stringtranslate.com

Рыбная лестница

Рыболовная лестница из бассейна и плотины на плотине Бонневиль на реке Колумбия
Видео рыбного пути с дрона в Эстонии, на реке Ягала
Знак безопасности рыбной лестницы FERC

Рыболовная лестница , также известная как рыбоход , рыбоход , рыбоход или рыбопушка, представляет собой сооружение на искусственных и естественных барьерах (таких как плотины , шлюзы и водопады ) или вокруг них, облегчающее естественную миграцию проходных рыб , а также перемещение рыб. потамодромные виды. [1] Большинство рыбоходов позволяют рыбе обходить барьеры, плавая и прыгая по относительно низким ступеням (отсюда и термин « лестница ») в воду на другой стороне. Скорость воды, падающей по ступеням, должна быть достаточно велика, чтобы привлечь рыбу к лестнице, но она не может быть настолько велика, чтобы смывать рыбу обратно по течению или истощать ее до невозможности продолжать путь вверх по реке.

История

Денил Фишвей на Салмон-Крик, Монтана

Письменные сообщения о неровных рыбных путях датируются Францией 17-го века, где пучки ветвей использовались, чтобы делать ступеньки в крутых каналах, чтобы обойти препятствия.

Строительство в 1714 году старого канала в обход плотины, «первоначально созданного для прохода рыбы вверх и вниз по реке», упоминается в деле Окружного суда США 1823 года «Тайлер против Уилкинсона». Этот пример появился раньше, чем рыбная лестница 1880 года на водопаде Потуксет. Канал 1714 года «совершенно не подходил для этой цели», и в 1730 году на его месте была построена мельница. Использование канала и мельницы стало важным судебным делом в водном законодательстве США. [2]

Лестница для лосося для бассейна и плотины была построена примерно в 1830 году Джеймсом Смитом, шотландским инженером на реке Тейт, недалеко от Динстона, Пертшир в Шотландии. И плотина, и лестница для лосося существуют сегодня, 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 в обход плотины на своем водяном лесопилке. [4] В 1852–1854 годах в графстве Слайго в Ирландии был построен рыбный перевал Баллисодэр, чтобы привлечь лосося в реку, которая не поддерживала рыболовство. В 1880 году в Род-Айленде , США, на плотине Потуксет-Фолс была построена первая рыбоходная лестница . Лестницу сняли в 1924 году, когда власти города Провиденс заменили деревянную плотину бетонной .

По мере наступления индустриальной эпохи плотины и другие речные препятствия становились все более крупными и распространенными, что привело к необходимости создания эффективных обходных путей для рыбы. [5]

Типы

Бассейн и плотина
Один из старейших стилей рыбных лестниц. Он использует серию небольших плотин и бассейнов одинаковой длины, чтобы создать длинный наклонный канал, по которому рыба может обходить препятствие. Канал действует как фиксированный шлюз , постепенно понижающий уровень воды; Чтобы направиться вверх по течению, рыба должна перепрыгивать из ящика в ящик по лестнице.
Рыбоход с перегородкой
Использует ряд симметричных близко расположенных перегородок в канале, чтобы перенаправить поток воды, позволяя рыбе плавать вокруг барьера. Отбойные рыбоходы не обязательно должны иметь зоны отдыха, хотя можно предусмотреть бассейны, чтобы обеспечить зону отдыха или уменьшить скорость потока. Такие рыбоходы могут быть построены с отводами , чтобы минимизировать пространство, необходимое для их строительства. Перегородки бывают самых разных дизайнов. Наиболее распространенной конструкцией является проход Ларинье, названный в честь французского инженера, который их спроектировал. Они подходят для ловли крупной рыбы, а также лососевых рыб, и могут быть достаточно большими, чтобы их можно было использовать на каноэ. [6] Первоначальная конструкция рыбохода Денила была разработана в 1909 году бельгийским учёным Г. Денилом; с тех пор он был скорректирован и адаптирован во многих отношениях. Например, Alaskan Steeppass представляет собой модульный сборный вариант Denil-fishway, первоначально разработанный для отдаленных районов Аляски . В рамках проекта Maitai на нескольких водных путях в Нельсоне , Новая Зеландия, были установлены перегородки , чтобы улучшить проход рыбы в рамках общего восстановления окружающей среды.
Рыбоподъемник (или рыбоподъемник)
Отличается от конструкции лестницы, предоставляя своего рода лифт для перевозки рыбы через барьер. Он хорошо подходит для высоких барьеров. С помощью рыбоподъемника рыба плывет в зону сбора у основания препятствия. Когда в зоне сбора накапливается достаточное количество рыбы, ее помещают в бункер, который уносит ее в желоб, впадающий в реку над барьером. Например, на реке Коннектикут два рыбоподъемника поднимают до 500 рыб одновременно на высоту 52 фута (15,85 м), чтобы очистить плотину Холиок . В 2013 году элеватор перевез более 400 тысяч рыб. [7]
Рыбоход со скальным пандусом
Использует большие камни и бревна для создания бассейнов и небольших водопадов, имитирующих естественные структуры. Из-за длины канала, необходимого для лестницы, такие конструкции наиболее подходят для относительно коротких барьеров. Они имеют значительное преимущество в том, что могут обеспечить среду нереста рыбы. [8]
Вертикально-щелевой рыбопроход
Похожа на систему «бассейн и плотина», за исключением того, что в каждой «плотине» есть узкая щель возле стенки канала. Это позволяет рыбе плыть против течения, не перепрыгивая через препятствия. Рыбоходы с вертикальными щелями также достаточно хорошо справляются с сезонными колебаниями уровня воды по обе стороны барьера. Недавние исследования показывают, что навигационные шлюзы могут работать как рыбоходы с вертикальными прорезями, чтобы обеспечить расширенный доступ для различных видов биоты, включая плохих пловцов. [9] [10]
Сифон для рыбы
Позволяет установить проход параллельно водотоку и использовать для соединения двух водотоков. В проходе используется 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 его в воду назначения. Первоначально система была разработана компанией Whooshh из Белвью, штат Вашингтон, для безопасной перевозки яблок. [11] [12] [13]
Борланд Фиш Лифт
Это похоже на шлюзовой канал. На нижнем конце препятствия рыба привлекается в накопительный бассейн за счет оттока воды через шлюзовой затвор. Через определенные промежутки времени ворота закрываются, и вода с верхнего уровня заполняет накопительный бассейн и наклонную шахту, поднимая рыбу на верхний уровень. Когда шахта заполняется, на верхнем уровне открывается шлюз, позволяющий рыбе продолжить путь вверх по течению. Затем верхний шлюз закрывается, и шахта опорожняется, и процесс возобновляется. В Шотландии было построено несколько рыбоподъемников Borland, связанных с плотинами гидроэлектростанций, в том числе один на плотине Айгас на реке Боль . [14]

Эффективность

Эта рыба не смогла пройти в узкое отверстие рыбной лестницы в Акерсельве , Норвегия.

Рыболовные лестницы имеют неоднозначную эффективность. Они различаются по эффективности для разных типов видов: одно исследование показало, что только три процента американских шад проходят через все рыбные лестницы на пути к нерестилищу. [15] Эффективность зависит от плавательных способностей вида рыб, а также от того, как рыба движется вверх и вниз по течению. Например, рыбоход, спроектированный таким образом, чтобы позволить рыбе проходить вверх по течению, может не обеспечивать проход вниз по течению. [16] Рыбные ходы не всегда работают. На практике проблемой является сопоставление данных о плавательных качествах с гидродинамическими измерениями. [17] [18] В тестах по плаванию редко используется один и тот же протокол, и результатом являются либо измерения 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 по сопоставлению гидродинамических измерений и данных о плавательных результатах.

Водопропускные трубы

За последние три десятилетия [ когда? ] было признано экологическое воздействие водопропускных труб на естественные ручьи и реки. Хотя пропускная способность водопропускной трубы определяется гидрологическими и гидротехническими соображениями, [19] это часто приводит к большим скоростям в стволе, что может препятствовать прохождению рыбы.

Вдоль обратной стороны ствола могут быть установлены перегородки, что станет альтернативой, безопасной для рыбы. [20] [21] [22] При низком расходе перегородки уменьшают скорость потока и увеличивают глубину воды, чтобы облегчить проход рыбы. При больших расходах перегородки вызывают более низкие местные скорости и создают области рециркуляции. Однако перегородки могут резко снизить пропускную способность водопропускной трубы для данного притока, [23] , тем самым существенно увеличивая общую стоимость конструкции водопропускной трубы для достижения того же расчетного расхода и притока. Считается, что взаимодействие рыбы и турбулентности может способствовать миграции вверх по течению, хотя оптимальная конструкция должна основываться на тщательном описании как гидродинамики, так и кинематики рыбы. [18] [24] [25] Наконец, нельзя игнорировать практические последствия инженерного проектирования, в то время как четкое понимание типологии турбулентности является основным требованием для любой успешной обработки границ, способствующей проходу рыбы вверх по течению. [26]

Смотрите также

Цитаты

  1. ^ «Что такое рыбная лестница?». Мичиган: Департамент природных ресурсов штата Мичиган . Проверено 27 апреля 2012 г.
  2. ^ Мейсон, Уильям П. «Тайлер против Уилкинсона». Откройте книгу дел . Библиотека Гарвардской школы права . Проверено 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. ^ Офис оценки технологий, Вашингтон, округ Колумбия (1995) Технологии прохождения рыбы: защита на гидроэнергетических объектах Diana Publishing, ISBN 1-4289-2016-1 . 
  6. ^ «Как лазают рыбы». Канал и Речной трест. 22 декабря 2020 года. Архивировано из оригинала 26 января 2021 года.
  7. ^ «Перелетная рыба реки Коннектикут, 2013 г.» . Служба охраны рыбы и дикой природы США . Служба охраны рыбы и дикой природы США . Проверено 25 октября 2016 г.
  8. ^ Адланд, Лютер П. (2010). Воссоединение рек: проектирование естественных каналов при сносе плотин и проходе рыбы. Департамент природных ресурсов Миннесоты.
  9. ^ Сильва, С.; Лоури, М.; Макайя-Солис, К.; Байатт, Б.; Лукас, MC (2017). «Можно ли использовать навигационные шлюзы, чтобы помочь мигрирующим рыбам с плохими плавательными способностями преодолевать приливные заграждения? Тест с миногами». Экологическая инженерия . 102 : 291–302. дои : 10.1016/j.ecoleng.2017.02.027 .
  10. ^ Куаранта, Э.; Катоподис, К.; Ревелли, Р.; Комольо, К (2017). «Сравнение поля турбулентного потока и связанная с ним пригодность для прохода рыбы стандартного и упрощенного малоградиентного рыбохода с вертикальными щелями» (PDF) . Речные исследования и приложения . 33 (8): 1295–1305. Бибкод : 2017RivRA..33.1295Q. дои : 10.1002/rra.3193. S2CID  134135405.
  11. ^ «Лососевая пушка» стреляет рыбой над плотинами со скоростью 22 мили в час, 13 августа 2014 г. , www.youtube.com , по состоянию на 15 января 2022 г.
  12. ^ «Свист: «Лососевая пушка» стреляет в рыбу вверх по течению на нерест» . www.livescience.com . 13 ноября 2014 года . Проверено 16 января 2022 г.
  13. ^ «Что такое «лососевая пушка» и как к ней относятся рыбы?» Хранитель . 15 августа 2019 года . Проверено 16 января 2022 г.
  14. ^ Вуд, Эмма (2005). «Сила из Гленса» (PDF) . Шотландская и южная энергетика. п. 8. Архивировано из оригинала (PDF) 18 октября 2007 г.
  15. ^ Уолдман, Джон. «Блокированная миграция: рыбные лестницы на плотинах США неэффективны». Йельский университет окружающей среды 360 . Йельская школа лесного хозяйства и наук об окружающей среде . Проверено 18 марта 2016 г.
  16. ↑ Крафт, Эми (20 февраля 2013 г.). «Битва вверх по течению: рыбы избегают проходов современных плотин, способствуя сокращению численности населения». Научный американец . Проверено 18 марта 2016 г.
  17. ^ Катоподис, К.; Жерве, Р. (2016). «База данных и анализ эффективности плавания рыб». Исследовательский документ DFO CSAS № 2016/002, Канадский научный консультативный секретариат, Рыбное хозяйство и океаны Канады, Оттава, Канада : 1–550.
  18. ^ Аб Ван, Х.; Шансон, Х. (2017). «Как лучшее понимание взаимодействия рыбы и гидродинамики может улучшить проход рыбы вверх по водопропускным трубам». Отчет об исследованиях в области гражданского строительства № CE162 : 1–43.
  19. ^ Шансон, Х. (2004). Гидравлика течения в открытом канале: Введение . Баттерворт-Хайнеманн, 2-е издание, Оксфорд, Великобритания. ISBN 978-0-7506-5978-9.
  20. ^ Олсен, А.; Таллис, Б. (2013). «Лабораторное исследование проходимости и пропускной способности рыбы в водопропускных трубах со скользящей облицовкой и перегородками». Журнал гидротехники . 139 (4): 424–432. doi : 10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000697. ISSN  0733-9429.
  21. ^ Шансон, Х .; Уйс, В. (2016). «Конструкции перегородок для облегчения прохода рыбы в коробчатых водопропускных трубах: предварительное исследование». 6-й Международный симпозиум IAHR по гидротехническим сооружениям, гидротехническим сооружениям и управлению водными системами : 295–304. дои : 10.15142/T300628160828 . ISBN 978-1-884575-75-4.
  22. ^ Кабонсе, Дж.; Фернандо, Р.; Ван, Х.; Шансон, Х. (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.
  23. ^ 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 .
  24. ^ Ван, Х.; Шансон, Х. (2017). «Системы перегородок для облегчения прохода рыбы вверх по течению в стандартных коробчатых водопропускных трубах: как насчет взаимодействия рыбы и турбулентности?». 37-й Всемирный конгресс IAHR, IAHR и USAINS, Куала-Лумпур, Малайзия . 3 : 2586–2595.
  25. ^ Ван, Х.; Шансон, Х. (2018). «Моделирование прохода рыбы вверх по течению в стандартных прямоугольных водопропускных трубах: взаимодействие турбулентности, кинематики рыбы и энергетики» (PDF) . Речные исследования и приложения . 34 (3): 244–252. Бибкод : 2018RivRA..34..244W. дои : 10.1002/rra.3245 .
  26. ^ Шансон, Х. (2019). «Использование пограничного слоя для восстановления связи мест обитания и популяций рыб. Инженерная дискуссия» (PDF) . Экологическая инженерия . 141 (105613): 105613. doi :10.1016/j.ecoleng.2019.105613. S2CID  207901913.

Общие и цитируемые ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Рыбной лестницы.