Гидравлические рыбоподъемники строят в высоконапорных плотинах для пропуска производителей рыб из нижнего бьефа в верхний бьеф гидроузла с помощью побуждающих устройств.
Они бывают однониточными — с одним входным лотком и двухниточными — с двумя входными лотками.
В СССР построено три гидравлических рыбоподъемника: Цимлянский, Волгоградский и Волховский. Принцип их работы состоит в том, что производители рыб, привлеченные потоком воды, выходящим из подходного лотка, проходят в него с помощью побудительной решетки, перемещаются в шахту, заполненную водой. Затем рыба принудительно переводится в верхний бьеф плотины.
Рыбоподъемники предназначены в основном для пропуска проходных осетровых рыб, сельди и сига. Но они пропускают также белорыбицу, сазана, леща, судака, рыбца, чехонь и др.
Цимлянский однониточный рыбоподъемник. Рыбоподъемник построен в 1955 г. на р. Дон в теле плотины транспортно-энергетического Цимлянского гидроузла для пропуска проходных рыб: осетровых, сельди, рыбца.
Рыбоподъемник однониточный, с побуждающими рыбоустройствами, построен в раздельном бьефе между зданием ГЭС и водосливной плотиной и состоит из:
- низового входного лотка шириной 6 м, длиной до входа в садок 110 м, с глубиной воды 6,5 X 13,6 м;
- садка размером 5Х 18 м с регулирующим клапаном и побудительной решеткой; садок является продолжением низового входного лотка и соединен с шахтой, глубина воды в нем равна 4,2—11,6 м;
- вертикальной шахты размером 7 X 5 м, высотой 36,8 м с горизонтальной побуждающей металлической решеткой;
- верхнего выходного лотка шириной 6 м, длиной 65 м, с глубиной воды 2—7 м;
- турбинного гидроагрегата мощностью 4000 кВт, через который пропускается 25 м3/с воды для привлечения рыбы;
- пульта управления.
Низовой входной лоток размещен в раздельном пирсе и выдвинут в нижний бьеф. На входе в лоток установлен регулирующий плоский сдвоенный колесный затвор с независимым подъемом каждой секции. Ширина затвора равна 6 м, высота в зависимости от уровня воды в нижнем бьефе 3,2—6,5 м. Сдвоенный затвор предназначен для регулирования скорости течения воды на выходе из лотка и создания условий для захода рыбы, идущей в верхних или нижних слоях воды.
Скорость течения во входном отверстии низового лотка в зависимости от работы турбины гидроагрегата до 1,2 м/с, кроме того, она может регулироваться колесным затвором.
При полном расходе воды (25 м3/с) скорость течения (0,4—1 м/с) изменяется от отметки горизонта воды нижнего бьефа. Вода поступает в низовой лоток через затвор всасывающей трубы турбин по водоводам шахты и через предохранительную решетку в наклонной части дна у входа в садок. Для привлечения рыбы в садок через отверстия в дне поступает вода, подача которой регулируется с помощью клапана.
Для направления рыбы из садка в шахту установлена побудительная передвижная металлическая решетка, укрепленная на металлическом каркасе на колесах с ребордами, которые перемещаются по рельсам в горизонтальном направлении до стенки шахты.
При входе рыбы в садок побудительная решетка приподнимается, по мере накопления рыбы в садке опускается и, передвигаясь вдоль лотка, направляет рыбу в шахту.
При подтягивании побудительной решетки к стенке шахты поднимается затвор нижнего бьефа и рыба попадает в шахту, после чего затвор закрывается, побудительная решетка поднимается и возвращается к началу садка.
Шахта подъемника расположена в башне у низовой стены машинного зала электростанции. После закрытия затвора нижнего бьефа шахта наполняется водой из верхнего бьефа через две трубы диаметром 400 мм, которые направлены навстречу одна другой у дна шахты, что частично гасит поток воды. Через эти же трубы подается вода в садок, и при открытом нижнем затворе в нем создается ток воды со скоростью 0,1—0,2 м/с, который привлекает рыбу в шахту. На дне шахты расположена подвижная горизонтальная металлическая решетка, имеющая наклон в сторону верхнего бьефа.
По мере наполнения шахты водой решетка при помощи поплавкового устройства синхронно поднимается, побуждая рыбу двигаться вверх. Над решеткой всегда устанавливается уровень воды 3 м. Подъемные механизмы и пульт управления размещены наверху в башне.
Когда уровень воды в шахте сравняется с уровнем верхнего бьефа водохранилища, подача воды прекращается и открывается выходное отверстие шахты, которое перекрыто рабочим затвором верхнего бьефа высотой 3 м. После открытия затвора решетка продолжает подниматься и, выходя из воды несколько выше порога выходного отверстия, направляет рыбу в верхний лоток.
Сброс воды из шахты производится в нижний бьеф через трубу диаметром 600 мм.
Выходной лоток длиной 65 м проходит частично (29 м) в пределах здания ГЭС, а остальная часть его — по верховому пирсу. Из лотка рыба выходит в верхний бьеф через выходные отверстия, направленные в сторону водосливной плотины. В стенках лотка в 10 м от шахты расположены отверстия труб, через которые вода подается в шахту. В 1958 г. в нижнем бьефе от низового лотка к левому берегу установлен электрорыбозаградитель для преграждения подхода рыбы к зданию ГЭС, который не функционировал из-за недостатков в его конструкции и в 1959 г. демонтирован. Весь цикл пропуска рыбы автоматизирован и продолжается 2,5—3 ч. Управление рыбоподъемником сосредоточено на пульте управления.
Рыбоподъемник действует с 1955 г. ежегодно с апреля по ноябрь. Осетровые заходили в рыбоподъемник единичными экземплярами. Сельдь не заходила, хотя в большом количестве подходила к гидроузлу. По рыбоподъемнику проходят в основном лещ, сазан, чехонь, сом и др.
В целях повышения эффективности рыбоподъемника с 1965 по 1972 г. осуществлена его реконструкция. Улучшена система привлечения рыбы в рыбонакопительный лоток, увеличена площадь захвата рыбы побудительной решеткой в подходном канале (рыбонакопительном лотке). Однако после реконструкции подход производителей проходных рыб к Цимлянскому гидроузлу почти прекратился в связи со строительством на нижнем участке Дона низконапорных гидроузлов: Кочетовского, Николаевского и Константиновского, преграждающих проход осетровых и других проходных рыб. Рыбопропускные сооружения этих гидроузлов еще находятся в стадии освоения.
Цимлянский рыбоподъемник находится в ведении Дирекции по эксплуатации Цимлянского гидроузла. Контроль за режимом пропуска рыбы осуществляет Ихтиологическая служба Цимлянскрыбвода.
Волгоградский рыбоподъемник. Волгоградский гидравлический рыбоподъемник построен в 1961 г. в теле плотины Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС и расположен между зданием ГЭС и водосливной плотиной, во втором пролете от здания ГЭС. Он предназначен для пропуска осетра, белуги, севрюги, белорыбицы, сельди и других рыб. Рыбоподъемник имеет две камеры, внутри которых устроены побуждающие рыбу устройства, и состоит из:
двухниточного низового лотка шириной 8,5 м, длиной 85,2 м, идущего со стороны нижнего бьефа до входа в вертикальную шахту; высота стенок 19,9 м, глубина воды 5,7—14,4 м;
двух вертикальных шахт размером 8,5X5X36,9 м (глубиной воды 30,4 м) с горизонтальной и вертикальной побуждающими металлическими решетками; шахты объединены с блоком турбинного агрегата, создающего ток воды через низ шахты в низовой лоток;
верхового однониточного лотка размером 100 X 12 — 8 м с тремя окнами (4,8 X 5,5 м) в продольной стенке со стороны водосливной плотины;
турбинного агрегата мощностью 11 тыс. кВт, через который пропускается 75 м3/с воды, идущей в низовой лоток для привлечения рыбы;
пульта управления.
Низовой лоток, открытый сверху, выдвинут в нижний бьеф на 85 м от стенки шахты и разделен на две нитки стенкой толщиной 3 м. На входе установлено ремонтное шандорное заграждение. По верху стенок лотка уложены пути для тележки побудительной решетки, которая движется со скоростью 6 м/с по лотку от входа до вертикальной стенки шахты, заставляя рыбу заходить в нее. Решетка может занимать горизонтальное положение при обратном движении. Шахты разделены между собой стенкой толщиной 3 м. Со стороны нижнего бьефа каждая шахта снабжена затвором для поддержания уровня воды в шахте на уровне верхнего бьефа.
Маневрирование затвором осуществляется с помощью канатных механизмов. При опускании затвора одновременно поворачивается решетка, установленная на затворе, которая движется в сторону шахты, вынуждая рыбу заходить в нее.
Внутри каждой шахты имеется горизонтальная побудительная решетка. Принцип действия решетки и шахты такой же, как на Цимлянском рыбоподъемнике.
Для создания в низовом лотке скоростей течения в межпаводковый период до 1,2 м/с для привлечения рыбы необходим расход воды 75 м3/с. Этот расход пропускается через гидроагрегат мощностью 11 тыс. кВт.
Рыба, прошедшая через шлюз, выходит в верхний бьеф по лотку, примыкающему к блоку агрегата и состоящему из двухсекционного железобетонного пирса длиной 65 м, высотой 28 м, шириной по основанию 21 м, поверху — 15 м. Безнапорный верховой лоток шириной в свету 12 м имеет две продольные и одну торцовую стенки толщиной по 1,5 м, в которых имеются окна для выхода рыбы в верхний бьеф. По лотку создаются скорости 0,1 м/с, способствующие движению рыбы к выходу в верхний бьеф.
Рыбоподъемник имеет следующие преимущества:
имеется открытый вход низового лотка;
на входе в лоток и на всем пути хода рыбы до шахты создается непрерывный прямолинейный ток воды со скоростями 0,8—1,2 м/с;
двухниточной конструкцией обеспечивается непрерывность пропуска рыбы, что достигается чередованием шлюзования.
Цикл шлюзования рыбы производится в следующей последовательности:
вода из гидротурбины поступает через шахту в одну из ниток низового лотка и создает скорости, привлекающие рыбу к заходу в лоток и продвижению по лотку к шахте; продолжительность сброса воды по лотку составляет 30 мин и зависит от концентрации рыбы в нижнем бьефе;
после этого в течение 1 мин опускается побудительная решетка низового лотка, которая движется по лотку в течение 12 мин; сброс воды по лотку прекращается при подходе решетки к низовому затвору шахты;
через водоводы в течение 12 мин шахта заполняется водой до уровня верхнего бьефа и одновременно поднимается горизонтальная побудительная решетка;
одновременно с открытием верхнего затвора шахты движется вертикальная побудительная решетка, направляющая рыбу в верховой лоток; открытие затвора, движение решетки и выход рыбы происходят в течение 5 мин;
после выхода рыбы происходят опускание верхового затвора и возвращение решетки (3 мин), опорожнение шахты с одновременным опусканием решетки (12 мин), открытие низового затвора шахты, переключение воды от турбины в шахту (3,7 мин) и подъем затвора отсасывающей трубы турбины при переводе сброса воды в другую шахту (2,3 мин).
Цикл шлюзования занимает 1,5—2,0 ч. Управление рыбоподъемником автоматизировано.
В первый год работы рыбоподъемника в августе — сентябре 1961 г. впервые в мировой рыбоводной практике пропущено более 8 тыс. производителей осетровых. В отдельные дни за одно шлюзование пропускалось более 300 осетров, в том числе 75 % в ночное время.
Пропускаемые рыбы не повреждались, у них сохранялось хорошее физиологическое состояние. Они эффективно размножались в Волгоградском водохранилище. Скатывающаяся в нижний бьеф молодь в возрасте от 1 до 3 лет отличалась хорошей упитанностью.
Рыбоподъемник находится в ведении Дирекции по эксплуатации Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС. Контроль за режимом пропуска рыбы через рыбоподъемник осуществляет Ихтиологическая служба Нижневолжскрыбвода.
После сооружения на р. Волге выше Волгоградского водохранилища Саратовского гидроузла Волгоградское водохранилище находится в подпоре, что вызвало значительное изменение условий для размножения осетровых рыб. На нерестилищах повысился уровень воды. Они заилились и в основном потеряли свое значение. В связи с этим по рекомендации рыбохозяйственных научно-исследовательских институтов пропуск производителей осетровых рыб был значительно уменьшен путем полного прекращения работы Волгоградского рыбоподъемника в ночное время, наиболее эффективное для продвижения осетровых.
Таким образом, в дневное время суток пропускаются в основном сельдь и частиковые рыбы, которые продолжают размножаться в водохранилище.
Волховский рыбоподъемник. Он построен в теле плотины Волховского гидроузла по типу Волгоградского гидравлического рыбоподъемника в 1976 г. после того, как было установлено, что сооруженный в 1927 г. Волховский рыбоход лоткового типа для пропуска волховского сига малоэффективен из-за конструктивных недостатков.
Отсутствие пропуска производителей сига через плотину Волховской ГЭС привело к тому, что производители не достигали нерестилищ в верховье р. Волхов и волховский сиг оказался на грани полного исчезновения.
Через Волховский рыбоподъемник проходило незначительное количество производителей: в 1976 — 58 шт., в 1977 г. — 250, в 1978 г. — 330. Эти производители достигают нерестилищ и успешно размножаются, что позволяет надеяться на восстановление запасов этого ценного вида рыб.
Рыбоподъемник находится в ведении Дирекции по эксплуатации Волховского гидроузла. Контроль за режимом пропуска рыбы по рыбоподъемнику осуществляет Ихтиологическая служба Севзапрыбвода.