Виды рыбозащитных устройств

Многообразие конструкций РЗУ, используемых на водозаборах различных типов и назначения вызвало необходимость их систематизации и разработки классификации.

Основные термины и определения по рыбохозяйственной гидротехнике предложены в работах И.М. Волкова, Б.С. Малеванчика, П.А. Михеева, Л.М. Нусенбаума, Д.С. Павлова и А.М. Пахорукова, В.Н. Шкуры, Г.К. Харчева, В.Н. Киселева-Цецхладзе и других.

Впервые попытка систематизация конструкций РЗУ приведена в работе Г.К. Харчева (1940), где выделены следующие виды устройств: рыбозащитные решётки-сетки перед турбинами; сетяные заградители для ограждения оросительных каналов; электрозаградители для ограждения оросительных каналов и подводящих каналов гидростанций. Однако данную систематизацию нельзя признать классификацией, а рассмотренный авторами перечень устройств весьма ограничен.

В отечественной литературе первой принято считать классификацию Л.М. Нусенбаума (1967) в которой устройства группируются на: механические − сетчатые полотна, жалюзи и др.; гидравлические − струенаправляющие устройства; физиологические – системы, создающие электрические и акустические поля, воздушные и химические завесы, оптические эффекты.

В.Н. Киселев-Цецхладзе, Г.С. Муравенко, Н.В. Санадзе (1979) предложили подразделять рыбозащитные сооружения по способу эвакуации рыб из зоны влияния водозабора на группы: естественные, принудительные и комбинированные. По мнению авторов, естественная эвакуация достигается отпугиванием рыб от источника опасности, следовательно, в группу естественных входят отпугивающие РЗУ к которым относятся электрические, оптические и акустические поля. Принудительная эвакуация достигается задержанием и транспортировкой рыб за пределы опасной зоны, следовательно, в эту группу входят отцеживающие (механические устройства, ограничивающие пространство перемещения рыб) и отпугивающие (гидродинамические поля) РЗУ. Группу комбинированных РЗУ составляют: отводящие с отпугиванием, отцеживающие с отводом, отцеживающие с отпугиванием и, наконец, отцеживающие с отводом и отпугиванием. Однако в приведённых классификациях принят несколько условный и весьма противоречивый подход в выборе классификационных признаков.

Последующие классификации основывались на разработках Д.С. Павлова и А.М. Пахорукова (1983) предложивших методологический подход к решению задачи защиты рыб, которая сводится к управлению движением биологического объекта на основе его обучения и изменения генетической программы поведения. В работе были определены категории понятий рыбозащиты. Так, высшей категорией понятий являются принципы рыбозащиты, которые составляют комплекс признаков, по которым происходит управление поведением рыб. Второй категорией понятий, которые базируются на отдельных принципах или их комбинациях, являются способы защиты, определяющие механизм управления биологическим объектом. И, наконец, сами устройства,непосредственно реализующие механизм управления объектом защиты составляют третью категорию понятий рыбозащиты. Авторами предложена классификация принципов, способов и групп устройств по защите рыб от попадания в водозаборные сооружения. Однако при всей важности и значимости для рыбозащиты, предложенной методологии данную классификацию нельзя рассматривать как классификацию конструкций РЗУ.

Следует отметить, что А.Е. Яковлевым (1997) была пересмотрена методология Д.С. Павлова, А.М. Пахорукова и предложена следующая система принципов, без учёта которых, по мнению авторов, невозможно решение задачи предотвращения гибели рыб на водозаборных сооружениях:

1. Объектом защиты является молодь рыб, обладающая на различных стадиях развития сформировавшимися внешними, внутренними и поведенческими признаками.

2. Обращение с объектом защиты – рыбой на различных стадиях онтогенеза – как с живым организмом, имеющим набор поведенческих реакций и других особенностей, отличающих его от неживых физических тел.

3. Обеспечение жизнеспособности и выживаемости рыб в результате взаимодействия их с рыбозащитным сооружением.

4. Применение знаний о морфологии, физиологии и реакциях рыб, для регулирования и управления их поведением.

5. Использование знаний о среде обитания рыб, способах управления её структурой и физических факторах воздействия.

Однако приведенный перечень, в целом правильных истин, трудно согласиться с автором и назвать системой принципов рыбозащиты. А замену «экологического» (по Д.С. Павлову и А.М. Пахорукову) на «этолого-преферентный» (гр. ethos − характер, нрав; лат. praeferentis − предпочи-тающий) способ защиты, основанный на использовании закономерностей образа жизни рыб (распределение и миграции), особенностей их естественного поведения и выбора мест и условий обитания, на наш взгляд, нельзя признать удачной.

Б.С. Малеванчиком и Н.В. Никоноровым (1984) предложена классификация, основанная на подразделении всех устройств в зависимости от типа рабочих органов, осуществляющих рыбозащитные функции. Выделено три группы устройств: заградительные, отводящие, отгораживающие. Данная классификация считается наиболее полной, однако, на наш взгляд, страдает рядом существенных недостатков и противоречий. Нельзя признать удачным, что электрические, зрительно-световые, акустические устройства, создающие соответствующие поля, классификацией отнесены к экранным, в одну группу объединены устройства, отличающиеся воздействием на поведение рыб и др.

В уже цитируемой работе А.Е. Яковлева приведена классификация РЗУ по аналогии с классификацией водозаборных сооружений с разделением:

▪ по виду водоисточника – на речные и водохранилищные;

▪ по степени надёжности – на три категории (1, 2, 3);

▪ по компоновке основных элементов – на совмещённые с водоприёмником водозабора и раздельные (расположенные на подходе к водозабору);

▪ по сроку эксплуатации – на постоянные и временные;

▪ по производительности – на малые (расход менее 1 м³/с), средние (от 1 до 6 м³/с) и большие (более 6 м³/с);

▪ по наличию системы рыбоотведения – на РЗУ с рыбоотводом и без него;

▪ по способу воздействия на рыб – на фильтрационные, зонные ограждения, гидромеханические, поведенческие и комплексные.

Данная классификация логична, потому что РЗУ является неотъемлемой частью водозаборного сооружения, однако, механический перенос классификационных признаков с водозаборов на РЗУ не совсем оправдан, так как некоторые важные и «специфические» для РЗУ признаки упущены.

На основе существующих классификаций водозаборов П.А. Михеевым, (2000) предлагается использовать известное в гидротехнике понятие тип водозаборного сооружения, отражающее совокупность определённых признаков.

Тип водозаборного сооружения предлагается определять по следующим признакам:

· по виду водоисточника – на речные, озёрные (водохранилищные), морские;

· по назначению – мелиоративные, энергетические, промышленные, коммунальные;

· по наличию средств защиты рыб – на имеющие рыбозащитные устройства и не имеющие их;

· по производительности – на очень малые (расход до 0,1 м³/с), малые (0,1–1,0 м³/с), средние (1,0–5,0 м³/с), большие (5,0–50,0 м³/с), очень большие (50,0–100,0 м³/с) и уникальные (более 100,0 м³/с);

· по условиям подачи воды – на самотечные (плотинные и бесплотинные) и с механической подачей;

· по режиму эксплуатации – на постоянные (работающие круглосуточно в течение всего года) и временные (работающие в течение сезона и (или) с круглосуточным, дневным, ночным режимом);

· по конструкции – на стационарные, передвижные, плавучие и фуникулёрные, перемещаемые по рельсовым путям, проложенным по береговому склону;

· по конструкции водоприёмника – с приёмными колодцами, с всасывающими оголовками;

· по вертикальному размещению водоприёмников – на поверхностные (с глубиной размещения приёмных окон или оголовков до 3,0 м от уровня воды), размещённые в толще (3,0–6,0) и глубинные (более 6,0 м);

· по размещению относительно русла водоисточника – на русловые и береговые, в свою очередь, береговые водозаборы могут размещаться в береговом ковше, в подводящем канале, в промывном рукаве, на берегу, на излучине;

· по типу применяемых средств борьбы с наносами – с промывным карманом, с промывными галереями, с циркуляционными порогами, с отверстиями в быках и устоях, лотковые, двухъярусные и др.;

· по классу капитальности в соответствии со СНиП – II, III и IV класса соответственно для I, II и III категории надёжности подачи воды.

Таким образом, с позиции требований защиты рыб, тип водозабора, является понятием, синтезирующим все возможные компоновочно-конструк-тивные признаки водозаборного сооружения, указывающие на условия организации защиты рыб. Например, тип водозабора со следующими признаками: мелиоративный, IV класса, из реки, с РЗУ, производительностью 7,0 м³/с, дневной режим работы, стационарная насосная станция, водоприёмный колодец, размещён в подводящем канале глубиной 3,3 м на расстоянии 150 м от берега, свидетельствует о следующих вариантах организации рыбозащиты:

- компоновка РЗУ у входа в подводящий канал с использованием в виде рыбоотвода транзитного потока реки;

- компоновка РЗУ в непосредственной близости от водоприёмного колодца с принудительным рыбоотводом в реку ниже по течению от входа в подводящий канал.

Уточнение конструктивного решения, возможно, самого водозабора, рыбозащитного сооружения и его параметров производится при большей детализации исходных данных, включая сведения об ихтиофауне водоисточника.

П.А. Михеевым (1994, 2000) введены понятия: вид рыбозащиты, группа и тип РЗУ, отражающие общую структуру систематизации существующих конструкций.

Вид рыбозащиты основывается на комбинации принципов рыбозащиты (экологического, поведенческого, физического) и определяет механизм взаимодействия рыб (ориентация, реакция и др.), водной среды и сооружения.

Все рыбозащитные сооружения в классификации представляются в виде заградительных, оградительных, перераспределяющих, направляющих и группы комплексных (рисунок 1.10).

К заградительным относится группа сооружений, создающих непреодолимую преграду для рыб на всех стадиях их развития путём формирования соответствующих гидравлических условий или элементами конструкции (поведенческий и физический принципы).

Оградительные, ограждают (отгораживают) зону обитания рыб от зоны влияния водозаборного сооружения (поведенческий и экологический принципы).

Направляющие, используют отрицательную реакцию рыб на изменение различных факторов среды, при этом изменения носят градиентный характер, усиливающийся в сторону опасной зоны водоёма (поведенческий и экологический принципы).

Перераспределяющие, обеспечивающих принудительное перераспределение рыб путём изменения структуры потока, таким образом, направляя их за пределы опасной зоны или в рыбоотвод (физический и поведенческий принципы).

Всё большее распространение получают рыбозащитные сооружения, включающие несколько этапов защиты рыб с последовательным использованием различных типов сооружений или их комбинацию в одном устройстве, такие сооружения называются комплексными.

Группа включает несколько типов РЗУ объединённых общностью рабочих органов, выполняющих рыбозащитные функции или используемых эффектов. Например, рабочий орган сетка – сетчатые, используется электрическое поле – электрические и т.д. (см. рисунок 1.10).

Типрыбозащитного сооружения отражает состав, форму и размещение элементов данного технического решения. Например, РЗУ типа плоская сетка или сетчатый барабан, фильтрующая кассета и т.д.