Программа научных исследований Север-Юг

NCCR North-South

О Т Ч Е Т

об учебном туре в Швейцарию и Германию по PAMS «Рыбозащита при водозаборе из горных рек в ирригационные и энергетические системы»

(сокращенный вариант)

Составили участники тура:

д.т.н., проф. Лавров Н.П.

ст. преп. Логинов Г.И.

студент Черепов А.А.
Бишкек-2003

11.08.03.

14⁰⁰ Встреча на водозаборном гидроузле деривационной ГЭС Райхнау на реке Рейн со специалистом в области энергетики и рыбозащиты Флорианом Бэби.

Ознакомление с рыбопропускным сооружением на водозаборном сооружении ГЭС и оборудованием станции мониторинга за миграцией рыб.

Натурное обследование элементов конструкции водозаборного сооружения, гидроэнергетического оборудования и устройств рыбозащиты.

Указанное водозаборное сооружение оборудовано рыбопропуском для провода из нижнего бьефа в верхний взрослых особей форели, поднимающейся вверх по течению по реке Рейн из озера Бодензее.

Рыбопропускное сооружение предназначенное для прохода рыб из нижнего бьефа (начиная от озера Бодензее) в верхний бьеф водозаборного гидроузла состоит из 60-ти рыбопропускных колодцев, общая длина которых оставляет 180 м. Перепад уровней в соседних колодцах 0,2 м. Средняя скорость в вплывающих отверстиях не превышает максимально допустимой скорости для форели V=1,4-1,5 м/с.

Расход рыбохода составляет 0,5 м³/с, а расход через гидротурбину – 2,5 м³/с. на выходе рыбохода оборудована сетчатая камера для отлова рыб с целью их подсчета и маркировки.

Отсасывающая труба малой гидравлической турбины со стороны нижнего бьефа закрыта наклонной металлической решеткой с размерами ячеек 3х3 см. Это предупреждает попадание рыбы к рабочему колесу турбины.

Выпускное отверстие рыбохода располагается под уровнем воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения на расстоянии 35 метров от створов речных пролетов.

Водоприемный оголовок микро ГЭС оборудован горизонтальной рыбо и мусорозащитной решеткой с зазором между прутьями 3 см.

Мощность микро ГЭС при напоре ГЭС Н_ГЭС=12 м и расходе Q_ГЭС=2,5 м³/с равна N_ГЭС=180 кВт.

При понижении уровня воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения включается наносная установка, поддерживающая в рыбоходе минимально допустимую глубину 0,5 м.

Характерно, что затраты на сооружение рыбопропускных сооружений и станции мониторинга совместно оплачивали энергетическая компания, компания–владелец прилегающей автострады и местный кантон.
12.08.03.

12³⁰ Прибытие в город Руполдинен на приплотинную гидроэлектростанцию Ател, сооруженную в 2001 году на реке Арее вместо ранее эксплуатируемой на протяжении 99 лет деривационной ГЭС.

14⁰⁰ Лекцию по устройству гидроэлектростанции с демонстрацией видеоматериалов провел Мр. Рустиш.

Основное гидромеханическое оборудование: 2 горизонтальные турбины Каплана с генераторами. Рабочий напор Н_ГЭС=6-6,5 м, расход Q_ГЭС=120 м³/с. Суммарная мощность ГЭС N_ГЭС=4,5 мВт. После осмотра станции ГЭС состоялось знакомство с биологами Мр. Кристен и Мр. Дендликер, руководителями строительством пристанционного рыбохода и осуществляющими контроль и наблюдения за миграцией рыб на участке энергетического гидроузла. Швейцарские биологи представили информацию о видовом составе рыб на реке Арее в створе энергетического гидроузла.

15⁰⁰ Осмотр рыбопропускного сооружения.

Рыбопропуск, построенный в 2002 г., состоит из 2-х частей. Новая часть – рыбоход, длиной 400 м и старая часть - деривационный канал прежней ГЭС длиной более 1 км.

Рыбоход на всем протяжении воссоздает условия приближенные к естественным, путем подбора и укладки натурных материалов – камня и булыжника. Скорости в рыбопропускных отверстиях в зависимости от глубины изменяются от 0 до 1,2 м/с.

Привлекающие скорости во входном оголовке рыбопровода, расположенного на станции ГЭС, создаются потоком воды, подаваемым по напорному трубопроводу из насосной установки.

Весьма важным при реконструкции гидроузла было создание в нижнем бьефе ГЭС охранной зоны для птиц и рекреационной зоны для отдыха населения, содержание которых наряду с расходами осуществляют те же биологи.
13.08.03.

9⁰⁰ Приезд в центр развития окружающей среды (CDE) университета города Берн. Встреча со специалистами центра Мр. Х. Хурни, Мр. Д. Мацелли, Мр. Х.-П. Линингером и др., получение печатной информации CDE.

12⁰⁰ Экскурсия на Гидроэлектростанции « Аарекрафтверк THUN».

На станции размещено три гидротурбины, две из которых вертикальной компоновки, а одна новая – горизонтальной. Тип примененных турбин Пл (Каплана).

Расчетный напор над турбинами составляет Н_ГЭС=6 м. Расчетные расходы новой турбины Q_гор=49,65 м³/с, старых вертикальных турбин Q_верт=2х68 м³/с.

Затем биолог Артур Кирхофер ознакомил с конструкцией рыбопроводного сооружения, построенного при гидростанции.

Расход воды через рыбоход Q=0,3 м³/с. Скорости воды V=0,3-1,2 м/с. Для создания привлекающих скоростей у входного оголовка рыбопропускного сооружения была изготовлена шпора с затопленным верхом.

На одном из участков рыбохода оборудована камера с прозрачной стенкой для видеосъемки рыб, определения их количества и размеров.

Рыбозащитных устройств на водоприемных оголовках гидротурбин гидроэлектростанции « Аарекрафтверк THUN» нет.

По мнению Мр. Артура Кирхофера проходя через турбины, рыба не подвергается опасному механическому воздействию в связи с малой скоростью вращения Пл-турбин и проходит в нижний бьеф без повреждений.

14⁰⁰ Посещение естественных порогов на реке Сульдбах.

Высота порогов на реке не превышает h_п=0,3 м. В момент посещения расход воды, проходящий по реке составлял Q_р=0,5 м³/с, температура воды t_в=15С.

15⁰⁰ Информация Артура Кирхофера по проблемам эрозии дна естественных русел рек.

В качестве натурного объекта выбран искусственный порог на р. Кандер высотой h_п=3 м. С нижнего бьефа порога были заложены крупные камни d_к=1-1,5 м/

Длина водоската составляет L_в.с=50 м.

Таким образом, были решены две проблемы: крепление нижнего бьефа порога и транзита речной форели через порог.

16⁰⁰ Посещение места слияния двух рек Шварц и Вайс (Черной и Белой), которые при этом образуют реку Лютшина.

Поднимающаяся вверх по течению форель, по словам Артура Кирхофера выбирает более осветленную воду реки Вайс.

16³⁰ Прибытие к искусственному порогу на реке Вайс.

Высота порога составляет 6 м.

Для подъема рыбы с нижнего бьефа порога в верхний был сооружен береговой рыбоход. Длина рыбопропуска составляет L=90 м. Расход воды по рыбопропускному сооружению колеблется в интервале Q_р.п=0,3-0,5 м³/с.

Скорость потока воды в проходных щелях рыбопровода в среднем составляет V=1,5 м/с. Глубина воды в рыбоходе не превышает Н_р=0,8 м. Уклон дна рыбопровода равен i=0,07.

14⁰⁰ Прибытие на исследовательскую гидротехническую площадку Мюнхенского технического университета. Встреча с инженером-гидростроителем Кристианом Гюль и биологом доктором Манфредом Хольцнером.

В начале Кристиан Гюль продемонстрировал работу нескольких моделей крупных гидротехнических сооружений и рассказал о проблемах, решаемых в Мюнхенском техническом университете при помощи моделирования гидравлических процессов и сооружений.

Принятые масштабы моделей гидротехнических сооружений для энергетики составляют от 1:25 до 1:40.

На физических моделях детально изучается работа русловых водохранилищ, водозаборных сооружений для гидроэлектростанций, катастрофических водосбросов.

Большинство моделей выполнено из неразмываемого материала – бетона и исследовалась в безнаносном режиме, т.е. на чистой воде, что, на наш взгляд, несколько снижает достоверность результатов.

Затем доктор Хольцнер рассказал о натурных исследованиях проведенных на реке Майн в нижнем бьефе гидроэлектростанции Детельбах. Исследования проводились для изучения степени повреждения рыб при прохождении через низконапорные турбины Каплана типа Пл.

Результаты натурных исследований, выполненных с помощью эхолотов и видеосъемки, показали, что до 10-20 % крупной рыбы погибает при прохождении створа ГЭС, а мелкая рыба (молодь) теряет ориентацию и становится легкой добычей хищной рыбы, обитающей в нижнем бьефе ГЭС.

Детально исследовалась миграция морского угря, поднимающегося на нерест по реке Майн.

На модельном лотке были продемонстрированы результаты проведенных поисковых исследований по определению оптимального варианта рыбозащиты в створе приплотинных и деривационных ГЭС.

Были детально исследованы варианты конструкции и размещения двух трубчатых коридоров, которые строятся в обвод сооружения. Скорость воды в коридорах не должна превышать (для угря) V=0,5 м/с. кроме того, для создания оправляющих токов воды в сторону входных отверстий коридоров на модели были устроены вертикальные донные пороги. Угол расположения, которого зависит от проводимой рыбы, для угря он равен 40-50.

На модельном канале с расходом воды до 2 м³/с с помощью видео и фотосъемки изучается поведение рыбы в различных гидравлических потоках и при ее столкновении с мусороудерживающими решетками с различным углом наклона. В канале, в основном, изучалось поведение угря, частично, речной форели.

9.00. Консультация с Кристианом Гюль и доктором Хольцмером по устройству рыбозащиты на ирригационных водозаборных сооружениях горных рек Кыргызстана.

В связи с тем, что на рассматриваемых в PAMS «Рыбозащита при водозаборе из горных рек в ирригационные и энергетические системы» водозаборных сооружений из р. Иссык-Ата и р. Сокулук невозможно размещение дорогостоящих рыбозащитных устройств, нами был предложен новый вариант.

Существо предлагаемого гидравлического способа рыбозащиты заключается в создании в верхнем бьефе водозаборных сооружений вдоль наносоотбойных порогов препятствия для проникновения рыб (особенно мелких) в водоприемник в виде более мощного винтового потока и отсекающего козырька.

В ходе консультации доктор Хольцнер пояснил необходимость дополнительного изучения поведения имеющихся видов рыб (османа, форели) в речных потоках указанных сооружений.

Принципиальных возражений по применению предложенного исполнителями PAMS метода гидравлической рыбозащиты на водозаборных сооружениях горных рек у специалистов Мюнхенского технического университета не было.

Рекомендовано было выполнить физическое моделирование гидравлических процессов на водозаборных узлах с новой системой рыбозащиты, чтобы проверить эффективность предлагаемого метода и подтвердить, что установленные средства рыбозащиты не ухудшают качество выполнения основных функций – водозабора и защиты каналов от наносов.

Кроме того, специалистами Германии отмечено, что при эксплуатации водозсборных сооружений с рыбозащитой необходимо обеспечить, чтобы в нижний бьеф сооружения по реке постоянно и без перерывов, подавалась вода.