Рыбозащитный оголовок водозаборного сооружения

УДК626.882

РЫБОЗАЩИТНЫЙ ОГОЛОВОК ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

, ,

В статье рассмотрены основные принципы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения, выявлены недостатки существующих конструкций и предложена новая конструкция рыбозащитного сооружения.

водозаборное сооружение, рыбозащитное устройство, способы защиты рыбы, новая конструкция

При строительстве водозаборных сооружений мелиоративных систем или водоприемников гидроузлов машинного водоподъема на водоёмах, возникает угроза гибели и травмирования определенной части рыб, главным образом молоди, из-за попадания их в насосные установки и в систему водозабора. При размещении водозаборов на хозяйственно-эксплуатируемых рыбопромысловых водоемах в каждом конкретном случае необходимо устанавливать экологическую целесообразность и экономическую эффективность применения средств рыбозащиты [1-3].

Рыбозащитные сооружения – сооружения, предназначенные для защиты рыб от источников опасности путем предотвращения их попадания на опасные участки и отвода от этих участков в рыбообитаемый водоем с обеспечением выживаемости.

Существует несколько принципов защиты рыб [4,5]:

- экологический – обладающий чрезвычайно большими потенциальными возможностями, но не нашедший пока широкого распространения - связан не столько с применением отдельных устройств, сколько с проведением рыбозащитных мероприятий. Правильное расположение в водоеме водозаборов и их оголовков, регулирование времени водопотребления могут оказаться эффективным средством защиты рыб, снижающим в сотни раз количество попадающей молоди. В ряде способов экологические способы защиты позволяют эксплуатировать водозаборы даже без применения защитных устройств. Вместе с тем, как правило, они не обеспечивают 100%-ной защиты молоди, и поэтому их следует рассматривать как предварительный этап рыбозащиты, направленный на резкое снижение числа рыб, которых необходимо защищать с помощью рыбозащитных устройств.

- поведенческий – как следует из названия, основан на использовании особенностей поведения рыб, их реакции на отдельные раздражители, а также на знаниях скоростей движения рыб. Для управления поведением рыб необходимо знать их основные рецепторные системы, к которым относятся: зрение, слух, органы боковой линии, хеморецепция и осязание рыб.

- физиологический – в том числе световой, связан с защитой воздушно-пневматическим способом и применением электрозаградителей.

На основании анализа существующих типов рыбозащитных сооружений [6] были выявлены их как положительные, так и отрицательные конструктивные особенности, что послужило основанием для разработки нового рыбозащитного устройства.

Рыбозащитный оголовок [7] включает водонепроницаемый полый обтекатель, установленный в водотоке на всасывающем патрубке насоса. Недостатком данного оголовка является низкая эффективность отвода молоди рыб.

Рабозащитный оголовок [8] включает водонепроницаемый полый обтекатель, установленный в водотоке на всасывающем патрубке насоса с возможностью вращения относительно продольной оси патрубка от привода лопастей, закрепленных на внешней поверхности полого обтекателя, полый вал, установленный во всасывающем патрубке и прикрепленный к обтекателю, трубопровод, расположенный в полом валу и соединенный своим входным концом с насосом, при этом привод вращения обтекателя выполнен в виде лопастной турбины, укрепленной на полом валу, а обтекатель обращен вершиной навстречу потоку. Недостатком данного оголовка является сложность конструкции.

Рыбозащитный оголовок содержит обтекатель с винтовыми лопастями, установленный на всасывающем патрубке, привод вращения, включающий вал и крыльчатку, стойки, крепящие втулку с опорными подшипниками. Вода, поступающая во всасывающий патрубок, приводит через крыльчатку и вал во вращение обтекатель. Винтовые лопасти с помощью транзитного потока способствуют раскрутке обтекателя и удаляют транзитный поток за счет центробежных сил от обтекателя. С потоком удаляется и молодь рыбы. Забор воды во всасывающий патрубок осуществляется из вторичного течения потока, идущего к оголовку вдоль внешней поверхности патрубка. Недостатком данного оголовка является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.

Для исключения существующих недостатков конструкций рыбозащитных сооружений авторами статьи предложена новая конструкция изобретения.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в зоне влияния водозаборного оголовка, необходимых и достаточных для эффективной защиты молоди рыб от попадания в водозабор и очистку его от попадания мусора.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбозащитного оголовка.

Сущность изобретения заключается в следующем.

- Выполнение лопастей на внутренней поверхности оголовка под углом в 45о к потоку позволяет сформировать закрученный поток, который приведет к максимальной раскрутке оголовка устройства. Увеличение высоты лопастей к всасывающему трубопроводу позволяет создать более мощный крутящий момент для закрутки внешнего потока вокруг оголовка и отвести молодь на более дальнюю траекторию ската по отношению к продольной оси оголовка.

- Выполнение закрутки винтовых лопастей по часовой и против часовой стрелки позволяет менять направление вращения рыбозащитного оголовка, что обуславливает создание эффективных гидравлических условий для отвода молоди рыб.

- Лопасти установлены в виде шнеков к движению потока кольцевого всасывающего отверстия, между внешней поверхностью всасывающего оголовка и внутренней поверхностью стакана является наиболее простым и проверенным способом, при этом возможно формирование эффективных закрученных гидравлических струй.

- При подаче по нагнетательному трубопроводу в тор воздуха вокруг рыбозащитного оголовка создается пузырьковая завеса которая будет оказывать отпугивающее воздействие на молодь рыб, в случае подачи воды - струйное воздействие, в случае водо- воздушной смеси совместный эффект.

-Данный вариант конструкции с клиновыми усеченными полосами, располагающимися под углом от 0 до 90о относительно друг друга, создает условия отвода молоди рыб с поверхности оголовка. Так как за усеченной гранью полос наблюдается водоворотная турбулентная зона, которая будет отрицательно воздействовать на биологические зоны рыб (боковую линию) молоди рыбы, попавшую непосредственно на поверхность оголовка.

- Выполнение клиновых полос в ряд по вертикали, горизонтали и в шахматном порядке позволяет формировать эффективные закрученные гидравлические струи.

Разработанное авторами рыбозащитное устройство [9] действует следующим образом. На рис.1 и 2 всасывающий оголовок 1 установлен в водотоке таким образом, что при включении насоса (насос не показан) вода начинает двигаться в зазоре между всасывающей трубой 2 и оголовком 1 и воздействует на лопасти 3, выполненные в виде плоских пластин, прикрепленных к внутренней части оголовка 1, устройство снабжено вертикальным валом 4 и подшипником 5, на валу имеются упоры 6, обеспечивающие стабильность установки вала во всасывающей трубе 2, воздействие воды на лопасти приводит к вращению оголовка. На внешней поверхности оголовка 1 установлены усеченные клиновые полосы 7, служащие для образования турбулентных течений.

В нижней его части устройства установлен тор 8, жестко прикрепленный к всасывающей трубе 2 упорами 9, снабженный отверстиями 10 и нагнетательным трубопроводом 11. Диаметр тора 8 превышает диаметр оголовка 1. По трубопроводу 11 подается воздух от компрессора (компрессор не показан), который, выходя из отверстий 10, образует воздушно-пузырьковую завесу вокруг оголовка 1, что увеличивает эффект отпугивания молоди рыб и очистку его от мусора.

Эксплуатация устройства возможна в водоемах, при отсутствии транзитного течения (ильмень, озеро, пруд, лиман, водохранилище), а также в условиях пониженных скоростей транзитного потока,

Предлагаемое изобретение имеет простую конструкцию, что позволяет существенно упростить компоновку водозаборного устройства, повысить надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозабор.

Рис.1. Рыбозащитное устройство, изометрия

Рис.2. Поперечное сечение оголовка и всасывающей трубы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исаев хозяйство водохранилищ/ , /. - М., 1980.-304с.

2. Орлова гидротехника/ . - М., 1988.-279с.

3. Малеванчик и рыбозащитные сооружения/ , . - М.,1984 . – 150с.

4. Павлов основы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружешия./ , .-2-е изд., перераб. и доп. – М., 1983. – С.54-101.

5. Академия наук СССР. Биологические основы применения рыбозащитных и рыбопропускных сооружений. – М., 1978.-С.2-18.

6. СНиП 2.06.07-87 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения».

7. А. с.SU № 000 МПК Е 02 В/08 “Рыбозащитный оголовок”

8. А. с.SU № 000 МПК Е 02 В/08 “Рыбозащитный оголовок”

9. Рег.№ “Рыбозащитный оголовок”. – 2005.

FISH PROTECTION A WATER-INTAKING CONSTRUCTION

V. V. Afanasjev, V. A. Naumov, M. A.Fedjunina

In article main principles of protection of fishes, classification рыбозащитных constructions are considered and the new design fish protection is offered.