Научная статья на тему 'ОБ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРИВЛЕЧЕНИЯ РЫБ В ПРИГИДРОУЗЛОВЫЕ РЫБОХОДНЫЕ И РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЕ КАНАЛЫ'

ОБ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРИВЛЕЧЕНИЯ РЫБ В ПРИГИДРОУЗЛОВЫЕ РЫБОХОДНЫЕ И РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЕ КАНАЛЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
18
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЕЧНЫЕ ГИДРОУЗЛЫ / РЫБОПРОПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ / РЫБОХОДНЫЕ КАНАЛЫ / ПРИВЛЕЧЕНИЕ РЫБ В РЫБОХОДЫ / ИССЛЕДОВАНИЯ РЫБОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Шкура Виктор Николаевич, Шевченко Алексей Викторович

Цель: разработка методики прогнозирования качества проектных решений пригидроузловых рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов по формированию условий для привлечения мигрирующих на нерест рыб в их тракты. Материалы и методы. Основу разработки составили материалы экспериментальных исследований, выполненных на гидравлической модели водосброса с использованием мелких («модельных») рыб. При постановке эксперимента использовались апробированные методики, а при обработке опытных данных - методы математической статистики. Результаты и обсуждение. Получены данные экспериментальных исследований подхода модельных рыб к входным сечениям рыбопропускных сооружений при различных гидрометрических условиях в зонах их перемещения и размерах водосброса. Определены гидрометрические факторы, влияющие на привлечение рыб из нижнего бьефа гидроузла в зону действия привлекающего их потока и к входу в рыбопропускное сооружение: расходы и средние скорости потока в реке и канале, ширины канала и реки, привлекающие и крейсерские скорости плавания рыб, удаленность входного (для рыб) створа канала от верхней границы зоны поисков рыб и ее протяженность. Установлены качественные характеристики влияния указанных факторов на заход рыб и количественные значения степени их влияния на привлечение рыб к входам в рыбопропускные сооружения. По каждому фактору получены зависимости, позволяющие оценить их влияние на качество условий для привлечения рыб в зону действия привлекающего шлейфа скоростей, формируемого в нижнем бьефе рыбопропускным сооружением. Зависимости апробированы при расчете рыбоохранного комплекса Багаевского гидроузла, эффективность которого (при расходе водосброса 250 м3/с) прогнозируется на уровне 92,6 % от числа подходящих к нему рыб. Вывод. Предложена математическая модель для определения значения показателя качества гидрометрических условий в нижнем бьефе гидроузла для привлечения рыб к входу в рыбопропускной канал, являющегося критерием качества его проектного решения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Шкура Виктор Николаевич, Шевченко Алексей Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON QUALITY ASSESSMENT OF ATTRACTING FISH CONDITIONS TO FISH PASSAGES AND FISH PASSAGE-SPAWNING CHANNELS AT WATERWORKS

Purpose: to develop a methodology for predicting the quality of design solutions for waterworks fish passages and fish passages and spawning channels for the formation of conditions for attracting fish migrating for spawning into their channels. Materials and methods. The development was based on the results of experimental studies carried out on a hydraulic model of the spillway using small (“model”) fish. When setting up the experiment, the proven methods were used, and when processing experimental data, methods of mathematical statistics were used. Results and discussion. The data of experimental studies of the model fish approach to the entrance sections of fish passages under various hydrometric conditions in the zones of their movement and the size of the spillway have been obtained. The hydrometric factors that influence the attraction of fish from the waterworks downstream to the operation zone of the flow that attracts them and to the entrance to the fish pass are determined: flow rates and average flow velocity in the river and channel, width of the channel and river, attracting and cruising swimming speeds of fish, remoteness of the entrance (for fish) range of the channel from the upper boundary of the fish search area and its length. The qualitative characteristics of the influence of these factors on fish entry and the quantitative values of the degree of their influence on the attraction of fish to the entrances to fish passages have been established. Dependences were obtained. The dependences were tested in the calculation of the fish protection complex of the Bagaevsky waterworks, the efficiency of which (at a spillway discharge of 250 m3/s) is predicted at the level of 92.6 % of the number of fish approaching it. Conclusion. A mathematical model is proposed to determine the value of the quality index of hydrometric conditions in the downstream of the hydroelectric complex to attract fish to the entrance to the fish passage channel, which is a criterion for the quality of its design solution.

Текст научной работы на тему «ОБ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРИВЛЕЧЕНИЯ РЫБ В ПРИГИДРОУЗЛОВЫЕ РЫБОХОДНЫЕ И РЫБОХОДНО-НЕРЕСТОВЫЕ КАНАЛЫ»

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Научная статья УДК 626.88

doi: 10.31774/2658-7890-2023-5-1-81-95

Об оценке качества условий для привлечения рыб в пригидроузловые рыбоходные и рыбоходно-нерестовые каналы

1 2 Виктор Николаевич Шкура , Алексей Викторович Шевченко

1 2Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск,

Российская Федерация

1VNShkura@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4639-6448 2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Аннотация. Цель: разработка методики прогнозирования качества проектных решений пригидроузловых рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов по формированию условий для привлечения мигрирующих на нерест рыб в их тракты. Материалы и методы. Основу разработки составили материалы экспериментальных исследований, выполненных на гидравлической модели водосброса с использованием мелких («модельных») рыб. При постановке эксперимента использовались апробированные методики, а при обработке опытных данных - методы математической статистики. Результаты и обсуждение. Получены данные экспериментальных исследований подхода модельных рыб к входным сечениям рыбопропускных сооружений при различных гидрометрических условиях в зонах их перемещения и размерах водосброса. Определены гидрометрические факторы, влияющие на привлечение рыб из нижнего бьефа гидроузла в зону действия привлекающего их потока и к входу в рыбопропускное сооружение: расходы и средние скорости потока в реке и канале, ширины канала и реки, привлекающие и крейсерские скорости плавания рыб, удаленность входного (для рыб) створа канала от верхней границы зоны поисков рыб и ее протяженность. Установлены качественные характеристики влияния указанных факторов на заход рыб и количественные значения степени их влияния на привлечение рыб к входам в рыбопропускные сооружения. По каждому фактору получены зависимости, позволяющие оценить их влияние на качество условий для привлечения рыб в зону действия привлекающего шлейфа скоростей, формируемого в нижнем бьефе рыбопропускным сооружением. Зависимости апробированы при расчете рыбоохранного комплекса Багаевского гидроузла, эффективность которого (при расходе водосброса 250 м3/с) прогнозируется на уровне 92,6 % от числа подходящих к нему рыб. Вывод. Предложена математическая модель для определения значения показателя качества гидрометрических условий в нижнем бьефе гидроузла для привлечения рыб к входу в рыбопропускной канал, являющегося критерием качества его проектного решения.

Ключевые слова: речные гидроузлы, рыбопропускные сооружения, рыбоходные каналы, привлечение рыб в рыбоходы, исследования рыбопропускных сооружений

Для цитирования: Шкура В. Н., Шевченко А. В. Об оценке качества условий для привлечения рыб в пригидроузловые рыбоходные и рыбоходно-нерестовые каналы // Экология и водное хозяйство. 2023. Т. 5, № 1. С. 81-95. https://doi.org/10.31774/2658-7890-2023-5-1-81-95.

HYDRAULIC ENGINEERING

Original article

© Шкура В. Н., Шевченко А. В., 2023

On quality assessment of attracting fish conditions to fish passages and fish passage-spawning channels at waterworks

1 2 Viktor N. Shkura , Alexey V. Shevchenko

1 2Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation

1VNShkura@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4639-6448 2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Abstract. Purpose: to develop a methodology for predicting the quality of design solutions for waterworks fish passages and fish passages and spawning channels for the formation of conditions for attracting fish migrating for spawning into their channels. Materials and methods. The development was based on the results of experimental studies carried out on a hydraulic model of the spillway using small ("model") fish. When setting up the experiment, the proven methods were used, and when processing experimental data, methods of mathematical statistics were used. Results and discussion. The data of experimental studies of the model fish approach to the entrance sections of fish passages under various hydrometric conditions in the zones of their movement and the size of the spillway have been obtained. The hydrometric factors that influence the attraction of fish from the waterworks downstream to the operation zone of the flow that attracts them and to the entrance to the fish pass are determined: flow rates and average flow velocity in the river and channel, width of the channel and river, attracting and cruising swimming speeds of fish, remoteness of the entrance (for fish) range of the channel from the upper boundary of the fish search area and its length. The qualitative characteristics of the influence of these factors on fish entry and the quantitative values of the degree of their influence on the attraction of fish to the entrances to fish passages have been established. Dependences were obtained. The dependences were tested in the calculation of the fish protection complex of the Bagaevsky waterworks, the efficiency of which (at a spillway discharge of 250 m3/s) is predicted at the level of 92.6 % of the number of fish approaching it. Conclusion. A mathematical model is proposed to determine the value of the quality index of hydrometric conditions in the downstream of the hydroelectric complex to attract fish to the entrance to the fish passage channel, which is a criterion for the quality of its design solution.

Keywords: river waterworks, fish passing facilities, fish passage channels, attracting fish to fish passages, research of fish passing facilities

For citation: Shkura V. N., Shevchenko A. V. On quality assessment of attracting fish conditions to fish passages and fish passage-spawning channels at waterworks. Ecology and Water Management. 2023;5(1):81-95. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2658-7890-2023-5-1-81-95.

Введение. Одной из актуальных, но не разрешенных до настоящего времени задач проектирования пригидроузловых рыбохозяйственных (рыбопропускных) сооружений (включая рыбоходные, рыбоходно-нерестовые и нерестовые каналы) является оценка качества их проектных решений.

Отметим, что история проектирования, устройства и использования сооружений для пропуска рыб через напорные фронты речных гидроузлов насчитывает более 100 лет, это позволило накопить определенный опыт их

создания и использования. Определенный вклад в разработку таких сооружений и научного обоснования их проектирования внесли ряд отечественных и зарубежных специалистов-ихтиологов и гидротехников.

Биологические основы проектирования рыбопропускных сооружений разработаны учеными: А. Н. Державиным (1922), П. Ю. Шмидтом (1937), Б. П. Мантейфелем (1967), Л. М. Нусенбаумом (1965), Д. С. Павловым (1967), А. Г. Поддубным (1965), Л. К. Малининым (1970), Н. Б. Стрельцовой (1984), F. E. J. Fry (1948), J. S. Hast (1948), J. R. Brett (1958), V. M. Braun (1960), E. Lyon (1904), F. Sehimenz (1953) и др.

Технические основы разработки компоновочно-конструктивных решений и проектирования пригидроузловых рыбопропускных сооружений созданы трудами: Г. К. Харчева, М. И. Тихого и П. В. Викторова, Н. И. Ко-мина, З. М. Киппера, Б. С. Малеванчика, Г. Н. Ряховской, М. И. Скоробо-гатова, И. В. Милейко и О. Р. Бирзнек, В. Н. Шкуры, А. А. Чистякова, L. E. Rydell, C. H. Glay, T. D. Denouan, M. Kozak и J. Suab, G. Jens и др. Обстоятельные обобщения в области биологического и технического обоснования проектов рыбопропускных сооружений сделаны в монографиях: Б. С. Малеванчика и И. В. Никонорова [1], Д. С. Павлова и М. А. Скоробога-това [2, 3], В. Н. Шкуры [4], А. А. Чистякова [5], Вл. Н. Шкуры [6], а примеры зарубежного опыта приведены в работах A. B. M. Baki, A. H. Azimi, P. Tiwari, M. P. Tiwari [7, 8].

Современное проектирование и экспертиза проектов пригидроузловых рыбопропускных сооружений в Российской Федерации регламентируется действующим нормативным документом СП 101.13330.20121 [9].

Одним из существенных недостатков известных разработок и рекомендаций и действующих нормативов в области разработки рыбопропуск-

1Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87 [Электронный ресурс]: СП 101.13330.2012: утв. Минрегионразвития России 30.06.12: введ. в действие с 01.01.13. URL: https:docs.cntd.ru/document/1200095534 (дата обращения: 19.01.2023).

ных сооружений, устраиваемых в составе речных гидроузлов, является отсутствие предложений по оценке качества их проектных решений, позволяющих судить о рыбопропускной способности таких сооружений - прогнозировать процент рыб, пропускаемых из нижних бьефов гидроузлов в верхние, от количества подходящих к створу гидроузла производителей рыб при их нерестовых миграциях (в процессе нерестового хода). Отдельные и первые попытки разработки соответствующих предложений и рекомендаций по решению вышеуказанной задачи приведены в статьях авторов 2022 г. [9-11]. На восполнение дефицита информации и рекомендаций в этой области проектирования рыбопропускных сооружений (рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов) направлено настоящее исследование.

Материалы и методы. Фактологическую основу разработки составили материалы лабораторных экспериментальных исследований, выполненных на гидравлической модели водосбросного сооружения с использованием «модельных» рыб. При постановке экспериментальных исследований использовались известные и апробированные методики, а при обработке опытных данных применялись методы научного анализа и синтеза.

Результаты и обсуждения. Основной задачей настоящего исследования (направленной на достижение поставленной цели) определено установление критериального показателя, позволяющего количественно оценить качество проектного решения рыбопропускного сооружения по количественным значениям параметров, определяющих гидрометрические условия в нижнем бьефе гидроузла и на подходных (для рыб) участках к рыбопропускным сооружениям, влияющих на привлечение к ним рыб, перемещающихся по реке в процессе совершения ими нерестовых миграций.

В качестве такого критерия (критериального показателя-индикатора) предложено использовать показатель качества гидрометрических условий для привлечения мигрирующих рыб к входу в рыбоходный или рыбоход-но-нерестовый канал и последующему их заходу в его входной оголовок

Ппр = Njjp/Япод, выражающий процент привлекаемых к рыбопропускному сооружению рыб (Япр) от общего количества рыб, подходящих (^под) в

процессе нерестового хода к гидроузлу.

На величину указанного показателя в общем случае оказывает влияние ряд биологических и средовых факторов. Биологические факторы определяются особенностями видового поведения рыб, проявляемого ими в процессе нерестовых миграций (включая выбор предпочитаемых скоростей потока, горизонтов их перемещения в нем и их плавательную способность). Средовые факторы определяются совокупностью физико-химических показателей воды (водной среды обитания рыб) и гидрометрическими (пространственными и расходно-скоростными) показателями акватории нижнего бьефа гидроузла и зоны непосредственного расположения входных оголовков пригидроузловых рыбопропускных сооружений.

На данном этапе исследований в качестве факторов влияния рассмотрены следующие параметры: выбираемая рыбами при нерестовых миграциях скорость речного водного потока (в первом приближении принята равной крейсерской скорости плавания рыб) vкр, м/с; общий расход реки

(сбрасываемый в нижний бьеф гидроузла его водосбросными сооружениями) Q , м/с; расход рыбопропускного сооружения (рыбоходного или рыбо-

ходно-нерестового канала) Q., м3/с; средние скорости водного потока в нижнем бьефе гидроузла по створу, соответствующему створу входа (рыб) в рыбоходный канал, v м/с, и потока, истекающего из рыбоходного

канала в нижнебьефное акваториальное пространство гидроузла, v^ м/с; привлекающая (для рыб) скорость v м/с; ширина русла реки в створе входа рыб в рыбопропускной канал В м, и ширина входного сечения (входного (для рыб) оголовка) канала Вк, м; удаленность входа (для рыб) в рыбопропускное сооружение от створа физической или гидравлической

преграды на миграционном пути рыб Lyj¡, м, и протяженность зоны поисков рыбами прохода через препятствие L3/n, м.

При выбранных к рассмотрению гидрометрических факторах влияния поставленная задача исследования сводится к разработке математической модели, описывающей функциональную связь вида:

пПр=f q > Q^ V Vo V вк, Lуд, 4/п или в относительных величинах рассматриваемых параметров влияния:

Ппр = f

Q Vк. Вк. Гк. L Л

уд

V бр УР Вр укр 4/п )

Если принять соотношения факторных параметров за коэффициенты

ВЛИЯНИЯ (Kк/vр , кВк/Вр , К/vкр и 4уд^з/п ) и ПринЯтЬ соотношение (Ппр)е = QJбр

определяющим, правомерно записать искомую модель в виде, %:

Ппр = 100 ■ бр ■ kvк/vр ■ кВк/Вр ■ 4к/vкр ■ kLуд|Lз/п ' (1)

Для установления зависимостей, описывающих приведенную выше функциональную связь, выполнены экспериментальные исследования на лабораторной гидравлической установке, моделирующей водосбросную многопролетную плотину со встроенным в нее рыбопропускным сооружением, предусматривающей условия для наблюдения за перемещениями рыб. Вид опытной модели водосброса проиллюстрирован на рисунке 1.

На гидравлической модели, имитирующей гидрометрические условия нижнего бьефа речного гидроузла, осуществлялись экспериментальные наблюдения за трассами перемещения мелких «модельных» рыб (в качестве которых использовалась молодь уклейки и рыбца). В процессе исследования по методикам, разработанным Л. М. Нусенбаумом [12], Д. С. Павловым [2] и В. Н. Шкурой [4], в каждом из опытов фиксировалась доля рыб, подходящих к входу в рыбопропускное сооружение, от общего количества особей, запускаемых в экспериментальный лоток.

1 - водовпуск; 2 - водосборная камера; 3 - плоские затворы; 4 - опорные быки; 5 - пролеты водосброса-регулятора; 6 - имитация рыбопропускного сооружения; 7 - вертикальные стенки рыбопропускного сооружения; 8 - измерительная сетка

Рисунок 1 - Вид гидравлической модели водосбросного сооружения гидроузла, включающего рыбопропускное сооружение

Figure 1 - View of the hydraulic model of the spillway facility of the waterworks, including the fish passage facility

Опытные работы с использованием модельных рыб-имитаторов проводились для наиболее реальных диапазонов изменения ряда выбранных гидрометрических факторов влияния: QKjQp — 0,0...0,6; 0,0 < vKjур < 2,0

(при vp - 0,5 • vKp); BK/Bp - 0,05...0,1; 0,0 < vnp/vKp < 1,6; LjL^ - 0,0...4,0.

По опытным данным фиксации подхода рыб к входу в рыбопропускное сооружение и (или) захода их в него отмечается нижеследующее.

1 Определяющим фактором влияния на исследуемый процесс является соотношение расходов канала (QK) и водосброса (QJ: (Ппр)е = QKjQv.

С увеличением расхода, пропускаемого по каналу, и соответствующим уменьшением расхода, пропускаемого через водосброс (в исследованном диапазоне изменения их соотношения), отношение количества рыб, подходящих к входу в рыбопропускное сооружение или к зоне влияния исходящего из него потока (^пр), к общему количеству модельных рыб в опыте (#общ) увеличивалось пропорционально соотношению (Ппр^ = QKjQv (рисунок 2).

Nq - количество привлеченных к входу в канал рыб, шт.; - общее количество рыб в опыте, шт.

Рисунок 2 - Опытные данные и график функциональной связи между относительным заходом рыб в рыбоходный канал Nq/YN и соотношением расходов Qk/Qp

Figure 2 - Experimental data and a graph of the functional relationship between the relative fish entry into the fish passage Nq/YN

and cost ratio QJQP

2 Влияние значений соотношений скоростей vKjvp проявлялось через геометрические размеры и пространственное положение «шлейфа привлекающих рыб скоростей водного потока», оказывающего значимое влияние на трассы перемещения рыб и подход их к входу в рыбопропускное сооружение. Опытные данные и характер установленной функциональной связи вида kvK/ ^ = f {vKj vp) проиллюстрированы ниже на рисунке 3.

Величина коэффициента ^ может быть определена по формуле:

К, vp = (vJ ^ )0'5.

3 Увеличение ширины рыбопропускного сооружения Вк и соответствующее уменьшение ширины водосбросного фронта модели гидроузла (т. е. увеличение соотношения BK/Bp ) приводят к росту количества подходящих к нему особей рыб, что наглядно отображено ниже на рисунке 4.

Рисунок 3 — Опытные данные и график функциональной связи kvK/vp = /(vK/vp)0'5

Figure 3 - Experimental data and graph of functional link kvK/Vp = /(vK/vp)0'5

1,3 1,2 1,1

1,0 0,9 0,8 |r0,7 4=0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

0.00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

В к/Яр

Рисунок 4 - Опытные данные и вид функции kBK/Bp = /BK/Bp) Figure 4 - Experimental data and the view of the function kBVi/Bp = /(В/В^

V .**'* X X

A

кзкШр ~ 649038{BJBvf - 235978(Д/бр) 4 + 33535(5K/5f ,)3 -

/ 2332, + 81 Л43(Д/8р) I + 0,000009

V R2 = 1

A

Величина корректирующего коэффициента kBK/Bp определяется по зависимости:

kB„BV = 649038 • (Вк/Вр) - 235978 • (Вк/Вр)4 +

+ 33535 • (в^Вр) - 2332 • (BJВр) + 81 • (BJВр).

4 Данные фиксации зон подхода и концентрации рыб в опытах с различными (изменяющимися от 0,0 до 1,6) значениями v^lv^ позволяют

отметить следующие качественные особенности в их поведении:

- при увеличении значений соотношения v^ / v^ от 0,0 до 1,0 количество рыб, подходящих к зоне влияния потока, исходящего из рыбоходного канала, или заходящих в него, системно увеличивается;

- при дальнейшем увеличении значений vni3 (т. е. значений соотношения v^l v^ ) от 1,0 до 1,6 количество рыб, подходящих к входу в рыбопропускное сооружение или заходящих в него, системно увеличивалось.

Закономерность процесса или изменения корректирующего коэффициента ктр/жр в зависимости от величины v^jv^ , проиллюстрированная на

рисунке 5, описывается нижеследующей эмпирической зависимостью:

^кр = 0,002 - 0,947 • (v^ /v^ )6 + 5,588 • (v^ /v^ )5 -10,989 • (v^ /v^ )4 +.

+ 7,147 • (vn^ Vкp ) + 0,041 • (vnJ Vкp ) + 0,172 • (vnJ Vкp ).

5 На эффективность привлечения мигрирующих по реке рыб ко входу в рыбопропускное сооружение влияет удаленность расположения входа (для рыб) в него от механической или гидравлической преграды (непреодолимого для них препятствия или створа нижнего бьефа гидроузла) ¿уд.

Характер зафиксированного влияния этого фактора в виде соотношения L^j ¿з/п проиллюстрирован рисунком 6 и описывается зависимостью:

4уд/ ы* =1,2 -(l + V 4/п)0Д

Рисунок 5 - Опытные данные и вид функции Кщ/гкр = fV^/v^) Figure 5 - Experimental data and the form of the function kvnp/v¥ip = fV^/v^)

Рисунок 6 - Опытные данные и график функции kL^/L3/n = Д£уд/£з/п)0,1 Figure 6 - Experimental data and graph of the function kL^/L3/n = Д£уд/£з/п)0,1

Использование вышеприведенных зависимостей позволяет определить (прогнозировать) значение параметра качества проектного решения

рыбопропускного сооружения по формированию благоприятных гидрометрических условий в нижнем бьефе гидроузла (в зоне подхода рыб к водосбросному фронту гидроузла) для их захода в рыбопропускное сооружение. Определение расчетных значений Ппр (в соответствии с зависимостью (1))

осуществляется по разработанной методике, а блок-схема технологических

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

операций по ее реализации проиллюстрирована рисунком 7.

/-\

Сбор исходной информации о гидрометрических параметрах канала и

речного русла для расчетного уровня их обеспеченности или повторяемости:

бр? ? ^кр? VK; BKi vUpi Худ; L3/u

Определение значения параметра (показателя) качества привлечения рыб:

(Ппр)<2=0к/0р-100 %

Определение численных параметров корректирующих коэффициентов:

^Wvp? квк/Bpl ^Vnp/VKp? ^¿уд/1з/п

Установление значения параметра, определяющего качество условий для привлечения мигрирующих по реке рыб в канал: Ппр = (Ппр^к (v^; 5к/5р; уПр/уКр;

Худ/Z/з/п)

__ _ _ _ _ _ _ _ _

Рисунок 7 - Блок-схема методики расчета параметра качества условий для функционирования рыбоходного канала по привлечению рыб к его входу и последующему заходу их в тракт

Figure 7 - Block diagram of the methodology for calculating the quality parameter of conditions for fish passage channel operation to attract fish to its entrance and their subsequent entry into the channel

Методика апробирована при расчете (прогнозировании) рыбопропускной способности рыбоохранного комплекса (включающего рыбопропускной шлюз и рыбоходно-нерестовый канал) Багаевского гидроузла на р. Дон с параметрами сооружений и гидрометрического бьефа, принятыми в соответствии с проектными решениями [13, 14]. В результате расчета установлены значения (Ппр)шлюза = 27,0 % и (Ппр)канала = 65,6 % (при расходе

3

гидроузла Qr/y = 250 м /с). Суммарно при одновременной работе канала и шлюза в реализуемом проектном решении гидроузла прогнозируется пропуск 92,6 % производителей рыб от общего количества подходящих к сооружениям гидроузла нерестовых стад.

Выводы

1 Получены данные экспериментальных (лабораторных) исследований, выполненных на гидравлической модели водосброса с входящим в его состав рыбопропускным сооружением с использованием модельных рыб.

2 Предложен критериальный параметр (показатель), позволяющий оценить качество гидрометрических условий в нижнем бьефе гидроузла для привлечения рыб к входу в рыбопропускное сооружение для реальных диапазонов факторов, влияющих на процесс перемещения рыб.

3 Установлены эмпирические зависимости для определения количественных значений показателей, влияющих на количество привлекаемых к рыбопропускному сооружению мигрирующих на нерест по реке рыб.

4 Разработана методика оценки качества проектных решений рыбопропускных сооружений по результатам прогнозирования (оценки) их рыбопропускной способности по гидрометрическим условиям.

Список источников

1. Малеванчик Б. С., Никоноров И. В. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. М.: Лег. и пищевая пром-сть, 1984. 256 с.

2. Павлов Д. С. Биологические основы управления поведением рыб в потоке воды. М.: Наука, 1979. 319 с.

3. Павлов Д. С., Скоробогатов М. А. Миграции рыб в зарегулированных реках. М.: Товарищество науч. изд. КМК, 2014. 413 с.

4. Шкура В. Н. Рыбопропускные сооружения. В 2 ч. Ч. 1. М.: Рома, 1999. 380 с.

5. Чистяков А. А. Конструкции рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов: учеб. пособие / Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. Новочеркасск, 2004. 150 с.

6. Шкура Вл. Н. Рыбоводные мелиорации малых и средних степных рек (обоснование путей и средств их реализации): монография / Новочеркас. инж.-мелиоратив. ин-т ДГАУ. Новочеркасск, 2015. 198 с.

7. Baki A. B. M., Azimi A. H. Hydraulics and design of fishways II: vertical-slot and rock-weir fishways // Journal of Ecohydraulics. 2021. DOI: 10.1080/24705357.2021. 1981780.

8. Tiwari P., Tiwari M. P. Evaluation of water quality and dam for sustaining the fish

population dynamics // Applied Water Science. 2022. Vol. 12(9). 233. https:doi.org/10.1007/ s13201-022-01728-x.

9. Баев О. А., Шевченко А. В., Шкура В. Н. Качество гидрологических условий для привлечения рыб в Усть-Манычские рыбоходные каналы // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. 2022. Т. 4, № 4. С. 101-118. URL: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=162 (дата обращения: 19.01.2023). https:doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-4-101-118.

10. Шкура В. Н., Шевченко А. В. Рыбоходно-нерестовые каналы - средство улучшения условий естественного воспроизводства популяций анадромных рыб на зарегулированных реках // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2022. Т. 16, № 3(194). С. 212-225. DOI: 10.33920/sel-09-2203-05.

11. Шкура В. Н., Баев О. А., Шевченко А. В. Рыбоходно-нерестовый комплекс в составе Багаевского гидроузла на реке Дон // Мелиорация и гидротехника [Электронный ресурс]. 2022. Т. 12, № 4. С. 349-366. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1330 (дата обращения: 19.01.2023). https:doi.org/10.31774/2712-9357-2022-12-4-349-366.

12. Нусенбаум Л. М. К методике опытов с рыбами на моделях гидроузлов в связи с проектированием рыбопропускных сооружений // Биологические основы применения рыбопропускных и рыбозащитных сооружений. М., 1978. С. 191-208.

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

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

References

1. Malevanchik B.S., Nikonorov I.V., 1984. Rybopropusknye i rybozashchitnye soo-ruzheniya [Fish Passage and Fish Protection Facilities]. Moscow, Light and Food Industry Publ., 256 p. (In Russian).

2. Pavlov D.S., 1979. Biologicheskie osnovy upravleniyapovedeniem ryb vpotoke vo-dy [Biological Bases of Fish Behavior Control in Water Flow]. Moscow, Nauka Publ., 319 p. (In Russian).

3. Pavlov D.S., Skorobogatov M.A., 2014. Migratsii ryb v zaregulirovannykh rekakh [Fish Migrations in Regulated Rivers]. Moscow, Association of Scientific Ed. KMK, 413 p. (In Russian).

4. Shkura V.N., 1999. Rybopropyskbye sooruzheniya [Fish Passage Structures]. In 2 parts, pt. 1, Moscow, Roma Publ., 380 p. (In Russian).

5. Chistyakov A.A., 2004. Konstruktsii rybokhodnykh i rybokhodno-nerestovykh kana-lov: uchebnoe posobie [Designs of Fish Passage and Fish Passage and Spawning Channels: textbook]. Novocherkassk State Reclamation Academy, Novocherkassk, 150 p. (In Russian).

6. Shkura Vl.N., 2015. Rybovodnye melioratsii malykh i srednikh stepnykh rek (obos-novanie putey i sredstv ikh realizatsii): monografiya [Fish-Growing Land Reclamation of Minor and Medium-Sized Steppe Rivers (Substantiation of Ways and Means of Their Implementation): monograph]. Novocherkassk Reclamation Engineering Institute DGAU, Novocherkassk, 198 p. (In Russian).

7. Baki A.B.M., Azimi A.H., 2021. Hydraulics and design of fishways II: vertical-slot and rock-weir fishways. Journal of Ecohydraulics, DOI: 10.1080/24705357.2021.1981780.

8. Tiwari P., Tiwari M.P., 2022. Evaluation of water quality and dam for sustaining the fish population dynamics. Applied Water Science, vol. 12(9), 233, https:doi.org/10.1007/s 13201-022-01728-x.

9. Baev O.A., Shevchenko A.V., Shkura V.N., 2022. [Hydrological condition quality to attract fish into the Ust-Manych fish passage channels]. Ekologiya i vodnoe khozyaystvo,

vol. 4, no. 4, pp. 101-118, available: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=162 [accessed 19.01.2023], https:doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-4-101-118. (In Russian).

10. Shkura V.N., Shevchenko A.V., 2022. Rybokhodno-nerestovye kanaly - sredstvo uluchsheniya usloviy estestvennogo vosproizvodstva populyatsiy anadromnykh ryb na zaregu-lirovannykh rekakh [Fish passage and spawning channels as a means of improving the reproduction conditions of anadromous fish populations on regulated rivers]. Rybovodstvo i rybnoe khozyaystvo [Fish Breeding and Fisheries], vol. 16, no. 3(194), pp. 212-225, DOI: 10.33920/ sel-09-2203-05. (In Russian).

11. Shkura V.N., Baev O.A., Shevchenko A.V., 2022. [Fish passage and spawning complex as part of the Bagaevsky waterworks on the river Don]. Melioratsiya i gidrotekhni-ka, vol. 12, no. 4, pp. 349-366, available: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1330 [accessed 19.01.2023], https:doi.org/10.31774/2712-9357-2022-12-4-349-366. (In Russian).

12. Nusenbaum L.M., 1978. K metodike opytov s rybami na modelyakh gidrouzlov v svyazi s proektirovaniem rybopropusknykh sooruzheniy [On the methodology of experiments with fish on models of waterworks in connection with the design of fish passage structures]. Biologicheskie osnovy primeneniya rybopropusknykh i rybozashchitnykh sooruzheniy [Biological Basis for Fish Passage and Fish Protection Structures Use]. Moscow, pp. 191-208. (In Russian).

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

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

Информация об авторах

В. Н. Шкура - ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, профессор; А. В. Шевченко - младший научный сотрудник, аспирант.

Information about the authors

V. N. Shkura - Leading Researcher, Candidate of Technical Sciences, Professor; 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 08.02.2023; одобрена после рецензирования 10.03.2023; принята к публикации 15.03.2023.

The article was submitted 08.02.2023; approved after reviewing 10.03.2023; accepted for publication 15.03.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.