stringtranslate.com

Лестница для рыбы

Рыбопропускной кран с запрудой на плотине Бонневиль на реке Колумбия
Видео с дрона рыбохода в Эстонии, на реке Ягала
Знак безопасности «Рыболовный трап» FERC

Рыбоходная лестница , также известная как рыбоход , рыбоход , рыбные ступени или рыбная пушка , представляет собой конструкцию на или вокруг искусственных и естественных барьеров (таких как плотины , шлюзы и водопады ) для облегчения естественной миграции диадромных рыб , а также перемещения потамодромных видов. [1] Большинство рыбоходов позволяют рыбе обходить барьеры, плавая и прыгая по ряду относительно низких ступенек (отсюда и термин « лестница» ) в воду на другой стороне. Скорость воды, падающей по ступеням, должна быть достаточно большой, чтобы привлечь рыбу к лестнице, но она не может быть настолько большой, чтобы смывать рыбу обратно вниз по течению или истощать ее до такой степени, что она не сможет продолжить свое путешествие вверх по реке.

История

Рыбохозяйственный путь Денил на Салмон-Крик, штат Монтана

Письменные сообщения о неровных рыбоходах относятся к Франции XVII века, где связки веток использовались для сооружения ступеней в крутых каналах, чтобы обходить препятствия.

Строительство старого канала в обход плотины в 1714 году, «первоначально проложенного для прохода рыбы вверх и вниз по реке», упоминается в деле окружного суда США 1823 года Тайлер против Уилкинсона. Этот пример предшествовал рыбопропускному устройству 1880 года на водопаде Потаксет. Канал 1714 года «полностью не подошел для этой цели», и в 1730 году на его месте была построена мельница. Канал и его использование в качестве мельницы стали важным судебным делом в водном праве США. [2]

Лестница для лосося с запрудой и бассейном была построена около 1830 года Джеймсом Смитом, шотландским инженером на реке Тейт, недалеко от Динстона, Пертшир в Шотландии. И запруда, и лестница для лосося существуют и по сей день, и многие последующие лестницы для лосося, построенные в Шотландии, были вдохновлены ею. [3]

Версия была запатентована в 1837 году Ричардом Макфарланом из Батерста, Нью-Брансуик , Канада, который спроектировал рыбоход, чтобы обойти плотину на своей лесопилке, работающей на воде. [4] В 1852–1854 годах в графстве Слайго в Ирландии был построен проход Баллисодэр для ловли лосося в реку, которая не поддерживала рыболовство. В 1880 году первый рыбоход был построен в Род-Айленде , США, на плотине Потаксет-Фолс . Лестница была демонтирована в 1924 году, когда город Провиденс заменил деревянную плотину на бетонную . США законодательно узаконили рыбоходы в 1888 году. [5]

С развитием индустриальной эпохи плотины и другие препятствия на реках становились все больше и чаще, что привело к необходимости создания эффективных обходных путей для рыбы. [6]

Типы

Бассейн и водослив
Один из старейших стилей рыбных лестниц. Он использует ряд небольших плотин и бассейнов одинаковой длины, чтобы создать длинный наклонный канал, по которому рыба может перемещаться вокруг препятствия. Канал действует как фиксированный шлюз для постепенного понижения уровня воды; чтобы подняться вверх по течению, рыба должна перепрыгивать из ящика в ящик на лестнице.
Рыбоходный перегородка
Использует ряд симметричных близко расположенных перегородок в канале для перенаправления потока воды, позволяя рыбе плавать вокруг барьера. Перегородки для рыб не обязательно должны иметь зоны отдыха, хотя бассейны могут быть включены для обеспечения зоны отдыха или для снижения скорости потока. Такие рыбоходы могут быть построены с поворотами , чтобы минимизировать пространство, необходимое для их строительства. Перегородки бывают разных конструкций. Наиболее распространенной конструкцией является проход Ларинье, названный в честь французского инженера, который их спроектировал. Они подходят как для грубой рыбы, так и для лососевых, и могут быть построены достаточно большими, чтобы их можно было использовать на каноэ. [7] Первоначальный проект рыбохода Денил был разработан в 1909 году бельгийским ученым Г. Денилом; с тех пор он был скорректирован и адаптирован многими способами. Например, Alaskan Steeppass представляет собой модульный сборный вариант рыбохода Денил, изначально разработанный для отдаленных районов Аляски. В рамках проекта Maitai на нескольких водных путях в Нельсоне (Новая Зеландия) были установлены перегородки для улучшения прохода рыбы в рамках общей программы восстановления окружающей среды.
Рыбоподъемник (или рыбоподъемник)
Разрывает конструкцию лестницы, предоставляя своего рода лифт для переноса рыбы через барьер. Он хорошо подходит для высоких барьеров. С помощью лифта для рыбы рыба плывет в зону сбора у основания препятствия. Когда в зоне сбора скапливается достаточно рыбы, ее подталкивают в бункер, который переносит ее в желоб, который впадает в реку над барьером. Например, на реке Коннектикут два лифта для рыбы поднимают до 500 рыб за раз, на высоту 52 фута (15,85 м), чтобы очистить плотину Холиок . В 2013 году лифт перевез более 400 000 рыб. [8]
Скально-пандусный рыбоход
Использует большие камни и бревна для создания бассейнов и небольших водопадов, которые имитируют естественные структуры. Из-за длины канала, необходимого для лестницы, такие структуры наиболее подходят для относительно коротких барьеров. Они имеют существенное преимущество в том, что они могут обеспечить среду обитания для нереста рыб. [9]
Вертикально-щелевой рыбоход
Похоже на систему «бассейн-плотина», за исключением того, что каждая «плотина» имеет узкую щель в ней около стенки канала. Это позволяет рыбе плыть вверх по течению, не перепрыгивая через препятствие. Рыбоходы с вертикальными щелями также имеют тенденцию достаточно хорошо справляться с сезонными колебаниями уровня воды по обе стороны барьера. Недавние исследования показывают, что навигационные шлюзы могут использоваться в качестве рыбоходов с вертикальными щелями для обеспечения расширенного доступа для различных видов биоты, включая плохих пловцов. [10] [11]
Сифон для рыбы
Позволяет устанавливать проход параллельно водотоку и может использоваться для соединения двух водотоков. Проход использует эффект сифона для регулирования потока. Этот стиль особенно популярен для защиты от наводнений.
Рыбная пушка
Влажная, гибкая пневматическая трубка использует давление воздуха, чтобы всасывать лосося по одному и аккуратно выбрасывать их в воду назначения. Первоначально система была разработана компанией Bellevue, Вашингтон, Whooshh для безопасного перемещения яблок. [12] [13] [14]
Борланд Фиш Лок
Это похоже на шлюз канала. На нижнем конце препятствия рыба привлекается к сборному бассейну оттоком воды через шлюзовой затвор. Через фиксированные интервалы времени шлюз закрывается, и вода с верхнего уровня заполняет сборный бассейн и наклонную шахту, поднимая рыбу на уровень выше по течению. Как только шахта заполняется, шлюз на верхнем уровне открывается, чтобы позволить рыбе продолжить свое путешествие вверх по течению. Затем верхний шлюз закрывается, и шахта опорожняется, чтобы процесс начался снова. В Шотландии было построено несколько рыбозатворов Borland, связанных с плотинами гидроэлектростанций, включая один на плотине Aigas на реке Beauly . [15]
Рыбный замок
Существует несколько типов шлюзов для рыбы, например, шлюз Borland, шлюз Deelder и шлюз Pavlov. Новый тип шлюза — шлюз Fishcon, который позволяет рыбе перемещаться как вверх, так и вниз по течению в компактном пространстве. Эта инновационная технология была разработана компанией Fishcon. В период с 2019 по середину 2024 года в Австрии, Германии и Швейцарии было установлено семь шлюзов Fishcon. Пять из этих установок уже прошли независимую оценку с отличными результатами и признаны функциональными в соответствии с австрийскими и немецкими стандартами. [16] [17]

Эффективность

Эта рыба не смогла пробраться в узкое отверстие в рыбоходе в Акерсельве , Норвегия.

Рыбопроходы имеют неоднозначную эффективность. Это зависит от разных видов, и одно исследование показало, что только три процента американских сельдей проходят через все рыбопроходы на пути к месту нереста. [18] Эффективность зависит от плавательных способностей вида рыб и от того, как рыба движется вверх и вниз по течению. Например, проход для рыб, который предназначен для того, чтобы позволить рыбе проходить вверх по течению, может не позволять проходить вниз по течению. [19] Проходы для рыб не всегда работают. На практике проблема заключается в сопоставлении данных о плавании с гидродинамическими измерениями. [20] [21] Тесты на плавание редко используют один и тот же протокол, и выходными данными являются либо измерение в одной точке, либо объемная скорость. Напротив, физическое и численное моделирование потока жидкости (т. е. гидродинамика) дает подробную карту потока с точным пространственным и временным разрешением. Регулирующие органы сталкиваются с трудной задачей сопоставления гидродинамических измерений и данных о плавании.

Водопропускные трубы

В течение последних трех десятилетий [ когда? ] экологическое воздействие водопропускных труб на естественные ручьи и реки было признано. Хотя пропускная способность водопропускной трубы вытекает из гидрологических и гидротехнических соображений, [22] это часто приводит к большим скоростям в стволе, что может помешать рыбе пройти через него.

Перегородки могут быть установлены вдоль инверта ствола, чтобы обеспечить некоторую благоприятную для рыб альтернативу. [23] [24] [25] При низких сбросах перегородки уменьшают скорость потока и увеличивают глубину воды, чтобы облегчить проход рыбы. При больших сбросах перегородки вызывают более низкие локальные скорости и создают области рециркуляции. Однако перегородки могут резко уменьшить пропускную способность водопропускной трубы для заданного притока, [26] тем самым существенно увеличивая общую стоимость конструкции водопропускной трубы для достижения того же проектного сброса и притока. Считается, что взаимодействие рыбы и турбулентности может способствовать миграции вверх по течению, хотя оптимальная конструкция должна основываться на тщательной характеристике как гидродинамики, так и кинематики рыбы. [21] [27] [28] Наконец, нельзя игнорировать практические последствия инженерного проектирования, в то время как прочное понимание типологии турбулентности является основным требованием для любой успешной обработки границ, способствующей проходу рыбы вверх по течению. [29]

Смотрите также

Цитаты

  1. ^ «Что такое рыбоход?». Мичиган: Департамент природных ресурсов Мичигана . Получено 27 апреля 2012 г.
  2. ^ Мейсон, Уильям П. "Тайлер против Уилкинсона". Открыть книгу дел . Библиотека юридической школы Гарварда . Получено 30 августа 2023 г.
  3. ^ "Джеймс Смит (1789-1850) - Путеводитель Грейс".
  4. ↑ Марио Терио, Великие морские изобретения 1833–1950 , Goose Lane, 2001, стр. 45
  5. ^ "33 US Code § 608 - Строительство рыбоходов". LII / Институт юридической информации .
  6. ^ Управление по оценке технологий Вашингтон, округ Колумбия (1995) Технологии прохода рыбы: защита на гидроэнергетических объектах Diana Publishing, ISBN 1-4289-2016-1 . 
  7. ^ "Как рыбы поднимаются". Canal and River Trust. 22 декабря 2020 г. Архивировано из оригинала 26 января 2021 г.
  8. ^ "2013 Connecticut River Migratory Fish". Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США . Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США . Получено 25 октября 2016 г.
  9. ^ Aadland, Luther P. (2010). Воссоединение рек: проектирование естественных каналов при ликвидации плотин и проходе рыб. Департамент природных ресурсов Миннесоты.
  10. ^ Сильва, С.; Лоури, М.; Макайя-Солис, К.; Байатт, Б.; Лукас, М.К. (2017). «Могут ли навигационные шлюзы использоваться для помощи мигрирующим рыбам с плохими плавательными способностями проходить приливные заграждения? Тест с миногами». Экологическая инженерия . 102 : 291–302. Bibcode : 2017EcEng.102..291S. doi : 10.1016/j.ecoleng.2017.02.027 .
  11. ^ Quaranta, E.; Katopodis, C.; Revelli, R.; Comoglio, C (2017). «Сравнение полей турбулентного потока и соответствующая пригодность для прохода рыбы стандартного и упрощенного рыбохода с вертикальными щелями с низким градиентом» (PDF) . River Research and Applications . 33 (8): 1295–1305. Bibcode :2017RivRA..33.1295Q. doi :10.1002/rra.3193. S2CID  134135405.
  12. ^ «Лосось-пушка» стреляет рыбой через плотины со скоростью 22 мили в час 13 августа 2014 г. www.youtube.com , дата обращения 15 января 2022 г.
  13. ^ «Whoosh: «Лосось-пушка» стреляет рыбой вверх по течению на нерест». www.livescience.com . 13 ноября 2014 г. . Получено 16 января 2022 г. .
  14. ^ «Что такое «лосось-пушка» и как к ней относятся рыбы?». The Guardian . 15 августа 2019 г. Получено 16 января 2022 г.
  15. ^ Вуд, Эмма (2005). "Power from the Glens" (PDF) . Scottish and Southern Energy. стр. 8. Архивировано из оригинала (PDF) 18 октября 2007 г.
  16. ^ Майрхофер, Бернхард (2024). «Первые результаты мониторинга и опыт эксплуатации нового типа рыбохода» (PDF) . Energetyka Wodna . С. 44–46.[ мертвая ссылка ‍ ]
  17. ^ Майрхофер, Бернхард (2024). «Fishcon-Schleuse ermöglicht Fischauf- und-abstieg». Вассеркрафт и Энергия . 3/2024: 29–39.
  18. ^ Уолдман, Джон. «Заблокированная миграция: лестничные клетки для рыб на плотинах США неэффективны». Yale Environment 360. Йельская школа лесного хозяйства и наук об окружающей среде . Получено 18 марта 2016 г.
  19. ^ Крафт, Эми (20 февраля 2013 г.). «Битва вверх по течению: рыбы сторонятся современных проходов через плотины, что способствует снижению численности населения». Scientific American . Получено 18 марта 2016 г.
  20. ^ Katopodis, C.; Gervais, R. (2016). «База данных и анализ показателей плавания рыб». Исследовательский документ DFO CSAS № 2016/002, Канадский научный консультативный секретариат, Fisheries and Oceans Canada, Оттава, Канада : 1–550.
  21. ^ ab Wang, H.; Chanson, H. (2017). «Как лучшее понимание взаимодействия рыбы и гидродинамики может улучшить проход рыбы вверх по течению в водопропускных трубах». Отчет об исследованиях в области гражданского строительства № CE162 : 1–43.
  22. ^ Чансон, Х. (2004). Гидравлика потока в открытом канале: Введение . Butterworth-Heinemann, 2-е издание, Оксфорд, Великобритания. ISBN 978-0-7506-5978-9.
  23. ^ Олсен, А.; Туллис, Б. (2013). «Лабораторное исследование проходимости рыб и пропускной способности водопропускных труб с перегородками и скользящей облицовкой». Журнал гидравлической инженерии . 139 (4): 424–432. doi :10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000697. ISSN  0733-9429.
  24. ^ Chanson, H. ; Uys, W. (2016). «Конструкции перегородок для облегчения прохода рыбы в коробчатых водопропускных трубах: предварительное исследование». 6-й Международный симпозиум IAHR по гидравлическим сооружениям, Гидравлические сооружения и управление водными системами : 295–304. doi : 10.15142/T300628160828 . ISBN 978-1-884575-75-4.
  25. ^ Cabonce, J.; Fernando, R.; Wang, H.; Chanson, H. (2017). Использование треугольных перегородок для облегчения прохода рыбы вверх по течению в коробчатых водопропускных трубах: физическое моделирование. Отчет о гидравлической модели № CH107/17, Школа гражданского строительства, Университет Квинсленда, Брисбен, Австралия, 130 страниц. ISBN 978-1-74272-186-6.
  26. ^ Ларинье, М. (2002). «Проход рыбы через водопропускные трубы, каменные плотины и устьевые препятствия». Французский бюллетень Pêche et de la Piscicultural . 364 (18): 119–134. дои : 10.1051/kmae/2002097 .
  27. ^ Ван, Х.; Чансон, Х. (2017). «Системы перегородок для облегчения прохода рыбы вверх по течению в стандартных прямоугольных водопропускных трубах: как насчет взаимодействия рыбы и турбулентности?». 37-й Всемирный конгресс IAHR, IAHR и USAINS, Куала-Лумпур, Малайзия . 3 : 2586–2595.
  28. ^ Ван, Х.; Чансон, Х. (2018). «Моделирование прохода рыбы вверх по течению в стандартных коробчатых водопропускных трубах: взаимодействие между турбулентностью, кинематикой рыб и энергетикой» (PDF) . River Research and Applications . 34 (3): 244–252. Bibcode :2018RivRA..34..244W. doi : 10.1002/rra.3245 .
  29. ^ Чансон, Х. (2019). «Использование пограничного слоя для восстановления связности местообитаний и популяций рыб. Инженерное обсуждение» (PDF) . Экологическая инженерия . 141 (105613): 105613. Bibcode : 2019EcEng.14105613C. doi : 10.1016/j.ecoleng.2019.105613. S2CID  207901913.

Общие и цитируемые ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Рыболовная лестница».