Питання гідравлічного розрахунку рибоходів лотокового типу нової конструкції для пропуску прохідних видів риби на нерест

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПИТАННЯ ГІДРАВЛІЧНОГО РОЗРАХУНКУ РИБОХОДІВ ЛОТОКОВОГО ТИПУ НОВОЇ КОНСТРУКЦІЇ ДЛЯ ПРОПУСКУ ПРОХІДНИХ ВИДІВ РИБИ НА НЕРЕСТ

Алтухов О.М., пошуковець, Рогалевич Ю.П., к.т.н., професор

(Національний університет водного господарства та природокористування, м.Рівне )

В роботі стисло викладені якісні дослідження лоткового рибоходу нової конструкції, захищеної деклараційним патентом України на корисну модель, яка дозволяє задавати середні швидкості руху води у споруді найсприятливіші для проходу того чи іншого виду риби на нерест.

There are shown in this work the researches of fish-run of new design defended by the declaration patent of Ukraine for useful model which allows settings of the most suitable medium velocities of water movement at the construction for passage of different species of fish for delivery.

Великі проблеми при проектуванні і експлуатації гідровузлів складають питання забезпечення пропуску риби на нерест з нижнього б'єфу в верхній. Для цих цілей в складі гідровузлів влаштовують рибопропускні споруди. Ефективність роботи цих пристроїв поки що низька.

У світовій практиці зустрічаються види рибоходів, які поділяються на:

- лоткові

- ставкові

- східчасті

Загальним основним недоліком описаних вище рибоходів є те , що вони проектуються на пропуск до місць нересту одного, або декількох видів риби , оскільки не дозволяють регулювати середню швидкість води в споруді, через постійний похил дна і постійну висоту виступів шорсткості.

Найбільше поширення в практиці здобули лоткові і східчасті рибоходи.

Східчасті, рис.1 складаються з:

1- вхідний оголовок (рибозбірник); 2- тракт рибоходу; 3- ремонтне загородження вхідного оголовку і верхньої частини; 4- басейни рибоходу; 5- поверхневий впливний отвір; 6- глибинний впливний отвір; 7- верхня частина; 8- основний затвір;

Лоткові, рис.2 складаються з :

1- вхідний оголовок з ремонтним загородженням ; 2- тракт рибоходу; 3- шорсткість лотку; 4- верхня частина з ремонтним загородженням;

Рис.1. Східчастий рибохід ( план і розрізи )

рибохід лотоковий риба нерест

Рис.2. Лотковий рибохід ( план і розріз )

Оскільки на Україні побудовані середньо та низько напірні греблі водосховищ то на наш погляд найліпше використати при таких гідровузлах рибохід лотокового типу.

Лоткові рибоходи проектуються у вигляді лотка або каналу з похилом, який забезпечує по всій довжині лотка швидкості потоку менші або рівні максимальним швидкостям риби того чи іншого виду. Швидкість води в тракті рибоходу рекомендують створювати шляхом влаштування :

а) штучної шорсткості дна, яка створюється кам'яною накиддю або кладкою із каміння;

б) спеціальних зубців різноманітної форми;

в) неповних перегородок;

г)повних перегородок.

Види штучної шорсткості показані на рис.3.

Рис.3. Види штучної шорсткості

Недоліком такого рибоходу є відсутність можливості регулювання швидкості руху води , як згадувалось вище, що призводить до неможливості проходу різних видів риби.

Аналіз результатів досліджень , виконаних різними авторами [1,2] показав, що їх метою була розробка методів розрахунку лотків бистротоків із штучною шорсткістю для умови рівномірного руху . Великим досягненням цього дослідження є те , що найбільш ефективним з точки зору гасіння енергії є співвідношення :

д = 7Д (1)

для умови рівномірної (неперепадної) течії, яка має місце при

h? 3Д, (2)

де д,Д - відстань між сусідніми гранями ребер і їх висота; h - глибина потоку над ребром.

Крім цього були запропоновані деякі залежності для розрахунку коефіцієнта Шезі в прямокутних лотках, але для використання цих залежностей не вказані граничні умови , мають ряд відмічених в [3] інших дефектів, які роблять їх використання можливим з деякою обережністю. Явище аерації у викладеному вище методі не розглядається.

В останьому виданні [4], разом з методом Замарана-Пікалова, приводиться також метод розрахунку бистротоків зі штучною шорсткістю П.І. Гордієнко, не зважаючи на те, що вони взаємно виключають один одного.

Метод П.І. Гордієнко [5], який проводив досліди в межах і=0,02...0,128, оснований на твердженні, що коефіцієнт Шезі (Дарсі) бурхливих рівномірних потоків, в тому числі на бистротоках із посиленою шорсткістю являється постійним (с=const), величина якого визначається лише типом шорсткості, тобто її геометричними розмірами і не залежить від будь-яких інших факторів, в тому числі і відносної шорсткості. Це приводить до того, що по даному методу неможливо розрахувати основний параметр посиленої шорсткості - висоту ребер ?. Єдина вказівка що до цього, зводиться до збереження умови (2). Проте умова (2) зберігається при будь якому значенні висоти ребра ? ‹ h / 3, в тому числі і при ? = 0

На відміну від інших авторів О.М.Айвазян в [3,6,7,8,9] проводив досліди на моделях бистротоків зі штучною шорсткістю на дні з метою одержання методики розрахунку бистротоку зі штучною шорсткістю з врахуванням аерації потоку. Оскільки аерація у бистротоках зі штучною шорсткістю виникає при середніх швидкостях руху води значно більших від максимальних швидкостей прохідних видів риби які йдуть на нерест, тому досліди О.М.Айвазяна використати для розрахунку лоткових рибоходів можна лише в першому наближенні.

На даний момент розрахунок таких рибоходів ще не розроблений. Наша спроба визначення коефіціента шорсткості дна рибоходу лотоковоготипу зі штучною шорсткістю є першим кроком до створення методики розрахунку таких споруд. Оскільки для кожного виду прохідної риби існує межа середньої швидкості потоку при якій риба ще може пройти до місць нересту то необхідно мати можливість змінювати цю швидкість. Це необхідно для того , щоб пропускати через рибохід плідників того чи іншого виду риби. Нами створена конструкція захищена деклараційним патентом України на корисну модель, яка дозволяє змінювати висоту виступів штучної шорсткості і її вид в процесі експлуатації.

Для того щоб можна було регулювати середню швидкість в лотку рибоходу виникла ідея змінювати висоту виступів шорсткості та її тип. Модель була виконана у вигляді лотка в дно якого були вмонтовані напрямні стрижні і на ці стрижні могли нанизуватись елементи штучної шорсткості того чи іншого виду. Похил дна лотка моделі становив і= 0,086. Відстань між напрямними стрижнями дорівнювала 7Д, при такій відстані, як відомо проявляється найкраще ефект штучної шорсткості. Така конструкція рибоходу дає змогу регулювати висоту виступів шорсткості, і відповідно, середню швидкість обтікаючого потоку. Слід зазначити що конструкція дозволяє використовувати різні види елементів штучної шорсткості. Змінювати середню швидкість потоку у рибоході відповідно до виду риби, плідники якої ідуть на нерест, можна шляхом зміни висоти елементів штучної шорсткості, їх конфігурації та розміщення у плані, нанизуючи на стрижні чи анкерні болти у дні лотка, певну кількість того чи іншого виду елементів штучної шорсткості.

На рис.4 показаний план рибоходу із 2 варіантами елементів штучної шорсткості на дні: г - подібними і прямолінійними, а також показаний переріз рибоходу по А-А.

Рибохід складається із бокових стінок 1, дна лотка 2, анкерних стрижнів (болтів) 3, закріплених у дні, елементів штучної шорсткості різних видів: г - подібних 4 та прямолінійних 5.

Працює рибохід наступним чином. Потік води, обтікаючи елементи штучної шорсткості 4 чи 5, зменшує свою швидкість зміщуючись від однієї бокової стінки до протилежної. При постійній витраті води середня швидкість руху потоку також матиме стале значення.

Рис. 4. Лотоковий рибохід нової конструкції

Якщо потрібно зменшити цю швидкість, то на анкерні стрижні (болти) 3 нанизують ще один чи декілька елементів штучної шорсткості 4 чи 5, цим самим, збільшуючи опір на шляху потоку, зменшуючи його швидкість. При необхідності збільшити середню швидкість потоку води в лотку рибоходу, кількість елементів штучної шорсткості, нанизаних на стрижні 3, зменшують. Така конструкція рибоходу дозволяє змінювати не тільки висоту виступів штучної шорсткості, але і її конфігурацію.

Під час дослідів вимірювалась глибина потоку по всій довжині тракту рибоходу при різних висотах і видах штучної шорсткості, але при одній і тій же витраті.

Дослідні дані показали, що за допомогою зміни висоти і типу шорсткості можна добитися практично однакової глибини по всій довжині лотка (табл.1), це говорить про те, що V?const. Це дає можливість регулювати швидкість руху води в рибоході в дуже великих межах.

Запропонована конструкція дозволяє задавати середню швидкість потоку, необхідну для проходу того чи іншого виду риби на нерест.

Таблиця 1

Як показали результати досліджень ідея регулювання середньої швидкості у лотковому рибоході за рахунок зміни висоти виступів шорсткості, її виду та інтервалу розміщення може знайти впровадження на практиці. Це дасть змогу здійснювати пропуск всіх прохідних видів риби до місць нересту.

Надалі планується зробити експериментальні дослідження по визначенню коефіціента шорсткості дна при виступах різного виду, для створення більш загальної методики розрахунку споруд даного типу.

Література

1. Замарин Е.А. Искусственная шероховатость // Научные записки МИИВХ. М.: Сельхозгиз, 1935.

2. Пикалов Ф.И. Быстротоки с искусственной шероховатостю // Тр. ВНИИГиМ. М.: Сельхозгиз. 1935. Т. XIII.

3. Айвазян О.М. Новый метод гидравлического расчета быстротоков с усиленной шероховатостю // Тр. МГМИ. М., 1977. Т. 52.

4. Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. Киселева П.Г. М.: Энергия, 1972.

5. Гордиенко П.И. Гидравлические сопротивления при бурных потоках в шероховатых руслах // Тр. координационных совещаний по гидротехнике. М-Л.: Энергия, 1969.

6. Айвазян О.М., Каримов А.М. Опытное исследование параметров бурных равномерных потоков в момент возникновения аэрации // Гидротехническое строительство. 1993. №7.

7.Айвазян О.М. Универсальный показатель аэрационно-критических состояний равномерных и неравномерных потоков // Гидротехническое строительство. 1994, №9.

8. Aivazian O., Armengol M. / Modelo del aliviadero delhidroconpunto Los Palacios // Voluntad Hidraulica. 1973, №26.

9.Aivazian O. Calculo hidravlico de rapides con rugosidad intencificada // Voluntad Hidravlica. 1973/ №25.

Размещено на Allbest.ru