Рыбоходно-нерестовый канал

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, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительный проточный тракт, головная часть которого соединена с блоком питания, сообщающимся с верхним бьефом, а устьевая его часть соединена с устьевой частью водопроводящего тракта, образуя автономный нерестовый канал. Рыбоходно-нерестовый канал снабжен несколькими дополнительными нерестовыми каналами, выполненными параллельно дополнительному проточному тракту. Все дополнительные нерестовые каналы имеют различное значение продольного уклона, отличное от продольного уклона в дополнительном проточном тракте. Устьевые части дополнительных нерестовых каналов соединены с устьевой частью водопроводящего тракта, расположены внутри него параллельно друг другу и береговым кромкам водопроводящего тракта, а головные их части соединены с блоком питания. Изобретение создает в рыбоходно-нерестовом канале гидравлические условия, эффективные для нереста рыбы в его внутреннем пространстве. 13 з. п. ф-лы, 18 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 нереста рыбы в его внутреннем пространстве.

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, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительный проточный тракт, головная часть которого соединена с блоком питания, сообщающимся с верхним бьефом, а устьевая его часть соединена с устьевой частью водопроводящего тракта, образуя автономный нерестовый канал.

Недостатком данного сооружения является низкая эффективность нереста рыбы в его внутреннем пространстве.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходно-нерестовом канале для нереста рыбы в его внутреннем пространстве.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение рыбоходно-нерестового канала с несколькими дополнительными нерестовыми каналами, выполненными параллельно дополнительному проточному тракту, позволяет увеличить как площадь нерестового поля, так и общую нерестовую мощность сооружения. При этом все нерестовые каналы имеют различное значение продольного уклона, отличное от продольного уклона в дополнительном проточном тракте, что позволяет создать в каждом из них различные скоростные режимы, выбирая которые, рыба будет находить наиболее благоприятные условия для нереста.

Выполнение устьевых частей дополнительных нерестовых каналов, соединенных с устьевой частью водопроводящего тракта, и расположение их входных оголовков внутри него, параллельно друг другу и береговым кромкам водопроводящего тракта, позволяет сформировать оптимальные гидравлические условия как для распределения рыб, зашедших в устьевую часть рыбоходно-нерестового канала, так и создать эффективную схему слияния дополнительных потоков с основным потоком водопроводящего тракта.

Соединение головных частей дополнительных нерестовых каналов с блоком питания позволяет рационально использовать подаваемый расход воды, а также оперативно регулировать скоростной режим работы в нерестовых каналах (единый регулятор расхода, одни и те же характеристики водного потока: температура воды, степень насыщения кислородом, одинаковая концентрация зоопланктона и др.).

По п.2 формулы изобретения. Выполнение блока питания в виде открытого бассейна (водоема), соединенного подводящим каналом с верхним бьефом позволяет забирать воду с более высокой температурой и тем самым осуществлять привлечение рыбы на градиент температуры, формируя стратифицированный привлекающий поток в устьевой части водопроводящего тракта. Кроме того, такая компоновка блока питания позволяет подавать рабочий расход через водосливную плотину, при этом вода будет предварительно насыщаться кислородом, при соударении с потоком нерестовых каналов.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение блока питания в виде водосливной плотины, соединяющей головные части нерестовых каналов с верхним бьефом, является вариантом компоновки блока питания.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение нерестового канала, расположенного вдоль береговой кромки нижнего бьефа, с максимальным значением продольного уклона, позволяет сформировать привлекающий рыбу "шлейф", характеризующийся максимальными скоростями на внешней своей границе, обращенной в сторону верхнего бьефа. Именно такая схема распределения расхода из выходных оголовков нерестовых каналов способствует максимальному выделению привлекающего потока на фоне гидравлической структуры нижнего бьефа.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение входных оголовков нерестовых каналов с рыбонаправляющими устройствами в виде донных порогов позволяет создать тактильные ориентиры для продвижения донных рыб, а также струеформирующие каналы для расхода воды, истекающего из нерестовых каналов.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение донных порогов с одинаковой высотой является вариантом конструктивного исполнения рыбо- и струенаправляющего устройства.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение донных порогов с разной высотой позволяет создать автономные рыбонаправляющие каналы, при этом донные рыбы имеют возможность перехода из одного канала в другой.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение высоты донных порогов уменьшающейся в направлении от водопроводящего тракта к нерестовому каналу, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа, также является вариантом конструктивного исполнения рыбонаправляющего устройства. Эта компоновка также позволяет донным рыбам переходить из одного канала в другой. Кроме того, большая часть расхода, пропускаемого через нерестовые каналы, остается в пределах сформированных автономных струенаправляющих каналов, при этом также стабилизируется плановая эпюра скоростей по ширине устьевой части водопроводящего тракта.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение высоты донных порогов увеличивающейся в направлении от водопроводящего тракта к нерестовому каналу, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа, также является вариантом конструктивного исполнения рыбонаправляющего устройства. Однако в этом варианте часть общего расхода, проходящего через нерестовые каналы, плавно перераспределяется в сторону водопроводящего тракта. Это создает градиентную плановую эпюру скоростей и благоприятные гидравлические условия для выбора мигрантами приемлемых трасс перемещения.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение свободных торцевых кромок донных порогов в пределах внутреннего пространства устьевой части водопроводящего тракта позволяет рыбам, зашедшим в рыбоходно-нерестовый канал, выбирать скоростной режим в одном из нерестовых каналов.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение свободных торцевых кромок донных порогов, расположенных во входном створе устьевой части водопроводящего тракта, позволяет рыбе уже на начальном этапе (входной створ) выбрать тот или иной автономный рыбонаправляющий канал. Кроме того, эта схема размещения донных порогов способствует стабилизации привлекающего рыбу потока в придонных горизонтах.

По п.12 формулы изобретения. Выполнение входных оголовков нерестовых каналов с потоконаправляющими устройствами в виде вертикальных стенок с высотой больше, чем глубина воды в водопроводящем тракте, позволяет сформировать во входном оголовке рыбоходно-нерестового канала независимые рыбопривлекающие каналы, в которых созданы различные скоростные режимы.

По п.13 формулы изобретения. Выполнение свободных торцевых кромок вертикальных стенок, находящихся в пределах внутреннего пространства устьевой части водопроводящего тракта, позволяет рыбам, зашедшим в рыбоходно-нерестовый канал, выбирать любой скоростной режим в одном из нерестовых каналов.

По п.14 формулы изобретения. Выполнение свободных торцевых кромок вертикальных стенок, расположенных во входном створе устьевой части водопроводящего тракта, позволяет рыбе уже на начальном этапе (входной створ) выбрать тот или иной независимый рыбопривлекающий канал. Кроме того, эта схема размещения вертикальных стенок способствует стабилизации привлекающего рыбу потока по всей толще потока.

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

фиг.1 - рыбоходно-нерестовый канал, план;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - то же, вариант нерестовых каналов с другими значениями продольных уклонов;

фиг.4 - входной оголовок рыбоходно-нерестового канала, устьевой участок водопроводящего тракта;

фиг.5 - то же, вариант с рыбонаправляющими устройствами;

фиг.6 - то же, вариант размещения свободных торцевых кромок рыбонаправляющих устройств в пределах устьевой части водопроводящего тракта;

фиг.7 - рыбоходно-нерестовый канал, план, вариант компоновки блока питания нерестовых каналов;

фиг.8 - разрез Б-Б на фиг.7;

фиг.9 - разрез В-В на фиг.8;

фиг.10 - фрагмент входного оголовка рыбоходно-нерестового канала;

фиг.11 - разрез Г-Г на фиг.10, вариант рыбонаправляющих устройств в виде вертикальных стенок;

фиг.12 - то же, вариант рыбонаправляющих устройств в виде донных порогов с одинаковой высотой;

фиг.13 - то же, вариант рыбонаправляющих устройств в виде донных порогов с высотой, уменьшающейся в сторону от водопроводящего тракта;

фиг.14 - то же, вариант рыбонаправляющих устройств в виде донных порогов с высотой, увеличивающейся в сторону от водопроводящего тракта;

фиг.15 - поперечный разрез устьевой части водопроводящего тракта;

фиг.16 - схема соединения входных оголовков нерестовых каналов с устьевой частью водопроводящего тракта;

фиг.17 - поперечное сечение нерестового канала;

фиг.18 - то же, вариант с элементами усиленной шероховатости.

Рыбоходно-нерестовый канал включает водопроводящий тракт 1, выполненный в виде канала, головная часть 2 которого соединена с верхним бьефом 3 гидроузла, а устьевая часть 4 - с нижним бьефом 5, элементы усиленной шероховатости 6, установленные на дне канала по его длине, и дополнительный проточный тракт 7, головная часть которого соединена с блоком питания 8, сообщающимся с верхним бьефом 3, а устьевая его часть соединена с устьевой частью 4 водопроводящего тракта 1, образуя автономный нерестовый канал. Рыбоходно-нерестовый канал снабжен несколькими дополнительными нерестовыми каналами 9, выполненными параллельно дополнительному проточному тракту 7, при этом все нерестовые каналы 9 имеют различное значение продольного уклона, отличное от продольного уклона в дополнительном проточном тракте 7, причем устьевые части дополнительных нерестовых каналов 9 соединены с устьевой частью 4 водопроводящего тракта 1, расположены внутри него параллельно друг другу и береговым кромкам водопроводящего тракта 1, а головные их части соединены с блоком питания 8.

Кроме того, блок питания 8 может быть выполнен в виде открытого бассейна 10, соединенного подводящим каналом 11 с верхним бьефом 3.

Помимо того, блок питания 8 может быть выполнен в виде водосливной плотины 12, соединяющей головные части нерестовых каналов 9 с верхним бьефом 3.

Кроме того, нерестовый канал 9 с максимальным значением продольного уклона расположен вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5.

Помимо того, входные оголовки нерестовых каналов 9 могут быть выполнены с рыбонаправляющими устройствами в виде донных порогов 13.

Кроме того, донные пороги 13 могут быть выполнены с одинаковой высотой.

Помимо того, донные пороги 13 могут быть выполнены с разной высотой.

Кроме того, высота донных порогов 13 может уменьшаться в направлении от водопроводящего тракта 1 к нерестовому каналу 9, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5.

Помимо того, высота донных порогов 13 может увеличиваться в направлении от водопроводящего тракта 1 к нерестовому каналу 9, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5.

Кроме того, свободные торцевые кромки донных порогов 13 могут находиться в пределах внутреннего пространства устьевой части 4 водопроводящего тракта 1.

Помимо того, свободные торцевые кромки донных порогов 13 могут быть расположены во входном створе устьевой части 4 водопроводящего тракта 1.

Кроме того, входные оголовки 14 нерестовых каналов 9 могут быть выполнены с потоконаправляющими устройствами в виде вертикальных стенок 15 с высотой больше, чем глубина воды в водопроводящем тракте 1.

Помимо того, свободные торцевые кромки вертикальных стенок 15 могут находиться в пределах внутреннего пространства устьевой части 4 водопроводящего тракта 1.

Кроме того, свободные торцевые кромки вертикальных стенок 15 могут быть расположены во входном створе устьевой части 4 водопроводящего тракта 1.

Для нереста рыбы дно водопроводящего тракта 1, дополнительного водопроводящего тракта 7 и нерестовых каналов выполнено с гравийно-галечниковой отсыпкой толщиной 0.3 метра, выполняющей функцию нерестового субстрата 16.

Рыбоходно-нерестовый канал работает следующим образом.

Привлечение рыбы из нижнего бьефа 5 в устьевую часть 4 водопроводящего тракта 1 осуществляется подачей рабочего расхода из верхнего бьефа 3, протекающего по водопроводящему тракту 1. Кроме этого, за счет работы блока питания 8, в нерестовые каналы 9 и дополнительный проточный тракт 7 также поступает рабочий расход воды, который вместе с расходом водопроводящего тракта 1 формирует привлекающий рыбу "шлейф" скоростей. Донные виды рыб (например, осетровые) перемещающиеся, в основном, у дна водотока, ориентируясь на привлекающий донный поток, заходят в входные оголовки 14 нерестовых каналов, где созданы оптимальные условия для их нереста на нерестовом субстрате 16. Если условия, созданные в нерестовых каналах 9, не удовлетворяют мигрантов, то они скатываются в устьевую часть 4 и, не выходя из пределов устьевой части 4, имеют возможность перемещаться вдоль водопроводящего тракта 1 к головной 2 его части и выходят в верхний бьеф 3, где продолжают нерестовую миграцию.

Для повышения эффективности гашения избыточной кинетической энергии водного потока по длине нерестовых каналов 9 могут быть установлены элементы усиленной шероховатости 6 (см. фиг.18). Для создания различного скоростного режима внутри нерестовых каналов 9 они выполнены с разным продольным уклоном. Возможны две схемы компоновки нерестовых каналов 9 в поперечном сечении (фиг.2 и 3).

Вариант, когда нерестовый канал 9, расположенный вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5, выполнен с максимальным значением продольного уклона, позволяет сформировать привлекающий рыбу "шлейф", характеризующийся максимальными скоростями на внешней своей границе, обращенной в сторону верхнего бьефа 3 (фиг.4). Именно такая схема распределения расхода из выходных оголовков 14 нерестовых каналов 9 способствует максимальному выделению привлекающего потока на фоне гидравлической структуры нижнего бьефа 5.

Вариант, когда нерестовый канал 9, расположенный по касательной вдоль водопроводящего тракта 1, выполнен с максимальным значением продольного уклона, позволяет сформировать реоградиентную плановую эпюру скоростей по ширине водопроводящего тракта 1. Эта схема подачи привлекающего расхода расширяет диапазон выбора рыбами наиболее благоприятных гидравлических условий для своего продвижения.

Вариант выполнения блока питания 8 в виде открытого бассейна 10 (водоема), соединенного подводящим каналом 11с верхним бьефом 3 (фиг.1), позволяет забирать воду с более высокой температурой и, тем самым, осуществлять привлечение рыбы на градиент температуры, формируя стратифицированный привлекающий поток в устьевой части 4 водопроводящего тракта 1. Кроме того, такая компоновка блока питания 8 позволяет подавать рабочий расход через водосливную плотину 12, при этом вода будет предварительно насыщаться кислородом, при соударении с потоком нерестовых каналов 9.

Возможно выполнение блока питания 8 в виде водосливной плотины 12 (фиг.7, 8 и 9), соединяющей головные части нерестовых каналов 9 с верхним бьефом 3, является вариантом компоновки блока питания 8.

Выполнение входных оголовков 14 нерестовых каналов 9 с рыбонаправляющими устройствами в виде донных порогов 13, позволяет создать тактильные ориентиры для продвижения донных рыб, а также струеформирующие каналы для расхода воды, истекающего из нерестовых каналов 9 (фиг.5 и 6).

Высотная компоновка донных рыбонаправляющих порогов 13 может быть различной: одинаковая высота порогов 13 (фиг.12) и донные пороги 13 с высотой, уменьшающейся (увеличивающейся) по ширине устьевой части 4 водопроводящего тракта 1 (фиг.13 и 14). Выполнение донных порогов 13 с разной высотой, позволяет создать автономные рыбонаправляющие каналы, при этом донные рыбы имеют возможность перехода из одного канала в другой.

Выполнение высоты донных порогов 13 уменьшающейся в направлении от водопроводящего тракта 1 к нерестовому каналу 9, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5, также является вариантом конструктивного исполнения рыбонаправляющего устройства. Эта компоновка также позволяет донным рыбам переходить из одного канала в другой. Кроме того, большая часть расхода, пропускаемого через нерестовые каналы 9, остается в пределах сформированных автономных струенаправляющих каналов, при этом также стабилизируется плановая эпюра скоростей по ширине устьевой части 4 водопроводящего тракта 1.

Выполнение высоты донных порогов 13 увеличивающейся в направлении от водопроводящего тракта 1 к нерестовому каналу 9, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа 5, также является вариантом конструктивного исполнения рыбонаправляющего устройства. Однако в этом варианте часть общего расхода, проходящего через нерестовые каналы 9, плавно перераспределяется в сторону водопроводящего тракта 1. Это создает градиентную плановую эпюру скоростей и благоприятные гидравлические условия для выбора мигрантами приемлемых трасс перемещения.

Выполнение свободных торцевых кромок донных порогов 13 в пределах внутреннего пространства устьевой части 4 водопроводящего тракта 1 (фиг.6) позволяет рыбам, зашедшим в рыбоходно-нерестовый канал, выбирать скоростной режим в одном из нерестовых каналов 9.

Выполнение свободных торцевых кромок донных порогов 13, расположенных во входном створе устьевой части 4 водопроводящего тракта 1, позволяет рыбе уже на начальном этапе (входной створ) выбрать тот или иной автономный рыбонаправляющий канал. Кроме того, эта схема размещения донных порогов 13 способствует стабилизации привлекающего рыбу потока в придонных горизонтах (фиг.5).

Выполнение входных оголовков 14 нерестовых каналов 9 с потоконаправляющими устройствами в виде вертикальных стенок 15 (фиг.11) с высотой больше, чем глубина воды в водопроводящем тракте 1, позволяет сформировать во входном оголовке рыбоходно-нерестового канала независимые рыбопривлекающие каналы, в которых созданы различные скоростные режимы.

Источники информации

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

2. Патент США №6652189 "Metod for a migratory fish bypass channel with natural features", G.C.Bums. МПК E 02 В 8/08, Е 02 В 5/04. Опубл.2003, 25 ноября.

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, элементы усиленной шероховатости, установленные на дне канала по его длине, и дополнительный проточный тракт, головная часть которого соединена с блоком питания, сообщающимся с верхним бьефом, а устьевая его часть соединена с устьевой частью водопроводящего тракта, образуя автономный нерестовый канал, отличающийся тем, что он снабжен несколькими дополнительными нерестовыми каналами, выполненными параллельно дополнительному проточному тракту, при этом все дополнительные нерестовые каналы имеют различное значение продольного уклона, отличное от продольного уклона в дополнительном проточном тракте, причем устьевые части дополнительных нерестовых каналов соединены с устьевой частью водопроводящего тракта, расположены внутри него параллельно друг другу и береговым кромкам водопроводящего тракта, а головные их части соединены с блоком питания.

2. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что блок питания выполнен в виде открытого бассейна, соединенного подводящим каналом с верхним бьефом.

3. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 2, отличающийся тем, что блок питания выполнен в виде водосливной плотины, соединяющей головные части нерестовых каналов с верхним бьефом.

4. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что нерестовый канал с максимальным значением продольного уклона расположен вдоль береговой кромки нижнего бьефа.

5. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что входные оголовки нерестовых каналов выполнены с рыбонаправляющими устройствами в виде донных порогов.

6. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 5, отличающийся тем, что донные пороги выполнены с одинаковой высотой.

7. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 5, отличающийся тем, что донные пороги выполнены с разной высотой.

8. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 7, отличающийся тем, что высота донных порогов уменьшается в направлении от водопроводящего тракта к нерестовому каналу, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа.

9. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 7, отличающийся тем, что высота донных порогов увеличивается в направлении от водопроводящего тракта к нерестовому каналу, расположенному вдоль береговой кромки нижнего бьефа.

10. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 6 - 9, отличающийся тем, что свободные торцевые кромки донных порогов находятся в пределах внутреннего пространства устьевой части водопроводящего тракта.

11. Рыбоходно-нерестовый канал по любому из пп. 6 - 9, отличающийся тем, что свободные торцевые кромки донных порогов расположены во входном створе устьевой части водопроводящего тракта.

12. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 1, отличающийся тем, что входные оголовки нерестовых каналов выполнены с потоконаправляющими устройствами в виде вертикальных стенок с высотой, большей, чем глубина воды в водопроводящем тракте.

13. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 12, отличающийся тем, что свободные торцевые кромки вертикальных стенок находятся в пределах внутреннего пространства устьевой части водопроводящего тракта.

14. Рыбоходно-нерестовый канал по п. 12, отличающийся тем, что свободные торцевые кромки вертикальных стенок расположены во входном створе устьевой части водопроводящего тракта.