Совершенствование поликонтактного импульсного рыбозащитного устройства мелиоративных водозаборов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат технических наук Кияшко, Федор Афанасьевич

• Кияшко, Федор Афанасьевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кияшко, Федор Афанасьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ, ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЫБОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ

1.1 Состояние исследований по изучению воздействия электрического поля на рыб

1.2 Анализ конструкций электрических рыбозащитных сооружений

1.3 Современные конструкции электрических рыбонаправляющих устройств

Выводы по главе

2. КОМПОНОВКА ПОЛИКОНТАКТНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ РЫБОЗА-ЩИТНОЙ СИСТЕМЫ НА ВОДОЗАБОРАХ

2.1 - Назначение и конструкция поликонтактной импульсной рыбоза-щитной системы

2.2 Принцип и основные особенности работы рыбозащитной системы «ПИРС»

2.3 Компоновочно-конструктивные схемы размещения системы «ПИРС» на водозаборах

Выводы по главе

3. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА НА ВОДОЗАБОРЕ ЧЕРНОЕРКОВСКОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Объект, цель, задачи и методика натурных исследований

3.2 Результаты гидрологических исследований условий деления потока на начальном участке водозабора ЧОС

3.3 Основные результаты исследований рыбозащитной эффективности системы «ПИРС» на водозаборе ЧОС

Выводы по главе

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА

4.1 Теоретическое решение задачи деления потока

4.2 Расчет поля скоростей в зоне деления потока

4.3 Обоснование параметров гидроплана системы «ПИРС»

4.4 Лабораторные исследования по оптимизации размеров крыла гидроплана

Выводы по главе

5. ВНЕДРЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОЛИКОНТАКТНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ РЫБОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ НА МЕЛИОРАТИВНЫХ ВОДОЗАБОРАХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

5.1 Результаты исследований по внедрению «ПИРС» на водозаборе Петровско-Анастасиевской оросительной системы

5.2 Результаты внедрения рыбозащитного устройства на мелиоративных водозаборах Кубани

5.3 Основные технические и технологические требования по эксплуатации и обслуживанию системы «ПИРС»

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

л

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование поликонтактного импульсного рыбозащитного устройства мелиоративных водозаборов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Использование водных ресурсов реки Кубани для целей орошения, водоснабжения, энергетики и судоходства привело к отрицательному воздействию на ихтиофауну, уменьшению рыбных запасов и, прежде всего, таких ценных промысловых рыб, как севрюгу, шемая, рыбец и др. По данным Кубанрыбвода в настоящее время на Кубани насчитывается более 400 водозаборов, из которых 77% мелиоративных. Только в нижнем течении Кубани объем водопотребления для сельскохозяйственных целей составляет 4,5 км3/год. В качестве рыбозащитных устройств (РЗУ) на водозаборах используются преимущественно сетчатые конструкции, которые при всех своих достоинствах обладают рядом существенных недостатков. Опыт использования сетчатых РЗУ на кубанских водозаборах, и особенно на крупных, показывает, что это не только дорогостоящие конструкции, но трудо- и энергоемкие в эксплуатации. К тому же, как показывают биологические исследования, рыбозащитная эффективность этих конструкций не превышает 35%, а от контакта с сетчатыми экранами гибнет пред-личинка и личинка донных рыб, и икра пелагофильных рыб. Таким образом проблема защиты ихтиофауны водоисточников при отборе воды для различных хозяйственных нужд является актуальной и требует поиска экологически целесообразных и экономически обоснованных решений.

Вместе с тем, исследования последних лет показали возможность эффективного применения принципиально иных конструкций рыбозащитных

устройств основанных на использовании электрических полей, что и предопределило выбор темы настоящего научного исследования.

Настоящая работа выполнена в соответствии с координационным планом ГКНТ СССР по проблеме 0.85.01, задание 06.01 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий, рыбозащитных устройств и рыбопропускных сооружений для сохранения и воспроизводства рыб при энергетическом и водохозяйственном строительстве», Республиканской (федеральной) целевой научно-технической программой на 1992-95 гг. (проблема 3.11/37.0 «Разработать новые высокоэффективные технологии и конструктивные решения по сохранению рыбных запасов в источниках орошения»), Федеральной программой развития рыбного хозяйства РФ до 2000 года "Рыба", отраслевыми планами НИР Минрыбхозов СССР и России, комитета по рыбоводству МСХиП РФ.

Целью диссертации является исследование и совершенствование компоновочно-конструктивных решений и эксплуатации поликонтактной импульсной рыбозащитной системы (ПИРС) для мелиоративных водозаборов.

Задачи работы:

- анализ и оценка эффективности работы существующих конструкций электрических рыбозащитных устройств и применения, электрических полей для управления поведением рыб;

- разработка компоновочно-конструктивных решений электрического РЗУ с использованием импульсных электрических полей для мелиоративных водозаборов;

- натурные и лабораторные исследования по оптимизации параметров РЗУ и его элементов, оценки рыбозащитной эффективности для различных характеристик водоисточника и водозабора;

- теоретические исследования поля скоростей в зоне влияния водозабора для обоснования оптимального планового размещения РЗУ, конструирования и расчета параметров управляющих элементов;

- разработка рекомендаций по проектированию и эксплуатации РЗУ.

Методы исследований. При выполнении работы использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Натурные исследования выполнялись на базе известных в гидрометрии методик с использованием существующих приборов и оборудования, прошедших государственную аттестацию. Лабораторные эксперименты выполнялись в гидравлическом лотке на универсальной модели бесплотинного водозабора с использованием стандартного измерительного оборудования и методики физического моделирования гидравлических явлений.

Научную новизну работы составляют:

- предложения по усовершенствованию конструкции поликонтактной импульсной рыбозащитной системы;

- рекомендованные компоновочно-конструктивные схемы размещения РЗУ при бесплотинных мелиоративных водозаборах;

- результаты натурных и лабораторных исследований конструкции РЗУ и отдельных элементов;

- зависимости для расчета параметров РЗУ при различных условиях деления потока при боковом бесплотинном водозаборе;

- методика расчета планового размещения РЗУ и рекомендации по управлению параметрами конструкции при изменении режимов работы водозабора;

- аналитические зависимости и методика по расчету и оптимизации параметров управляющих элементов конструкции РЗУ.

Практическая значимость работы заключается в рекомендациях по проектированию и эксплуатации поликонтактной импульсной рыбозащит-ной системы в составе крупных мелиоративных водозаборов, обеспечивающей высокую эффективность защиты и выживаемость рыб размером более 12 мм.

Внедрение результатов. Производственная проверка и внедрение результатов работы осуществлено на водозаборах Петровско-Анастасиев -ской, Темрюкской, Федоровской, Черноерковской оросительных систем, водозаборе из Варнавенского водохранилища. При строительной и эксплуатационной стоимости исследуемой конструкции составляющей около 5% от стоимости сетчатых РЗУ, рыбозащитная эффективность составляет, для молоди рыб размером более 12 мм различного видового состава, в среднем более 80%. Исследуемая конструкция РЗУ и методика ее проекта-

рования внедрена в практику проектирования акционерного проектно-изыскательского института «Кубаньводпроект».

Апробация работы. В процессе работы над диссертацией основные результаты исследований докладывались на заседаниях научно-технических советов и комиссий департаментов по рыбному хозяйству и мелиорации

м

земель и сельскохозяйственному водоснабжению МСХиП РФ (Славянск-на-Кубани, 1994-97гг., Москва, 1996, 1997г., Красноярск 1998 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель» (Новочеркасск, 1995г.), научно-технической конференции НГМА «Экология и природопользование в Ростовской области» (Новочеркасск 1996 г.), кафедре гидросооружений НГМА (Новочеркасск, 1995-98 гг.).

Личный вклад автора в совершенствование, исследование, расчет и оценку эффективности конструкции поликонтактной рыбозащитной системы определяется тем, что постановка проблемы, формулировка задач, поиск решений теоретическими и экспериментальными путями, а также приведенные в работе научные и практические результаты, их анализ и окончательные выводы выполнены лично автором диссертации. Электрическая часть РЗУ, разработана сотрудниками МП «УНИС» (г. Новороссийск) Л.В. Шмолиным и В.В. Шмолиным и не является предметом защиты в настоящей работе. Оценка рыбозащитной эффективности поликонтактного импульсного рыбозащитного устройства выполнялась совместно с научными сотрудниками Краснодарской группы АзНИИРХа.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Общий объем диссертации 154 страниц машинописного текста, включая 48 рисунков, 6 таблиц, список использованных источников из 86 наименований, в том числе 11 работ зарубежных авторов и 9 страниц приложений.

L. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯН ИЕ РАЗРАБОТКИ^ ИССЛЕДОВАНИЯ. И. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЫБОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ.

Решение проблем сохранения ихтиофауны внутренних водоемом, прежде всего имеющих важное промысловое значение, связано с деятельностью ряда научных коллективов страны в Москве, Санкт-Петербурге, Астрахани, Краснодаре, Новочеркасске, Ростове, Твери и др. Разработкой биологического обоснования защиты рыб при водозаборе занимались Б.П.Мантейфель, Г.В. Никольский, Л.М Нусенбаум, Д.С. Павлов, A.M. Пахоруков, А.Г. Подцубный, В.Р. Протасов, Д.В. Радаков, Н.Г. Дегтярева, В.И. Жидовинов, В.К. Нездолий, В.В. Сатаров, Л.П. Фильчагов и др. Технические вопросы проблемы решали А.Ш. Барекян, A.M. Болынов, А.Е. Ващинников, В.Н. Киселев-Цецхладзе, А.И. Лупандин, Б.С. Малеванчик, П.А. Михеев, И.В. Никоноров, В.В. Петрашкевич, A.C. Цыпляев, В.Н. Шкура, А.Л. Эрслер и др:

При разработке конструкции рыбозащитного устройства (РЗУ) и оценке его эффективности выживаемость молоди рыб после контакта с элементами сооружения является одним из основных показателей в оценке его надежности. В этой связи поиск конструкций РЗУ, осуществляющих защиту рыб от попадания в водозаборные сооружения без контакта с жесткими элементами устройств, является перспективным.

Из существующих в практике защиты рыб при водозаборе современных конструкций РЗУ выделяется тип направляющих устройств, основан-

ных на использовании отрицательной реакции рыб на изменения различных факторов среды обитания. Как правило, эти изменения носят градиентный характер, т.е. воздействие фактора среды на рыб усиливается по мере движения молоди в сторону опасной зоны водоема. В числе данного типа РЗУ выделяется группа электрических устройств, основанных на соз-

л

дании электрических полей, вызывающих болевые ощущения у рыб, отпугивая их и направляя за пределы действия устройства.

Изучению закономерностей поведения рыб в электрических полях, разработке и исследованию конструкций электрических рыбозащитных устройств посвящены работы отечественных авторов JI.A. Бадаева, Н.В. Бодровой, Г.П. Данюлите, Б.М. Драбкиной, М.А. Водовозовой, Б.В. Краюхина, Г.А. Мамониной, Г.М. Мишеловича, JI.M. Нуссенбаума, Ю.П. Никитина, Д.С. Павлова, A.M. Пахорукова, В.А. Страхова, Ю.Д. Тирзити-са, Л.П. Фильчагова, Г.К. Харчева, A.A. Хмелевского и др. а также зарубежных авторов Амова И.Г., Clay С., Harden Jons F.R., Holzer W., Lelek A., McMilan F.O., Elder H.Y., Pugh J.R., Trefethen P., Yibert R. и др.

Таким образом, в настоящее время заложены научные основы поведения рыб в электрических полях и существуют конструкции рыбозащитных устройств, использующих в своей основе закономерности воздействий таких полей на рыб.

1.1 Состояние исследований по изучению воздействия электрического поля на рыб

Электрические рыбозащитные устройства впервые применены в США в 20-е годы, когда опытами Ф. Мак-Милана были заложены научные основы использования электрических полей в целях защиты рыб. В зарубежной литературе известны работы В.Гользера, К.Клея, Р. Виберта и других, посвященные исследованиям электрических рыбозащитных устройств, а наибольшее распространение получили двухрядные конструкции устройств Ф.Мак-Милана и Т. Бэрки.

В отечественной практике первая конструкция электрического заградителя была разработана Г.К. Харчевым в 1935 г. для условий Туломского гидроузла. Однако всесторонние биологические исследования и конструкторские разработки начали проводится во второй половине 60-х годов (Балаев, 1968; Большаков, 1978).

В первых опытах по изучению воздействия электрического поля на рыб (McMillan, 1929; Holzer, 1931 а, б, Арнольд, 1933) было установлено, что:

- реакция рыб на действие электрического поля может выражаться настороженностью и стремлением избежать воздействия тока, состоянием раздражения, наркоза и оглушения;

- у различных видов рыб реакция на электрический ток наступает при различной разности потенциалов;

- для данного вида рыб, независимо от ее размера, требуется определенная разность потенциалов, под действием которой рыбы испытывают раздражение;

- состояние раздражения у рыб вызывается как с помощью постоянного, так и переменного тока.

Этими авторами введено понятие - критическое напряжение формы, это напряжение, которое оглушает рыбу. Величина критического напряжения формы выражается через шаговое напряжение и длину тела рыб. Однако механизм действия электрического поля на рыб авторами изучен не был.

В результате более поздних исследований 60-х, 70-х годов были выдвинуты ряд гипотез, объясняющих механизм воздействия электрического поля на организм рыб.

Первая гипотеза предполагает, что под воздействием электрического поля возбуждаются периферические рецепторные аппараты (Бодрова и Краюхин, 1961).

Согласно второй гипотезе, основная роль отводится центральной нервной системе (УШеП, 1967).

Наконец, третья гипотеза связывает реакцию рыб с полярным действием тока на автоматический локомоторный аппарат спинного мозга (Данюлите и Мамонина, 1967; Данилюте, 1974).

Однако, в настоящее время, каждая из этих гипотез, имея право на существование, не может однозначно объяснить механизм воздействия электрического поля на рыб. Очевидно, что это воздействие носит ком-

плексный характер на различные рецепторы рыб и прежде всего электрочувствительные рецепторы боковой линии, вызывая болевые ощущения, заставляя изменять направление своего движения и перемещаться за пределы зоны действия электрического поля. Причем степень испытываемых рыбой болевых ощущений увеличивается с увеличением напряженности

л

электрического поля (Павлов и Пахоруков, 1983).

Вместе с тем, в отличие от ранее полученных результатов (McMillan, 1929), было установлено, что электрическое поле неодинаково действует на рыб разного размерного состава. При этом, чем больше длина тела рыб, тем меньше напряжение поля необходимо создавать для воздействия на них. Таким образом, для устройства электрического рыбозаградителя величину напряженности электрического поля необходимо назначать для минимального размера рыб. Однако, в этом случае попадающие в зону влияния заградителя рыбы больших размеров подвергаются гибели. Для практического применения в проектах авторами (Нуссенбаум, Страхов, 1956,1958; Баранюк,1970; Павлов и Пахоруков, 1983; Фильчагов и др., 1983) приводятся параметры напряженности электрического поля и расстояние между электродами в зависимости от размерного состава рыб.

Чувствительность рыб к электрическому току в значительной степени зависит от физико-химических и кинематических параметров водотока (Мишелович, 1978 а,б). Так, пороговая реакция рыб на электрическое поле уменьшается с увеличением электропроводности воды и зависит от температуры и освещенности, а при увеличении скорости подходного потока

уменьшается эффективность электрозаградителя (Trefeten, 1968). Однако в отечественной и зарубежной литературе отсутствуют данные биологических исследований по оценке степени воздействия электрических полей при различной освещенности и температуре воды.

Немаловажным и, в тоже время, практически не изученным является вопрос о последствиях воздействия электрического тока на рыб. Рядом исследователей (Pugh, 1962; Lelek, 1966; Бадаев, 1967, 1981; Драбкина и Водовозов, 1972; Скоробовичук, 1958; Солуха и др.,1984; Тирзитис, 1977) установлены следующие особенности влияния отдельных параметров электрического поля на смертность молоди рыб:

- прямоугольные импульсы гораздо опаснее, чем синусоидальные;

- при импульсном токе смертность выше, чем при постоянном;

- смертность увеличивается с увеличением частоты импульсов и уменьшением сопротивления воды;

- повторное действие тока оказывает на рыб более мощное воздействие, чем первичное.

В заключение следует отметить, что в современной практике применения электрических рыбозаградителей не найдены технические решения, основанные на использовании открытой рядом исследователей (Harden Jones, 1968; Павлов, 1979; Протасов 1972,1978; Белов, 1985) электрорецепции рыб. Было установлено, что так называемые неэлектрические рыбы обладают собственным электрическим полем, а раздражителями являются неподвижные предметы, попадающие в это электрическое поле, искажая

его. Это явление изучено слабо, однако может найти применение в управлении поведением рыб.

Проведенный анализ показывает, что биологическими исследованиями установлены основные закономерности воздействия электрического поля на молодь рыб, определены допустимые значения параметров электрических рыбозащитных устройств.

Установленные закономерности взаимодействия рыб с электрическими полями нашли применение, прежде всего, в целях повышения эффективности промысла рыб (электродов) (Поддубный, Малинин, 1988; Майзелис, 1965; Сатаров,1984; Сергеев, 1971), а также в конструкциях рыбозащитных сооружений (Нусенбаум, 1958; Хмелевский и Нусенбаум, 1967) и рыбона-правляющих устройств (Нусенбаум и Фалеева, 1961; Исаев и Карпова, 1989) на важных, в рыбохозяйственном отношении, водоисточниках.

1.2 Анализ конструкций электрических рыбозащитных

сооружений

В соответствии с существующей классификацией типов рыбозащитных сооружений (Михеев, 1994) группа электрических устройств отнесена к направляющим сооружениям, использующих различного рода поля или завесы, вызывающие у рыб болевые ощущения, реакцию испуга и уход от опасной зоны. Следует отметить, что электрические рыбонаправляющие устройства применяются для ориентации рыб в потоке воды при рыбопро-пуске и будут также рассмотрены в настоящем обзоре.

Одной из первых разработок, и самой распространенной за рубежом и прежде всего в США, является конструкция двухрядного электрозаградителя Ф. Мак-Милана.

Для создания электрического поля устанавливаются два ряда электродов, расположенных в шахматном порядке. Электроды подвешиваются на изоляторах к двум несущим канатам, закрепленным на береговых мачтовых опорах. Во избежание короткого замыкания электроды не доходят до дна на 0,05-0,30 м. Для сохранения на течении устойчивого и близкого к вертикальному положения нижние концы электродов загружены бетоном.

Каждый ряд электродов соединен проводами с распределительным устройством, размещенном на берегу и подающим переменный ток частотой 60 Гц.

По исследованиям Ф. Мак-Милана равномерность электрического поля зависит от размеров электродов и расстояния между ними. Им разработана методика расчета размеров электродов и всего заградителя в целом.

Так оптимальными геометрическими соотношениями заградителя являются:

£ = 1,4 и - = 0,04-0,10, Ь Ъ

где а - расстояние между рядами электродов, м; Ь - расстояние между электродами в ряду, м; й - радиус цилиндрического электрода, м.

К недостаткам конструкции следует отнести то, что при большой ширине и глубине перекрываемых водотоков подвесная конструкция может

получится достаточно тяжелой, а при неравномерном распределении скоростей течения подвергаться значительным колебаниям.

Принципиальная схема конструкции электрорыбозаградителя представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема электрозаградителя Ф. Мак-Милана: 1 - электроды; 2 - несущие канаты; 3 - бетонная загрузка электродов. Конструкция Ф. Мак-Милана по данным, приведенным в работах других авторов (Харчев, 1940; Ргеп^епв, 1989), получила широкое распространение в США и показала высокую эффективность, однако уже первые результаты использования электрорыбозаградителей внесли ограничения возможностей их применения. Эти ограничения оказали существенное влияние на дальнейшем использовании данного типа РЗУ и являются непреодолимыми для многих конструкций и сегодня. Конструкция электрического рыбозаградителя может использоваться для взрослых рыб и активной молоди, а также при однородном размерно-видовом составе рыб.

Для совершенствования конструкции Ф. Мак-Милана, ее облегчения и увеличения устойчивости в потоке Г. К. Харчевым в 1935 г , для условий Туломского гидроузла, было предложено изготовить электроды в виде поплавков, удерживаемых на якорях или грузах, прикрепленных к электродам на изоляторах. Схема конструкции такого электрозаградителя приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема электрозаградителя конструкции Г.К.Харчева: . 1 - полые шары из оцинкованного металлического листа; 2 - деревянная распорка с изоляторами; 3 - медный оголенный провод; 4 - высоковольтные изоляторы; 5 - груз; 6 - поперечная распорка; 7 - провод для подключения электродов.

В данной конструкции цилиндрические электроды Ф. Мак-Милана заменены полыми шаровыми электродами, прикрепленными на общей вертикальной проволочной тяге. Суммарная поверхность шаров равняется боковой поверхности одного цилиндрического электрода. Таким образом достигается равенство мощностей заградителей разных конструкций, однако данная конструкция реализована не была.

Вместе с тем конструкция электрорыбозаградителя Г.К. Харчева, имея ряд преимуществ, оказывается сложнее в изготовлении и эксплуатации, а при наличии плавающего мусора техническая надежность устройства резко снижается или требует сложных средств защиты. Несмотря на разработанный технический проект данная конструкция практического применения не нашла.

В отечественной практике в 70-е годы была разработана и прошла всесторонние технические и биологические исследования конструкция однорядного электрозаградителя типа ЭРЗУ-1, разработанная В.А. Страховым (1965).

Принципиальная схема питания электрорыбозаградителя ЭРЗУ-1 представлена на рис. 3.

В отличие от устройства американского типа, ЭРЗУ-1 характеризуется плавным падением напряжения при удалении от электродов. Данная конструкция РЗУ оказалась технически проще, экономичнее и надежнее в эксплуатации, однако при анализе воздействия электрического поля на поведение взрослой и молоди рыб были получены данные характерные для

предыдущих конструкций, а эффективность защиты рыб при водозаборе не отвечала требованиям рыбоохраны.

Конструкция типа ЭРЗУ-1 использовалась на ряде гидроузлов и водозаборов, но высокой эффективностью не отличалась и прежде всего для ранней молоди и малых размерных групп.

Рис. 3. Принципиальная схема ЭРЗУ-1:

1 - игнитронный прерыватель; 2 - делитель напряжения; 3 - последняя секция электродов; 4 - первая секция электродов.

Определенный опыт использования ЭРЗУ-1 имеется и на Кубани, в частности на водозаборе Краснодарской ТЭЦ. В результате исследований КрасНИИРХа, выполненных в 1992-93 г.г. получены данные о возможном использовании ЭРЗУ при изменении конструкции устройства, при этом напряженность электрического поля необходимо увеличивать почти в 15 раз.

Очевидно, что техническое совершенствование данной конструкции является одним из путей повышения ее рыбозащитной эффективности.

Так для водозабора Ингулецкой оросительной системы, расходом 25 м3/с институтом Укргипроводхоз разработаны две принципиальные схемы, для которых характерно следующее:

м

- электроды группируются в секции с четным числом (8 или 12 шт.) в

каждой секции;

#

- внутри секции электроды соединены попарно - первый с последним, второй с предпоследним и т.д. на которые от делителя ступенчато подается возрастающее напряжение;

- соответствующие пары электродов в различных секциях соединяются между собой параллельно;

- питание осуществляется прерывистым переменным током.

Для общего представления об основных размерах ЭРЗУ-1 в таблице 1 приведены оптимальные параметры по (Фильчагов и др., 1983), буквенные обозначения приведенные в таблице имеют следующее значения: (![ и сЬ -расстояния между электродами принимаются в секции различными; -расстояние между крайними электродами полу секций.

По данным исследований Укргипроводхоза (Фильчагов и др., 1983) конструкция ЭРЗУ-1 эффективно защищает молодь рыб длиной тела более 50 мм.

Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Кияшко, Федор Афанасьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных источников и патентной информации позволил установить, что электрическое поле, создаваемое в целях управления поведением рыб, используется в существующих технических решениях электрических рыбозащитных и рыбонаправляющих сооружений, однако, несмотря на простоту, техническую и эксплуатационную надежность и экономичность данных конструкций функциональная эффективность защиты молоди рыб на водозаборных сооружениях значительно ниже существующих нормативных требований. Данное обстоятельство потребовало изучения конструкций и технологических решений электрических РЗУ.

2. На мелиоративных бесплотинных водозаборах Кубани производительностью до 40 м3/с используется поликонтактная импульсная рыбоза-щитная система "ПИРС", которая создает электрическое поле по своей напряженности, частоте и воздействию на поведение рыб отличное от существующих аналогов. В целях совершенствования и широкого использования системы «ПИРС» разработаны компоновочно-конструктивные решения для различных условий мелиоративных водозаборов.

3. Натурными гидрологическими исследованиями на водозаборном сооружении Черноерковской ОС из реки Протоки установлены основные характеристики и технология управления системой "ПИРС", связанные с гидравлическими условиями формирования водозаборного "факела". Разработаны рекомендации по определению размеров элементов и размещению системы на водозаборе. Получены данные о рыбозащитной эффективности системы «ПИРС» на водозаборе, которая составила 77-79%.

4. В результате теоретических и лабораторных исследований, для различных условий эксплуатации, даны рекомендации по проектированию элементов системы включая:

- выбор оптимального местоположения и протяженности тоководов;

- назначение угла установки тоководов к береговой линии водоисточника;

- выбор оптимальных размеров гидроплана системы.

5. Биологическими исследованиями на пяти водозаборах для более 20 видов молоди рыб р. Кубани, длиной тела 5,5 - 70 мм установлена функциональная рыбозащитная эффективность системы "ПИРС", которая для данных условий находится в пределах 74,3 - 90,6%, что превышает существующие требований СНиП. Внедрение конструкции на водозаборах показали высокую эксплуатационную надежность и экономичность системы в сравнении с другими конструкциями РЗУ.

6. Разработаны рекомендации по реконструкции РЗУ водозабора ПАОС и требования по эксплуатации и обслуживанию рыбозащитной системы "ПИРС" на мелиоративных водозаборах Кубани, рекомендации по устройству и инструкция по эксплуатации системы на пяти объектах Краснодарского края, суммарной производительностью около 150 м3/с.

Материалы исследований получили положительную оценку на заседаниях межведомственных комиссий Департамента мелиорации земель и сельхозводоснабжения и Государственного комитета по рыболовству

МСХиП РФ. Система "ПИРС" принята в эксплуатацию Государственной комиссией МСХиП РФ на мелиоративных водозаборах в низовьях реки Кубани.

Экономическая эффективность от использования системы на пяти водозаборах Краснодарского края составила 107,7 млн. руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кияшко, Федор Афанасьевич, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. -М.:Недра,1970 -250с.

Арнольд И.Н. К практике проведения электролова. -Изв. ВНИОРХ, т. 16, 1933.

Балаев Л.А. Особенности поведения черноморских рыб в различных полях постоянного электрического тока. -В кн.: Поведение и рецепции рыб. -М., 1967. -с.67-73.

Балаев Л.А. Поведение рыб разной экологии в электрических полях. Порог анодной реакции и тетануса. - «Вопросы ихтиологии», 1981, т.21, вып. 1, -с. 141-149.

Баранюк Г.В. Опыт исследования поведения молоди некоторых рыб в неоднородном поле переменного тока в связи с изменением электрозаградителя типа ЭРЗУ-1. Тез. докл. на 3-м совещании молодых ученых ГОС-НИОРХ. -Л., 1970, -с. 7-8.

Бахметев Б.А. Гидравлика открытых русел. - М.: Гострансиздат, 1934. - 248 с.

Белов Б.М. Электрическое поле пресноводных неэлектрических рыб. -М.: Наука, 1985,

Бодрова Н.В., Краюхин Б.В. К вопросу о механизме влияния электрического тока на рыб // Физиологический журнал, 1961,т.47, вып.7. - с. 913917.

Бодрова Н.В., Краюхин Б.В. О реакции рыб на воздействие электрическим током. -Тр. совещ. по физиол. рыб. -М.: Наука, 1958.

Большаков A.M. Состояние проектирования и исследования рыбоза-щитных устройств в связи с развитием ирригационного строительства. В сб. Биологические основы применения рыбозащитных и рыбопропускных сооружений. -М.: Наука, 1978, с. 18-29.

Боровской П.П., Кияшко Ф.А. К обоснованию параметров гидроплана электрорыбозаградителя ПИРС. / Тр. Акад. Водохоз. Наук РФ/ - Новочеркасск: 1997 - с. 51 - 58.

Боровской В.П., Кияшко Ф.А. О геометрических размерах зоны влияния водозаборов Петровско-Анастасиевской и Черноерковской оросительных систем на Кубани. / Тр. Акад. Водохоз. Наук РФ / - Новочеркасск : 1997-с. 58-68.

Быков В.Д., Васильев A.B. Гидрометрия. -JI.: Гидрометеоиздат, 1977. -

448 с.

Вейц И.И. Основные задачи соединения двух потоков. Изв. ВНИИГ т.32, 1947. с.

Временная методика расчета функциональной эффективности рыбозащитных устройств. -М.: Ихт. комиссия МРХ СССР, 1984, 19 с.

Гидротехнические сооружения: Учебн. Для вузов: В 2 ч. /Под ред. Л.Н.Рассказова. - М.: Стройиздат, 1996. -344 с.

Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика / Под общ. ред. Недриги В.П. -М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

Гидротехнические сооружения комплексных гидроузлов /Под ред. П.С.Непорожнего. -М.: Энергия, 1973 - 287 с.

Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. -М.: Наука, 1979.-

512с.

Данюлите Г.П., Малюкина Г.А. Исследование физиологического механизма действия поля постоянного электрического тока на рыб. - В кн.: Поведение и рецепции рыб. - М., 1967. - с. 56-61.

Данюлите Г.П. Воздействие электрических полей на рыб. В кн. : Основные особенности поведения и ориентации рыб. -М.: Наука, 1974, с. 122154.

Делов В.Е., Томашевский И.Ф. Проблемы электролова рыб. -Изв. ВНИОРХ,т. 16, 1933.

Драбкина Б.М., Водовозова М. А. К вопросу о морфологическом составе крови молоди осетровых рыб / Тр. Азерб. отд-ния ЦНИОРХ, 1972, т.VII. -с. 40-51.

Железняков Г.В. Пропускная способность русел каналов и рек. -Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 311 с.

Железняков Г.В. Гидрология и гидрометрия. -М.: Высшая школа, 1981. -264 с.

Жуковский Н.Е. Видоизменение метода Кирхгоффа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной на неизвестной линии тока. - Полн. Собр. Соч., т.З, Гидродинамика. М.-Л..: ОНТИ, 1936, с. 195-340.

Замарин Е.А. Транспортирующая способность и допускаемые скоро-ститечения в каналах. - 2-ое изд.- М.;Л.: Госстройиздат, 1957. - 276 с.

Зарубежный опыт биологического и инженерного обоснования конструкций рыбозащитных устройств водозаборных сооружений. Под ред. Петрашкевича В. В. Обзорная информация № 7, ЦБНТИ Минводхоза СССР. М., 1982.-59 с.

Ибад-Заде Ю.А. Гидравлика спрямления излучин рек. Баку, 1961

Ибад-Заде Ю.А. Движение наносов в открытых руслах. -М.: Строй-издат, 1974.- 351 с.

Инструкция о порядке осуществления контроля за эффективностью рыбозащитных устройств и проведения наблюдений за гибелью рыбы на водозаборных сооружениях. -М.: Комрыболовства РФ. 1995, 20 с.

Исаев А.И., Карпова Е.И. Рыбное хозяйство водохранилищ. Справочник. -М.: ВО Агропромиздат, 1989 - 255 с.

Кияшко Ф.А. Новый тип рыбозащитного устройства. Материалы Всерос. науч. практ. конференции «Экологические аспекты эксплуатации гидромелиоративных систем и использования орошаемых земель», Новочеркасск 1996, с.20-21.

Кияшко Ф.А., Сатаров В.В. Исследования поликонтактной импульсной рыбозащитной системы на водозаборных сооружениях Черноерков-ской оросительной системы. / Тр. Акад. Водохоз. Наук РФ: Вып. 1 - Новочеркасск, 1997 - с. 24 - 30.

Коблицкая А.Ф. Определитель молоди пресноводных рыб. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, 208 с.

Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (Для научных работников и инженеров) М., 1973., 832 с.

Крылова H.H. Рыбоотвод сетчатого рыбозащитного устройства на базе шлюзовой камеры.: Автореф. канд. дис. Новочеркасск 1995, 23 с.

Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функции комплексного переменного : Учебн. Пособие для ун-тов. -5-е изд., испр.- М.: Наука, 1987. - 688 с.

Леви И.И. Динамика русловых потоков. - 2-е. изд. -Л.; М.: Госэнер-готиздат, 1957. - 252 с.

Лисконов А.Т., Чернятин М.С., Кияшко Ф.А. Использование новых РЗУ на действующих водозаборах. Сб. трудов СибНИИГиМ - Красноярск, 1998, с. 109-113.

Майзелис М.Р. О методах электролова рыб в пресных внутренних водоемах : //Рыбное хозяйство, №3-4, 1965.

Малеванчик Б.С., Никоноров И.В. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. М.: Пищевая и легкая промышленность, 1983. - 256 с.

Милович А.Я. Теория деления и соединения потоков жидкости. - Л.; М.: Речиздат, 1947. - 95 с.

Михеев П. А. Рыбозащитные сооружения. Учебное пособие : - Новочеркасск, 1994. - 196 с.

Мишелович Г.М., Сподобина Л.А. О влиянии угла отсечки переменного тока на параметры реакции рыб. Известия ГосНИОРХ, т. 131, 1978. -с.32-34

Мишелович Г.М. Изучение поведения рыб в однородном и неоднородном электрических полях униполярного тока в связи с устройством электрических заграждений. - В кн. Биологические основы применения рыбозащитных и рыбопропускных сооружений. -М., 1978. - с.166-175.

Никитин Ю.П., Никитин П.Ю., Сорочан П.П. Электрический импульсный заградитель // Рыбное хозяйство. - 1987, № 6. с. 49-50.

Никитин Ю.П., Кийко В. Д., Никитин П. Ю. и др. Импульсный электрический рыбозаградитель // Мелиорация и водное хозяйство. - 1980, № 1.-с. 25-27.

Нусенбаум Л.М. О поведении рыб в электрическом поле в связи с проблемой их охраны при гидростроительстве. - Тр. сов. по физиол. рыб. -Л.: 1958.

Нусенбаум Л. М., Фалеева Т. И. Исследование поведения рыб в электрическом поле. - Изв. ГосНИОРХ, 1961, т. 52 , вып.1. - с. 93.

Нусенбаум Л.М., Страхов В.А. Результаты испытаний электрорыбо-защитного устройства ЭРЗУ-1. Научно-техн. бюлл. ВНИОРХ №1-2, 1956.

Нусенбаум Л. М., Страхов В. А. Производственная проверка и внедрение электрических заградителей для рыб. // Рыбное хозяйство, 1958, № 5. -с. 35-42.

Офицеров A.C. Вопросы гидравлики водозаборов-М.: Госстройиз-дат, 1952. - 234 с.

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

Павлов Д. С., Пахаруков А. М. Биологические основы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения. 2-е изд. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 216 с.

Петрашкевич В.В. Рыбозащитные сооружения водозаборов (Эколого-градиентные компоненты механизма защиты, обзор отечественного и зарубежного опыта и технические решения). - М., 1992. -148 с.

Поддубный А.Г., Малинин Л.К. Миграции рыб во внутренних водоемах. -М.: Агропромиздат, 1988. - 224 с.

Протасов Б. Р. Биоэлектрические поля в жизни рыб. М.:ЦНИИТЭИРХ, 1972. - 228 с.

Протасов Б.Р. Поведение рыб. -М.: Пищевая промышленность, 1978. -

296 с.

Сатаров В.В. Особенности распределения рыб в зоне действия водозаборных сооружений // Исслед. Рыбопропуск. и рыбозащит. Сооружений. -Новочеркасск. 1982. -с.53-54.

Сатаров В.В. Некоторые особенности пространственного распределения молоди рыб в водотоке.// Исслед. Рыбопропуск. и рыбозащ. Сооружений. (Тез. докл.) -Новочеркасск 1984, -с.56-58.

Сергеев В. В. Некоторые особенности поведения рыб в зоне протекания переменного и постоянного тока. - В кн.: Материалы симпозиума " Биологические основы управления поведением рыб в связи с применением рыбозащитных и рыбопропускных сооружений ( Тез. докл.). М. : Изд. Минводхоза СССР ,1971. -с. 86-87.

Скоробовичук Н.Ф. Влияние порогового электронаркоза на условно-рефлекторную деятельность рыб. В сб.: Физиология и биохимия, 1958.

Солуха Б.В., Броун Г.Р., Андрианов Ю.Н.и др. // Сенсорная физиология рыб. Тезисы доклада. Апатиты, 1984.- с. 98-101.

Справочник по гидравлике / Под ред. Большакова В.А.. Изд. 2-е пе-рераб. И доп. - Киев: Вища школа, 1984. - 343 с.

Строительные нормы и правила. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения : СНиП 2.06.07-87. -М.: Стройиздат, 1987. - 35 с.

Страхов В. А. Электрический рыбозаградитель типа ЭРЗУ-1, его устройство, выбор и расчет параметров. - Тр. коорд. совещ. по гидротехнике. 1965, вып XXYI. - с. 67-80.

Тирзитис Ю. Д. Воздействие постоянного и импульсного тока на молодь пресноводных рыб. // Рыбное хозяйство, 1977, № 6. - с. 59-61.

Характеристики реагирования карликового и туркестанского сомиков, стальноголового лосося и радужной форели на электрические и магнитные сигналы /

Харчев Г.К. Рыбопропускные сооружения. М.: Госстройиздат, 1940. -

212с.

Хмелевский A.A., Нусенбаум Л. М. О действии неоднородных электрических полей однофазного и многофазного токов на поведение рыб в связи с применением электрорыбозаградителей. - В кн. : Поведение рыб в зоне гидротехнических сооружений. М., 1967. -с. 109-123.

Холодов Ю. А., Ахмедов Н.Б. Влияние некоторых физических факторов на чувствительность рыб к постоянному электрическому току. - В. кн.: Биология Белого моря, т. 1. М. , 1961. с. 256-261.

Фильчагов Л.П., Дупляк В.Д., Мусиенко Б.А., Смиян Б. Б. Проектирование и строительство оросительных систем и их экологическая надежность. - Киев : Будевильник, 1983. - 72 с.

Шкура В.Н., Михеев П.А. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения : Учебн. пособие. -Новочеркасск, 1986. - 96 с.

Чугаев P.P. Гидравлика: Учебн. для вузов. -4-е изд. Перераб. И доп. -Л.: Энергоиздат, 1982. - 672 с.

Амов И. Г. и др. Болгарски импульсен рыбозаградителе P3C-M-73 // Хидротехника и мелиорация , № 1, 1975 (Болгария).

Clay С. Design of fish ways and other fish facilities Ottawa : Dept. Fish. Can., 1961, p. 301.

Harden Jones F. R. Fish migrations. - London, Arnold, 1968. p. 325.

Holzer W. Der elektrischen, W. u. W. N 17. Ss. 203-205, 1931.

Holzer W. Fischfang mit Elektrzitat, ETZ , N 47, Ss. 1142-1144, 1931.

Lelek A. The field experiment on the receptivity of chub, Leicuseus cephalus (L) to the repeated effects of pulsating direct cuurrent. - Yerh. the oret. and angew. Limnol., 196, v.16, N 2, p. 1217-1222.

McMillan F. O. Electrical fish screen. - Bull, of the Bureau of Fish., vol. XLIV, p.p. 97-128, U.S. Dep. Comm., 1929.

Elder H. Y. Biological effects of water utilization by Hydroelectric Schemes in relation to fisheries, with special reference to Scotland.- Prac.Roy.Soc. Edinburgh, 1965, vol. N3-4,p. 246-271.

Pugh J. R. Effect of certain electrical parameters and water resistivities on mortality of fingering silver salmon. - Fish and Wild life Serv.U.C.Fishery Bull. 1962, v. 62, N208, p. 223-234.

Trefethen P. Fish of progress, 1961-1966. U. S. Dept. Interior, Y. S. Fish and Wildlife Service, Bureau of Comm. Fisheries, Circular 254, Washington, 1968. , p. 1-24.

Vibert R. General report of the Working Party on the application of electricity to Inland fishery biology and management. - Fish Electricity, London, 1967, p. 3-51.