыха 4 для рыб, образуемые между соседними, в продольном ряду, наклонными гранями элементов усиленной шероховатости 2, и гравийно-галечниковую отсыпку 5, выполненную на дне рыбоходного тракта 1.
Продольное сечение блоков выполнено по синусоидальной кривой, а их внешняя поверхность формирует возвышенные 6 и пониженные 7 участки, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла, причем конец вышерасположенного блока и начало нижерасположенного блока соединены друг с другом посередине плесов, образуя непрерывную внешнюю поверхность элементов усиленной шероховатости 2, при этом гравийно-галечниковая отсыпка 5 в виде вкраплений выполнена на всей площади плесов и перекатов, а дно рыбоходного тракта 1 выполнено с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа.
Кроме того, центральный продольный ряд 3 блоков может быть выполнен с высотой больше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1.
Помимо того, центральный продольный ряд 3 блоков может быть выполнен с высотой меньше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1.
Кроме того, внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, может быть выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта 1.
Помимо того, внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, может быть выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта.
Кроме того, внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, может быть выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта 1.
Помимо того, внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, может быть выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта 1.
Рыбоходный канал работает следующим образом.
Рыба, привлеченная из нижнего бьефа в устьевую часть лотка рыбоходного тракта 1, заходит в него и постепенно перемещается в сторону верхнего бьефа гидроузла. Благодаря установке на дне рыбоходного тракта 1 элементов усиленной шероховатости 2, значительная часть избыточной кинетической энергии водного потока гасится в придонном горизонте (фиг.2 и 3). Выполнение гравийно-галечниковой отсыпки 5 на всей площади плесов и перекатов позволяет создать в придонном слое гидравлические условия, близкие к естественным условиям речного дна. 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 6 и пониженные 7 участки, имитирующие плесы и перекаты. При своем движении рыбы активно используют зоны отдыха 4 (фиг.2 и 3), образованные между соседними, в продольном ряду 3, наклонными гранями элементов усиленной шероховатости 2, где восстанавливают свою энергетику. За счет смещения блоков, в соседних продольных рядах 3 друг относительно друга, рыба имеет возможность использовать образуемые вплывные отверстия (фиг.6), тем самым активно продвигается в направлении верхнего бьефа.
Для повышения эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока элементы усиленной шероховатости 2 могут быть установлены согласно следующей схемы (фиг.7). Выполнение центрального продольного ряда 3 блоков с высотой больше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, позволяет в локальных поперечных створах рыбоходного тракта 1 формировать поперечное сечение типа "русло-пойма-русло". Данная компоновка позволяет, используя известное гидравлическое явление, названное Г.В.Железняковым кинематическим эффектом взаимодействия безнапорного руслового и пойменного потоков, повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока в рыбоходном тракте 1. 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.
Возможно выполнение центрального продольного ряда 3 блоков с высотой меньше, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1 (фиг.8), что позволяет в локальных поперечных створах рыбоходного тракта 1 формировать поперечное сечение типа "пойма-русло-пойма". Данная компоновка также позволяет повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии потока по длине рыбоходного тракта 1.
Возможно выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, выполненной с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта 1 (фиг.9), что является вариантом компоновки его поперечного сечения. Наличие поперечного уклона позволяет создать высокоскоростные участки у боковых стен лотка, а в непосредственной близости к центральному ряду 3 блоков - зоны с пониженными скоростями потока, что расширяет спектр привлекающих рыбу скоростей.
Возможно выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта 1 (фиг.10), что также расширяет спектр привлекающих рыбу скоростей. При этом зоны с пониженными скоростями потока формируются непосредственно у боковых стен лотка рыбоходного тракта 1.
Возможно выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта 1 (фиг.11), что позволяет в центральной части канала сформировать зоны с пониженными скоростями потока.
Возможно выполнение внешней поверхности элементов усиленной шероховатости 2 в продольных рядах 3 блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта 1, с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта 1 (фиг.12), что позволяет в центральной части канала и у боковых стен лотка сформировать зоны с пониженными скоростями потока.
Предлагаемый рыбоходный канал позволяет повысить эффективность гашения избыточной кинетической энергии водного потока и, одновременно, повысить эффективность целенаправленного, свободного и самостоятельного прохода рыбы в верхний бьеф гидроузла.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР (SU) №1457870, "Устройство для нереста литофильных рыб", МПК А01К 61/00, Авторы: Иванов А.В., Лентяев А.Л. и Филиппов Г.Г. (СССР). Опубл. БИ №6, 1989.
2. Патент РФ (RU) №2013492, "Рыбоход", МПК Е02В 8/08, Автор: Филиппов Г.Г. (СССР). Опубл. 30.05.1994.
3. Патент Украины (UA) №62419, "Рыбоходное сооружение", МПК Е02В 8/08, Городецкий Е.Т. Опубл. БИ №12, 15.12.2003.
4. Патент WO №2004/083530, "Рыбоходное сооружение", МПК Е02В 8/08. Городецкий Е., 2004, 30 сентября.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Рыбоходный канал, включающий рыбоходный тракт, выполненный в виде лотка, соединяющего нижний и верхний бьефы гидроузла, элементы усиленной шероховатости, выполненные в виде блоков, установленных поперек потока и формирующих продольные ряды по длине рыбоходного тракта, при этом блоки в соседних продольных рядах смещены друг относительно друга с образованием вплывных отверстий, зоны отдыха для рыб, образуемые между соседними в продольном ряду наклонными гранями элементов усиленной шероховатости, и гравийно-галечниковую отсыпку, выполненную на дне рыбоходного тракта, отличающийся тем, что продольное сечение блоков выполнено по синусоидальной кривой, а их внешняя поверхность формирует возвышенные и пониженные участки, которые чередуются друг за другом, имитируя плесы и перекаты речного русла, причем конец вышерасположенного блока и начало нижерасположенного блока соединены друг с другом посередине плесов, образуя непрерывную внешнюю поверхность элементов усиленной шероховатости, при этом гравийно-галечниковая отсыпка выполнена в виде вкраплений на всей площади плесов и перекатов, а дно рыбоходного тракта выполнено с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа.
2. Канал по п.1, отличающийся тем, что центральный продольный ряд блоков выполнен с высотой, большей, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта.
3. Канал по п.1, отличающийся тем, что центральный продольный ряд блоков выполнен с высотой, меньшей, чем высота блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта.
4. Канал по п.2, отличающийся тем, что внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта.
5. Канал по п.2, отличающийся тем, что внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта.
6. Канал по п.3, отличающийся тем, что внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону продольной оси рыбоходного тракта.
7. Канал по п.3, отличающийся тем, что внешняя поверхность элементов усиленной шероховатости в продольных рядах блоков, примыкающих к боковым стенкам лотка рыбоходного тракта, выполнена с поперечным уклоном в сторону боковых стен лотка рыбоходного тракта.