КОМПОНОВОЧНО-КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ РЫБОПРОПУСКНОГО ШЛЮЗА, УСТРАИВАЕМОГО В СОСТАВЕ БАГАЕВСКОГО ГИДРОУЗЛА НА Р. ДОН Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Научная статья УДК 626.88

doi: 10.31774/2658-7890-2022-4-3-91-108

Компоновочно-конструктивное решение рыбопропускного шлюза,

устраиваемого в составе Багаевского гидроузла на р. Дон

1 2 Георгий Михайлович Сукало , Алексей Викторович Шевченко

1Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова -

филиал Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск,

Российская Федерация

2Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация 1 Sukalo.georg@yandex .ru

2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Аннотация. Цель: обоснование и разработка компоновочно-конструктивного решения рыбопропускного шлюза, устраиваемого в составе Багаевского гидроузла на р. Дон. Материалы и методы. Фактологическую основу для разработки конструкции Багаев-ского рыбопропускного шлюза составили исходные рыбоведческие, топографические и гидрологические материалы по гидроузлу и авторские разработки рыбопропускных сооружений в составе речных гидроузлов. Результаты. В отечественной практике пропуска анадромных рыб через напорный фронт речных гидроузлов нашли применение рыбопропускные шлюзы. Устройство такого сооружения с горизонтальной шлюзовой камерой предусмотрено проектом Багаевского гидроузла на р. Дон. С учетом условий гидроузла предложена конструкция рыбопропускного шлюза с непрерывным процессом привлечения и накопления рыб. Шлюз предложено расположить между паводковой водосливной плотиной и водосбросом-регулятором, что обеспечит заход в него рыб, мигрирующих по граничной зоне сбрасываемого через регулятор потока. Конструкцией шлюза предусмотрено устройство рыбонакопительного лотка, шлюзовой камеры, двух рабочих и двух ремонтных затворов, побудительного устройства, рыбовы-пускного лотка, основного и дополнительного блоков питания, ихтиологической площадки. Доковая конструкция шлюза имеет ширину 10 м в свету при общей длине, составляющей 118,0 м. Высота лотка принята переменной от 7,5 м на входе в рыбонакопи-тель до 6,5 м в шлюзовой камере и в створе выхода рыб из него. Непрерывность подачи привлекающего расхода в рыбонакопитель и к его входному (для рыб) отверстию обеспечивается системой отверстий в боковых стенках рыбонакопительного лотка. Вывод. Приведено компоновочно-конструктивное решение рыбопропускного шлюза, обеспечивающего непрерывный процесс привлечения и накопления рыб и устраиваемого в условиях и в составе Багаевского гидроузла на р. Дон.

Ключевые слова: анадромные миграции рыб, рыбопропускные сооружения, рыбопропускной шлюз, рыбонакопительный лоток, шлюзовая камера, шлюзование рыб

Для цитирования: Сукало Г. М., Шевченко А. В. Компоновочно-конструктивное решение рыбопропускного шлюза, устраиваемого в составе Багаевского гидроузла на р. Дон // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 3. С. 91-108. https://doi.org/10.31774/ 2658-7890-2022-4-3-91-108.

HYDRAULIC ENGINEERING

Original article

© Сукало Г. М., Шевченко А. В., 2022

The layout and design solution for the fish-passing lock, arranged as part of the Bagaevsky waterworks facility on the river Don

1 "2 Georgy M. Sukalo , Alexey V. Shevchenko

1Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - branch of the Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

2Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation 1 Sukalo.georg@yandex .ru

2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Abstract. Purpose: justification and development of a layout and design solution for a fish passing lock, arranged as part of the Bagaevsky waterworks facility on the river Don. Materials and methods. The factual basis for the Bagaevsky fish passing lock design development was the original fish breeding, topographical and hydrological materials on the waterworks and the author's development of fish ladders as part of river waterworks. Results. In the domestic practice of passing anadromous fish through the water front of river waterworks facilities, fish-passing locks have been used. This structure with a horizontal lock chamber is provided for by the project of the Bagaevsky waterworks on the river Don. Taking into account the conditions of the waterworks, the design of a fish-passing lock with a continuous process of fish attraction and storage is proposed. The lock is proposed to be located between the flood spillway dam and the spillway-regulator, which will ensure the entry of fish migrating along the boundary zone of the flow discharged through the regulator. The design of the lock provides for the device of a fish storage flume, a lock chamber, two operating and two repair gates, an incentive device, a fish outlet flume, the main and optional power supply units, and an ichthyological platform. The dock structure of the lock has a clear width of 10 m with a total length of 118 m. The height of the flume is assumed to be variable from 7.5 m at the entrance to the fish holding tank to 6.5 m in the lock chamber and in the fish exit section line. The continuity of the supply of attracting flow to the fish storage and to its entrance (for fish) opening is ensured by a system of holes in the side walls of the fish storage flume. Conclusion. A layout and design solution for a fish-passing lock is presented, which ensures a continuous process of fish attracting and storage and arranged under the conditions and as part of the Bagaevsky waterworks on the river Don.

Keywords: anadromous fish migrations, fish ladder, fish lock, fish storage flume, lock chamber, fish lockage

For citation: Sukalo G. M., Shevchenko A. V. The layout and design solution for the fish-passing lock, arranged as part of the Bagaevsky waterworks facility on the river Don. Ecology and Water Management. 2022;4(3):91-108. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-3-91-108.

Введение. Действующими в Российской Федерации директивными актами, законодательством, национальными проектами и программами в области природопользования [1-4] предусмотрена обязательность реализации мер по охране окружающей природной среды и комплексному использованию природных ресурсов. Одним из видов мероприятий, обеспечивающих реализацию указанной парадигмы природопользования применительно к

водопользованию и связанному с ним строительству речных гидроузлов, является устройство рыбопропускных сооружений, обеспечивающих условия для прохода рыб через напорный фронт гидроузла к местам их нереста. В качестве таких сооружений в практике отечественной рыбохозяйственной гидротехники на речных низконапорных гидроузлах используются рыбопропускные шлюзы с горизонтальной шлюзовой камерой. Примерами тому являются в разной степени эффективно функционирующие рыбопропускные шлюзы Кочетовского, Николаевского и Константиновского гидроузлов на р. Дон, Федоровского и Тиховского гидроузлов на р. Кубани, Тахиаташе-ского и Туя-Муюнского гидроузлов на р. Амударье, вододелителя на р. Волге, барражей Хиндия и Фаллуджа на р. Евфрат и др. [5]. Известны конструктивные решения таких сооружений, приведенные в работах Б. С. Малеванчи-ка, В. Н. Шкуры, Г. К. Харчева, Г. Н. Ряховской, А. В. Ревича, И. В. Никоно-рова, А. И. Каменева, О. Г. Введенского и других специалистов в области рыбохозяйственной гидротехники [6-16]. Вопросы их проектирования регламентируются действующими нормативами в области гидростроительства1.

И при всем при этом задача разработки более современных и эффективных их конструктивных решений, адаптированных к конкретному спектру условий речных гидроузлов, остается актуальной и по сей день.

Материалы и методы. Эмпирическую базу для разработки конструкции Багаевского рыбопропускного шлюза составили данные об условиях его создания в составе Багаевского (на р. Дон) гидроузла и известные разработки конструктивных решений рыбопропускных сооружений.

Результаты и обсуждение. В соответствии с общим компоновочно-конструктивным решением сооружений Багаевского гидроузла на р. Дон, определяемым его функциональным предназначением [12], действующими

1Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87 [Электронный ресурс]: СП 101.1330.2012: утв. Минрегионразвития России 30.06.12: введ. в действие с 01.01.13. URL: https:docs.cntd.ru/document/1200095534 (дата обращения: 07.07.2022).

нормативами и рекомендациями в области рыбоводства и рыбохозяйст-венной речной гидротехники [6], рыбопропускной шлюз предложено разместить на стыке между паводковой водосливной плотиной и водосбросом-регулятором согласно схеме, представленной на рисунке 1.

1, 8 - верхний и нижний бьефы р. Дон; 2, 3 - тракт и входной (для рыб) оголовок рыбоходно-нерестового канала; 4 - подпорная стенка; 5 - рыбопропускной шлюз; 6 - пролеты водосбросного регулирующего сооружения; 7 - участок подхода рыб

1, 8 - upstream and downstream of the river Don; 2, 3 - passage and entrance (for fish) head of the fish passage and spawning canal; 4 - bulkhead wall; 5 - fish lock; 6 - spans of the spillway control structure; 7 - area of fish approach

Рисунок 1 - План водосбросной части Багаевского гидроузла на р. Дон

Figure 1 - Plan of the spillway part of the Bagaevsky waterworks on the river Don

Развитый водопропускной фронт гидроузла общей протяженностью 770 м, включающий 7-пролетную паводковую (водосливную) плотину, 3-про-летный водосброс-регулятор, 2-пролетный водовыпуск в левобережное русло, вкупе с рыбоходно-нерестовым каналом при относительно небольших сбросных расходах позволяет формировать благоприятные для функциони-

рования рыбопропускного шлюза гидравлические условия в зоне поисков. При соответствующем распределении расходов между указанными сооружениями и водосбросными пролетами можно сформировать широкий спектр гидравлических условий (режимов) течений в нижнем бьефе гидроузла. Указанное ранее обстоятельство вкупе с возможностями основного и дополнительного блоков питания шлюза создает широкий спектр возможностей для оптимизации структуры течений перед входом в рыбопропускное сооружение и тем самым обеспечивает условия для привлечения рыб в зону действия привлекающего их водного потока.

При разработке компоновочно-конструктивного решения рыбопропускного шлюза были учтены недостатки действующих рыбопропускных сооружений, существо которых сводится к нижеследующему:

- цикличность (повторяемость) технологического процесса по привлечению, накоплению и шлюзованию мигрирующих на нерест рыб;

- недостаточная приспособленность конструктивных решений рыбопропускных шлюзов к условиям их создания и функционирования.

В процессе поиска технических решений конструкций рыбопропускного шлюза, нейтрализующих указанные недостатки, проведен анализ известных конструкций, основные результаты которого приведены ниже.

Первичную основу для конструктивных решений рыбопропускных шлюзов составляет конструкция рыбопропускного шлюза цикличного действия, пример которой реализован на Кочетовском гидроузле на р. Дон. Конструкция этого сооружения предусматривает периодичность технологических процессов: привлечения рыб к входу в рыбонакопитель; накопления их в нем; последующего их перемещения из нижнего бьефа в верхний, осуществляемого посредством шлюзования. В процессе реализаций технологических операций по перемещению рыб в рыбонакопительный лоток и к входу в сооружение подаются пониженные расходы воды со скоростями течения, не превышающими 0,3 м/с. При этом кардинально изменяются гидравличе-

ские условия перед входом в рыбопропускное сооружение, что, в свою очередь, приводит к изменению трасс перемещения рыб, а накопление их в ры-бонакопительном лотке при таких условиях в течение 45-60 мин не осуществляется. При подаче в рыбонакопитель расходов воды с привлекающими скоростями течения (находящимися в диапазоне 0,7-1,5 м/с) происходит изменение гидравлической картины перед входом в шлюз и в его тракте, что вновь оказывает влияние на трассы перемещения рыб и на условия захода их в рыбонакопитель. Указанные технологические, гидравлические и рыбоведческие обстоятельства предопределили цикличность работы сооружения с общей продолжительностью цикла, составляющей 3 ч (из них 1 ч отводится на процесс межбьефного перемещения рыб и 2 ч на процесс их захода в рыбонакопительное пространство шлюза и накопления в нем). При такой технологической схеме рыбопропускное сооружение совершает восемь циклов работы в сутки.

С целью повышения рыбопропускной способности (производительности работы) шлюза на сооружениях Тиховского гидроузла (введенного в эксплуатацию в 2005 г.) было реализовано конструктивное решение рыбопропускного шлюза, обеспечивающего стабильность гидравлических условий на подходных участках как в процессе привлечения рыб, так и в процессе реализации технологических операций по их шлюзованию. Указанная задача была решена устройством дополнительного блока питания с подачей стабилизирующего режим течений дополнительного расхода к входному оголовку рыбонакопительного лотка. При этом скорости течения водного потока в рыбонакопителе не превышали 0,3 м/с и были значимо меньше привлекающих, что исключало накопление рыб. Данное техническое решение позволяло осуществлять 10 шлюзований рыб в сутки (за счет сокращения продолжительности операций по накоплению гидробионтов, совершающих нерестовые миграции по русловой части реки).

Учитывая особую значимость задачи по обеспечению пропуска рыб

через напорный фронт Багаевского гидроузла на р. Дон, приняли решение о разработке и устройстве в его составе рыбопропускного шлюза более высокой производительности - с непрерывным процессом привлечения рыб, конструктивная схема которого представлена на рисунке 2.

План

Продольный разрез 1 - 1 Longitudinal section 1 - 1

Сечение 2 - 2 Cross section 2 - 2

Сечение 3 - 3 Cross section 3 - 3

1 - выходной лоток; 2 - верховой затвор; 3 - ихтиологическая площадка;

4 - рабочая (шлюзовая) камера; 5 - низовой затвор; 6, 7 - первый и второй ряд системы

отверстий дополнительного блока питания; 8 - водоподающая галерея дополнительного блока питания; 9 - побудительное устройство

1 - output flume; 2 - upstream gate; 3 - ichthyological site; 4 - operating (lock) chamber;

5 - downstream gate; 6, 7 - the first and second row of the hole system of the optional power

supply unit; 8 - water supply gallery of optional power supply unit; 9 - incentive device

Рисунок 2 - Конструктивная схема рыбопропускного шлюза с непрерывным привлечением и накоплением рыб

Figure 2 - Structural fish diagram of the fish gate with continuous fish attraction and accumulation

Особенностью предложенной конструкции шлюза, обеспечивающей непрерывный процесс привлечения и накопления рыб, является устройство дополнительного блока питания с 3-ярусной системой водовыпускных отверстий, обеспечивающих подачу воды в рыбонакопительный лоток, с различным расположением их по его длине.

Стабильность гидравлических условий в зоне поисков (перед входом в рыбопропускной шлюз) и необходимые условия для захода и накопления рыб в рыбонакопителе обеспечиваются совместной работой основного и дополнительного блока питания. Конструкция шлюза и технология его работы предусматривают нижеследующие операции, реализуемые в процессе перемещения рыб из нижнего бьефа зарегулированной реки в верхний.

1 Уменьшение подачи воды по лотку шлюза через основной блок питания (устроенный в верховом рабочем затворе сооружения) до уровня, обеспечивающего скорость протекания водного потока, составляющую 0,3 м/с, и синхронно увеличивающаяся подача расходов по дополнительному блоку питания с выпуском воды через два водовыпускных отверстия нижнего (по направлению течения) яруса (расположенных у входа рыб в рыбонакопи-тельный лоток). При этом обеспечивается стабильность (постоянство) суммарного расхода воды на входе в сооружение и поддержание значений привлекающих скоростей на одном уровне. Это, в свою очередь, обеспечивает стабильность характера течений на подходном участке к сооружению и стабильность установившихся трасс перемещения рыб.

2 В процессе выполнения операций по продольному перемещению сетчатого побудительного устройства по лотку шлюза и прохождения им второго яруса отверстий дополнительного блока питания осуществляется синхронное изменение подаваемых расходов водных масс через отверстия нижнего (первого) и среднего (второго) ярусов - снижение в нижнем и повышение в верхнем ярусе до уровня, обеспечивающего за сетным полотном побудительного устройства скорости привлечения и накопления рыб.

3 По мере дальнейшего продвижения побудительного устройства за пределы створа третьего яруса отверстий дополнительного блока питания по ним осуществляется подача расхода водных масс с соблюдением условия формирования на всей протяженности рыбонакопительного лотка скоростного режима, соответствующего условиям (гидравлическому режиму) накопления в его рабочем пространстве следующей партии рыб.

4 При реализации операций по шлюзованию рыб и выводу их в верхний бьеф осуществляется синхронизированная работа регулирующих элементов по пропуску воды через клинкетные отверстия верхового и низового затворов и затворов, регулирующих выпуск воды через отверстия третьего яруса, с обеспечением стабильности гидравлических условий для привлечения и накопления рыб. Обратная синхронизация работы элементов основного и дополнительного блоков питания обеспечивается по завершении операций по выводу рыб в верхний бьеф реки (водохранилище) и по возвращении побудительного устройства в исходное положение.

5 Возврат сетчатого устройства (побуждающего рыб к перемещению) в изначальное положение (в торец рыбопропускного шлюза) осуществляется в процессе опорожнения шлюзовой камеры, опускания верхового затвора и подъема низового рабочего затвора гидросооружения.

Практическая реализация предложенной конструкции рыбопропускного шлюза и технологического процесса его функционирования позволяет довести количество шлюзований (перемещения гидробионтов из нижнего бьефа речного (водохранилищного) гидроузла в верхний) рыб до 12 в сутки при соответствующем повышении его рыбопропускной способности.

Предложенная конструктивная (принципиальная) схема рыбопропускного шлюза непрерывного действия была принята проектной организацией для дальнейшей разработки, а его конструктивное решение, включающее план, продольные и поперечные разрезы по рыбопропускному сооружению (шлюзу), представлено ниже на рисунке 3.

а

б

а, б - продольный разрез и план рыбопропускного шлюза непрерывного действия; 1 - выходной (для рыб) участок шлюза; 2 - диспетчерская; 3 - верховой затвор; 4 - камера шлюзования рыб; 5 - ихтиологическая площадка; 6 - низовой затвор; 7 - водовыпускные отверстия дополнительного блока питания; 8 - побудительное устройство; 9, 10 - горизонтальный и наклонный участки рыбонакопителя; 11 - галерея дополнительного блока питания

a, b - longitudinal section and plan of a fish-passing lock of continuous operation; 1 - exit (for fish) section of the lock; 2 - control room; 3 - upstream gate; 4 - fish lockage chamber; 5 - ichthyological site; 6 - downstream gate; 7 - water outlets of the optional power supply unit; 8 - incentive device; 9, 10 - horizontal and inclined sections of the fish storage; 11 - gallery of optional power supply unit

Рисунок 3 - Конструктивное решение рыбопропускного шлюза непрерывного действия, лист 1

Figure 3 - Structural solution of a fish-passing lock of continuous operation, sheet 1

W Э к

о о lo ло

g г

a 3 an я

d

в

3 a

n a g e m

о д

н о е х о з я й с т

e

t °

g 2 2 2

l, 4 №

3

3 О

О

0

1 1

о

oo

0

1

1 о

00

Разрез 1 - 1 Section 1 - 1

Разрез 4 - 4 Section 4 - 4

Разрез 2 - 2 Section 2 - 2

Разрез 5 - 5 Section 5 - 5

Разрез 3 - 3 Section 3 - 3

Разрез 6 - 6 Section 6 - 6

4 - камера шлюзования рыб; 7 - водовыпускные отверстия дополнительного блока питания; 9, 10 - горизонтальный и наклонный участки рыбонакопителя; 11 - галерея дополнительного блока питания

4 - fish lockage chamber; 7 - water outlets of the optional power supply unit; 9, 10 - horizontal and inclined sections of the fish storage; 11 - gallery of optional power supply unit

Рисунок 3 - Конструктивное решение рыбопропускного шлюза непрерывного действия, лист 2

Figure 3 - Structural solution of a fish-passing lock of continuous operation, sheet 2

W Э к

о о lo ло

g г

a 3 an я

d

в о

д н о е

t e

3 a

n a g e m

о з я й с т

e

nt о.

22

l,

4 № p

1

-

op p

P

1

о

oo

о oo

Конструкция шлюза предусматривает устройство нижеследующих функциональных элементов: рыбонакопителя, шлюзовой камеры, верхового лотка, верхового и низового рабочих затворов, основного и дополнительного блоков питания, побудительного устройства, ихтиологической площадки, здания управления работой шлюза, регулирующих устройств и механизмов, средств автоматизации технологического процесса.

Рыбонакопитель шлюза, обеспечивающий условия для накопления рыб в течение определенного периода, выполнен в виде открытого лотка доковой конструкции. Рыбонакопительный лоток общей протяженностью 118,0 м включает горизонтальный и пологонаклонный (в направлении течения) участок, сопрягающий отметки его порога с отметкой подходного участка к шлюзу. Ширина лотка в свету составляет 10 м, а высота его вертикальных стенок изменяется от 6,5 м в верховой части до 7,5 м в низовой.

Шлюзовая камера обеспечивает необходимые условия для перемещения (подъема) рыб из нижнего бьефа шлюза в верхний посредством шлюзования. Лоток камеры длиной 12,4 м является продолжением рыбонакопителя с шириной 10,0 м и высотой вертикальных стенок 6,5 м.

Шлюзовая камера и часть рыбонакопительного пространства шлюза выдвинуты в верхний бьеф гидроузла - за верховой створ бычков водосбросных сооружений, что позволило уменьшить длину верхового лотка до 12,6 м. При этом входное (для рыб) отверстие рыбонакопителя располагается за пределами водобоя на закрепленном участке рисбермы - у верхней границы зоны поисков, выходное (для рыб) сечение шлюза удалено от затворного створа на расстояние, составляющее 78,0 м.

Основной блок питания устроен в верховом рабочем затворе шлюза и представляет собой четыре расположенных в нем отверстия (с линейными размерами 4,25 х 0,90 м), перекрываемых клинкетными затворами.

Размеры отверстий рассчитаны на пропуск расхода, составляющего

-5

45 м /с при расчетном перепаде уровней в рыбопропускном шлюзе.

Дополнительный блок питания рыбопропускного сооружения включает две боковых галереи, устроенных в боковых стенках шлюза, с размером поперечного сечения, равным 1,4 х 6,0 м. Галереи обустроены шестью водовыпускными отверстиями. Два отверстия размером 2,0 х 4,0 м расположены в торцевых участках стенок рыбонакопителя и обеспечивают подачу дополнительного (к основному) расхода воды к входу в рыбонакопительный лоток. Четыре водовпуска (по два в каждой боковой стенке рыбонакопительного лотка) размером 1,2 х 3,0 м располагаются в створах, удаленных от входа в рыбонакопитель на расстояние 88,0 и 51,8 м.

Побудительное устройство (обеспечивающее побуждение рыб к перемещению по рыбонакопительному пространству шлюза в рабочую (шлюзовую) камеру и верховой лоток) выполнено в виде подвижной самоходной тележки, оборудованной двухсекционным сетным полотном. Сетное полотно посредством поворотного механизма может занимать вертикальное (рабочее) и горизонтальное (транспортное) положение. Нижняя секция полотна устроена с возможностью вертикального перемещения относительно верхней его секции, что позволяет его адаптировать к условиям перемещения по наклонной поверхности дна рыбонакопителя. Электропривод обеспечивает перемещение тележки против тока воды со скоростью, составляющей 0,3 м/с, при засоренности полотна, достигающей 30 %.

Рабочие (верховой и низовой) затворы шлюзовой камеры выполняются плоскими металлическими размером 10,0 х 6,5 х 2,0 м, перемещаются в пазах автономными подъемниками. Внутренние полости затворов оборудованы клинкетами, обеспечивающими регулируемый пропуск воды через них. Напорная и безнапорная обшивки выполняются перфорированными.

Ихтиологическая площадка (предназначенная для визуального осмотра и учета рыб, зашедших в шлюз, или отбора производителей для их использования в целях искусственного воспроизводства) устраивается в шлюзовой камере - у ее верхового затвора и имеет размеры 10,0 х 5,0 м. Верти-

кальное перемещение ихтиологической площадки (вверх и вниз) обеспечивается индивидуальным подъемником с жесткими тягами.

В головной части (в выходной для рыб) рыбопропускного шлюза предусмотрено устройство здания управления его работой, включающее комплекс средств автоматики и помещение для работы специалистов. Кроме этого, предусмотрено устройство ремонтных затворов, технологических переходов, площадок и других технологических средств, обеспечивающих правильное функционирование рыбопропускного сооружения.

При определении размеров конструктивных элементов рыбопропускного шлюза учитывались рыбоведческие, топографические, гидрологические и гидравлические условия их создания и функционирования. Рыбоведческие условия характеризуются данными рыбоводно-биологического обоснования (РБО) к проекту рыбопропускного шлюза. В РБО отмечена необходимость создания условий для захода в шлюз, пропуска им из нижнего бьефа гидроузла в верхний различных видов рыб, включая проходные (белуга, русский осетр, севрюга, сельдь, рыбец, шемая), полупроходные (тарань, лещ, судак, сазан) и туводные (стерлядь, амур, толстолобик, жерех и др.). Указанные виды рыб характеризуются разной плавательной способностью и биологическими особенностями анадромно-миграционного поведения. Учитывая указанные обстоятельства, определили диапазон привлекающих скоростей, изменяющихся от 0,7 до 1,2 м/с, и с учетом этого определена пропускная способность основного

-5

и дополнительного блоков питания, составляющая 20-45 м /с. Размеры рыбо-накопительного пространства шлюза приняты с учетом единовременного захода в шлюз до 40 тыс. особей сельди, 10 особей осетровых, 500 особей рыбца и шемаи, 300 особей других видов рыб [5].

Топографические условия русла реки и устройства водосбросных сооружений определили посадку порога шлюза и необходимость устройства пологосклонного участка дна рыбонакопителя, обеспечивающего необходимое для придонных видов рыб сопряжение их поверхностей.

Гидрологические условия р. Дон в створе Багаевского гидроузла и принятая отметка регулирования уровней воды в верхнем бьефе (2,0 мБС) определили диапазоны изменения гидрологических характеристик, учтенных при проектировании шлюза: регулируемый расход реки составляет

Л

250-1000 м /с при изменении уровня нижнего бьефа от 0,09 до 1,90 мБС.

Гидравлические условия в пределах зоны поисков и подходного участка к рыбопропускному шлюзу предусматривают учет прогнозных трасс перемещения рыб и формирование соответствующих их плавательной способности «скоростных шлейфов привлечения» водного потока.

Учет условий функционирования шлюза и имеющегося передового (отечественного и зарубежного) опыта проектирования рыбопропускных сооружений позволяет прогнозировать его высокую эффективность по пропуску анадромно-мигрирующих рыб через напорный фронт гидроузла.

Выводы

1 Обоснована целесообразность устройства, подобран тип и выбрана схема расположения рыбопропускного шлюза в составе подпорных и регулирующих сооружений низконапорного Багаевского гидроузла.

2 Разработана принципиальная схема конструкции рыбопропускного шлюза с непрерывным привлечением и накоплением рыб, на основе которой был осуществлен синтез его компоновочно-конструктивного решения.

Список источников

1. Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации [Электронный ресурс]: Указ Президента РФ от 21 янв. 2020 г. № 20. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

2. О рыболовстве и сохранении водных биологических ресурсов [Электронный ресурс]: Федер. закон от 20 дек. 2004 г. № 166-ФЗ (послед. ред.). Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

3. О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года [Электронный ресурс]: Указ Президента Рос. Федерации от 19 апр. 2017 г. № 176. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

4. Об утверждении плана мероприятий («дорожной карты») по оздоровлению и развитию водохозяйственного комплекса реки Дон [Электронный ресурс]: Распоряжение Правительства РФ от 21 июля 2021 г. № 2012-р. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

5. Шкура В. Н. Рыбопропускные сооружения. В 2 ч. Ч. 1 / Новочеркас. гос. ме-лиоратив. акад. Новочеркасск, 1998. 380 с.

6. Шкура В. Н. Рыбопропускные шлюзы и рыбоподъемники. М.: Энергоатомиз-дат, 1990. 136 с. (Библиотека гидротехника и гидроэнергетика; вып. 98).

7. А. с. 1599468 СССР, МКИ Е 02 В 8/08. Рыбопропускное сооружение / В. Н. Шкура, А. А. Чистяков, В. А. Черкасов, В. А. Фоменко, А. М. Анохин (СССР). № 4393333/23-15; заявл. 16.03.88; опубл. 15.10.90, Бюл. № 38. 5 с.: ил.

8. А. с. 1625941 СССР, МКИ Е 02 В 8/08. Рыбопропускное сооружение / В. Н. Шкура, А. А. Чистяков, Н. А. Шелестова (СССР). № 4486121/15; заявл. 23.09.88; опубл. 07.02.91, Бюл. № 5. 2 с.: ил.

9. А. с. 1760001 СССР, МПК Е 02 В 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал / А. А. Чистяков, В. Н. Шкура, В. А. Черкасов, А. М. Анохин (СССР). № 4834526/15; заявл. 26.02.90; опубл. 07.09.92, Бюл. № 33. 4 с.: ил.

10. Иванов А. В., Введенский О. Г., Султанова Е. Ф. Конструкции и режимы работы рыбопропускных сооружений для приливных электростанций // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2010. № 3. С. 83-94.

11. Введенский О. Г. Рыбоохранный комплекс гидроузла // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2013. № 4. С. 67-81.

12. Гайдаев С. К. Рыбоводные сооружения низконапорного Багаевского гидроузла на реке Дон // Гидротехника. 2019. № 2(55). С. 22-25.

13. Шурухин Л. А., Пантина Т. А. Проект строительства Багаевского гидроузла как элемента единой системы внутренних водных путей Европейской части России // Транспорт Российской Федерации. 2017. № 5(72). С. 69-72.

14. Шурухин Л. А. Багаевский гидроузел: инженерные решения и итоги проектирования // Гидротехника. 2018. № 3. С. 41-46.

15. Fishway in hydropower dams: a scientometric analysis / J. L. Brito-Santos, K. Dias-Silva, L. S. Brasil, J. B. da Silva, A. M. Santos, L. M. de Sousa, T. B. Vieira // Environmental Monitoring and Assessment. 2021, 28 Oct. Vol. 193. P. 1-17. https:doi.org/10.1007/ s10661-021-09360-z.

16. Research on dams and fishes: Determinants, directions, and gaps in the world scientific production / H. R. Pereira, L. F. Gomes, H. O. Barbosa, F. M. Pelicice, J. C. Nabout, F. B. Teresa, L. C. G. Vieira // Hydrobiologia. 2020. Vol. 847. P. 579-592. https:doi.org/10.1007/ s10750-019-04122-y.

References

1. Ob utverzhdenii Doktriny prodovol'stvennoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii [On Approval of the Food Security Doctrine of the Russian Federation]. Decree of the President of the Russian Federation of 21 January, 2020, no. 20. (In Russian).

2. O rybolovstve i sokhranenii vodnykh biologicheskikh resursov [On Fishing and Preservation of Aquatic Biological Resources]. Federal Law of 20 December, 2004, no. 166-FZ (last edition). (In Russian).

3. O Strategii ekologicheskoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii na period do 2025 goda [On the Environmental Security Strategy of the Russian Federation for the period until 2025]. Decree of the President of the RF of 19 April, 2017, no. 176. (In Russian).

4. Ob utverzhdenii plana meropriyatiy ("dorozhnoy karty") po ozdorovleniyu i razvitiyu vodokhozyaystvennogo kompleksa reki Don [On Approval of the Action Plan ("Road Map") for the Improvement and Development of the Water Management Complex of the River Don]. Decree of the Government of the Russian Federation of 21 July, 2021, no. 2012. (In Russian).

5. Shkura V. N., 1998. Rybopropusknye sooruzheniya [Fish Passing Facilities]. In 2 parts, pt. 1, Novocherkassk State Land Reclamation Academy, Novocherkassk, 380 p. (In Russian).

6. Shkura V. N., 1990. Rybopropusknye shlyuzy i rybopod"emniki [Fish Passing Locks and Fish Ladders]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 136 p. (Library of Hydraulic Engineering and Hydropower, iss. 98). (In Russian).

7. Shkura V. N., Chistyakov A. A., Cherkasov V. A., Fomenko V. A., Anokhin A. M., 1990. Rybopropusknoe sooruzhenie [Fish Passing Facility]. Inventor's certificate, no. 1599468. (In Russian).

8. Shkura V. N., Chistyakov A. A., Shelestova N. A., 1991. Rybopropusknoe sooruzhenie [Fish Passing Facility]. Inventor's certificate, no. 1625941. (In Russian).

9. Chistyakov A. A., Shkura V. N., Cherkasov V. A., Anokhin A. M., 1992. Rybokhodno-nerestovyy kanal [Fish Passage and Spawning Channel]. Inventor's certificate, no. 1760001. (In Russian).

10. Ivanov A. V., Vvedensky O. G., Sultanova E. F., 2010. Konstruktsii i rezhimy ra-boty rybopropusknykh sooruzheniy dlya prilivnykh elektrostantsiy [Structures and conditions of work of fish facilities for tidal power stations]. Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol'zovanie [Bulletin of the Mari State Technical University. Series: Forest. Ecology. Nature Management], no. 3, pp. 83-94. (In Russian).

11. Vvedensky O. G., 2013. Rybookhrannyy kompleks gidrouzla [Fish protection complex of a waterworks complex]. Vodnoe khozyaystvo Rossii: problemy, tekhnologii, upravlenie [Water Industry of Russia: Problems, Technologies, Management], no. 4, pp. 67-81. (In Russian).

12. Gaidaev S. K., 2019. Rybovodnye sooruzheniya nizkonapornogo Bagaevskogo gidrouzla na reke Don [Fishways of the Bagaevsky low-head hydroelectric waterworks facility on the river Don]. Gidrotekhnika [Hydraulic Engineering], no. 2(55), pp. 22-25. (In Russian).

13. Shurukhin L. A., Pantina T. A., 2017. Proekt stroitel'stva Bagaevskogo gidrouzla kak elementa edinoy sistemy vnutrennikh vodnykh putey Evropeyskoy chasti Rossii [The project for constructing the Bagaevsky waterworks complex as an element in the unified deep-water system of European Russia's inland waterways]. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation], no. 5(72), pp. 69-72. (In Russian).

14. Shurukhin L. A., 2018. Bagaevskiy gidrouzel: inzhenernye resheniya i itogi proektirovaniya [Bagaevsky waterworks facility: engineering solutions and design results]. Gidrotekhnika [Hydraulic Engineering], no. 3, pp. 41-46. (In Russian).

15. Brito-Santos J. L., Dias-Silva K., Brasil L. S., da Silva J. B., Santos A. M., de Sousa L. M., Vieira T. B., 2021. Fishway in hydropower dams: a scientometric analysis. Environmental Monitoring and Assessment, 28 Oct., vol. 193, pp. 1-17, https:doi.org/10.1007/s10661-021-09360-z.

16. Pereira H. R., Gomes L. F., Barbosa H. O., Pelicice F. M., Nabout J. C., Teresa F. B., Vieira L. C. G., 2020. Research on dams and fishes: Determinants, directions, and gaps in the world scientific production. Hydrobiologia, vol. 847, pp. 579-592, https:doi.org/10.1007/ s10750-019-04122-y._

Информация об авторах Г. М. Сукало - профессор, кандидат технических наук; А. В. Шевченко - младший научный сотрудник, аспирант.

Information about the authors

G. M. Sukalo - Professor, Candidate of Technical Sciences; A. V. Shevchenko - Junior Researcher, Postgraduate Student.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Все авторы в равной степени несут ответственность при обнаружении плагиата, самоплагиата и других нарушений в сфере этики научных публикаций.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.

All authors are equally responsible for detecting plagiarism, self-plagiarism and other ethical

violations in scientific publications

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 08.08.2022; одобрена после рецензирования 29.08.2022; принята к публикации 12.09.2022.

The article was submitted 08.08.2022; approved after reviewing 29.08.2022; accepted for publication 12.09.2022.