Рыбопропускные сооружения

Проходные и полупроходные рыбы на нерест идут из моря в реки. Часто нерестилища расположены на большом расстоянии от моря и на пути к ним производители рыб встречают плотины, преграждающие ей путь вверх по реке. На таких реках, как Дон, Волга, Днепр, Обь, Тулома, Кура, Енисей, и др., имеющих рыбохозяйственное значение, построены по несколько гидротехнических узлов, через которые рыба должна пройти к местам размножения.

Для обеспечения прохода промысловых рыб из нижнего в верхний бьеф к нерестилищам в плотинах гидротехнических узлов строят рыбопропускные сооружения, которые различаются по конструкции и бывают двух типов: рыбоходы и рыбоподъемники. Первые относятся к сооружениям не принудительного действия, вторые – принудительного. Те и другие способствуют сохранению естественного воспроизводства рыбных запасов. Рыбоход - сооружение в виде лотка, устраиваемое в обход плотины или в ее теле (рисунок 44). В рыбоход из верхнего бьефа постоянно подается вода со скоростями течения, которые может преодолеть рыба при проходе по рыбоводу из нижнего в верхний бьеф. Рыбоходным каналам придают уклоны для создания скоростей, не допускающих интенсивного размыва или заиления русла [3].
В зависимости от скорости воды в рыбоходе различают два вида рыбоходов.
1. Рыбоходы, в которых скорость течения воды по всей их длине одинакова. К ним относятся рыбоходы в виде каналов и лотков. Лотковые рыбоходы подразделяются на свободные лотки, лотки с неполными перегородками и лотки с повышенной шероховатостью. Устраивают лотковые рыбоходы при невысоких плотинах с подпором воды в водохранилище до 2 м.
2. Рыбоходы, в которых скорость течения воды различна на отдельных участках.

 

 

К ним относятся прудковые и лестничные рыбоходы.

Рисунок 44 - Рыбоход (река Колумбия, США)
Рыбоходы в виде свободных лотков представляют собой открытые лотки прямоугольного сечения (деревянные, каменные и бетонные).
В лотках с неполными перегородками, перегородки расположены по длине лотка на определенном расстоянии в зависимости от размеров проходящей по рыбоходу рыбы.
Лотки с повышенной шероховатостью представляют собой лотки, на дне и стенках которых расположены зубцы шероховатости, направленные против течения воды в нем и предназначенные для уменьшения скорости потока воды. Наличие зубцов шероховатости позволяет сократить длину рыбохода и несколько увеличить уклон дна.
Прудковые рыбоходы представляют собой ряд бассейнов, соединенных каналами. Их можно строить при плотинах с напором до 10 м. Рыбоходы строят в обход плотины в естественном грунте берега. Каналы укрепляют камнем. Бассейны строят овальной формы, длиной 5-6 м. В бассейнах рыба может отдыхать по мере продвижения ее из нижнего в верхний бьеф.
Лестничный рыбоход - лоток, разделенный поперечными перегородками на отдельные бассейны (рисунок 45). Дно каждого бассейна горизонтально. Для облегчения продвижения рыбы вверх по рыбоходу в поперечных стенах вверху или у дна устраивают вплывные отверстия различной формы (квадратные, прямоугольные, полукруглые) [20, 22].

Рисунок 45 - Схема лестничного рыбохода
В рыбоходе должна быть такая скорость, которую может преодолеть данный вид рыбы. Наибольшие скорости в лестничных рыбоходах создаются при переходе из одного бассейна в другой, а в самих бассейнах скорости меньше. По длине лестничных рыбоходов устраивают специальные бассейны для отдыха рыб, размеры которых больше, чем других бассейнов.
Особым видом рыбохода является сооружение, пропускающее молодь угря вверх по реке – угреход (лоток шириной 20-40 см со ступенями бассейнами размером 3 на 5 м, глубиной 0,8-0,9 м, дно покрыто мелким галечником, удерживаемым перегородками с отверстиями).
Рыбоподъемник - сооружение, располагаемое в теле плотины и состоящее из вертикальной шахты, заполняемой водой, и ряда подъемных механизмов. С помощью рыбоподъемников рыбу пропускают из нижнего в верхний бьеф [3].
Для обеспечения нормальной работы рыбопропускных сооружений необходимо соблюдать следующие условия [8, 9]:
- для привлечения рыбы к входу в рыбовод из верхнего бьефа в нижний необходимо подавать значительный расход воды, а скорости воды в этом месте должны быть равны скорости течения воды в реке. Вход в рыбоход следует располагать с таким расчетом, чтобы рыба могла легко его обнаружить;
- скорость течения воды по рыбоходу следует назначать в зависимости от вида рыбы, идущей по рыбоходу, чтобы рыба могла ее преодолеть; - размеры отдельных конструктивных частей рыбоходов необходимо выбирать в зависимости от вида рыб, которые будут проходить по этому рыбоходу. Так, ширину, длину отдельных бассейнов, уклон дна, расстояние между бассейнами для отдыха рыб, размеры отверстий и т.д. следует назначать в каждом отдельном случае специально;
- при устройстве рыбоподъемников размеры лотка и камер рыбоподъемника необходимо назначать с учетом исключения травмирования рыбы при подъеме ее из нижнего бьефа в верхний;
- работа подъемных и других механизмов должна быть по возможности бесшумной, чтобы не отпугивать рыбу от сооружения.
Принцип работы гидравлического рыбоподъемника с побудительными устройствами заключается в следующем: вода из водохранилища поступает в верхнюю камеру и стекает по наклонной галерее и нижней камере в нижний бьеф, что привлекает рыбу и направляет ее в нижнюю камеру (рисунок 46).

1 - верховой (выходной) лоток; 2 - аварийно-ремонтные заграждения; 3 - сетчатые затворы; 4 - побудительное устройство; 5 - затворы эксплуатационные и блоков питания; 6 - блок питания; 7 - выплывные отверстия; 8 - ихтиологическое устройство; 9 - подъемная площадка; 10 - обходные галереи; 11 - стационарные рыбозащитные решетки; 12 – рыбонакопитель.
Рисунок 46 - Гидравлический рыбоподъемник (по Гришину, 1979)
После закрытия нижних отверстий и заполнения наклонной галереи водой вступает в работу отводная труба, и ток воды через рыбоподъемники продолжается и вынуждает рыбу подниматься в верхнюю камеру. В верхний же бьеф рыба переплывает через верх плоского затвора. Затем автоматически начинает подниматься затвор нижней камеры, и рыбоподъемник опорожняется.
По входному лотку рыбоподъемника через открытое отверстие в шахте рыба входит в нее. Выходное отверстие из шахты в это время закрыто. Далее входные затворы в шахту закрывают и по специальным трубопроводам ее наполняют водой. Когда рыба находится в лотке, вертикальная побудительная решетка, двигаясь по направлению шахты, подгоняет рыбу к шахте. В шахте горизонтальная побудительная решетка, двигаясь по шахте снизу вверх, подгоняет рыбу вверх, где после наполнения шахты водой открывается выходное отверстие и рыба выходит по верхнему лотку в верхний бьеф.
Преимущества гидравлических рыбоподъемников: они могут использоваться в гидроузлах любого напора и для всех пород рыб, идущих как вверх, так и вниз по течению; рыба при этом затрачивает сравнительно небольшие усилия.
Особым типом рыбопропускных сооружений являются рыбопропускной шлюз (рисунок 47) - сооружение, действующее как обычный шлюз, и плавучая установка для привлечения и транспортировки рыбы (она состоит из рыбонакопителя и двух контейнеров) [8, 9, 13].
Рыбопропускной шлюз расположен в теле плотины и состоит из двух параллельно идущих нижних подходных лотков, двух параллельно расположенных камер шлюза и одного верхнего выходного лотка.
В начале и конце камер шлюза расположены затворы. Дно нижних подходных лотков длиной 40-50 м и шириной лотка 6-8 м устроено с некоторым уклоном в сторону нижнего бьефа. Дно в камерах шлюза на участке со стороны верхнего бьефа имеет уклон 1:3. Дно верхнего горизонтального лотка длиной 20 м и шириной 3-5 м горизонтально.

1 - верховой (выходной) лоток; 2 - аварийно-ремонтные заграждения;
3 - побудительное устройство; 4 - рыбонакопитель; 5 - затворы эксплуатационные с блоком питания; 6 - рабочая камера; 7 - ихтиологическое устройство.
Рисунок 47 - Рыбопропускной шлюз (по Гришину, 1979)
Механические рыбоподъемники - рыбопропускные сооружения, служащие для механического подъема рыбы в специальной сетке или в наполненной водой камере (рисунок 48).
Принцип работы рыбоподъемников аналогичен принципу работы механических судоподъемников, лифтов и канатных дорог. В высоконапорных гидроузлах с короткой деривацией вход в рыбопропускное сооружение осуществляется вблизи ГЭС, а далее для транспортировки рыбы через плотину могут быть использованы канатные дороги, как это осуществлено на гидроузле Орегон (США) с плотиной высотой 120 м [20].
Плавучая установка используется для привлечения, накопления и транспортировки рыбы, идущей на нерест в верховья рек, через гидротехнические узлы.
Установка состоит из несамоходного рыбонакопителя длиной 51,3 м, шириной 13,2 м, который устанавливается в нижнем бьефе гидротехнического узла, и двух самоходных контейнеров длиной 21,7 м и шириной 13,2 м, предназначенных для непрерывной транспортировки рыбы из нижнего в верхний бьеф. В то время, как один контейнер в состыкованном, с рыбонакопителем, состоянии накапливает рыбу, другой контейнер транспортирует ее через судоходный шлюз и выпускает в верхнем бьефе гидроузла. Рыбонакопитель плавучей рыбопропускной установки можно перемещать по ширине и длине русла нижнего бьефа реки на путях подхода рыбы в поисках прохода в верхний бьеф.

1 - верховой выходной лоток; 2 - аварийно-ремонтные заграждения; 3 - кран; 4 - побудительное устройство; 5 - рыбонакопитель; 6 - рабочая камера; 7 - ниша контейнера с подъемной площадкой; 8 - сетчатые затворы; 9 - блок питания; 10 - затвор блока питания.
Рисунок 48 - Механический рыбоподъемник (по Мамонтовой, 2012)
Условия, определяющие создание рыбопропускных сооружений. При установлении целесообразности строительства рыбопропускных сооружений учитывают следующее:
- ценность и величину запаса тех видов рыб, нерестилища которых будут расположены выше плотины;
- значение нерестилищ, расположенных в зоне проектируемого гидроузла, для воспроизводства ценных промысловых рыб, сохранятся ли они в новых условиях и будут ли соответствовать биологическим требованиям данного вида рыб. Нужно учитывать также возможность образования новых нерестилищ в нижнем и верхнем бьефах гидроузла;
- возможность ската производителей и молоди рыб из верхнего бьефа в нижний вместе с потоком воды, сбрасываемым через гребень плотины и турбины ГЭС;
- оценка экономической эффективности рыбопропускного сооружения. Если эта оценка положительна, то все равно ущерб, наносимый рыбному хозяйству строительством плотины, слишком велик и не может быть компенсирован лишь устройством рыбопропускного сооружения. Необходимо, чтобы организации, проектирующие и строящие плотины, строили по согласованию с органами рыбоохраны не только рыбопропускные сооружения, но и рыбоводные предприятия, искусственные нерестилища.