9. Рыбопропускные сооружения. 8. рыбопропускные и рыбозащитные сооружения рыбопропускные сооружения в составе гидроузлов влияние гидростроительства на рыбное хозяйство
 Скачать 6.04 Mb.
|
|
Угреходы Угри живут в реках, а нереститься уходят в море. После выведения из икринок молоди она поднимается вверх по реке на родину предков, где и живет до момента собственного икрометания. Угреходы – сооружения типа рыбохода, обеспечивающие проход молоди угря вверх по реке. Молодь угря, поднимаясь в реки, движется вдоль берега. Угорь преодолевает преграды даже с совершенно отвесными стенками, однако ему легче подниматься по смоченной и шероховатой поверхности. Для облегчения передвижения угря вверх по реке и устраивают угреход – деревянный или бетонный наклонный лоток, соединяющий нижний и верхний бьефы. Ширину лотков принимают равной 20 – 40 см. Дно лотка желательно покрыть мелким галечником. По длине лоток делят перегородками с отверстиями, чтобы при значительных уклонах лотка галька не ссыпалась в нижний бьеф. В СССР на реке Нарве при Нарвском гидроузле в 1957 году был построен угреход для прохода молоди угря из нижнего бьефа плотины в верхний и далее в Псковско–Чудской водоём для нагула. После значительной перестройки угрехода в 1970 году началась его опытная эксплуатация, а с 1972 года – постоянная эксплуатация. Угреход после реконструкции представляет собой бетонный лоток с 65 ступенями-бассейнами размером 3×5 м, глубиной 0,8 – 0,9 м, с перепадами между ними 0,3 м. В каждом бассейне имеется отверстие для прохода рыбы. Ступени объединяются в марши по 12 ступеней в каждом. Марши соединяются с бассейнами размером 4,5×8 м, глубиной 1,5 метров для отдыха рыбы. Общая длина угрехода 513 м, высота подъёма – 13,8 м. Дно лотка покрыто гравием, однако из-за отсутствия шероховатости лотков камни на участках с резкими уклонами смываются водой, образуя пробки, оголённые участки, которые угорь не может преодолеть, что является недостатком в конструкции этого угрехода. Другой класс рыбопропускных сооружений – принудительные рыбопропускные сооружения. К ним относятся рыбопропускные шлюзы, рыбоподъемники, рыбоходы с ловушками. Рыбопропускные шлюзы Рыбопропускные шлюзы по принципу работы сходны с судоходными шлюзами.  Схема рыбопропускного шлюза: 1 – питающий трубопровод; 2 – камера; 3 – затвор; 4 – подвижной пол; 5 – шандоры; 6 – деревянный решетчатый пол; 7 – железобетонный решетчатый пол; 8 – подходной канал (коллектор). Их строят возле водосбросной части плотины. В теле плотины сооружают вертикальную шахту. На ее верхнем и нижнем концах располагают лотки с затворами и побудительными решетками, двигающимися горизонтально. Сначала открывают затвор нижнего лотка и пускают в шахту воду, чтобы создать в нижнем бьефе привлекающий поток (скорость от 0,5 до 2,0 м/с). Кроме того, в подводящем канале устанавливают подвижные побудительные решетки. Рыба начинает по этому потоку подходить к шахте и накапливается в нижнем лотке. Часто возле нижнего лотка устраивают помещение с окошком в лоток, где сидит наблюдатель или устанавливается фотоаппарат для учета рыбы. Когда в лотке оказывается достаточно рыбы (или каждые 0,5 – 1,5 часа) побудительную решетку опускают в лоток, и она двигается к шахте, гоня перед собой рыбу. После того как рыба из нижнего бьефа через подходной канал (коллектор) зайдет в камеру, закрывают нижний затвор и камеру наполняют водой из верхнего бьефа, подавая ее по специальному трубопроводу к отверстиям в железобетонном полу. По заполнении камеры водой до уровня верхнего бьефа открывают верхний затвор и начинают постепенный подъем деревянного решетчатого пола, что принуждает всю зашедшую в камеру рыбу подняться и выйти из камеры в верхний бьеф. Далее верхний затвор закрывают и камеру опорожняют в подходной канал нижнего бьефа через особые трубопроводы. В это время начинают шлюзование рыбы через вторую камеру, а в первой происходит накопление рыбы. Рыбоподъемники  Рыбоподъёмники осуществляют подъём рыбы в передвижной наполненной водой камере или в специальной сетке; они работают по принципу механического судоподъемника (лифта). Размещают рыбоподъёмники (как и рыбоходные шлюзы) обычно в раздельных устоях плотин. Кроме того, для пропуска рыбы используют гидравлические рыбоподъёмники. Рыбоподъемники удобны для высоких плотин. Например, на реке Коннектикут в штате Массачуссет лифтовый рыбоподъёмник за год переносит через плотину более 500 тысяч рыб. Подъемники могут быть механическими и гидравлическими. Механические рыбоподъемники В теле плотины сооружают шахту с лотками на верхнем и нижнем концах. Рыба находит нижний лоток по привлекающему потоку и заходит в накопительную камеру. Скорость протока в накопительной камере должна быть оптимальной – без зон ускоренного или замедленного течения. Здесь расположена решетчатая клетка, которая двигается по шахте как лифт. Когда в камере окажется достаточное количество рыбы, клетка поднимается и поднимает рыбу в верхний лоток. Отсюда рыба выходит в верхний бьеф. В СССР механические рыбоподъемники построены на Балаковской (Саратовской) ГЭС (1969 год) и на Краснодарском (Федоровском) гидроузле (1977 год). Гидравлические рыбоподъемники Наиболее распространен гидравлический рыбоподъемник с побуждающими устройствами, размещаемый в теле плотины и представляющий собой вертикальную шахту, в которую рыба входит из нижнего бьефа по входному лотку и после заполнения всей шахты водой выходит в верхний бьеф. Для осуществления нормальной работы рыбоподъёмника высота шахты должна быть равна разности отметок уровня воды верхнего и нижнего бьефов. Принцип работы гидравлического рыбоподъёмника с пробуждающими устройствами таков. Через открытое входное отверстие в вертикальной шахте, к которому подходит рыба по входному лотку, она входит в шахту. Выходное отверстие из шахты закрывают. Далее входные затворы в шахту закрывают и шахту по специальным трубопроводам наполняют водой. Во входном лотке и в шахте располагаются специальные побудительные решётки: вертикальные и горизонтальные, заставляющие рыбу сначала передвигаться по лотку, а затем подниматься вверх по шахте при наполнении шахты водой. При подъеме над площадкой должен выдерживаться слой воды не менее трех метров – по мнению ихтиологов, этого достаточно для нормального самочувствия рыбы. После наполнения шахты водой открывают выходное отверстие, и рыба выходит по верхнему лотку в верхний бьеф. Для бесперебойной работы рыбоподъёмника устраивают два подходных лотка и две вертикальные шахты, что позволяет производить подъём рыбы беспрерывно.  Федоровский гидроузел, река Кубань  Федоровский рыбопропускной шлюз на реке Кубань  Учёт рыбы в рыбоподъёмнике Фёдоровского гидроузла Рыбоподъёмник на Волгоградской ГЭС имени XXII съезда КПСС построен в 1961 году для пропуска рыбы к нерестилищам вверх по Волге. Волгоградский рыбоподъёмник расположен в теле водосливной плотины во второй секции от раздельного пирса и состоит из:
 Схема рыбопропускного шлюза Волгоградского гидроузла 1 – подвижные побудительные решетки В тот момент, когда уровень воды в шахте сравняется с уровнем воды в верхнем бьефе, открывается рабочий затвор со стороны верхнего бьефа и вступает в работу вертикальная решётка, пробуждающая рыбу входить в верхний лоток, верхового лотка размером 100×12×8 м. Для привлечения рыбы к входу в низовой лоток устроен турбинный гидроагрегат, создающий встречный ток воды. Управление рыбоподъёмником производится со специального пульта. Наличие двух низовых лотков и двух вертикальных шахт обеспечивает непрерывный пропуск рыбы в верхний бьеф. Результаты эксплуатации рыбоподъёмника, пущенного в 1961 году, неоднозначны. С одной стороны, с 1962 по 1967 год через плотину Волжской ГЭС осетровых пропускалось от 17 до 67 тысяч особей в год, сельдевых – от 435 до 1228 тысяч в год, кроме того, проходило также много сомов, сазанов, судаков, лещей и других рыб. С другой стороны, его реальная пропускная способность составила лишь 15 – 17 % от проектной. С течением времени, рыбы к нему стало подходить всё меньше и меньше, хороших нерестилищ для осетров в Волгоградском водохранилище мало, а сам рыбоподъёмник поизносился и стал требовать дорогостоящей реконструкции. В итоге, еще в советское время, в 1989 году, рыбоподъёмник был выведен из эксплуатации. Рыбоподъёмник на Цимлянской ГЭС для пропуска рыбы из нижнего бьефа в Цимлянское водохранилище расположен в быке между зданием ГЭС и водосливной плотиной и состоит из:
От левого берега отводящего канала ГЭС к входному отверстию лотка, пересекая канал под углом 45°, располагается рыбонаправляющая сеть. Пропуск рыбы через рыбоподъемник производится в такой последовательности. Поднимающаяся против течения в нижнем бьефе рыба подходит вдоль направляющей сети к входному отверстию и, привлекаемая струей воды, входит в низовой лоток. Пройдя ловушку, рыба некоторое время находится в садке.  Вид с верхнего бьефа на Цимлянский рыбоподъемник С началом очередного цикла шлюзования у ловушки опускается понуждающая сетка, которая, дойдя до дна, двигается к шлюзу, заставляя рыбу войти в шлюз. Одновременно с началом цикла открываются задвижки наполнения шлюза, создавая в его входном отверстии скорости, привлекающие рыбу. По достижении сеткой крайнего положения у стены шлюза нижний затвор шлюза закрывается. Подъемная сетка начинает подниматься вместе с ростом уровня воды, сохраняя над сеткой постоянную глубину воды. После выравнивания уровня воды в шлюзе и в выходном лотке открывается верхний затвор шлюза; сетка, поднимаясь до поверхности воды, вытесняет рыбу в выходной лоток. Весь цикл шлюзования полностью автоматизирован и продолжается около 40 мин.  Рыбоподъёмник Однако конструкция Цимлянского рыбоподъёмника оказалась не очень удачной: скорость течения воды у входа в низовой лоток меньше скорости течения воды, идущей от ГЭС, и поэтому рыба идёт на более сильный ток воды, к зданию ГЭС, проходя рыбоподъёмник. Кроме того, из-за наличия только одной вертикальной шахты в рыбоподъёмнике он работает с перерывами. Известен удовлетворительно работающий «сухой» лифт на плотине гидроэлектростанции Кембс (Франция). На этом рыбоподъемнике течением воды рыба привлекается в приемную шахту, расположенную в устое плотины. По накоплении рыбы металлическая сеть, лежащая на дне камеры, поднимается краном вверх, затем перемещается по эстакаде в сторону и опускается в соединенный с верхним бьефом приемный лоток. Пропускная способность рыбоподъемных лифтов весьма ограниченная. Плавучий рыбоподъемный комплекс Особым типом рыбопропускных сооружений является плавучая установка для привлечения и транспортировки рыбы. Такой комплекс состоит из самоходного контейнера и несамоходного накопителя. Накопитель устанавливается в нижнем бьефе, притапливается, открываются ворота на его торце, обращенном вниз по течению. Чтобы больше рыбы попадало в накопитель, у ворот устанавливают 3 решетки: две – вправо и влево, одна - до дна вниз. Через 1,5 – 2,0 часа побудительная решетка перегоняет рыбу, попавшую в накопитель, в пришвартованный к его корме контейнер. Контейнер отделяется от накопителя и идет в верхний бьеф через судоходный шлюз. По сути – это судно, которое имеет решетчатое днище и открывающиеся ворота. Тем временем накопитель закрывает задние ворота, убирает побудительную решетку и вновь начинает накапливать рыбу. В СССР такая установка действовала на Рижской ГЭС до 1985 года.  Два буксира ведут по реке Снейк (приток реки Колумбия) новый плавучий комплекс массой 800 тонн для ската молоди осетра Обходной канал Обходной канал как самостоятельный тип рыбопропускного сооружения, считается самым молодым среди всех других типов рыбопропускных сооружений и является разработкой российских проектировщиков. Первый обходной канал был построен в составе Николаевского гидроузла на реке Дон и введён эксплуатацию в 1977 году. Обходной канал, аналогичный по конструктивному исполнению, был введён в эксплуатацию в составе рыбопропускных сооружений Константиновского гидроузла на реке Дон в 1985 году. На рисунке показана схема размещения и компоновка рыбоходно-нерестового канала в составе низконапорного гидроузла (на примере Константиновского гидроузла на реке Дон).  Рыбоходно-нерестовый канал в составе Константиновского гидроузла (река Дон) 1 – рыбоходно-нерестовый канал; 2 – входной оголовок; 3 – головной регулятор (шлюз–регулятор); 4 – выходной оголовок; 5 – река Дон; 6 – водосбросная плотина; 7 – рыбопропускной шлюз; 8 – транспортный и скоростной пассажирский судоходные шлюзы Пропуск рыбы вниз по течению (Из верхнего бьефа в нижний) Пропуск взрослой рыбы в нижний бьеф после нереста при ее движении к морю, а также выведшейся и выросшей молоди может происходить:
Некоторая часть рыбы может проходить из нижнего бьефа в верхний и обратно через судоходные шлюзы в процессе шлюзования судов. Направляющие и заградительные устройства Направляющие и заградительные устройства в нижнем бьефе применяют для направления рыбы к входу в рыбопропускное сооружение. Они представляют собой сети или решетки, расположенные под углом к направлению течения воды, причем их верховой конец располагают у входа в рыбоход, а у низового конца оставляют конической формы отверстие, через которое движущаяся вверх рыба пройти не может, а скатывающаяся вниз рыба проходит свободно (рисунок.а). Сеть делают из оцинкованной или медной проволоки диаметром 1,5 – 2,0 мм или из капрона и подвешивают на поплавках.  Направляющие и заградительные устройства для рыбы: а – схема расположения направляющей сети; б – электроэаградитель. Недостатком сетей и решеток является то, что они нуждаются в постоянной очистке от мусора, иначе создается некоторый, нежелательный, подпор гидроэлектростанции снизу. Этого недостатка теоретически не имеют электрозаграждения, состоящие из вертикальных электродов – труб, подвешенных к стальным канатам в два ряда (рисунок.б). При пропуске электрического тока между электродами создается электрическое поле, в котором рыба испытывает раздражение и пройти его не может. Имеются и другие конструктивные решения электрозаграждений. В верхнем бьефе для заграждения рыбе входов в водозаборные сооружения применяют такие же устройства, как и в нижнем бьефе. Требования к выбору и месту расположения сооружений Обеспечение интенсивного пропуска рыбы из нижнего бьефа в верхний во многом зависит от удачного расположения рыбопропускного сооружения в теле плотины и от его размеров. Размеры рыбопропускных сооружений зависят от напора, созданного плотиной, рельефа местности в створе плотины и конструктивных решений всего комплекса сооружений, входящих в состав гидротехнического узла. Выбор типа рыбопропускного сооружения зависит от напора гидротехнического узла, в котором предполагается его строительство, а также вида и количества рыбы, которая должна быть пропущена через рыбопропускное сооружение из нижнего бьефа в верхний. На гидротехнических узлах с напором до 30 м рекомендуется применять рыбоходы лестничного типа, при больших напорах лучше устраивать рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как лестничные рыбоходы будут иметь большие размеры и, следовательно, дорого стоить. Для пропуска лососевых рыб пригодны рыбоходы, в которых создаются условия, близкие к природным. Для пропуска осетровых и сельдевых рыб лучше применять рыбоподъемники и рыбопропускные шлюзы, так как крупным осетровым рыбам трудно подниматься по рыбоходу и преодолевать скорости в вплывных отверстиях до 2 м/с; сельдевые же рыбы, идущие на нерест в больших количествах, будут травмироваться в рыбоходах. Для эффективной работы рыбопропускных сооружений, кроме их конструктивных качеств, весьма важное значение имеет правильное расположение их в водотоке относительно берегов и сооружений в гидроузле, а также надлежащее размещение направляющих и заградительных устройств. Необходимо, прежде всего, чтобы вход в рыбопропускное устройство был расположен в зоне заметной свежей струи воды, поступающей из верхнего бьефа. Для этого требуется пропускать достаточные расходы воды, но с доступными для рыбы скоростями у входа. Вход располагают обычно на расстоянии не менее 10 – 30 м от рисбермы (укреплённый участок дна водотока в нижнем бьефе, расположенный вслед за водобоем) водосливной плотины; от здания гидроэлектростанции это расстояние может быть несколько меньше (в зависимости от скоростей потока, выходящего из отсасывающих труб). Лучше располагать вход на участке естественного русла, а не в зоне затопленных берегов. Желательно перед входом сооружать дамбы или другие устройства, направляющие рыб к входу. Из входа в рыбопропускное сооружение должна выходить ламинарная струя с оптимальной для данного вида рыб скоростью (привлекающий поток). Входы в рыбопропускные сооружения работают хорошо, если они открыты сверху и имеют естественное освещение или хорошо освещены лампами дневного света. Основные требования к выпуску рыбы в верхний бьеф сводятся к двум:
Последствия гидротехнического строительства С началом строительства крупнейших в мире гидротехнических сооружений на Волге, таких как Куйбышевская ГЭС, Волжская ГЭС (державших первенство до вступления в строй сибирских гигантов гидроэнергетики), а также Саратовской, Горьковской и других ГЭС, река оказалась перегороженной каскадом плотин. Естественно, что это вызвало существенное изменение биологической обстановки существования рыб, отрицательно начало сказываться на воспроизводстве запасов рыбы. Основные изменения заключались в следующем: 1. Преграждаются пути миграции значительной части наиболее ценных промысловых видов рыб, относящихся к проходным (осетровые, лососевые и некоторые сельдевые), большую часть жизни проводящих в море и поднимающихся в реки только на период нереста. Не менее важное значение имеют и многие рыбы из числа полупроходных. К ним относятся судак, лещ, сазан и другие. 2. Исчезают нерестилища проходных и полупроходных рыб. Вызвано это тем, что с образованием водохранилищ, значительным подъемом уровня воды, снижением скоростей воды на местах бывших нерестилищ, существенно изменяются условия для нереста. При образовании водохранилищ создаются условия близкие к озерным и прудовым, малоприятные для упомянутых ценных пород, но в свою очередь благоприятные для пород, не имеющих столь важного продовольственного значения. 3. Изменяется водный режим реки на участке ниже гидроузла, особенно последней ступени каскада. Дело в том, что регулирование расходов воды сооружениями гидроузлов, снижение пика паводков, а в отдельные годы и почти полное отсутствие разливов ниже гидроузла, приводят к тому, что в устьях реки уменьшаются зоны затопления, а это, к сожалению, отрицательно сказывается на воспроизводстве части проходных и особенно полупроходных рыб. 4. Ухудшаются условия скатывания молоди вниз по реке. Основной сброс воды в нижний бьеф производится через агрегаты ГЭС, предназначенные для выработки электроэнергии, что поневоле приводит к гибели части молоди при прохождении гидроагрегатов. Сброс же воды через водосбросные отверстия плотины производится главным образом в период весенних и в меньшей степени осенних паводков. Одним из основных мероприятий, способствующих решению вопроса сохранения рыбных запасов при наличии ГЭС на реках, является создание специальных рыбопропускных сооружений, с помощью которых идущая на нерест рыба могла бы преодолевать плотину. Выбор типа рыбоподъемника и его месторасположение имеет очень большое значение, в каждом случае он должен быть адаптирован к тем видам рыб, которые будут им пользоваться, а также к географическим, экономическим и многим другим условиям. Удачное, а точнее обоснованное решение в первую очередь предопределяет эффективность и работоспособность рыбопропускного устройства. Следует отметить, что и в отечественной, и в зарубежной практике имело место немало случаев, когда из-за недостаточно продуманного расположения рыбоподъемника рыба им подчас вообще не пользовалась. При проектировании Волжской (Волгоградской) и Саратовской ГЭС были предварительно рассмотрены различные варианты рыбоподъемников: лоткового, лестничного типов, рыбоходные шлюзы, механические и прочие подъемники. В итоге же большинство предложенных вариантов было отвергнуто, и выбрано сооружение шахтно-подъемного типа, по ряду параметров оптимально подходящего для больших равнинных рек. Такой выбор был обоснован высотой перепадов бьефов (15 – 27 метров), а также биологией волжских видов рыб и их способностью преодолевать водный поток на всем пути протяжения подъема. Если, скажем, лососевые способны преодолевать поток воды в 4 м/с и более, а семга даже до 8,5 м/с, то для осетровых и большинства других волжских проходных рыб предельно допустимая скорость течения колеблется в диапазоне от 1,6 до 2,3 м/с. Ознакомившись с параметрами осетровых и ряда других волжских рыб, нетрудно убедиться, что, скажем, лестничный рыбоход в данной ситуации был бы абсолютно неприемлем из-за значительных размеров и толщины слоя воды в каждой ступени. О сооружении в целом в данном случае и говорить не приходится – оно получилось бы слишком громоздким, к тому же еще и не рентабельным из-за большого расхода воды, которая должна использоваться для выработки электроэнергии. Рыбоподъемник шахтного типа, во-первых, требует от рыбы минимальных затрат сил при прохождении подъема, во-вторых, способен пропустить рыб любого размера, в-третьих, позволяет варьировать скорость потока в рыбонакопителе в зависимости от вида идущей на нерест рыбы, в-четвертых, дает возможность вести учет пропускаемой рыбы, проводить ихтиологические работы и исследования. При этом он наиболее экономичен и компактен для данных условий. Не менее важен и правильный выбор места расположения рыбоподъемника. По природному инстинкту рыба движется на нерест вверх по течению. На ГЭС более-менее постоянный и мощный поток исходит из гидроагрегатов электростанции. На других же сооружениях – судоходном шлюзовом канале и специальных водосбросных отверстиях – поток не постоянен, а потому он не может быть эффективным побудителем рыбы. Привлеченная потоком, рыба стремиться подойти непосредственно к сбросу гидротурбин. Однако, поскольку течение ниже ГЭС очень сильное, рыба не может долгое время придерживаться основного потока, и вынуждена время от времени заходить в зоны относительного тиховодья, оставаясь чаще всего в непосредственной близости от главной струи. Естественно, что расположение рыбоподъемника именно в эту зону и напрашивается. На Волжской ГЭС рыбоподъемник был сооружен между зданием ГЭС и водосбросной плотиной, причем входные отверстия сильно выдаются из гидроузла в сторону нижнего бьефа. И, тем не менее, предугадать все возможные последствия для рыбы строительства гидроузлов практически невозможно. Так, например, до строительства плотины Волжской ГЭС осетры проходили Волгоград и нерестились в районе Самары (Куйбышева) и Саратова. Чтобы сохранить этот маршрут, после того как плотина преградила Волгу, был построен рыбоподъемник. За плотиной река превратилась в водохранилище, поднялся уровень, изменились берега, ослабли водотоки. И осетры там стали блуждать, лишь немногие отваживались двигаться дальше, в верховья, некоторые возвращались назад. При всей эффективности подъемника им пользуются лишь 10 % осетровых. Остальные 90 % нерестятся в районе Волгограда, приспособившись к новым условиям. |