Attachments_vl471@mail.ru_ / Рыбозащитные

4

РЫБОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

1. Биологическое обоснование проектирования рыбозащитных сооружений. Для предотвращения попадания скатывающихся личинок и мальков, а также взрослых рыб в водозаборные сооружения, размещаемые на рыбохозяйственных водоемах, необходимо предусматривать рыбозащитные сооружения. Также применяют рыбозащитные и рыбонаправляющие устройства для предотвращения попадания рыб в опасные для них зоны гидроэлектростанций и плотин и направления их к входу в рыбопропускные сооружения.

Методы рыбозащиты основываются на использовании: а) данных о биологии и распределении рыб на разных стадиях развития; б) данных о поведении рыб, попавших в зону действия водозаборного сооружения; в) данных о физических явлениях, действующих на рыб в зоне водозабора.

При исследовании распределения рыб в местах предполагаемого водозабора учитывают сезонные и суточные изменения концентрации рыб, вертикальное и горизонтальное их размещение. Сезонное изменение концентрации рыб характеризуется высокими скоплениями производителей, а затем и молоди на нерестилищах, в связи с чем устройство водозаборов на местах нереста рыб запрещается. При проектировании водозаборных сооружений необходимо учитывать суточный ритм активности рыб, так как ночью рыба теряет зрительную ориентацию, в связи с чем возможность попадания ее в водозабор резко возрастает. Суточный ритм активности наиболее четко выражен в прозрачных водоемах, в мутных водах он стирается. Эти данные следует использовать при составлении суточного графика работы насосных станций. Знание горизонтального и вертикального распределения рыб в водоемах позволяет правильно выбрать тип водозабора и конструкцию рыбозащитного сооружения в каждом отдельном случае. Наибольшие концентрации покатной молоди отмечаются на стрежне реки или у пологих берегов на мелководьях, хорошо прогреваемых солнцем и богатых кормом. Для защиты рыб, попавших в зону действия водозаборных сооружений, применяют различные инженерные конструкции, создаваемые с учетом особенностей восприятия различных раздражителей органами чувств рыб: зрением, слухом» обонянием, а также их двигательной активности.

При проектировании рыбозащитных сооружений особенно важно знание плавательной способности рыб (времени, в течение которого рыба может поддерживать определенную скорость движения) и критических скоростей течения (минимальные скорости, при которых рыба сносится потоком), зависящих от образа жизни и возраста рыб, их физиологического состояния, температуры и освещенности воды. Кроме того необходимо учитывать, что наибольший рыбозащитный эффект может дать лишь комплексное воздействие на различные органы чувств рыб.

2 Типы рыбозащитных сооружений.

Все рыбозащитные сооружения по принципу действия делятся на три группы: механические, гидравлические и физиологические.

Механические рыбозащитные сооружения. Наибольшее применение в нашей стране и за рубежом нашли механические рыбозаградители, так как они эффективнее других рыбозащитных сооружений. Они представляют собой механическую преграду перед водозаборным сооружением. В зависимости от характера преграды различают фильтрующие и сетчатые рыбозаградители. По способу отведения рыбы выделяют рыбозаградители с рыбоотводом и без рыбоотвода. К первым относятся следующие конструкции: плоская сетка с рыбоотводом, сетчатые вращающиеся барабаны с рыбоотводом, бесконечная перемещающаяся лента (сетка Харчева), сетчатые конусы, сетка Мэрфи. Ко вторым относятся плетни, решетки, каменные наброски, дамбы, фильтры различных конструкций, плоская сетка без рыбоотвода, ленточные вращающиеся сетки, сетчатые вращающиеся барабаны без рыбоотвода. Все механические рыбозащитные сооружения состоят из несущей конструкции, преграждающего устройства, фильтрующих элементов, очистного устройства и подъемно-транспортного оборудования. Наиболее просты в эксплуатации и эффективны фильтры. Простейшими фильтрующими устройствами являются укрепленные наброски из хвороста, камней, фильтрующие дамбы из камня. В последнее время созданы различные конструкции кассетных, ряжевых, насыпных рыбозащитных сооружений на водозаборах с расходом до 200 м³/с.

Кассетные фильтры представляют собой эстакаду, в пазы которой вставлены сетчатые кассеты с различным заполнителем: гравием, керамзитом, стеклом, кирпичом. Фильтры промывают при поднятии кассеты на поверхность или обратным током воды и импульсами давлений. Применение фильтрующих сооружений дает высокий рыбозащитный эффект при скоростях течения воды, превосходящих скорость на подходе к фильтру не более чем в 3 раза.

Сетчатые рыбозащитные сооружения различных типов также широко применяют в отечественной и зарубежной практике. При разработке их конструкции следует исходить из следующих положений:

1. путь молоди рыб преграждается сеткой, которая должна беспрерывно очищаться в целях обеспечения заданной скорости течения воды;

2. сетка очищается гидравлическим способом — водными струями, без изъятия ее из воды;

3. устройство для очистки сетки действует без механических приводов; энергия потока всасываемой воды используется для вращения сетчатого барабана или флейты.

Для предотвращения попадания в насосы активной молоди промысловых рыб на ранних стадиях развития скорость течения воды на входе, в отверстие сетки принимается равной 0,2—0,25 м/с. Сетка должна быть гладкой и иметь круглые отверстия диаметром 3 мм.

Сетки изготовляют из нержавеющей стали, меди, латуни, фосфористой бронзы, никеля, капрона, нитрона, лавсана. Конструкцию сетчатого рыбозащитного сооружения выбирают в зависимости от места и типа водозабора, расхода воды, требований рыбоохраны, биологии и размеров рыб, обитающих в данном водоеме.

Из сетчатых рыбозащитных сооружений наиболее широко используют плоскую сетку. Рыбозащитное сооружение этого типа выполнено в виде железобетонной или металлической эстакады, установленной под углом 15—17° к потоку по прямой линии, V- или W-образно. В пазы эстакады вставлены рамы, обтянутые сетчатым полотном, перед которым устанавливают сороудерживающую решетку. Рыбозащитное полотно очищается водоструйным очистным устройством состоящим из флейты и насоса, подающего в нее воду. Для очистки сороудерживающих решеток применяют решеткоочистительные машины или грейферы. Рыбозащитное сооружение типа плоской сетки может быть самостоятельным сооружением или конструктивно связано с насосной станцией. Для успешной работы сооружения длина эстакады не должна превышать 50—70 м, так как очистка более длинной конструкции затруднена. Плоские сетки с рыбоотводом широко используют для защиты рыб длиной от 30 мм и больше.

Для рыбозащиты на плавучих насосных станциях, на водозаборах береговых насосных станций, для капсульных насосов успешно применяют также различные конструкции сетчатых барабанов, состоящие из одного или нескольких барабанов, обтянутых мелкоячейной сеткой, и очистного устройства. В зависимости от метода очистки сетчатые барабаны делятся на две группы: 1) сетчатый барабан вращается вокруг своей оси от лопастной турбины, лопастного винта или электропривода; промывное устройство типа флейты неподвижно; 2) сетчатый барабан неподвижен, промывное устройство типа флейты вращается (вращение реактивное). Сетчатые барабаны имеют производительность от 50 до 5000 л/с. Не рекомендуется применение сетчатых барабанов на водозаборных сооружениях, перед оголовками которых имеются ковши или подводящие каналы.

К числу наиболее часто используемых на практике рыбозащитных устройств относятся также сетчатые конусы. Основу этого сооружения составляет вращающийся сетчатый усеченный конус, установленный в пазовые конструкции вершиной по течению. Боковая сетчатая поверхность конуса состоит из отдельных панелей, укрепленных на несущей конструкции. Вращение конуса обеспечивает электродвигатель или гидромотор. Для очистки наружной поверхности сетки конуса вдоль его образующей установлено неподвижное промывное устройство. Перед конусом расположена сороудерживающая решетка. Для отведения рыбы используется рыбоотвод. Принцип действия конусного рыбозаградителя: рыба с водой, прошедшая через сороудерживающую решетку, попадает в сетчатый конус, вода профильтровывается и поступает в подводящий канал, рыба вместе с током воды при вращении конуса относится к его вершине и попадает в рыбоотвод.

Перемещающиеся ленточные сетки представляют собой конвейерную сетку, состоящую из рамок, обтянутых сетчатым полотном. Лента монтируется на выносных эстакадах или на берегу, приводится в движение электродвигателем, очищается флейтой или щеткой. Ленточные сетки могут перемещаться в горизонтальной или вертикальной плоскостях.

Гидравлические рыбозащитные сооружения. Рыбозаградители этого типа представляют собой устройства, с помощью которых перед водозаборами создаются гидравлические условия, препятствующие попаданию рыбы в водозабор и направляющие ее в рыбоотвод. К гидравлическим рыбозащитным сооружениям относятся запани, отбойные козырьки, зонтичные рыбозаградители, рыбозаградители заглубленного типа и жалюзийные рыбозаградители. Наиболее надежными гидравлическими рыбозащитными сооружениями являются рыбозаградители заглубленного типа и жалюзийные.

Рыбозащитное сооружение заглубленного типа применяют в случаях вынужденного расположения водозабора на местах нереста и нагула ценных промысловых рыб. Оно представляет собой оголовок, вынесенный на глубину 7—8 м и снабженный сверху козырьком. Забор воды осуществляется через боковые окна, оборудованные грубой решеткой. Допустимая входная скорость на решетке 0,2 м/с. При этом попадание в водозабор молоди из верхних слоев воды исключается, на глубине же, 7—8 м молодь рыбы обычно отсутствует. Строительство и эксплуатация таких водозаборов требует больших капитальных затрат, связанных с выполнением специальных подводно-строительных работ, и значительных текущих расходов на водолазные работы по очистке решеток. Таким образом, данный метод рыбозащиты может быть рекомендован лишь в исключительных случаях, когда водозабор нельзя перенести в другое место.

Жалюзийный рыбозаградитель представляет собой расположенную под углом к потоку несущую конструкцию, на которой навешены секции жалюзей. Пластины жалюзийной решетки размещены таким образом, что создается впечатление наличия в воде сплошной стенки. Рыба видит преграду, останавливается, располагается головой против течения воды и относится к рыбоотводу. Биологическая основа действия жалюзийных установок состоит в комплексном воздействии на зрение, слух и органы боковой линий рыб. В жалюзийной установке очень важно создать оптимальные подходные скорости, так как при высоких скоростях рыба травмируется о жалюзи, при низких свободно проходит через них. Для успешной работы рыбоотвода скорость течения в нем должна превышать скорость подходного потока. Оптимальный угол расположения несущей конструкции от 10 — 16° до 20°, расстояние между пластинами 2,5— 7,6 см, жалюзийная стенка может иметь V-образную форму и располагаться в один ряд или состоять из двух последовательных рядов.

Физиологические рыбозащитные сооружения. В таких сооружениях используют поведенческие реакции рыб на различные раздражители, вызывающие испуг или привлечение их (зрение, слух, органы боковой линии, осязание, причем применяют как отдельные раздражители, так и их комплекс. Таким образом, физиологические рыбозащитные сооружения предотвращают попадание рыбы в водозабор, не препятствуя движению воды. К этому типу рыбозащитных сооружений относятся электрические рыбозаградители — единственные устройства данной группы, доведенные до инженерной конструкции, а также световые, звуковые, воздушно-пузырьковые рыбозаградители, находящиеся в стадии изучения.

В основе работы электрических рыбозаградителей лежит воздействие на рыб электрических полей высокого напряжения. Рыба в электрическом поле стремится от катода к аноду, причем чем меньше рыба, тем большее напряжение нужно для ее отпугивания. Реакция на электрическое поле зависит также от вида рыбы; например, некоторые донные рыбы не чувствительны к его воздействию.

Электрорыбозаградитель состоит из системы электродов противоположной полярности, питающихся постоянным, переменным или импульсным постоянным током. Заградители различных типов отличаются разным расположением электродов и использованием для питания постоянного или переменного тока.

Электрорыбозаградители не могут быть использованы для защиты ранней молоди, так как при этом пришлось бы увеличить напряжение электрическрго поля, что вызвало бы гибель крупных рыб, попавших в зону действия рыбозаградителя.

Возможность использования световых методов рыбозащиты экспериментально доказана для молоди леща, уклеи, воблы и других рыб, за исключением осетровых.

Управлять поведением рыб с помощью звука можно лишь при условии использования биологически значимых акустических сигналов: угрозы, боли, опасности, питания и др.

Имеется возможность использования воздушно-пузырькового метода рыбозащиты, особенно в комплексе с другими рыбозащитными сооружениями. Этот метод рыбозащиты основан на том, что рыба зрительно воспринимает завесу как плотную стенку; кроме того, она механически выносится к поверхности пузырьками воздуха и вертикальным потоком воды. В темноте эффективность воздействия пузырьков воздуха на рыб резко снижается. Большое значение для повышения эффекта рыбозащиты имеет соотношение скорости подходного потока и угла расположения воздушно-пузырьковой завесы к потоку воды. Чем меньше угол расположения пузырьковой завесы, тем больше эффект рыбозащиты.

Однако ни одно из описанных выше сооружений не является универсальным. Недостатками существующих физиологических рыбозащитных сооружений являются, их значительная стоимость и сложность экс­плуатации.

3. Типы рыбоотводов. Рыбоотвод может быть самотечным и с принудительным отведением рыбы. Самотечные рыбоотводы используют, только при благоприятных гидравлических условиях. В остальных случаях применяют другие конструкции рыбоотводов, одной из которых являются эжекторы, или водоструйные насосы. При работе эжектора поток воды с рыбой проходит через сопло в рабочую камеру, где рыба несоприкасается со стенками насоса, так как вдоль них подается вода, предохраняющая рыбу от травматизации. Однако степень травматизации рыбы в эжекторах все же очень высока вследствие перепада давлений на подходе к смесительной камере и высокой турбулентности потоков в рабочей камере.

Для отведения рыбы возможно применение и центробежных насосов, широко используемых для откачки живой рыбы из орудий лова. В частности, перспективно использование горизонтальных центробежных насосов капсульного типа. К положительным качествам этих насосов, обеспечивающим их высокую эффективность, относятся: 1) большая высота подачи рыбы и воды; 2) легкость установки и эксплуатации благодаря уменьшению веса при применении алюминиевых сплавов вместо чугунного литья; 3) низкая стоимость в связи с отсутствием необходимости строительства специального здания станции.

Для отведения рыбы предложено также использовать вакуумное устройство. Под действием вакуум-насоса и компрессора в баке создают разрежение, открывают всасывающую линию, и водорыбная смесь заполняет бак. После этого всасывающую линию закрывают и переключают на пустой бак, и водорыбная смесь поступает в транспортную магистраль.

Для отведения рыбы от ленточных сеток предложена конструкция сетчатых черпаков и черпаков с поддоном. Модельные испытания показали, что выживание молоди достигает 75%.

В настоящее время вопросы отведения рыбы от рыбозащитных сооружений еще находятся в процессе изучения.