Рыбопропускные сооружения.
Владимир Комаров
Российская Охотничья Газета 2001/№18

С давних времен богатые рыбой Азовское и Каспийское моря с реками Волгой и Доном являлись важной кормовой базой России. В наше время количество рыбы в этих водоемах значительно уменьшилось. Причин тому несколько: это и возрастающие масштабы несанкционированного вылова ценных пород рыб, и ухудшение экологической обстановки, вызванное сбросом в реки отходов различных производств, и многие другие неблагоприятные факторы. Но все же одной из главных причин резкого сокращения воспроизводства проходных и полупроходных видов рыб стало в 50-70 годы перекрытие рек плотинами гидроэлектростанций. О путях решения этой проблемы и пойдет речь.

С началом строительства крупнейших в мире гидротехнических сооружений на Волге, таких как Куйбышевская ГЭС, Волжская ГЭС (державших первенство до вступления в строй сибирских гигантов гидроэнергетики), а так же Саратовской, Горьковской и других ГЭС, река оказалась перегороженной каскадом плотин. Естественно, что это вызвало существенное изменение биологической обстановки существования рыб, отрицательно начало сказываться на воспроизводстве запасов рыбы. Основные изменения заключались в следующем:

Преграждаются пути миграции значительной части наиболее ценных промысловых видов рыб, относящихся к проходным (осетровые, лососевые и некоторые сельдевые), большую часть жизни проводящих в море и поднимающихся в реки только на период нереста. Не менее важное значение имеют и многие рыбы из числа так называемых полупроходных. К ним относятся судак, лещ, сазан и другие
.

Исчезают нерестилища проходных и полупроходных рыб. Вызвано это тем, что с образованием водохранилищ, значительным подъемом уровня воды, снижением скоростей воды на местах бывших нерестилищ, существенно изменяются условия для нереста. При образовании водохранилищ создаются условия близкие к озерным и прудовым, малоприятные для упомянутых ценных пород, но в свою очередь благоприятные для пород, не имеющих столь важного продовольственного значения.

Изменяется водный режим реки на участке ниже гидроузла, особенно последней ступени каскада. Дело в том, что регулирование расходов воды сооружениями гидроузлов, снижение пика паводков, а в отдельные годы и почти полное отсутствие разливов ниже гидроузла, приводят к тому, что в устьях реки уменьшаются зоны затопления, а это, к сожалению, отрицательно сказывается на воспроизводстве части проходных и особенно полупроходных рыб.

Ухудшаются условия скатывания молоди вниз по реке. Основной сброс воды в нижний бьеф производится через агрегаты ГЭС, предназначенные для выработки электроэнергии, что поневоле приводит к гибели части молоди при прохождении гидроагрегатов. Сброс же воды через водосбросные отверстия плотины производится главным образом в период весенних и в меньшей степени осенних паводков.

Наиболее важным для сохранения рыбных запасов мероприятием при наличии ГЭС на реках является создание специальных рыбопропускных сооружений, с помощью которых идущая на нерест рыба могла бы преодолевать плотину. Первые такие сооружения были построены в СССР еще в начальный период реализации плана ГОЭЛРО на Волховской и Земо-Авчальской гидростанциях в 1926-1927 годах. К сожалению, возведению этих сооружений не были предварены соответствующие исследования по выбору их месторасположения в створе гидроузла, и рыбоходы оказались недействующими. Но уже в 1931 г. на Нижне-Туломской ГЭС с соответствующими обоснованиями был построен лестничный рыбоход для пропуска семги, успешно действующий до настоящего времени. Выбор типа рыбоподъемника и его месторасположение имеет очень большое значение, в каждом случае он должен быть адаптирован к тем видам рыб, которые будут им пользоваться, а также к географическим, экономическим и многим другим условиям. Удачное, а точнее обоснованное решение в первую очередь предопределяет эффективность и работоспособность рыбопропускного устройства. Следует отметить, что и в отечественной, и в зарубежной практике имело место немало случаев, когда из-за недостаточно продуманного расположения рыбоподъемника рыба им подчас вообще не пользовалась.

При проектировании Волжской (Волгоградской) и Саратовской ГЭС были предварительно рассмотрены различные варианты рыбоподъемников: лоткового, лестничного типов, рыбоходные шлюзы, механические и прочие подъемники. В итоге же большинство предложенных вариантов было отвергнуто, и выбрано сооружение шахтно-подъемного типа, по ряду параметров оптимально подходящего для больших равнинных рек. Такой выбор был обоснован высотой перепадов бьефов (15-27 метров), а также биологией волжских видов рыб и их способностью преодолевать водный поток на всем пути протяжения подъема. Если, скажем, лососевые способны преодолевать поток воды в 4 метра в секунду и более, а семга даже до 8,5 м/с, то для осетровых и большинства других волжских проходных рыб предельно допустимая скорость течения колеблется в диапазоне от 1,6 до 2,3 м/с. Здесь уместно будет ознакомимся с краткими характеристиками проходных и полупроходных рыб Волжского бассейна. Вот на какие виды рыб рассчитывались подъемные сооружения:

БЕЛУГА. Одна из самых крупных пресноводных рыб. Вес доходит до 2-х тонн, длина до 4 метров и более. Масса икры в одной особи достигает 350 кг. Половая зрелость поздняя – 16-18 лет. Нерестится через год. Плодовитость большая, но значительная часть икры (более 90 %) гибнет. Ход в первой декаде июня.

ОСЕТР РУССКИЙ. Вес до 600 кг, длина до 2,3 м. Половой зрелости достигает к 8-15 г. Нерестится не каждый год. Есть две формы - осетр яровой (идет весной) и осетр озимый (идет летом, осенью). Миграционный период: яровой – со второй декады апреля до третьей декады мая, озимый – со второй декады июня до 1 ноября. Основная масса проходит в июле, августе, сентябре. Пик хода приходится на 2 или 3 декаду августа.

СЕВРЮГА
. Вес до 70 кг, длина 2 м. и более. Половая зрелость – к 5-12 годам. Ход в июне, максимум в 3 декаде июля.

БЕЛОРЫБИЦА. Вес до 20 кг, редко более. Длина достигает метра, редко больше. Ход в апреле и августе.

СУДАК. Встречаются экземпляры весом до 20 кг, длиной до 1,2-1,3 м. Наиболее крупные особи встречались в устьях рек Дона и Кубани.

САЗАН. Вес до 20 кг, очень редко больше, вплоть до 40 кг. Средняя длина 30-40 см., весьма редко до 1 м. Половая зрелость наступает к 3-4 годам.

СЕЛЬДЬ. Самая крупная сельдь – “залом”. Средний вес 350-400 г, отдельные особи бывают крупнее. Ход в апреле-мае.

ЛЕЩ. Вес леща достигает 4-5 кг, длина 30-35 см., известны случаи поимки экземпляров весом до 10 кг и 75 см. длиной. Половая зрелость наступает к 3-4 годам, у особей северных районов к 4-6 г.

Ознакомившись с параметрами осетровых и ряда других волжских рыб, нетрудно убедиться, что, скажем, лестничный рыбоход в данной ситуации был бы абсолютно неприемлем из-за значительных размеров и толщины слоя воды в каждой ступени. О сооружении в целом в данном случае и говорить не приходится – оно получилось бы слишком громоздким, к тому же
еще и не рентабельным из-за большого расхода воды, которая должна использоваться для выработки электроэнергии. Рыбоподъемник шахтного типа, во-первых, требует от рыбы минимальных затрат сил при прохождении подъема, во-вторых, способен пропустить рыб любого размера, в-третьих, позволяет варьировать скорость потока в рыбонакопителе в зависимости от вида идущей на нерест рыбы, в-четвертых, дает возможность вести учет пропускаемой рыбы, проводить ихтиологические работы и исследования. При этом он наиболее экономичен и компактен для данных условий.

Не менее важен и правильный выбор места расположения рыбоподъемника. По природному инстинкту рыба движется на нерест вверх по течению. На ГЭС более-менее постоянный и мощный поток исходит из гидроагрегатов электростанции. На других же сооружениях – судоходном шлюзовом канале и специальных водосбросных отверстиях – поток не постоянен, а потому он не может быть эффективным побудителем рыбы. Привлеченная потоком, рыба стремиться подойти непосредственно к сбросу гидротурбин. Однако, поскольку течение ниже ГЭС очень сильное, рыба не может долгое время придерживаться основного потока, и вынуждена время от времени заходить в зоны относительного тиховодья, оставаясь чаще всего в непосредственной близости от главной струи. Естественно, что расположение рыбоподъемника именно в эту зону и напрашивается. На Волжской ГЭС имени ХХ съезда КПСС рыбоподъемник был сооружен между зданием ГЭС и водосбросной плотиной, причем входные отверстия сильно выдаются из гидроузла в сторону нижнего бьефа.

Сам рыбоподъемник состоит из трех основных частей: низового пирса (рыбонакопителя), шахты, обеспечивающей подъем, а точнее шлюзование рыбы, и верхового пирса, включающего в себя выходной лоток, машзал и турбину, обеспечивающую непрерывный расход воды в рыбонакопитель в целях постоянности процесса подманивания и захода рыбы. Здесь следует отметить, что побуждается рыба к заходу в накопитель и шахту исключительно потоком воды, все прочие способы побуждения, в частности, с применением электрического тока,
были отвергнуты как малоэффективные и небезопасные. Отличительной особенностью гидроагрегата на Волжской ГЭС является раздвоенная отсасывающая труба, обе части которой могут поочередно преграждаться затворами. Это позволяет поочередно направлять идущий от турбины поток то в одну, то в другую часть трубы. По окончании процесса привлечения рыбы (который длится от одного до нескольких часов) подманивающий поток переключается на соседнюю, параллельную линию. На первой линии в это время опускается решетка, и рыба в рыбонакопителе оказывается изолированной от внешнего водоема. После этого включается механизм передвижения решетки, рыба побуждается к заходу в шахту, где она отсекается от рыбонакопителя затвором. Шахта наполняется водой, и происходит шлюзование рыбы в верхний бьеф. При подъеме над площадкой выдерживается слой воды не менее трех метров – по мнению ихтиологов, этого достаточно для нормального самочувствия рыбы. После завершения шлюзования включается механизм, побуждающий рыбу к выходу из шахты в водохранилище, подъемное оборудование возвращается в исходное положение, и процесс повторяется, только теперь к заходу в шахту побуждается рыба, успевшая за это время зайти во второй лоток.

Вспоминается забавный эпизод, имевший место во время посещения гидростанции высоким гостем из-за рубежа. Руководство решило показать работу рыбоподъемника и, главным образом, блеснуть рыбным богатством Волги – осетровыми. Однако во время визита миграционный период осетровых практически был завершен. Но все же к приезду высокого гостя удалось в рыбонакопителе обеспечить значительное количество осетровых. Был продемонстрирован полный цикл шлюзования рыбы через плотину. Когда перед взорами высокого гостя, делегации и сопровождающих, расположившихся на смотровой (она же и ихтиологическая) площадке предстала поднятая из воды горизонтальная побудительная решетка, заполненная крупными рыбинами, то гость и сопровождающие были восхищены этим зрелищем. После прохода делегации эксплуатационный персонал выглядел растерянным и взволнованным
– куда пропала часть осетров?! Дело в том, что в рыбонакопителе было около 300 осетров, а при подъеме горизонтальной решетки шахты из воды их оказалось около ста. Высказывались мрачные предположения, тем более что рыбонакопитель был заперт еще в предыдущие дни, и рыба уйти не могла. Наконец, кто-то предположил прогнать повторно побудительную решетку лотка через рыбонакопитель. При подъеме горизонтальной решетки шахты обнаружилось еще около ста осетров, немедленно, после шлюзования рыбы, решетку прогнали через рыбонакопитель и в третий раз. Стало ясно, что из-за большой массы осетров, двигающихся по дну лотка на поток, возможно даже в несколько слоев, не все одновременно смогли пройти в шахту.

Правильность выбора типа и места расположения рыбоподъемников на Волжской и Саратовской ГЭС была подтверждена статистикой учета прохождения рыбы через них уже в начальный период эксплуатации. Так, с 1962 по 1967 год через плотину Волжской ГЭС осетровых пропускалось от 17 до 67 тысяч особей в год, сельдевых – от 435 до 1
228 тысяч в год, кроме того, проходило также много сомов, сазанов, судаков, лещей и других рыб. С другой стороны, реальная пропускная способность рыбоподъемников достигает лишь 15-17 процентов от максимально возможной. К сожалению, попытки увеличить площадь вплавных отверстий или установить несколько рыбоподъемных линий не увенчались успехом, поскольку главной задачей при сооружении ГЭС является выработка дешевой электроэнергии. Соответственно, все прочие задачи, в том числе такая важная, как сохранение рыбных запасов, не являются приоритетными и подчинены интересам экономики энергетики.