автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Импульсное гидродинамическое рыбозащитное устройство машинных водозаборов с расходом до 0,5 м3/с

На правах рукоп)

ХЕЦУРИАНИ ЕЛГУДЖА ДЕМУРОВИЧ

ИМПУЛЬСНОЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО МАШИННЫХ ВОДОЗАБОРОВ С РАСХОДОМ ДО 0,5 м3/с

05.23.07 — «Гидротехническое строительство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 2006

Г.—

Работа выполнена на кафедре «Гидротехнические сооружения» ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Михеев Павел Александрович

Официальные оппоненты: — доктор технических наук, профессор

Анахаев Кошкинбай Назирович; - кандидат технических наук Эрслер Александр Львович

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Кубанский государственный

Защита состоится « 29 » сентября 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.02 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу:

346428, г. Новочеркасск, Ростовская область, ул. Пушкинская, 111,

НГМА, ауд. 339 (код 86352 факс 4-51-64)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО НГМА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан « 29 » августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

аграрный университет» (КубГАУ), г. Краснодар

канд. техн. наук, доцент

Лапшенкова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Использование водных ресурсов для различных хозяйственных целей связано со строительством водозаборных сооружений и изъятием из поверхностных водоисточников значительных объемов воды. В настоящее время на территории Российской Федерации учтено около 7,1 тысяч водозаборов суммарной производительностью более 11,5 тыс. м3/с. Как показывает практика, многие из них оказывают отрицательное влияние на водные биоценозы, в том числе и ихтиофауну. По данным органов рыбоохраны за последние пять лет по выявленным нарушениям правил защиты рыб расчетный ущерб рыбному хозяйству только от одного водозабора составляет от 102 до 1360 тыс. руб. в год или в среднем 24,8 тыс. руб. на 1 м3/с забираемой воды. Исследования в бассейнах рек Волги, Дона, Кубани и др. свидетельствуют, что водные экосистемы испытывают весьма высокую нагрузку, а отдельные ценные виды рыб находятся на грани исчезновения и требуют чрезвычайных мер по их спасению. Данные обстоятельства свидетельствуют о необходимости разработки широкого круга мероприятий по охране рыбных запасов и, прежде всего, мер по защите рыб при организации водоотбора.

При разработке мероприятий по охране ихтиофауны внутренних водоемов страны по-прежнему актуальными остаются создание, проектирование и использование рыбозащитных устройств, соответствующих современным требованиям экологической безопасности, имеющих высокую рыбозащит-ную эффективность и техническую надежность. На решение этой проблемы и направлена настоящая работа, которая является результатом исследований, выполненных в рамках Республиканской (федеральной) целевой научно-технической программы (проблема 3.11/37.0 «Разработать новые высокоэффективные технологии и конструктивные решения по сохранению рыбных запасов в источниках орошения»), Федеральной программы развития рыбного хозяйства РФ "Рыба", отраслевых планов НИР комитета по рыболовству

МСХ РФ и направления научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».

Целью исследований является разработка, исследование и обоснование конструкции импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства машинных водозаборов производительностью до 0,5 м3/с.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи'.

- разработать и обосновать конструкцию импульсного рыбозащитного устройства (РЗУ) для различных условий забора воды из водоисточников;

- изготовить опытные образцы устройства на расход до 0,5 м3/с, выполнить лабораторные и натурные исследования по установлению параметров и оценке рыбозащитной эффективности конструкции;

- разработать методику расчета основных параметров импульсного рыбозащитного устройства и его элементов;

- разработать рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства водозаборов различного назначения.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы теории турбулентных струй, математическая теория планирования эксперимента, апробированные методики лабораторных и натурных экспериментов. Биологические исследования по оценке эффективности рыбозащитного устройства выполнялись по методике Главрыбвода с участием биологов КаспНИРХа.

Достоверность научных результатов. Основные положения, выводы и рекомендации научно обоснованы с позиций теории вероятности, математической статистики и моделирования на ЭВМ. Опытные данные научных исследований получены в результате использования общеизвестных методик лабораторных и натурных экспериментов, метрологически аттестованных приборов и стандартного оборудования промышленного изготовления. Достоверность научных выводов подтверждается также их апробацией и исполь-

зованием в производственных условиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

— конструкция импульсного гидродинамического устройства для водозаборов производительностью до 0,5 м3/с;

— методика расчета геометрических и кинематических характеристик импульсного рыбозащитного устройства;

— показатели рыбозащитной эффективности и выживаемости молоди рыб после контакта с РЗУ;

— рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства.

Научная новизна работы заключается в том, что:

— по материалам экспериментальных исследований установлены основные технические и технологические характеристики импульсного рыбозащитного устройства;

— данными натурных исследований на водозаборных сооружениях подтверждены эффективность защиты молоди рыб, превышающая нормативные показатели, а также высокая степень выживаемости рыб после контакта с устройством;

— по результатам теоретических исследований разработана методика расчета параметров импульсного рыбозащитного устройства для различных условий отбора воды.

Практическую ценность работы составили:

— новое техническое решение, а также научно обоснованная методика по расчету и конструированию импульсного рыбозащитного устройства;

— рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства.

Рекомендации по проектированию и эксплуатации РЗУ утверждены НТС ФГУ «Управление «Ростовмелиоводхоз»» для использования на водозаборах области. Рекомендации, методика и техническое решение реализованы в про-

ектной практике института Южводпроект для проектирования рыбозащит-ных сооружений водозаборов мелиоративных систем. Ожидаемый экономический эффект от внедрения импульсного РЗУ в проекте водозабора ОАО «Прогресс» на реке Чир в Ростовской области составил 149,122 тыс. руб.

Личный вклад. Постановка проблемы и реализация задач исследований, теоретические, экспериментальные исследования и их анализ, формулирование итоговых выводов осуществлены лично автором. В проведении гидравлических экспериментальных и натурных исследований принимали участие сотрудники отраслевой лаборатории и студенты НГМА. Биологические исследования по оценке эффективности рыбозащитного устройства выполнялись при личном участии автора совместно с биологами КаспНИРХа.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на заседаниях: Первой международной конференции «Биологические ресурсы Каспийского моря» (Астрахань, 1992 г.); Региональной научно-технической конференции «Проблемы мелиорации и экономики юга России» (Новочеркасск, 1993 г.); Международной конференции «Наукоемкие технологии в мелиорации» (Костяковские чтения) (Москва, 2005 г.), научно-технических конференций НГМА, РосНИИПМ и Южводпроекта (Новочеркасск, 2005-2006 гг.), а также кафедры «Гидротехнические сооружения» НГМА (1992-1994, 2004-2006 гг.).

Публикации. Научные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 работах автора, включая статью в центральной печати, патент на изобретение, рекомендации по проектированию и эксплуатации и учебное пособие для студентов вузов.

Объем и структура работы. Диссертация имеет общий объем 171 страницу машинописного текста, включая 70 рисунков и 13 таблиц, структурно состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 116 наименований и 2 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационного исследования, приведены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ современного состояния разработки и использования рыбозащитных устройств, работающих на основе струевых завес и гидродинамических экранов.

Отмечена роль отечественных и зарубежных ученых в изучении закономерностей ската молоди к местам нагула и механизмов попадания рыб в водозаборы, среди которых И. А. Баранникова, Н. Г. Дегтярева, В. И. Жидови-нов, И. Ф. Ковтун, А. И. Лупандин, Б. П. Мантейфель, Г. М. Мишелович, Л. М. Нусенбаум, Д. С. Павлов, А. М. Пахоруков, В. В. Сатаров, Ю. Н. Сби-кин, В. С. Танасийчук, Л. Г Штаф, I. H. S. Blaxter, W. Dickson, F. R. Harden Jons, H. Howland, В. Howland, A. Meek, L. Scheming и другие.

Анализ литературных источников, результатов биологических исследований отечественных и зарубежных авторов показал, что основной причиной попадания молоди рыб в водозаборные сооружения является отсутствие условий для ориентации их в потоке воды и невозможность сопротивляться течению в непосредственной близости от водоприемных отверстий.

Возможности использования струй различной природы в качестве элементов рыбозащитных устройств исследованы в работах В. П. Боровского,

A. Е. Ващинникова, В. Н. Киселева-Цецхладзе, Ю. М. Колпачкова, Ю. В. Мартинсена, В. Н. Мартышевского, Ю. В. Минкина, П. А. Михеева, Г. С. Муравенко, Л. М. Нусенбаума, Д. С. Павлова, А. М. Пахорукова,

B. В. Петрашкевича, В. Р. Протасова, Г. Я. Сегаля, А. И. Симоненко, В. Е. Синеока, В. М. Синявской, А. Г. Старосельской, С. Н. Тюрюкова, И. И. Рипинского, Вл. Н. Шкура, А. С. Цыпляева, А. Л. Эрслера и других.

В частности, установлено, что молодь рыб при скате стремится избегать

зон активных гидродинамических возмущений, создаваемых различными препятствиями или струей. При этом биологические исследования подтверждают, что струи действуют на рыб как раздражители, которых она избегает, вместе с тем высока значимость динамического фактора воздействия струй, отводящих молодь от зоны всасывания водозаборного сооружения.

Гидравлические и водовоздушные струи нашли широкое применение в качестве вспомогательных (промывных) и основных (рыбозащитных) элементов рыбозащитных сооружений как в комплексе с фильтрующими поверхностями, так и самостоятельно, при этом наиболее эффективны они при использовании в качестве рыбозащитных устройств на водозаборах производительностью до 0,5 м3/с.

Изучение и анализ специальной и патентной литературы показал, что в настоящее время разработано и запатентовано большое количество рыбозащитных устройств, использующих в качестве рабочего органа гидравлические, воздушные или водовоздушные струи, создающие гидродинамические завесы, однако большинство конструкций сложны или малоэффективны, недостаточно изучены или морально устарели, при этом разработки последних лет имеют четкую тенденцию к отказу от фильтрующих водоприемных поверхностей.

Проведенный в главе обзор литературных источников позволил сформулировать основные требования к разработке конструкций рыбозащитных устройств на основе гидродинамических завес, создаваемых с помощью различных струй и отвечающих современным требованиям защиты рыб при водозаборе.

Во второй главе рассмотрены вопросы конструирования и обоснования основных параметров рыбозащитного устройства, основанного на использовании управляющего воздействия на поведение молоди рыб гидродинамических струйных завес.

Основная идея конструкции РЗУ заключается в том, что с помощью сис-

темы струй, создаваемой струеобразователями (флейтами), в зоне всасывающего оголовка водозабора формируется гидродинамическая завеса, пульсирующая за счет вращения струеобразователей вокруг оси всасывания. В силу того, что молодь рыб при контакте со струей получает динамическое воздействие в виде импульса, повторяющегося при прохождении молоди через зону влияния РЗУ в процессе вращения следующего струеобразователя, конструкция получила название «Импульсное гидродинамическое рыбозащитное устройство». Общая схема устройства приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная схема импульсного гидродинамического

рыбозащитного устройства: 1 — всасывающая труба; 2 — напорная труба; 3 — водораспределительная камера; 4 — струеобразователи; 5 — сопла; б — опорные стержни;

7 —диффузор; 8 - ступицы

Устройство устанавливается на всасывающей трубе с помощью уголкового поворота и состоит из диффузора, водораспределителя, струеобразователей с отверстиями. Для жесткости струеобразователи соединены опорными стержнями со ступицей, закрепленной на напорной трубе, с помощью подшипников скольжения.

Рыбозащитное устройство работает следующим образом.

При работающем насосе забираемая вода попадает во всасывающую трубу 1 и поступает потребителю. Часть этой воды из напорной линии при наличии достаточного давления (при отсутствии-возможности создать необходи-

I

мое давление ставится дополнительный насос) по напорной трубе 2 подается к водораспределительной камере 3, закрепленной на напорной трубе 2 с помощью подшипников скольжения как на валу. Из водораспределительной камеры вода поступает в струеобразователи 4 и в виде струй, выходящих из сопел 5, формирует гидродинамическую рыбозащитную завесу. При этом струи, выходя из струеобразователей под определенным углом, за счет нормальной составляющей скорости формируют вокруг оголовка область повышенной турбулентности, а за счет касательной составляющей система струеобразователей, объединенных водораспределительной камерой 3, опорными стержнями 6 и ступицей 8 в единое целое, приводится во вращение вокруг напорной трубы на подшипниках скольжения.

Наиболее сложными и ответственными элементами конструкции рыбоза-щитного устройства являются водораспределительная камера и струеобразователи, в этой связи в главе рассмотрены четыре конструкции водораспределительной камеры (с боковым размещением струеобразователей под углом к оси; с боковым размещением струеобразователей нормально к оси и насадкой для создания встречной струи; с торцевым размещением струеобразователей и встречной насадкой; с торцевым размещением струеобразователей и внутренним обтекателем) и три схемы размещения сопел на струеобразова-теле (линейная; по спирали; комбинированная).

В настоящей работе к исследованиям принят тип устройства — с торцевым креплением струеобразователей без встречной насадки и линейной схемой размещения сопел. Для упрощения изготовления РЗУ криволинейные струеобразователи приняты прямолинейными.

В работе сформулированы задачи исследований и оптимизации параметров указанных элементов и устройства в целом.

На начальном этапе гидравлического расчета рассмотрены основные закономерности формирования скоростного поля в зоне влияния устройства.

Струеобразователь работает как короткий трубопровод, по длине которо-

го происходит отдача расхода. С учетом требований рыбозащиты вдоль струеобразователя необходимо формировать равномерное скоростное поле. В этой связи его диаметр может быть определен с использованием уравнения движения жидкости с переменным расходом вдоль пути в виде

{ 2ё ) Р8 * Я ясо .

где и о - скорость истечения струи из сопел струеобразователя; к - коэффициент, к = (2 — ио / ис0 ); исо и дсо — соответственно скорость и расход воды в струеобразователе.

Для струеобразователя, расположенного наклонно и погруженного под уровень воды, характерным является то, что давление уменьшается по длине и достигает минимального значения в его конце. В главе показано, что разница давлений в начале и конце струеобразователя зависит только от его конструктивных параметров, т.е. от соотношения <осо / , где П0 и (Осо— площадь соответственно отверстий на струеобразователе и поперечного сечения.

В результате решения уравнения (1) манометрическое давление Рм , необходимое для пропуска через отверстия струеобразователя расхода цсо,

Рм..ч\о-(Рс+0,Зб)

где Цсо= 0,6 - коэффициент расхода для отверстий струеобразователя; Рс= 2,8 — коэффициент, принятый для условий коротких трубопроводов с непрерывной равномерной раздачей вдоль пути при отсутствии транзитного расхода с учетом рекомендаций В.В. Смыслова и Ю.М. Константинова.

В главе приводятся расчетные зависимости по определению геометрических параметров РЗУ и его элементов. Исходные данные для расчета РЗУ (расход водозабора, диаметр всасывающей трубы), а также другие величины принимали по рекомендациям, приведенным в диссертации, или определяли расчетом в соответствии с блок-схемой, показанной на рисунке 2.

С ПУСК

Ввод:рвз;£зетЛУ

Рсс-г/кр,- Рс

Мсо.-^о.-ЛиЕ/нт

иирк-зат

Ьгп

П.

^ 2зт

г=1(Н; и0=£со/г; £/0=12,Ом/с

X

С/о =11,о...8,0 м/с

4

X

<?со= С/сОо; <?ВТ= ^со Я со

2 ¿/¡п) /?вк , /*шах

От= (1,6-1,8) гтах

А .

вК ~ ЪРсо '

Гтах =-5- + ^со-5'пРС

РЕ nj.Qf.2g. Р?

Вывод:

■«о;/; ¿ее

С ОСТАНОВКА^)

Рисунок 2 — Блок-схема алгоритма определения параметров импульсного гидродинамического РЗУ

В соответствии с разработанной методикой расчета запроектированы экспериментальные устройства, исследования которых с целью оценки основных геометрических и кинематических характеристик выполнены как в лабораторных, так и натурных условиях.

В третьей главе представлены результаты теоретических исследований по определению частоты вращения струеобразователей, которые выполнены при следующих допущениях: поперечные размеры набегающего потока реки безграничны; скорость набегающего потока значительно меньше скорости истечения из сопел £/м «С/0; коллекторы струеобразователя имеют прямолинейную форму; скорость истечения из сопел одинаковая по их длине.

Для определения угловой скорости проанализируем кинематику движения струеобразователя по окружности и осуществим расстановку действующих на него сил в соответствии с рисунком 3.

Рисунок 3 — Расчетная схема действующих сил: 1 - струеобразователь; 2 — водораспределительная камера; 3 - сопло

Исходными данными для расчёта являются расход водозабора Qвз и расход 9рз, обеспечивающий вращение струеобразователей, а также параметры, определяемые в соответствии с методикой, разработанной во второй главе:

количество струеобразователей Ыт; диаметр с10, шаг /с и угол установки сопел на струеобразователе; диаметр, длина и угол наклона струеобразо-вателя <Лса, Ьсо и Рт; диаметр водораспределительной камеры ¿/вк.

Составим уравнение баланса всех сил, действующих на струеобразова-тель, в виде равенства их моментов следующим образом:

Н^гд = \г<Ц + /^со + ¡^ш + |^лоп » (3)

где с]Ргл — N,„9 ¿г - элементарная сила гидродинамического

■¿со ®И*Рсо

давления;

= №сор 005(¡г — элементарная сила начального реактивного ¿со^Рсо

гидродинамического давления;

¡7? Лг

= М^р с1со —-—:--элементарная сила сопротивления

2 втРц,

струеобразователя;

Ю™2 .2

<Шш = ЫтСтр -——г с1г — элементарная сила сопротивления

гвшр^

ЛРдоп = ^соСдр с!„ — элементарная сила сопротивления

обтеканию шлейфа;

_со 2

опорных стержней.

В приведенных формулах приняты следующие обозначения: £/т, г — тангенциальная (линейная) скорость движения струеобразователя и его текущая радиальная координата; Сд- коэффициент сопротивления давлению, который для коллектора струеобразователя в форме круглого цилиндра равен 1,2; Сш— коэффициент сопротивления обтеканию шлейфа, зависящий от его формы на начальном участке развития и определяемый экспериментальным путем; /гш — протяженность выделения шлейфа скоростей над траекторией

вращательного движения элемента струеобразователя или величина эффективной зоны влияния рыбозащитного устройства.

В результате интегрирования уравнения (3) в диапазоне изменения г от гmjn у водораспределительной камеры до rmax - у кормы угловая скорость струеобразователя определится по формуле

Частота вращения струеобразователя пш — .

Число оборотов струеобразователя в минуту = 60иш.

В результате сопоставления теоретического расчета и опытных данных получен эмпирический коэффициент сопротивления давления шлейфа Сш = 0,29-0,32, который рекомендуется для использования в практических расчетах.

Разработана методика гидравлического расчета частоты вращения импульсного рыбозащитного устройства для принятых конструктивных размеров.

Лабораторные исследования проводились в гидротехнической лаборатории НГМА, экспериментальный образец устройства на расход до 100 л/с имел следующие размеры: £>0 = 0,20 м — диаметр всасывающего трубопровода; £>р = 0,30 м — диаметр раструба; с4.тр = 0,04 м — диаметр напорного трубопровода; ¿/„к = 0,12 м — диаметр водораспределительной камеры; с1со = 0,018 м - диаметр струеобразователя; с/о = 0,004 м — диаметр сопел струеобразователя; /с = 0,03 м — шаг отверстий струеобразователя; а= 45° -угол установки сопел; Лгсо = 4 шт. — количество струеобразователей; = 0,50 м — длина струеобразователя.

Устройство исследовалось в режиме расхода водозабора от 10 до 50 л/с,

C^+^sinßJ +Стк{)

(4)

/ V /

давлении в системе струеобразователей от 0 до 0,3 МПа, расходе струеобра-зователей (напорного трубопровода) до с/нт = 9,2 л/с, что составляло менее 10 % от максимального расчетного расхода водозабора.

Конструкция помещалась в гидравлический лоток длиной 12 м, шириной 1,5 м и высотой 1,3 м, который выполнен из оштукатуренной кирпичной кладки и позволял создавать поток глубиной до 1,1 м.

В работе приведена методика выполнения эксперимента, в качестве измерительных приборов и оборудования использовались шпиценмасштабы, мерные водосливы, пьезометры и микровертушка типа Х-6 с усилителем-формирователем импульсов и выводом данных на компьютер. Статистическая обработка результатов экспериментов проводилась на ЭВМ по стандартным программам.

В главе приводятся результаты определения абсолютной и относительной ошибок измерений, вычисленных с использованием теории ошибок.

Проведенные лабораторные исследования позволили получить эмпирическую зависимость (рисунок 4) для определения коэффициента сопротивления рыбозащитного устройства.

0 50 100 150 200 250 300

Давление в струеобразователях, кПа

♦ (3=10 л/с; □ <3=20 л/с; а С?=30 л/с; • С?=40 л/с; о (^=50 л/с

Рисунок 4 — График зависимости С,РЗУ = Р)

РЗУ

Экспериментальные точки аппроксимируются линейной зависимостью в виде

В результате экспериментальных исследований получены закономерности изменения осредненных скоростей в пределах завесы и определены границы создаваемой зоны, при которой обеспечивается эффективность-защиты рыб.

Важным показателем в работе устройства является частота вращения струеобразователей. Скорость вращения определялась визуально в результате подсчета количества полных оборотов окрашенного (белой краской) струеобразователя за соответствующий промежуток времени. В результате обработки данных 27 опытов были получены значения зависимости скорости вращения устройства от давления в струеобразователях Ма-/(Р), представленные в виде осредненных опытных точек на рисунке 5.

=0,0096Р + 0,88; Я2 = 0,9506.

(5)

60

50

100 150 200 250 300

Давление в потокообразователе, кПа

Рисунок 5 — Закономерности изменения частоты вращения от давления в струеобразователях

Установлена закономерность изменения частоты вращения струеобразователей устройства от давления в системе, которая описывается линейной зависимостью в виде = 0,18Р + 1,7; Я2 = 0,9775.

Четвертая глава посвящена натурным гидравлико-биологическим исследованиям конструкции импульсного РЗУ на водозаборах дельты р. Волги, целью которых была проверка обоснованности параметров устройства, установленных в процессе конструирования и лабораторного эксперимента, и оценка рыбозащитной эффективности РЗУ.

Для исследований были запроектированы и изготовлены экспериментальные образцы рыбозащитных устройств трех типоразмеров на расход водозабора 100, 250 и 500 л/с.

Объектами исследований являлись водозаборный узел «Тюке», расположенный на нравом берегу проточного участка р. Бирюль, водозабор Восточ-ненского водного тракта (ВВТ), расположенного в условиях непроточного ковша на ер. Хурдун и водозабор у с. Икряное на левом берегу р. Хурдун.

Исследования на последнем объекте выполнялись с использованием мобильного испытательного полигона КаспНИРХа. Выполненный на понтоне испытательный полигон имел насосную станцию с подачей до 0,25 м3/с и был оснащен необходимым контрольно-измерительным оборудованием и приборами (рисунок 6).

Рисунок б — Схема расположения полигона КаспНИРХа на участке исследования водозабора у с. Икряное: 1-е. Икряное; 2 — водозабор; 3 — брандвахта; 4 — испытательный комплекс КаспНИРХа; 5 — исследуемое РЗУ; 6 — птицефабрика

Гидравлические исследования выполнялись по общепринятой методике, в главе приводятся данные о результатах определения относительных ошибок проводимых измерений расстояний и скоростей различными приборами и инструментами.

Биологические исследования включали определение рыбозащигной эффективности РЗУ и оценку степени выживаемости молоди рыб после контакта с РЗУ. Ихтиофауна объектов исследований была представлена 8 семействами (карповые, сельдевые, окуневые, сомовые, бычковые, вьюновые, ко-рюшковые, щуковые), которые объединяли 22 вида рыб. Исследования выполнялись по методике Главрыбвода с участием биологов КаспНИРХа с использованием метода математического эксперимента.

С учетом особенностей конструкции РЗУ исследования проводились при изменении трех параметров: Х| - давления рабочей среды Р^., МПа; Хг — скорости транзитного потока £/р, м/с, и Х3 - угла наклона сопел промывного устройства ас, град. В качестве выходных функций оптимизации были приняты: Гв — количество оборотов оголовка при его вращении и Гэ — эффективность защиты молоди рыбы, которую он обеспечивает.

В результате обработки экспериментальных данных были получены адекватные регрессионные модели:

— для оптимизации частоты вращения устройства

Га=62,59+20,0*Хг6,41*Х2-7,3*Хг2,05*Х1*Х2-

-2,5*Х*Хз-4,34*Х,2-2,Ъ 1 *Х32; (6)

- для оптимизации эффективности рыбозащиты

П=84,55+4,9*^+17,О^+З, 2*Х3-4,\*Х^Х2+2,75*Х^Хъ--4,25*Х2*Хг-3>0*Х1*Х2*Х3-8,Ъ6*Х22-3,3&*Х32. (7)

На рисунке 7 приведено двумерное сечение поверхности отклика, отражающее динамику изменения эффективности рыбозащиты при Ур=0,5 м/с.

Максимальная эффективность рыбозащиты (Э >90 %) обеспечивается в диапазоне изменения давления 0,3 >Р„ > 0,1 и угла наклона сопел 44°>а >30°.

1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 Рст •

П=92,69+0,79^1-1,05А'з-0,25Л'1Хз-3,38Хз2

Рисунок 7 — Двумерное сечение поверхности отклика

Анализ результатов экспериментов позволил получить следующие оптимизированные параметры работы устройства:

— наиболее существенное влияние на режим и эффективность работы устройства оказывают угол установки сопел а и давление рабочей среды в струеобразователях Рт которые рекомендуется принимать в пределах а = 30-45°, Рст = 0,12-0,2 МПа;

— эффективность защиты рыб в значительной степени зависит от скорости транзитного потока Ур, которая должна быть не менее 0,2 м/с;

— для условий непроточного водоема при высоких показателях выживаемости молоди эффективность защиты рыб оказалась ниже нормативной.

В целом рыбозащитная эффективность устройства для проточных водо-

емов превысила нормативные значения и по результатам исследований составила 76,5 -83,2 %.

Во всем диапазоне исследованных параметров РЗУ и условий его размещения выживаемость молоди рыб остается достаточно высокой (в проточном 97,1 %, в непроточном 90 %), что свидетельствует об обоснованности принятого механизма рыбозащиты.

В пятой главе даны рекомендации по внедрению импульсного рыбоза-щитного устройства в практику проектирования для условий мелиоративных водозаборов.

Выполнен расчет параметров РЗУ для условий водозабора ОЛО «Прогресс» на р. Чир в Советском районе Ростовской области для насосной станции с расходом 0,175 м3/с.

По результатам расчета получены основные параметры РЗУ: длина устройства — 1,0 м; максимальный диаметр устройства — 0,76 м; диаметр раструба — 0,56 м; количество сопел на струеобразователе — 53; шаг сопел - 0,015 м; угол установки сопел — 30°; количество струеобразователей - 4; скорость истечения струй из сопел — 10,0 м/с; расход, подаваемый на струеобразователи, - 0,0148 м3/с; диаметр напорного трубопровода - 95 мм; частота вращения струеобразователей — 33,7 об/мин.

Приведено компоновочное решение устройства в составе водозабора, разработаны рекомендации по изготовлению и инструкция по эксплуатации импульсного РЗУ.

В качестве предмета дальнейших исследований предложены перспективные рыбозащитные устройства, которые рекомендуется применять как в проточных, так и в непроточных водоемах. Одна из конструкций РЗУ, разработанная на основе исследований импульсного гидродинамического устройства, защищена патентом на изобретение.

В диссертационной работе сформулированы рекомендации по дальнейшему исследованию импульсного рыбозащитного устройства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных, научно-технических и патентных источников показал, что среди применяемых рыбозащитных устройств машинных водозаборов наиболее распространены конструкции, оснащенные системами принудительного промыва фильтрующих поверхностей и водоструйными экранами, при этом наблюдается устойчивая тенденция перехода к устройствам, в которых реализуется поведенческий принцип рыбозащиты, основанный на реакции избегания молодью рыб зон сильных гидродинамических возмущений, формируемых струями воды.

2. Сформулированы основные требования к конструкциям струйных устройств, с учетом которых разработана конструкция импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства, формирующего в процессе работы импульсную гидродинамическую завесу с повышенной турбулентностью, создающую эффект препятствия, физически воздействуя на рыб и одновременно вызывая реакцию испуга и последующего изменения направления движения молоди за пределы зоны влияния водозабора.

В результате анализа элементов рыбозащитного устройства рассмотрены особенности конструирования наиболее сложных из них - водораспределительной камеры и струеобразователя.

3. Для принятой конструкции струеобразователя получены зависимости, по расчету его размеров и показано, что при оптимальном давлении (100 — 200 кПа) и скорости истечения струй 8-12 м/с зона влияния импульсной завесы для эффективного отведения молоди рыб может быть ограничена расстоянием 0,2-0,4 м от плоскости струеобразователя. В результате гидравлического расчета получены зависимости для определения основных геометрических параметров РЗУ.

4. Теоретические исследования условий формирования струевой завесы импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства с учетом его конструктивных особенностей позволили получить зависимости для опреде-

ления частоты вращения струеобразователей устройства, создающих условия для защиты молоди рыб от попадания в приемный водовод.

5. По результатам лабораторных исследований опытного образца импульсного РЗУ получены эмпирические зависимости для расчета коэффициента сопротивления устройства, дана оценка его кинематических характеристик, определены размеры зоны влияния импульсной гидродинамической завесы, при которой обеспечивается её воздействие на молодь рыб.

Анализ и сопоставление опытных данных позволили установить величину эмпирического коэффициента сопротивления давления шлейфа на начальном участке его развития, который рекомендован для использования в практических расчетах, Сш = 0,29-0,32.

6. В результате натурных гидравлико-биологических исследований установлено следующее:

— наиболее существенное влияние на режим и эффективность работы устройства оказывают угол установки сопел и давление рабочей среды в струеобразователях, которые рекомендуется принимать равными соответственно а = 30-45°, Р„ = 120-200 кПа;

— эффективность защиты рыб в значительной степени зависит от скорости транзитного потока Кр, которая должна превышать критические значения для защищаемой молоди рыб или быть не менее 0,2 м/с;

— в проточных водоемах рыбозащитная эффективность устройства превысила нормативные значения и по результатам исследований составила 76,5 - 83,2 %; эффективность отведения и выживаемость молоди рыб соответственно равны 98 и 92,9 — 97 %;

— в непроточном водоеме эффективность рыбозащиты получена ниже требований СНиП 47,3 %, в то же время выживаемость осталась высокой.

7. Разработаны методика проектирования импульсного рыбозащитного устройства для машинных водозаборов различного назначения производительностью до 0,5 м3/с, рекомендации по изготовлению и инструкция по экс-

плуатации РЗУ.

Даны рекомендации по совершенствованию конструкции и дальнейшим исследованиям импульсных гидродинамических рыбозащитных устройств.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в проект рыбозащитно-го устройства водозабора ОАО «Прогресс» на р. Чир в Ростовской области с расходом 0,175 м3/с составляет 149,122 тыс. руб. в год.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Михеев П. А., Хецуриани Е. Д. Рыбозащитное устройство для водозаборов из ильменей //Биологические ресурсы Каспийского моря: Тез. докл. I Междунар. конф. /Астрахань, 1992. - С. 280-282 (50 % автора).

2. Михеев П. А., Хецуриани Е. Д. Струереактивный рыбозащитный оголовок //Проблемы мелиорации и экономики юга России: Тез. докл. конф. Новочеркасск, 23-26 марта 1993 г. /НГМА. Новочеркасск, 1993. С. 128-129 (50 % автора).

3. Патент № 2049198 РФ, МКИ Е 02В 8/08 Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения /Е. Д. Хецуриани, А. А. Чистяков, П. А. Михеев, В. Н. Шкура, Вл. Н. Шкура. (РФ). № 5021922/15; Заявл. 13.01.1992; Опубл. (27.11.1995). Бюл. № 33 (20 % автора).

4. Шкура В. Н., Хецуриани Е.Д. Некоторые результаты оценки эффективности работы импульсного рыбозащитного оголовка //Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны: Тр. Академии водохозяйственных наук /Новочеркасск, 1997. Вып. № 1- С. 72-76 (50 % автора).

5. Боровской В. П., Хецуриани Е. Д. Определение частоты вращения струереактивного рыбозащитного оголовка //Наукоемкие технологии в мелиорации (Костяковские чтения): Материалы Междунар. конф. Москва, 30 марта 2005 г. /ВНИИА. М„ 2005. С. 219-223 (40 % автора).

6. Боровской В. П., Хецуриани Е. Д. Расчет гидродинамических характеристик струереактивного рыбозащитного оголовка //Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2005. С. 193-197 (40 % автора).

7. Михеев П. А., Шкура Вл. Н., Хецуриани Е. Д. Рыбозащитные сооружения водозаборов систем водоснабжения: Учеб. пособие /НГМА. Новочеркасск, 2005. 111 с. (20 % автора).

8. Рекомендации по проектированию и эксплуатации гидродинамического рыбозащитного устройства /П. А. Михеев, В. П. Боровской, Вл. Н. Шкура, Е. Д. Хецуриани; Новочерк. гос. мелиор. академия. - Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2006. - 18 с. (25 % автора).

Подписано в печать 1Э.Ф_.2006г. Формат 60*84!/16

Объем 1,0 уч. изд. листов._Тираж 100 экз._Заказ № 207

Типография НГМА, 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЫБОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ, РАБОТАЮЩИХ НА ОСНОВЕ СТРУЕВЫХ ЗАВЕС И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭКРАНОВ

1.1. Анализ основных причин попадания молоди рыб в водозаборы

1.2. Оценка исследований механизма защиты молоди рыб струевыми завесами и гидродинамическими экранами.

1.3. Анализ конструкций рыбозащитных устройств с гидродинамическими экранами.

1.4. Основные требования, предъявляемые к рыбозащитным устройствам с гидродинамическими экранами.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ИМПУЛЬСНОГО РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА.

2.1. Описание конструкции импульсного гидродинамического рыбо-защитного устройства.

2.2. Задачи конструирования, исследования и оптимизации рыбоза-щитного устройства.

2.3. Методика расчета геометрических параметров импульсного гидродинамического устройства.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО

ОЦЕНКЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОГО РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА.

3.1. Исходные предпосылки и расчетная схема.

3.2. Определение частоты вращения гидродинамического устройства.

3.3. Экспериментальные исследования по обоснованию кинематических параметров устройства.

3.3.1. Описание лабораторной установки и методики проведения исследований.:.

3.3.2. Оценка точности экспериментальных измерений.

3.3.3. Результаты лабораторных исследований по установлению кинематических характеристик РЗУ.

3.4. Анализ полученных зависимостей и оценка опытных коэффициентов

3.5. Методика гидравлического расчета частоты вращения импульсного рыбозащитного устройства.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

4. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА НА ВОДОЗАБОРАХ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ. 9:

4.1. Цель, задачи и описание объектов исследований.

4.2. Методика натурных гидравлико-биологических исследований рыбозащитного устройства.

4.2.1. Методика и оценка точности натурных гидравлических исследований рыбозащитного устройства.

4.2.2. Методика нату рных биологических исследований и характеристика ихтиологического материала.

4.3. Результаты гидравлических исследований рыбозащитного устройства в проточном водоеме.

4.4 Результаты исследований по оптимизации технологических параметров устройства в условиях проточного водоисточника . 109 4.4.1. Методика анализа данных натурных исследований по оптимизации режимов работы устройства.

4.4.2. Результаты исследований по оптимизации частоты вращения устройства.

4.4.3. Результаты исследований по определению эффективности рыбозащитного устройства.

4.5. Оценка выживаемости молоди рыб после контакта с импульсным рыбозащитным устройством.

4.6. Результаты исследований гидродинамического устройства в непроточном водоеме.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО РЫБОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА.

5.1. Рекомендации по проектированию импульсного рыбозащитного устройства водозабора ОАО «Прогресс».

5.2. Рекомендации по изготовлению устройства.

5.3. Инструкция по эксплуатации рыбозащитного устройства.

5.4. Перспективные конструкции рыбозащитных устройств на основе импульсных гидродинамических экранов.

5.5. Рекомендации по дальнейшему исследованию импульсного рыбозащитного устройства.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Актуальность проблемы. Использование водных ресурсов для различных хозяйственных целей связано со строительством водозаборных сооружений и изъятием из поверхностных водоисточников значительных объемов воды. В настоящее время на территории Российской Федерации учтено около о

7,1 тысяч водозаборов суммарной производительностью более 11,5 тыс. м /с. Как показывает практика, многие из них оказывают отрицательное влияние на водные биоценозы, в том числе и ихтиофауну. По данным органов рыбоохраны за последние пять лет по выявленным нарушениям правил защиты рыб расчетный ущерб рыбному хозяйству только от одного водозабора сол ставляет от 102 до 1360 тыс. руб. в год или в среднем 24,8 тыс. руб. на 1 м /с забираемой воды. Исследования в бассейнах рек Волги, Дона, Кубани и др. свидетельствуют, что водные экосистемы испытывают весьма высокую нагрузку, а отдельные ценные виды рыб находятся на грани исчезновения и требуют чрезвычайных мер по их спасению. Данные обстоятельства свидетельствуют о необходимости разработки широкого круга мероприятий по охране рыбных запасов и, прежде всего, мер по защите рыб при организации водоотбора.

При разработке мероприятий по охране ихтиофауны внутренних водоемов страны по-прежнему актуальными остаются создание, проектирование и использование рыбозащитных устройств, соответствующих современным требованиям экологической безопасности, имеющих высокую рыбозащит-ную эффективность и техническую надежность. На решение этой проблемы и направлена настоящая работа, которая является результатом исследований, выполненных в рамках Республиканской (федеральной) целевой научно-технической программы (проблема 3.11/37.0 «Разработать новые высокоэффективные технологии и конструктивные решения по сохранению рыбных запасов в источниках орошения»), Федеральной программы развития рыбного хозяйства РФ "Рыба", отраслевых планов НИР комитета по рыболовству МСХ РФ и направления научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».

Целью исследований является разработка, исследование и обоснование конструкции импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства о машинных водозаборов производительностью до 0,5 м /с.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать и обосновать конструкцию импульсного рыбозащитного устройства (РЗУ) для различных условий забора воды из водоисточников; о

- изготовить опытные образцы устройства на расход до 0,5 м /с, выполнить лабораторные и натурные исследования по установлению параметров и оценке рыбозащитной эффективности конструкции;

- разработать методику расчета основных параметров импульсного рыбозащитного устройства и его элементов;

- разработать рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства водозаборов различного назначения.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы теории турбулентных струй, математическая теория планирования эксперимента, апробированные методики лабораторных и натурных экспериментов. Биологические исследования по оценке эффективности рыбозащитного устройства выполнялись по методике Главрыбвода с участием биологов КаспНИРХа.

Достоверность научных результатов. Основные положения, выводы и рекомендации научно обоснованы с позиций теории вероятности, математической статистики и моделирования на ЭВМ. Опытные данные научных исследований получены в результате использования общеизвестных методик лабораторных и натурных экспериментов, метрологически аттестованных приборов и стандартного оборудования промышленного изготовления. Достоверность научных выводов подтверждается также их апробацией и использованием в производственных условиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструкция импульсного гидродинамического устройства для водозаборов производительностью до 0,5 м /с;

- методика расчета геометрических и кинематических характеристик импульсного рыбозащитного устройства;

- показатели рыбозащитной эффективности и выживаемости молоди рыб после контакта с РЗУ;

- рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- по материалам экспериментальных исследований установлены основные технические и технологические характеристики импульсного рыбозащитного устройства;

- данными натурных исследований на водозаборных сооружениях подтверждены эффективность защиты молоди рыб, превышающая нормативные показатели, а также высокая степень выживаемости рыб после кок-такта с устройством;

- по результатам теоретических исследований разработана методика расчета параметров импульсного рыбозащитного устройства для различных условий отбора воды.

Практическую ценность работы составили:

- новое техническое решение, а также научно обоснованная методика по расчету и конструированию импульсного рыбозащитного устройства;

- рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации импульсного рыбозащитного устройства.

Рекомендации по проектированию и эксплуатации РЗУ утверждены НТС ФГУ «Управление «Ростовмелиоводхоз»» для использования на водозаборах области. Рекомендации, методика и техническое решение реализованы в проектной практике института Южводпроект для проектирования рыбозащит-ных сооружений водозаборов мелиоративных систем. Ожидаемый экономический эффект от внедрения импульсного РЗУ в проекте водозабора ОАО «Прогресс» на реке Чир в Ростовской области составил 149,122 тыс. руб.

Личный вклад. Постановка проблемы и реализация задач исследований, теоретические, экспериментальные исследования и их анализ, формулирование итоговых выводов осуществлены лично автором. В проведении гидравлических экспериментальных и натурных исследований принимали участие сотрудники отраслевой лаборатории и студенты НГМА. Биологические исследования по оценке эффективности рыбозащитного устройства выполнялись при личном участии автора совместно с биологами КаспНИРХа.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на заседаниях: Первой международной конференции «Биологические ресурсы Каспийского моря» (Астрахань. 1992 г.); Региональной научно-технической конференции «Проблемы мелиорации и экономики юга России»- (Новочеркасск, 1993 г.); Международной конференции «Наукоемкие технологии в мелиорации» (Костяковские чтения (Москва, 2005 г.), научно-технических конференций НГМА, РосНИИПМ и Южводпроекта (Новочеркасск, 2005-2006 гг.), а также кафедры «Гидротехнические сооружения» НГМА (1992-1994, 2004-2006 гг.).

Публикации. Научные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 работах автора, включая статью в центральной печати, патент на изобретение, рекомендации по проектированию и эксплуатации и учебное пособие для студентов вузов.

Объем и структура работы. Диссертация имеет общий объем 171 страницу машинописного текста, включая 70 рисунков и 13 таблиц, структурно состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 116 наименований и 2 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных, научно-технических и патентных источников показал, что среди применяемых рыбозащитных устройств машинных водозаборов наиболее распространены конструкции, оснащенные системами принудительного промыва фильтрующих поверхностей и водоструйными экранами, при этом наблюдается устойчивая тенденция перехода к устройствам, в которых реализуется поведенческий принцип рыбозащиты, основанный на реакции избегания молодью рыб зон сильных гидродинамических возмущений, формируемых струями воды.

2. Сформулированы основные требования к конструкциям струйных устройств, с учетом которых разработана конструкция импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства, формирующего в процессе работы импульсную гидродинамическую завесу с повышенной турбулентностью, создающую эффект препятствия, физически воздействуя на рыб и одновременно вызывая реакцию испуга и последующего изменения направления движения молоди за предель! зоны влияния водозабора.

В результате анализа элементов рыбозащитного устройства рассмотрены особенности конструирования наиболее сложных из них - водораспределительной камеры и струеобразователя.

3. Для принятой конструкции струеобразователя получены зависимости по расчету его размеров и показано, что при оптимальном давлении {100 -200 кПа) и скорости истечения струй 8-12 м/с зона влияния импульсной завесы для эффективного отведения молоди рыб может быть ограничена расстоянием 0,2-0,4 м от плоскости струеобразователя. В результате гидравлического расчета получены зависимости для определения основных геометрических параметров РЗУ.

4. Теоретические исследования условий формирования струевой завесы импульсного гидродинамического рыбозащитного устройства с учетом его конструктивных особенностей позволили получить зависимости для определения частоты вращения струеобразователей устройства, создающих условия для защиты молоди рыб от попадания в приемный водовод.

5. По результатам лабораторных исследований опытного образца импульсного РЗУ получены эмпирические зависимости для расчета коэффициента сопротивления устройства, дана оценка его кинематических характеристик, определены размеры зоны влияния импульсной гидродинамической завесы, при которой обеспечивается её воздействие на молодь рыб.

Анализ и сопоставление опытных данных позволили установить величину эмпирического коэффициента сопротивления давления шлейфа на начальном участке его развития, который рекомендован для использования в практических расчетах, Ст = 0,29-0,32.

6. В результате натурных гидравлико-биологических исследований установлено следующее:

- наиболее существенное влияние на режим и эффективность работы устройства оказывают угол установки сопел и давление рабочей среды в струеобразователях, которые рекомендуется принимать равными соответственно а - 30^5°, = 120-200 кПа;

- эффективность защиты рыб в значительной степени зависит от скорости транзитного потока Ур, которая должна превышать критические значения для защищаемой молоди рыб или быть не менее 0,2 м/с;

- в проточных водоемах рыбозащитная эффективность устройства превысила нормативные значения и по результатам исследований составила 76,5 - 83,2 %; эффективность отведения и выживаемость молоди рыб соответственно равны 98 и 92,9 - 97 %;

- в непроточном водоеме эффективность рыбозащиты получена ниже требований СНиП 47,3 %, в то же время выживаемость осталась высокой.

7. Разработаны методика проектирования импульсного рыбозащитного устройства для машинных водозаборов различного назначения производительностью до 0,5 м3/с, рекомендации по изготовлению и инструкция по эксплуатации РЗУ.

Даны рекомендации по совершенствованию конструкции и дальнейшим исследованиям импульсных гидродинамических рыбозащитных устройств.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в проект рыбозащитно-го устройства водозабора ОАО «Прогресс» на р. Чир в Ростовской области с расходом 0,175 м3/с составляет 149,122 тыс, руб. в год.

1. Абрамович Т.Н. Теория турбулентных струй. - М.: Наука, 1984. -715с.

2. Беляев В.Н. К вопросу о влиянии машинного орошения на р. Куре на скат молоди промысловых рыб. /Тр. Азербайджанской научной рыбохозяй-ственной станции, т. 111, вып. 3, Баку, 1933. С. 81-97.

3. Берг JI. С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран, ч. 1 и 11 -Л.: ВНИОРХ, 1932.

4. Биологические основы управления поведением животных /Мантейфель Б.П., Павлов Д.С., Ильичев В.Д. и др. //Экологические основы управления поведением животных. М., 1980. - С. 5-24.

5. Боровской В.П. Модель осесимметричной турбулентной струи. //Изв. вузов Сев.-Кавк. регион техн. науки, 2002. Спецвыпуск.

6. Боровской В.П., Хецуриани Е.Д. Расчет гидродинамических характеристик струереактивного рыбозащитного оголовка //Известия вузов СевероКавказского региона. Технические науки, 2005. С. 193-197.

7. Бродский В.З., Бродский Л.И., Голикова Т.И., Никитина Е.П., Пан-ченко Л.А. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей. -М.: Издательство "Металлургия", 1982. 752 с.

8. Водный кодекс РФ Собрание законодательства РФ, № 47. 20 ноября 1995. Ст. 105,139 и 140.

9. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. 2 изд., перераб. и доп. -М.: Издательство "Финансы и статистика", 1981. - 263 с.

10. Вознесенский В.А., Ковальчук А.Ф. Принятие решений по статистическим моделям. М.: Издательство "Статистика", 1978. - 198 с.

11. Волошков В.В., Шкура В.К., Скакунов А.Я. Результаты натурных исследований струйного рыбозащитного оголовка. //Тр. Академии водохозяйственных наук «Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны» вып. 2. Новочеркасск, 1999. - С. 147-153.

12. Волошков В.В., Шкура В.Н. Лабораторные исследования струйного рыбозащитного оголовка. //Тр. Академии водохозяйственных наук "Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны" Новочеркасск, 2001. Вып. 3- С. 55-60.иГщштжщттж1 ШЩШ- ^Ä- кшщ*,

13. Животовский, JI.T. Иванов. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

14. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика): Учебник для вузов. СПб.: Изд. СПбГПУ, 2002. 545 с.

15. Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики. Учебн. пособия для вузов. М.: Высшая школа, 1971. - 328 с.

16. Гирса И.И. Освещенность и поведение рыб. М.: Наука, 1981.-164 с.

17. Дегтярева Н.Г. Покатная миграция и распределение молоди карповых, окуневых и сельдевых рыб в. реке Волге, ниже плотины Волгоградского гидроузла М., 1991, - 24 с. '

18. Дегтярева Н.Г., Пряхина А.Ю., Жидовинов В.И. О распределении молоди рыб на участке Волги ниже плотины Волжской ГЭС. Рыбозащитные сооружения и устройства. Сб. науч. трудов. Новочеркасск, 1989. С. 63-83.

19. Державин А.Н. Рыбное хозяйство Куры и проблема Большого Мин-гичаура. //Тр. Первой всекаспийской научной рыбохозяйственной конференции (7-17 января 1935) т. II. -М.: Пищепроиздат, 1938. С. 113-121.

20. Ефремкина Л.В., Михеев П.А. Лабораторные исследования свойств затопленной осесимметричной водовоздушной струи //НИМИ Новочеркасск, 1989. 14 с. Рук. -Деп. в ВИНИТИ № 6632-В89.

21. Иванов A.B. Совершенствование конструкций рыбозащитных устройств с применением потокоформирующих элементов. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1999. 25 с.

22. Инструкция о порядке осуществления контроля за эффективностью рыбозащитных устройств и проведению наблюдений за гибелью рыбы на водозаборных сооружениях. М.: Комитет РФ по рыболовству: ЦУРЭН Глав-рыбвода, 1995. - 20 с.

23. Инфантьева Т.И. Определение коэффициента расхода струнногопромывного устройства сетчатого рыбозаградителя. //Гидротехнические сооружения в мелиоративном строительстве. Сб. научных трудов /НИМИ. -Новочеркасск, 1975. т. 16. -Вып 6. - С. 38-43.

24. Киселев-Цецхладзе В.Н. Исследования и разработка рыбозащитных устройств. /Гидротехнические сооружения в мелиоративном строительстве: Сб. научных тр. /ЮжНИИГиМ. Новочеркасск, 1977. - вып. 10. - С. 12-28.

25. Крылова H.H. Рыбоотвод сетчатого рыбозащитного устройства на базе шлюзовой камеры. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1995.-23 с.

26. Ковтун И.Ф. Материалы по пространственно-временной структуре распределения молоди рыб в Азово-Донском районе. //Труды АзНИИРХа, 1986. С. 56-68.

27. Кожин Н.И. Осетровые СССР и их воспроизводство. // Труды ВНИ-РО, 1964, т. 52. С. 56-58.

28. Костюрин H.H. Определение влияния водозаборных сооружений на ихтиофауну дельты Волги и методы оценки ущербов рыбному хозяйству. Автореф. дис. . канд. биолог, наук. Москва, 2000. - 26 с.

29. Коблицкая А.Ф. Определитель молоди пресноводных рыб. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, № 7, С.53-55.

30. Крантов Ф.М. О возможности использования жалюзийной решетки для защиты водозаборных сооружений от плавающих частиц. //Гидротехническое строительство, 1982, ,№ 7, С. 53-55.

31. Кузнецов Ю.А. К вопросу об использовании воздушных завес в рыбном хозяйстве. //Рыбное хозяйство, 1968, № 2, С. 48-50.

32. Лексуткин А.Ф., Соколов И.М. О реакции рыб на завесу из воздушных пузырьков. Сб. НТИ ВНИРО, 1963, № 6, С. 38-53.

33. Лучшева A.A. Практическая гидрометрия. 2-е. изд. - Л. Гидроме-тиоиздат, 1983. - 423 с.

34. Лысов К.И., Чаюк И.А., Мускевич Г.Е. Эксплуатация мелиоративных насосных станций. Учебное пособие. М.: Агропромиздат, 1988, - 254 с.

35. Малеванчик Б.С., Никоноров И.В. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 256 с.

36. Мантейфель Б.П. Основные направления и некоторые результаты исследований поведения рыб //Поведение рыб в зоне гидротехнических сооружений.-М., 1967. С. 5-24.

37. Мартинсен Ю.В. Влияние течения на поведение рыбы //Рыбное хозяйство. 1940. - № 12. - 32-34.

38. Мартышевский В.Н. Влияние вихревых шлейфов траловых досок на уловистость трала. //Рыбное хозяйство. - 1965. - № 12, с. 28-30.

39. Мейснер В.И. Промысловая ихтиология. М.-Л.: Снабтехиздат, 1933

40. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 4. Сооружения: Справочник /Под. ред. П.А. Полад-заде. М: Агропромиздат, 1987. - 464 с.

41. Михеев П.А. Рыбозащитныё сооружения. Учебное пособие. Новочеркасск, НИМИ, 1994. - 196 с.

42. Михеев П.А. Рыбозащитныё сооружения и устройства. М.: «Рома», 2000.-405 с.

43. Михеев П.А. Защита молоди рыб при водозаборе. Учебное пособие. -Новочеркасск: НГМА, 2004. 112 с.

44. Михеев П.А., Хецуриани Е.Д. Рыбозащитное устройство для водозаборов из ильменей. /Биологические ресурсы Каспийского моря. Тезисы I Международной конференции: Астрахань, 1992. С. 280-282.

45. Михеев П.А., Хецуриани Е.Д. Струереактивный рыбозащитный оголовок /Проблемы мелиорации и экономики юга России. Тезисы конференции 23-26 марта 1993 г. Новочеркасск: НГМА, 1993. С. 128-129.

46. Михеев П.А., Шкура Вл.Н. Расчет геометрических параметров жалю-зийного рыбозащитного устройства /Повышение эффективности использования и экологической защищенности мелиоративных систем. Тез. конф-Новочеркасск, 1991.-С.75-76.

47. Михеев П.А., Шкура Вл. Н., Хецуриани Е.Д. Рыбозащитныё сооружения водозаборов систем водоснабжения: Учебное пособие для вузов.-- Новочеркасск: НГМА, 2005. 111 с.

48. Минкин Ю.В. Экспериментальные исследования взаимодействия молоди рыб со струей воды. //Гидротехнические сооружения и русловая гидротехника. Сб. статей НИМИ. Новочеркасск, 1981. - С. 123-129.

49. Муравенко Г.С., Симоненко А.И., Синеок В.Е. Взаимодействие молоди рыб с сеткой и струёй. /Гидротехнические сооружения в мелиоративном строительстве. Сб. научных тр. Новочеркасск, 1977, вып. 10. - С.72-82.

50. Нусенбаум JI.M. О поведении рыб в приплотинных участках в связи с устройством рыбопропускных и рыбозащитных сооружений //Тр. совещ. Ихтиологической комиссии. М., 1961. - Вып. 10. - С. 235-238.

51. Нусенбаум JIM. Записка к «Временным положениям.» Временные положения по проектирования рыбозащитных устройств водозаборных сооружений. - Л.: ГосНИОРХ, 1967.

52. Павлов Д.С., Тюрюков С.Н. О применении гидродинамических стимулов для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения.

53. Экспериментальные и полевые исследования поведения и распределения рыб. М.: Изд. ИЭМЭЖ АН СССР, 1989. - С. 219-247.

54. Павлов Д.С., Тюрюков С.Н. Использование проницаемых заграждений для защиты ранней молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения //Рыбоохр. сооруж. энергетич. объектов /Сб. научн. тр. Гидропроекта. -М., 1991.-Вып. 147.-С. 92-103.

55. Павлов Д.С., Штаф Л.Г. Распределение покатной молоди рыб в рео-градиентном потоке. Докл. АН СССР, 1981, т. 260. № 2, С. 509-512.

56. Пахоруков A.M. Управление движением молоди рыб покатных мигрантов для защиты на водозаборах. Автореф. дис. .канд. биолог, наук. -М.: 1980. -24 с.

57. Пахоруков A.M. К методике опытно-производственных испытаний рыбозащитного устройства с воздушной завесой и поверхностными потоко-образователями: Сб. науч. трудов. -М.: АН СССР ИЭМЭЖ, 1984. С. 85-97.

58. Петрашкевич В.В. Рыбозащитные сооружения водозаборов «Эколо-гоградиентные компоненты механизма защиты, обзор отеч. и зарубеж. опыта и технические решения». М.: 1992. - 147с.

59. Погорелов В.И. Гидравлические исследования механических рыбо-заградителей. //Научно-технический бюллетень Ленинградского политехнического института. Л.: ЛПИ, 1959. - № 2 - С. 112-115.

60. Петров Г.А. Движение жидкости с изменением расхода вдоль пути -М.-Л.: Стройиздат, 1951, 200 с.

61. Протасова В.Р., Старосельская А.Г. Гидродинамические особенности рыб. Атлас. М.: Наука, 1978 - 104с.73 .Рабинович Е.З. Гидравлика: Учебн. Пособие для нефт. спец. вузов. -М.: Недра, 1980.-278 с.

62. Рекомендации для проектирования рыбозащитных устройств гидравлического ша. ВО БИС Гидропроехт. Волгоград, 1%9. 26 с.

63. Рекомендации по проектированию и эксплуатации гидродинамического рыбозащитного устройства /П. А. Михеев, В. П. Боровской, В л. Н. Шкура, Е. Д. Хецуриани; Новочерк. гос. мелиор. академия. Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2006. - 18 с.

64. Рипинский И.И. Рыбозащитные устройства для водозаборных сооружений (Пособие по проектированию, эксплуатации и экспертизе) Ассоциация гидроэкологов СССР «СОВИНТЕРВОД». М., 1991, 206 с.

65. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: A.C. № 949059 СССР /В.А. Колябко, В.М. Синявская, A.A. Сивков и др. Опубл. в Б.И., 1982 - № 29.

66. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: A.C. № 1191517 СССР /В.А. Колябко, В.М. Синявская, A.A. Сивков и др. Опубл. в Б .И. 1985, № 42.

67. Рыбозащигное устройство водозаборного сооружения: A.C. № 1493731 СССР /В.А. Черкасов, A.A. Чистяков, Л.И. Вострова и. др. Опубл. в Б.И. - 1988, № 26.

68. Рыбозащитный оголовок: A.C. № 1585450 СССР /A.A. Чистяков, В.А. Черкасов, В.Н. Шкура. Опубл. в Б.И. - 1990, № 30.81 .Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: A.C. № 1612044 СССР /P.A. Бальбеков., А.Т. Перельман.-Опубл. в Б.И. 1990. № 45.

69. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: A.C. № 1641936 СССР /В.Н. Шкура, A.A. Чистяков и др. Опубл. в Б.И. - 1991. №14.

70. Рыбозащитное устройство: A.C. № 1435692 СССР /Д.С. Павлов, С.Н. Тюрюков и Г.Б. Ожерельев.-Опубл. в Б.И.-1988, № 41.

71. Рыбозащитное оголовок: АС № 1657571. /A.A. Чистяков и др. Опубл. в Б.И-1991, №23.

72. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: АС № 1703786. /A.A. Чистяков и др. Опубл. в Б.И 1992, № 1.

73. Рыбозащитный оголовок: АС № 1585450. /A.A. Чистяков и др. Опубл. в Б.И- 1990, №30.

74. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения: Патент № 2049198 РФ /Е.Д. Хецуриани, А.А.Чистяков, П.А. Михеев, В.Н. Шкура, Вл. Н. Шкура. Опубл. в Б.И. - 1995, № 3*3.

75. Сабуренков E.H. Скорости и длительность плавания рыб как элементы их поведения. Авторёф. дис. канд. биологич. наук. М., 1970. - 21 с.

76. Сатаров В.В. Динамика ската и пространственное распределение в открытом потоке мальков и сеголеток жереха. //Сооружения рыбопропускных и рыбозащитных комплексов Сб. трудов. Новочеркасск, 1987, С. 195201.

77. Сбикин Ю.Н., Лепская В.А. Плавательная способность молоди осетровых как критерий ее жизненности //Рыбное хозяйство. 1982. - № 8. - С. 22-23.

78. Смыслов В.В., Константинов Ю.М. К расчету дырчатых труб с раздачей расхода вдоль пути. //Гидравлика и гидротехника: Республиканский Межведомственный научно-технический сборник, Киев: Техника, 1971. -вып. 12, С, 47-52.

79. Соколов И.М. Николаев В.А. О поведении рыб под влиянием воздушной завесы. Труды ВНИРО, 1966, т. 61, С. 173-183.

80. Способ защиты рыб на водозаборах из водотоков: A.C. № 1148935 СССР /Ю.М. Колпачков, В.М. Синявская, Ю.Е. Курин, H.A. Юношев. -Опубл. в Б.И. 1985, № 13.

81. Справочник по гидравлике /Под ред. В.А. Большакова 2-е изд., пе-рераб. и доп. - К.: Вища школа Головное изд-во, 1984. - 343 с.

82. Справочник по гидравлическим расчетам. /Под ред. П.Г. Киселева -4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1972. - 312 с.

83. Строительные нормы и правила: Подпорные стенки, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения: СНиП 2.06.07-87. -М.: Стройиздат, 1987 35 с.

84. Танасийчук B.C. Миграции мальков воблы и леща через култучную зону и авандельту Волги. Труды КаспНИРО, 1950, т. - С. 167-200.

85. Уваров А.В. Вопросы эксплуатации водозаборов на ирригационных системах в связи с охраной рыбных запасов. Труды координационных совещаний по гидротехнике, 1965. вып. XXIV, С. 7-13.

86. Федеральный закон «О животном мире» Собрание законодательства РФ, № 47. 24 апреля 1995. Ст. 21-22.

87. Фильчагов Л.П. Охрана рыбы при интенсификации водопотреб-ления. Киев: Урожай, 1990. - 168 с.

88. Чугаев P.P. Гидравлика. Учеб. для вузов. 4-е изд., доп. и пере-раб. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 672 с.

89. Чугунов В.Н., Костюрин Н.Н., Лебедева Е.К. Результаты испытаний РЭУ типа РОС 3 на испытательном комплексе КаспНИРХа. //Тр. Академии водохозяйственных наук РФ «Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны» - Новочеркасск, 1999. Вып.2. - С. 55 - 64.

90. Цыпляев А.С. Рыбозащитные сетчатые установки с водоотводом. М.: Пищевая промышленность, 1973- 160 с.

91. Цыпляев А.С. Действие турбулентного потока на рыбу. // Рыбное хозяйство. 1985, № 10, С. 43^5.

92. Шкура В.Н., Хецуриани Е.Д. Некоторые результаты оценки эффективности работы импульсного рыбозащитного оголовка. /Тр. Академии водохозяйственных наук «Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны» Новочеркасск, 1997. Вып. № 1- С. 72-76.

93. Эрслер А.Л. Инженерно-биологическое обоснование и разработка эффективных конструкции рыбозащитных устройств для водозаборов малой производительности. Дис. канд. техн. наук в виде научного доклада. -Новочеркасск, 1999. 36 с. 1

94. Яковлев А.Е. Разработка способов и сооружений для защиты рыб на крупных водозаборах. Автореф. дис. .док. техн. наук. -Тверь, 1997.-33 с.

95. Яковлева Л.В. Практикум по гидравлике. М.: Агропромиздат, 1990.- 144 с.109. . Blaxter I.H.S., Dickson W. Observation on the swimming speeds of fish. -1. Cons, intern, explor. mer, 1959, v. 24, № 3, p. 472-479.

96. Clay C. Design of fishways and other fish facilities. : Dept. Fish. Can. Ottawa, 1961, p. 301.

97. Harden Jons F.R. Fish migrations. London, Arnold, 1968. p. 325.

98. Howland H. and Howland B. The reaction of blinded goldfish to rotation in centrifuge. J. Exptl. Biol, 1962, v. 39, PP. 491-502.

99. Meek A. The migration of Fish. London, 1916,427.

100. ScheuringL. Wanderungen derFishe. "Ecol. Monogr", 1929, 5, 405691.

101. Kerr J.E. Studies on fish preservation at the Contra Costa steam plant of the Pacific Gas and electric со., Calif. Fish. & Game, Fish Bull, 1953, № 92, PP.66.

102. Rugyles K., Ryan P. Fich screens. Inland Fishm.anaging Sacramento. Calif., Dept. Fish and dam, 1966. -p. 156-161.