Оглавление

H. Прохождение рыбы вверх по течению

1. Общие сведения

Цель оборудования для прохождения рыбы вверх по течению – собрать рыбу под перегородкой, с наименьшей затратой времени и вредом, и вернуть её выше барьера «добровольно» путём искусственного канала, подъёмника или контейнера. Критерии и методы разработок для прохождения рыбы вверх по течению для небольших ГЭС обычно те же самые, что и для обычных ГЭС, которые задокументированы Эйчером (1985), Беллом (1980), Джонсоном и др. (1978), Гилдебрандом (1980а, 1980б, 1981), и Осборном (1985).

2. Типы рыбоходов.

Различные виды рыбопропускных сооружений для прохождения рыбы вверх по течению, пригодные для небольших гидроэлектростанций включают в себя следующие:

a. Рыбоход Денила. Рыбоход Денила представляет собой открытый подводящий канал с водобойными стенками и дном. Перегородки расположены таким образом, чтобы создавать обратный поток у стенок и дна, что в свою очередь замедляет основной поток. Рыбоход в таком случае может быть установлен на относительно крутом склоне, обычно 6H/1V, и сохранять максимальную скорость менее 4 футов/сек (4 фута = 1.21 метра). Крутой проход на Аляске является видом Денила, который расположен на склонах 4H/1V (Зимер, 1962). Эти модели рыбоходов эффективно применяются в местах, где мало пространства. Такие типы рыбных лестниц могут быть построены и вероятно обойдутся дешевле, чем уже конкретные готовые сооружения.

Так как в отсеках Денила нету водохранилищ или спокойных мест, лестница должна быть снабжена отсеками для передышки с высотой наполнения примерно 6 футов (1.82 метра).

Преимущество Денила состоит в том, что он действует над нижним бьефом величиной 3-3.5 фута (0.91 - 1.06 метра) и колеблющимися напорными водами, что является достаточным для того, чтобы покрыть потоки на самых маленьких ГЭС.

Обычный Денил рыбоход изображён на рисунке 2-40. Раждаратнам и др. (1987) советуют использовать крышу, установленную на высоте равной трём ширинам Денила, где коэффициент глубины к ширине превышает 3. Результатом будет 2-уровневый Денил для высоких потоков. Мелкий материал со дна, например галька, гравий и песок будут естественным образом смываться из рыбохода. Для крупной гальки может потребоваться чистка вручную.


Рисунок 2-40. – Схема Денил рыбохода.

FLOW - поток

STRUT FOR TIMBER BAFFLES - стойки для деревянных перегородок

SLOPE - склон

POOL LEHGTH - ?

POOL WIDTH - ?

WATER DEPTH - Глубина воды

BAFFLE WIDTH - ширина перегородки

SLOT WIDTH - ширина щели

BOTTOM BAFFLE NOTCH HT. - ?

FLOOR SLOPE - наклон пола

DISCHARGE VARIABLE CF5-21 - ?

AV. VEL. 4 FPS - ?

% (BAFFLE SPACING) - процентное колличество расстояния между перегородками (перевод фразы возможно не корректен)


b. Водосливный рыбоход с наполнениями. Существует множество старых рыбоходов на дамбах такого типа. Они представляют собой ряд наполнений, в которых вода движется из одного наполнения в другое по прямоугольным водосливам или шандорным затворам (рис. 2-41). Ширина наполнений может варьироваться от 4 (1.21 м)  до 8 футов (2.43 м) и быть в длину от 6 (1.82 метра)  до 10 футов . Так как поверхность воды колеблется, поток рыбохода увеличивается или уменьшается в зависимости от напора верхнего течения водослива. В результате рыбоходу обычно присущ слишком слабый либо слишком сильный поток. Выработка энергии может быть снижена в верхней части, и рыбоход может оказаться непроходимым из-за скоростного барьера. В нижней части из-за недостаточного притяжения потока рыбоход может стать практически сухим. В добавок к этому, в этом типе рыбохода может обнаруживаться кислородная недостаточность во время высоких температур и в условиях слабого потока. Так же как и модель Денила, стандартные водосливные рыбоходы с наполнениями неохотно пропускают донные наносы и должны быть разработаны с учётом донных отверстий, если таковая проблема существует.

Как упомянуто было Клеем (1961), такие системы могут колебаться между струящимся и устремляющимся потоком.


Рисунок 2-41. – Типичный водосливный рыбоход с наполнениями.
FLASH BOARDS - доски, поднимающие уровень воды


Эта нестабильность, проявляющаяся в виде боковых волн на поверхности наполнения, может привести к тому, что рыбоход перестанет быть эффективным. Избежать проблемы можно при надлежащей разработке порога водослива и донных отверстий. Тем не менее, регулирование потока остаётся самой главной проблемой. Пример водосливного рыбохода с наполнениями изображён на рисунке 2-41 и является откорректированной версией рисунка 2-42.


Рисунок 2-42. – Типичный водосливный рыбоход с наполнением, модифицированный (Белл, 1984).

а. Входящий поток ниже критического

b. Входящий поток выше критического

Orifice - отверстие

Streaming or shooting flow - ?

Plunging flow - ?


Pool Length - длина бассейна

Pool Width - ширина бассейна

Orifice height - высота отверстия

Orifice Width - ширина отверстия

Position of Orifice Vertically - положение отверстия по вертикали

Welr Height - высота плотины

Drop Per Pool 12" Мaximum - максимальное снижение уровня в бассейне до 12"


с. Водослив и отверстия. Рыбоходы с водосливами и отверстиями использовались на протяжении нескольких лет, чтобы пропускать лосося и сельдь. Их разработка включает в себя модификацию стандартных водосливов и наполнений, которые содержат отверстия в дне, как промывных, так и возвратных типов и зачастую также выемки в порогах водослива. Распространённая модель с наполнениями и отверстиями - это рыбоход Айс-харбор, чьё название происходит от его изначального применения на дамбе Айс-Харбор около истока реки Снейк в Вашингтоне.

Модели Айс Харбора присущи одно или два отверстия в дне, которые пропускают как осадочные породы, так и рыбу. Рыба обычно предпочитает отверстия перепрыгиванию через водосливы. Верхнее течение водослива снабжено двумя перегородками, ориентированными перпендикулярно по отношению к водосливу и параллельно общему направлению потока. Проблема нестабильного потока, упомянутая в предыдущем разделе, не имеет место быть благодаря перегородкам, отверстиям и форме порога водослива. Так же как и в случае разработки водосливного рыбохода с наполнениями, Айс Харбор нуждается в регулировании потока, которое лучше всего применяется в местах с низким колебанием уровня воды или отсутствием колебания. На рисунке 2-43 изображена половина водослива Айс Харбора.


Рисунок 2-43. – Порог водослива Айс Харбора.

End view - вид задней части

Section thru weir - плотина в разрезе

Weir creat - ?

Wing bolfies - ?


Pool Lengin и Pool Width - длина и ширина бассейна

Orifice height и width - высота и ширина бассейна

Position of Orifice Vertically - позиция отверстия по вертикали

Welr Height - высота плотины

Wing Baftle Height - ?

Position of Wing Baftle - ?

Widin - ?


Рисунок 2-44. – Размеры наполнений в Кабот Ладдер, река Коннектикут.

NON OVERFLOW BAFFLE - ?

WEIR CREST - верх заграждения воды

ORIFICE - отверстие


FLOOR SLOPE - Уклон пола

EOUVALENT TO CROP PER FOOL - ?

ORIFICE (REQUIRED TO DEWATER FISHWAI) - требуется для освобождения от воды рыбохода

POOL AND WEIR FISHWAY - бассейн и заграждение рыбохода


POOL LENGTH - длина бассейна

POOL WIDTH - ширина бассейна

WATER DEPTH (MIN) - Глубина воды (минимальная)

SLOT WIDTH - ширина щели

SLOT DEPTH - глубина щели

BAFFLE HEIGHT - высота перегородки

MININUM ORIFICE SIZE - минимальный размер отверстия

DISCHARGE IN CFS. MIN, NORMAL, MAX -

DROP PER POOL - ? через бассейн (слово DROP может принимать разные значения)


d. Рыбоход с вертикальными щелями. Рыбоход с вертикальными щелями был впервые построен в начале 40-х годов возле Хеллс Гейт на реке Фрейзер Британской Колумбии. В 1985 году рыбоходы с вертикальными щелями на Фрейзер Ривер пропустили самого большого лосося, который когда-либо проходил через построенные человеком рыбоходы.

Ранний успех рыбохода с вертикальными щелями сделал его самой распространённой моделью рыбоходов на побережье Тихого Океана. Размеры наполнений варьируются от 20 футов (6 метров) в ширину и 18 (5.48 м) в длину до 4 футов (1.21 м) в ширину и 6 (1.82 м) в длину. Перегородки между водосливами снабжены вертикальной щелью, которая может простираться до дна рыбохода. Вся рыба, донные наносы и мусор проходят через эту щель. Её ширина обычно варьируется от 18 дюймов (45.72 см) до 6 дюймов (15.24 см). Самый популярный дизайн будет состоять из наполнения шириной 8 футов (2.43 м) и длиной 10 футов (3 м) плюс щель шириной в 12 дюймов (30.48 см). Рисунок 2-45 демонстрирует типичный рыбоход с щелями.

Главное преимущество этой модели состоит в автоматическом регулировании потока, приемлемой площади для передышки рыбы и функционирование на любой глубине (Клей, 1961). Автоматическое регулирование потока важно для рыбохода, так как у большинства маленьких ГЭС имеется значительное варьирование в дифференциальном (наверное означает переменном - примечание корректора) напоре при разработке обходного направления. Наклон этих рыбоходов установлен таким образом, что во время максимальной разницы уровня воды - между напорной водой и нижним бьефом - потеря воды в наполнении составляет 1 фут (0.3 м). Потеря напора на весь наполнитель у меньшей разницы уровня воды составляет менее 1 фута. Вертикальные щели не смогут поддерживать постоянный пропуск при колебаниях уровня воды, тем не менее, гидравлические характеристики рыбоходов постоянны, и поэтому применимы для рыбы в ряде разработок.


Рисунок 2-45. – Рыбоход с вертикальными щелями (Белл, 1984).

Pool Length - длина бассейна

pool Width - ширина бассейна

Water depth (Min) - глубина воды (мин.)

Slot Width - ширина щели

wing Baffle Length - ?

Wing Baffle Distance - ?

Displacement of Baffle - смещение перегородки

Discharge Per Fool or Depth Above Block in CFS - ? в кубических футах в секунду (1 фут = 0,3 метра)

Drop Per Pool - частичный перевод фразы выше на странице

Block if Used - блока, если используется


e. Система вылавливания и транспортировки. Система вылавливания и транспортировки лучше всего применяется для барьеров значительной высоты (например, выше 100 футов (100 ф. = 30.48 метра)) или комбинированных барьеров. В условиях большой протяжённости водоотлива или же когда высота дамбы несколько сотен футов, выловить рыбу возможно будет только у основания и доставить её вверх по течению.

Система вылавливания и транспортировки обычно состоит из лестничной части, ведущей к блокировочному наполнению. Из него рыба скапливается в сторону подъёмника, который переносит её в контейнер. Лестничная часть может быть любого типа, хотя свойства авторегулирования, а также прохождение мусора и донных наносов не являются важными факторами. Рыбоходы с водосливом и наполнениями, водосливом и отверстиями – самые распространённые на установках с вылавливанием.

Вылавливательное приспособление может быть установлено между блокировочным наполнением и последним наполнением рыбохода. Оно будет предотвращать покидание рыбой блокировочного наполнения и возвращать её обратно в рыбоход. Три распространённых вылавливательных приспособления включают в себя: V-вылавливатель, пальцеобразный выступ, водослив для перепрыгивания. Эти устройства обсуждаются в (Белл, 1980). На рисунке 2-42 изображены две последние модели. Такие вылавливатели приобретают большую популярность, так как рыба задерживается больше времени между транспортировками.

Блокировочное наполнение - это область, в которой находится рыба между фазами погрузки. Рыба может удерживаться несколько часов перед погрузкой, однако предпочтительнее транспортировать её по крайней мере раз в день и если потоки сильные, то ещё чаще. Существуют два основных требования при разработках блокировочного наполнения, объёма и потоков. Величина объёма блокировочного наполнения зависит от требований к пространству для удерживания рыбы. Согласно Беллу (1980), 0,3 фута3 воды на фунт рыбы. Количество рыбы зависит от продолжительности цикла работы контейнера и прибытия рыбы к установке.

В простейшем случае, если рыба достигает места вылавливания в количестве 200 штук в час и единичный контейнер используется с вместимостью 200 штук, а время цикла составляет 1 час, то 600-футовое блокировочное наполнение будет необходимо при среднем весе рыбы в 10 фунтов.

Поток вводится в блокировочное наполнение напольными диффузорами при скорости от 0.25 до 1 фута/сек. Минимальный поток блокировочного наполнителя определяется потребностью рыбы в кислороде и доступным кислородом, растворённым в воде. Эти вычисления производятся легко, если необходимость в кислороде исчисляется в единицах унции/фунт/час и концентрация кислорода дана в унции/фут3. В целом, требования к кислороду для рыбы варьируются от 2.5 х 10-3 и до 1.0 х 10-2 унций/фунт/час, и концентрация растворённого кислорода в пресной воде варьируется от 0.010 унций/фут3 (в условиях насыщенности от 40 до 60о по Фаренгейту). Уровень потребления зависит от активности рыб и их видов. Нужно признать, что только 40-60% доступного растворённого кислорода являются пригодными для рыбы.

Автоцистерны, служащие для переправки рыбы, значительно варьируются в размерах и сложности в зависимости от длительности перевозки и количества транспортируемой рыбы. Объём цистерн обычно от 500 до 2000 галлонов, и они включают в себя оборудование для поставки кислорода. Охладительные приборы также могут быть необходимы если мы имеем дело с длительными перевозками или если температура цистерн должна быть изменена, чтобы соответствовать температуре воды в свободном состоянии.

Рыба может быть собрана из блокировочного наполнения либо в подъёмник, либо в разгрузочный накопитель, который поднимает рыбу на высоту над автоцистерной. Сбор может быть осуществлён сетью, полностью покрывающей дно блокировочного наполнения или решётчатой стенкой, движущейся от одного края наполнения к другому. На рисунке 2-46 показана схема подъёмника.

Произвольное решение для размера цистерн – это один фунт рыбы на один галлон воды. Для более длительных перевозок и для более крупной рыбы понадобится больший объём воды.


Рисунок 2-46. Модель подъёмника

WINCH - лебедка
TRUCK LOADING CHUTE - желоб грузовой тележки
FISH ELEVATOR - Рыбоподъемник
UPWELLING FLOW - 25 CFS - подъем потока глубинных вод на поверхность -25 кубических футов в секунду (25 футов = 7.62 метра)
VEE TRAP - VEE ловушка
ELEV. 865 - ?
TYP - тип
WING BAFFLES - крыло экрана
HALF ICE HARBOR WEIRS - ?

f. Система шлюзов и подъёмников. Система шлюзов для рыб похожа на систему, используемую в навигации. Рыба завлекается или скапливается в шлюзовую камеру, которая затем закрывается. Клапан открыт и вода из резервуара, расположенного вверх по течению, наполняет шлюзовую камеру. Когда камера наполнена, затвор сверху открывается, и рыба движется от шлюзовой камеры в резервуар. Система шлюзов изображена на рисунке 2-47.


GATES - ворота
V TRAP - V - образная ловушка
CROWDER - ?
FILLING AND ATTRACTION WATER - ?
DRAIN - дренаж
FISH LOCK - блокировка рыбы
W.S. - ?
DAM - ?

POOL LENGTH - длина бассейна
POOL WIDTH - ширина бассейна
WATER DEPTH (MIN) - глубина воды (мин)
LOCK CHAMBER - шлюзовая камера
DISCHARGE VARIABLE (MIN)(CFS) - переменный слив (минимальный) в фут3/секунду

Рисунок 2-47. Рыбоходный шлюз (Хильдебранд, 1981).


Система рыбных подъёмников показана на рисунке 2-48. Она работает таким же образом, как и шлюз, за исключением шлюзовой камеры, которая заменена механической подъёмной системой.


Рисунок 2-48. – Система подъёма рыбы. (Хильдебранд, 1981).

HOPPER SIZE (GAL) - Размер бункера (GAL). 1 галонн = 3,78 литра.

Перевод других слов в описании предыдущего рисунка 2-47.


3. Подбор пути переправления вверх по течению.

Рыбоходы и вылавливатели преследуют одну и ту же цель, пропуская рыбу через перегородки, с примерно одинаковым успехом. Окончательное решение принадлежит экономическому фактору. Если перегородка умеренной высоты, скажем менее 50 футов (15.24 метра), то вероятно более экономным будет оснастить её лестницей и выполнять плановое техническое обслуживание. Если же барьер высокий, то будет более экономичным построить вылавливатель и запустить его на всё время работы сооружения. Окончательная стоимость работы должна быть не меньше, чем разница между капитальными расходами на рыбоход и вылавливатель.

a. Другие моменты, заслуживающие внимания. Выход из рыбохода должен быть оснащён решётчатой конструкцией с достаточно маленькими промежутками для предотвращения попадания мусора в рыбоход, но вместе с тем достаточно большими, чтобы предоставить безопасное прохождение рыбы вверх по течению. Обычно 9-дюймовые (228.6 мм) промежутки являются вполне подходящими для большинства североамериканских разновидностей рыб.

Было бы желательно принять меры для обеспечения поступления дополнительной воды в рыбоход. Количество и место поступления дополнительной воды описаны Беллом (1980).

Дополнительная вода, добавленная в рыбоход для привлечения рыбы, обычно попадает через отверстие, отличное от выхода. Оно нуждается в решётчатой конструкции с меньшими промежутками (обычно 7/8 дюймов свободного пространства (примечание корректора: как вычислить данную величину, не понял, деление дает примерно одну десятую миллиметра)); таким образом, препятствуя попаданию мусора вовнутрь. Места, в которых дополнительная вода будет проникать в рыбоход, должны иметь решётку, которая не допустит попадание рыбы в систему снабжения дополнительной водой. Свободное пространство в 1 дюйм (25.4 мм) является типичным для такого рода решёток, однако для более мелких видов рыб соответственно потребуется меньшее пространство.

Другие заслуживающие внимания моменты включают в себя способность рыбохода выдерживать чрезмерно сильные потоки, геологическое основание самого рыбохода и структурную целостность дамбы или конструкции, к которой она будет прикрепляться. В период разработки объекта должны быть созданы условия для осушения области рыбохода и, если есть необходимость, для временного прохода. Рабочее время и погода могут стать решающими факторами в графике строительства.


На главную