СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ  ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ  СООРУЖЕНИЙ  МЕЛИОРАТИВНОГО  ВОДОЗАБОРА  НА  ВАРНАВИНСКОМ  ВОДОХРАНИЛИЩЕ  С  УЧЕТОМ  ПРИРОДООХРАННОГО  ФАКТОРА

Драгунова  Светлана  Михайловна

магистрант  1  курса  кафедра  гидравлики  и  сельскохозяйственного  водоснабжения  факультета  Водохозяйственного

строительства  и  мелиорации  Кубанского  ГАУ,  РФ,  г.  Краснодар

E-mail:  dragunova_s@bk.ru

Крылова  Наталья  Николаевна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  профессор  кафедры  гидравлики  и  сельскохозяйственного  водоснабжения  Кубанского  ГАУ,  РФ,  г.  Краснодар

Большинство  мелиоративных  водозаборов  Краснодарского  края  были  построены  в  50—60-е  годы  прошлого  столетия.  Бурный  научно-технический  прогресс  предъявляет  новые  требования  к  конструкциям  гидротехнических  сооружений  водохозяйственных  систем.  Целью  научной  работы  является  разработка  научных  основ  конструирования  и  проектирования  водозаборных  сооружений  с  учетом  природоохранного  фактора  в  условиях  Нижней  Кубани. 

В  настоящее  время  проведены  обширные  исследования  по  вопросам  ветро-и  почвозащитного  влияния  лесных  полос,  и  их  систем,  выяснены  различные  аспекты  мелиоративного  влияния  лесных  полос,  разработаны  технологии  выращивания  на  богарных  и  орошаемых  землях  с  учетом  снижения  затрат  ручного  труда  и  применения  химических  средств,  повышения  производительности  машин  и  механизмов  по  обработке  почвы  и  др.  Некоторые  вопросы  биоэкологии  нашли  отражение  в  общей  концепции  лесоаграрного  освоения  пахотных  земель.

Однако,  до  сей  поры  не  до  конца  решена  задача  оптимизации  параметров  лесных  полос  и  их  систем  на  орошаемых  землях  с  учетом  размещения  их  относительно  гидросооружений,  не  находим  мы  ответа  и  на  вопрос  о  характере  функциональных  связей  таких  сложных  систем  как  «лесные  полосы  —  кустарниковые  кулисы»  и  «лесные  полосы  -  растительные  кулисы».

В  связи  с  этим,  целью  наших  исследований  явилась  разработка  научных  основ  современной  лесной  мелиорации  пашни  на  принципах  комплексного  подхода  к  решению  проблемы  борьбы  с  деградацией  земель  и  выработки  основных  концептуальных  положений  адаптивного  лесо-аграрного  природопользования  в  Краснодарском  крае.

Варнавинское  водохранилище  построенное  в  1971  г.  является  водоемом  комплексного  назначения.  Водохранилище  наливное,  сезонного  регулирования  стока,  принимает  сток  5-ти  горных  рек:  Абин,  Адагум,  Куафо,  шибс,  и  Шибик,  относящихся  к  центральной  группе  рек  Закубанья.

Все  перечисленные  горные  реки  относятся  к  категории  малых  рек  и  на  них  установлены  водоохранная,  санитарная  зоны  и  прибрежные  нераспахиваемые  полосы.

Длина  водохранилища  11  км,  его  средняя  ширина  (при  МПУ)  составляет  4,23  км.

Площадь  зеркала  при  максимальном  подпорном  уровне  составляет  46,5  км²,  при  этом  объем  воды  составляет  174  млн.м³.

В  период  исследований  эффективности  работы  ПИРС  на  водозаборном  сооружении  сифонного  типа,  со  второй  декады  июня  по  первую  декаду  августа  1997  года,  расходы  воды  в  водозаборе  изменялись  незначительно,  в  пределах  от  2,06  до  2,26  м³/с

В  целом,  ихтиофауна  водохранилища  сформирована  ихтиобиотой  реки  Адагум,  которая  в  рыбохозяйственном  отношении,  когда-то  являлась  рекой  1-й  категории.  В  которой  проходил  нерест  таких  ценных  видов  рыб  как  рыбец  и  шемая.  В  результате  строительства  Варнавинского  водохранилища  естественное  воспроизводство  этих  рыб  в  реке  полностью  прекратилось.  В  настоящее  время  ихтиофауна  в  реке  Адагум  сформирована  в  основном  туводными  видами,  обитающими  в  Варнавинском  водохранилище.  Условно  ее  можно  подразделить  на  три  группы.  Первая,  самая  многочисленная,  это  группа  рыб  имеющих  местное  значение.  К  ней  относятся  такие  виды  как  голавль,  усач,  рыбец  малый,  подуст,  плотва,  красноперка,  лещ,  окунь.  Вторая  группа,  когда-то  состояла  из  полупроходного  судака,  проходных  рыбца  и  шемаи.  В  современный  период  продолжает  нереститься  один  судак.  Третья  группа  —  малоценные  виды,  не  имеющие  промыслового  значения  и  являющиеся  кормовыми  объектами  для  хищников.  К  этой  группе  относятся  два  вида  бычков,  пескарь,  два  вида  гольянов,  щиповка,  быстрянка.

Промысел  здесь  ведется  нерегулярно.  Однако  это  водоем,  и  нижнее  течение  реки  Адагум,  имеют  сравнительно  большое  значение  для  нереста  и  нагула  рыб,  используется  для  спортивного  и  любительского  рыболовства.

По  особенностям  нереста,  практически  все  рыбы  составляют  две  большие  группы,  весенне-  и  летненерестующих  рыб.

Как  и  на  других  обследованных  объектах,  молодь  бычковых  защищалась  в  пределах,  немногим  более  60  %.

В  целом  же  функциональная  эффективность  ПИРС  на  сифонном  водозаборе  из  Варнавинского  водохранилища  варьировала  в  пределах  от  55  до  76  %.  Фактическая  эффективность  ПИРС  составила  72  %.

При  включенной  и  выключенной  рыбозащитной  системе  наблюдаются  некоторые  отличия  в  суточной  ритмике  покатной  миграции  молоди  рыб.  Если  круглосуточные  съемки  дают  в  некотором  роде  близкие  по  значению  показатели,  то  сезонные  съемки  имели  отличия.  Так,  при  естественном  скате  максимум  средних  величин  концентраций  молоди  возрастал  от  24.00  к  04.00  часам  утра,  в  то  время,  как,  при  включенной  системе  защиты  максимум  отмечался  в  24.00  часа,  плавно  снижаясь  в  утренние  часы.

Причины  таких  отличий  еще  предстоит  выяснить,  для  достоверных  выводов  данных  недостаточно.

Исследования  этого  года  подтвердили  тот  факт,  что  при  создании  электрических  полей  в  воде,  имеет  место  фактор  кратковременного  научения  рыб,  связанный  с  запоминанием  болевых  ощущений  рыбами,  попавшими  непосредственно  в  зону  электрического  поля  высокого  напряжения.

Сравнительный  анализ  раннее  полученных  результатов  на  данном  водозаборном  сооружении  показывает,  что  трехдневный  цикл  отбора  ихтиологических  проб,  для  фоновых  съемок  недостаточен.  Как  правило,  резкое  увеличение  концентраций  покатной  молоди  в  зоне  действия  водозабора  отмечается  на  пятые-шестые  сутки  после  выключения  ПИРС.  Возможно  именно  это  не  позволило  получить  больших  различных  концентраций  покатной  молоди  при  разных  режимах  работы  ПИРС.  Но  данный  недостаток  скорее  относится  к  чисто  методическим,  чем  к  качеству  работы  исследуемой  рыбозащитной  системы.

Выявлен  существенный  конструктивный  недостаток,  который  отрицательно  влияет  на  показатели  функциональной  и  фактической  эффективности  ПИРС.  это  жесткое  крепление  верхнего  электрода  шлейфа.  При  имеющих  место  частых  изменениях  уровней  воды  в  водохранилище,  верхней  электрод  часто  оказывается  над  водой,  что  приводит  к  прекращению  действия  электрического  поля,  и  снижению  эффективности  ПИРС.

Устранение  этого  недостатка  по  уходу  проведения  исследований  позволяло  повысить  функциональную  эффективность.

Обязательным  условием  проектирование  и  строительство  мелиоративных  водозаборов  является  соблюдение  требований  природоохранного  законодательства.  Одним  из  условий  является  оборудование  водозабором  из  источников  имеющих  рыбохозяйственное  значение  эффективными  рыбозащитными  сооружениями  (с  рыбозащитной  эффективностью  не  менее  70  %).  Для  обоснования  разработки  конструкции  РЗС  был  выполнен  обзор  литературных  источников  по  указанной  проблеме,  изучен  отечественный  и  зарубежный  опыт  исследования,  проектирования,  строительства  и  эксплуатации  различных  конструкций  рыбозащитных  сооружений  с  учетом  особенностей  водоемов  и  водотоков.

  Разработка  рыбоохранных  мероприятий  при  проектировании  объектов  водохозяйственного  назначения  [1]  устраиваемых  на  водоемах  и  водотоках,  имеющих  важное  рыбохозяйственное  значение,  является  сегодня  обязательным  условием.

По  данным  бассейнового  управления  «Кубаньрыбвод»  на  подведомственной  территории  эксплуатируются  461  водозабор.  Абсолютное  большинство  водозаборов  имеют  механический  способ  подачи  воды  —  427  шт.  (92,6  %).  Все  водозаборы  оборудованы  РЗС  и  РЗУ.  «РЗУ  плоская  сетка»  оборудованы  195  водозаборов  [2].

В  течение  последних  двух  десятилетий  проблема  рыбозащиты  при  водозаборах  различного  назначения  решается  с  учетом  экологических  особенностей  поведения  защищаемого  объекта  —  рыб.  Проектирование  РЗУ  с  учетом  экологического  принципа  становится  все  более  актуальным  [2].

Согласно  Водного  кодекса  Российской  Федерации  запрещается  ввод  в  эксплуатацию  водозаборных  сооружений  без  рыбозащитных  устройств,  при  этом  коэффициент  рыбозащитной  эффективности  должен  быть  не  менее  70  %  [1].

В  основном  рыбозащитные  сооружения  при  водозаборах  из  реки  Кубани  представлены  сетчатыми  заградителями  с  гидравличексим  промывным  устройством  и  самотечным  или  принудительным  рыбоотводом,  которые  обладают  рядом  существенных  недостатков.  Рыбозащитная  эффективность  этих  конструкций  не  превышает  35  %  (на  водозаборе  Федоровской  оросительной  системы),  а  от  контакта  с  сетчатыми  экранами  гибнет  предличинка  и  личинка  донных  рыб,  и  икра  пелагофильных  рыб  [8,  10].

Перспективным  направлением  при  разработке  конструкций  РЗС  является  комплексное  использование  нескольких  типов  рыбозащитных  устройств.

Выбор  конкурирующих  вариантов  рыбозащитных  сооружений  зависит  от  многих  факторов,  в  частности  от:  [2]

·     размерно-видового  состава  распределения  защищаемой  молоди  рыб;

·     производительности  водозабора;

·     режима  работы  водозабора;

·     конструкции  водоприемника;

·     уровенного,  наносного,  ледового  режима  водоисточника;

·     структуры  течений  потока  и  величины  скоростей;

·     морфологических  характеристик  русла;

·     наличия  судоходства,  плавающего  мусора;

·     состояния  инфраструктуры  района  проектирования  и  др.

В  качестве  приоритетных  конструкций  рассматриваются:

·     сооружения,  получившие  наибольшую  признательность  на  практике;

·     эффективно  и  надежно  работающие  на  данном  или  аналогичном  водоисточнике  или  в  регионе;

·     эффективные,  простые  в  строительстве  и  эксплуатации;

·     новые  конструкции,  не  прошедшие  проверку  на  практике.

С  учетом  природоохранных  требований  при  обосновании  избранного  варианта  рыбозащитного  сооружения  учитываются: 

·     обеспечение  жизнеспособности  и  отвода  защищенной  молоди  рыб  от  рыбозащитного  устройства;

·     промывка  рабочих  элементов  (сеток,  фильтров  и  др.),  обеспечивающих  рыбозащитную  эффективность;

·     обеспечение  безотказности  сооружения  и  ремонтопригодности  рыбозащитных  устройств  в  период  эксплуатации;

·     использование  секционной  компоновки  сооружения  из  однотипных  рыбозащитных  устройств;

·     защиты  устройства  от  крупных  плавающих  тел,  взвешенных  и  донных  наносов;

·     технология  строительства  сооружения  и  используемые  материалы;

·     механизация  и  автоматизация  технологических  операций;

·     обеспечение  экономичности  строительства  и  эксплуатации.

При  проектировании  рыбозащитных  сооружений,  входящих  в  состав  крупных  водохозяйственных  комплексов,  большое  внимание  уделяется  эстетичности  конструкции.

Рыбозащитные  сооружения,  которые  заграждают  путь  перемещения  рыб  к  водозабору,  тем  самым  задерживая,  накапливая  и  отводя  рыб  из  зоны  влияния  водозабора  в  безопасный  участок  водоема  с  сохранением  жизнеспособности  относятся  к  типу  заградительных.

Заградительные  сооружения  включают  три  группы  конструкций:  фильтрующие,  сетчатые,  жалюзийные.

Наиболее  распространенными  конструкциями  рыбозащитных  сооружений  как  в  нашей  стране,  так  и  за  рубежом,  на  сегодняшний  день  являются  сетчатые  заградители  различной  конфигурации. 

При  проектировании  сетчатых  РЗУ  нормативной  документацией  и  проектной  практикой  установлены  единые  требования,  которые  должны  выполняться  независимо  от  конструкции  сооружения.  Основные  требования  таковы:

-размер  ячейки  сетки  принимается  в  соответствии  с  размерами  защищаемых  рыб.  Ячейка  в  свету:  1*1  мм  —  для  рыб  всех  размеров,  2*2  мм  —  для  рыб  длиной  более  12  мм,  3*3  мм  —  для  рыб  длиной  более  20  мм,  4*4  мм  —  для  рыб  длиной  более  30  мм.

·     распределение  скоростей  по  сетчатому  полотну  должно  быть  равномерным;

·     оптимальный  угол  установки  сетчатого  полотна  к  направлению  потока  15—17°;

·     максимальная  длина  полотна  в  направлении  потока  до  25  м;

·     материал  сетки  не  должен  подвергаться  коррозии  (нержавеющая  сталь,  латунь,  лавсан,  капрон);

·     поверхность  сетчатого  полотна  с  напорной  стороны  должна  быть  гладкой,  без  выступов  и  задиров;

·     площадь  сетчатых  экранов  рассчитывается  с  коэффициентом  запаса  кз=1,2,  учитывающим  возможность  засорения  в  процессе  работы.

Строительство  и  эксплуатация  рыбозащитного  сооружения  типа  плоской  сетки  с  рыбоотводом  в  чаше  водохранилища  является  сложным  и  дорогостоящим  мероприятием,  требующим  устройство  перемычки,  ограждающий  котлован  для  строительства  сооружения,  обеспечение  водоотлива  и  др.

В  связи  с  этим  были  изучены  другие  способы  и  конструкции  рыбозащиты. 

Последние  десятилетия  на  водозаборах  нижней  Кубани,  а  так  же  на  водозаборе  Варнавинского  водохранилища  были  установлены  поликонтактные  импульсные  рыбозащитные  системы  (ПИРС).

Основным  назначением  поликонтактной  импульсной  рыбозащитной  системы  (ПИРС)  является  защита  рыбы  и  ее  молоди  от  попадания  в  технические  и  целевые  водозаборы  путем  создания  в  воде,  перед  водоприемным  устройством,  непроходимой  для  рыбы,  раздражающей  ее  зоны  (буферной  зоны),  и  заставляющей  рыбу  избегать  приближения  к  ней.  ПИРС  может  применяться  так  же  для  удержания  рыбы  в  определенном  пространстве  или  для  перемещения  ее  в  нужном  направлении. 

Принцип  работы  РЗУ  ПИРС  основан  на  создании  в  водоподводящем  потоке  непроходимой  для  рыбы  зоны  («буферной  зоны»),  пугающей  ее.  Эта  зона  создается  при  помощи  введенных  в  водное  пространство  токопроводящих  электродов  («защитный  шлейф»)  и  пропускания  через  него  пакетов  электрических  сигналов  («токовых  посылок»),  создаваемых  системой  ПИРС.  Приближение  рыбы  к  защитному  шлейфу  вызывает  у  нее  сильное  ощущение  дискомфорта,  и  рыба  стремится  покинуть  «буферную  зону». 

Электронные  рыбозащитные  устройства  применяются: 

на  пресноводных  фронтальных  водозаборах  (ПИРС); 

на  морских,  точечных  водозаборах  или  водоемах  с  повышенной  соленостью  воды  (ПИРС-М). 

Они  состоят  из  2-х  функциональных  элементов: 

·     для  пресноводных  фронтальных  водозаборов  —  из  управляющего  блока  и  защитного  шлейфа. 

·     для  морских  точечных  водозаборов  —  из  управляющего  блока  и  электродной  консоли. 

Для  непрерывной  работы  в  зимнее  время,  электроды  надводной  установки  могут  быть  снабжены  системой  подогрева  электродов.  Согласно  данным  авторов  (ссылка  отчет),  ПИРС  обеспечивает  эффективность  рыбозащиты  на  уровне  требований  СНиП  2.06.07-87  (не  менее  70  %  для  размерного  ряда  более  12  мм.),  при  проектной  установке  защитного  шлейфа  в  зоне  скоростей  потока  не  превышающих  плавательных  способностей  защищаемого  объекта  и  соблюдения  инструкций  по  эксплуатации.

Однако,  следует  отметить,  что  воздействие  электрического  поля  на  молодь  рыб  недостаточно  изучено.  Известно,  что  рыбы  попадая  в  зону  его  влияния  испытывают  стрессовую  нагрузку,  что  может  отрицательно  сказаться  не  только  на  выживаемость  и  дальнейшее  развитие  молоди  рыб,  но  и  на  сохранение  генетического  фонда.

Список  литературы:

1.Михеев  П.А.  /Рыбозащитные  сооружения/.  НМГА,  Новочеркасск,  1994  г.

2.Михеев  П.А.  /Рыбозащитные  сооружения  и  устройства/,  М.,  «Рома»  2000  г.

3.Результаты  научно-производственных  испытаний  поликонтактной  импульсной  рыбозащитной  системы  на  водозаборном  сооружении  сифонного  типа  Варнавинского  водохранилища,  рекомендации  по    эксплуатации  ПИРС  но  водоемах  с  замедленным  водообменом  (отчет)/В.В.  Сатаров,  КубГУ,  Краснодар,  1998  г.