автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование технологии водного транспорта леса минимизацией воздействия на экосистемы водоемов

На правах рукописи

МАНУКОВСКИЙ Андрей Юрьевич

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЛЕСА МИНИМИЗАЦИЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭКОСИСТЕМЫ ВОДОЕМОВ

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства, 03.00.16-Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ВОРОНЕЖ - 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии

Научные консультанты:

доктор технических наук,

профессор Патякин Василий Иванович

доктор технических наук,

профессор Постоев Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Карамышев Виталий Романович

доктор технических наук,

профессор Минаев Александр Николаевич

доктор технических наук,

профессор Поздеев Анатолий Геннадьевич

Ведущая организация - Московский государственный университет леса (141001, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-ая Институтская, 1).

Защита состоится «06» мая 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.034.02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА) в аудитории 118

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии

Автореферат разослан «25» марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Курьянов В.К.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Лесные богатства, которыми наделила Россию природа, являются самыми значительными; именно они, как никакой другой ресурс способны обеспечить экономическое процветание страны и благосостояние ее населения.

Экономический потенциал лесного сектора России оценивается в сумму более 100 млрд. долларов США, однако в настоящее время используется не более 7-10%.

Отставание России от других стран в первую очередь характеризуется низким уровнем дохода с 1 га эксплуатируемых лесов, который в 10-15 раз ниже, чем в странах Европы.

Основными причинами такого положения дел являются: технологическая, экономическая разобщенность комплекса лесохозяйственных, лесозаготовительных и перерабатывающих предприятий; отсутствие долговременной национальной лесной политики, основной целью которой должно являться повышение эффективности деятельности всего лесного сектора при условии сохранения окружающей среды.

Существенной проблемой Российского лесного сектора является низкая интенсивность использования лесных ресурсов. В результате заготовка одинакового объема леса у нас производится на территории в 5-7 раз больше, чем, например, в Финляндии.

Другая проблема - односторонний характер использования лесов, направленный на вырубку преимущественно пиловочных ресурсов, что привело в зоне освоенных лесов к истощению высокосортного крупного пиловочника и хвойных высокобонитетных древостоев.

В стране с такими огромными лесными площадями и значительной разобщенностью в лесном комплексе и низкой интенсивностью лесных ресурсов, сезонностью лесозаготовительного производства, обусловленной географическими и природными условиями, и недостаточным количеством лесных дорог круглогодового действия в условиях рыночной экономики, безусловно, возникают проблемы транспортного освоения ресурсов.

Существенно эта проблема обострилась в связи со значительным сокращением поставок лесоматериалов водным путем, в первую очередь за счет необоснованного запрещения в 90-х годах молевого лесосплава, якобы по экологическим условиям не отвечающего современным требованиям.

Одним из основных направлений развития лесной промышленюсти является повышение эффективности использования сырья и топлива за счет ввода в действие новых ресурсосберегающих технологий посредством внедрения технологий водного транспорта лесоматериалов.

Поэтому тема диссертации, направление на совершенствование технологии водного транспорта и на приведение этого вида транспорта, а также применяемого оборудования к природоохранным требованиям, является своевременной и актуальной.

Цели работы. Совершенствование технологии водного транспорта леса путем разработки и обоснования способов защиты от воздействия гидромашин и древесной массы на экологические системы водоемов.

Для достижения поставленной задачи были сформулированы следующие задачи:

- экспериментально установить предельно допустимое содержание древесной массы в воде и разработать нормативно-техническую документацию, обеспечивающую минимилизацию воздействия технологии и технических средств водной доставки лесоматериалов на экосистемы водоемов;

- разработать теоретические основы непотопляемости лесотранспортных единиц;

- разработать физическую модель воздействия кавитации и перепада давления в турбинах;

- установить причины гибели молоди рыб и планктона при проходе ее через турбины ГЭС;

- разработать и обосновать аэрационный способ защиты от воздействия гидромашин и винтов судов водного транспорта на экологические системы водоемов;

- разработать основу и структуру проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта лесоматериалов и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись существующие технологические процессы водного транспорта леса, гидроэлек-тростанци различной мощности и суда водного транспорта лесоматериалов.

Методы исследований. При выполнении теоретических и экспериментальных исследований был реализован общий методический подход к проблеме, использовались методы математического анализа и моделирования.

В основу экспериментальных исследований положен натуральный активный эксперимент, выполняемый в производственных условиях

Решение задач осуществлялось с использованием вероягно-статистических методов оценки результатов экспериментов.

Научной новизной обладают:

- научно обоснованная концепция совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов;

- обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспортных единиц;

- степень воздействия древесной массы и веществ, экстрагируемых водой (ВЭВ), на гидрохимический режим водоемов, скорости вымывания и скорости окисления;

- установленные закономерности гибели гидробионтов при проходе воды водохранилища через рабочие колеса гидротурбины ГЭС;

- установленная математическая модель гибели гидробионтов в потоке гребного винта судна;

- физическая модель и способы аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин и гребного винта судна;

- основа и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия гребного винта судна и гидротурбин ГЭС на гидро-бионты.

Значимость для теории и практики. Совокупность разработанных математических моделей воздействия древесной массы и гидромашин на экосистемы водоемов, а также процессов увлажнения и непотопляемости лесотранспорт-ных единиц углубляют и расширяют теорию взаимодействия водного транспорта леса и гидромашин с окружающей средой.

Разработанные методики расчета и технология водной доставки лесоматериалов, а также способ аэрационной защиты воздействия гидромашин на гидро-бионтов позволяют:

- минимизировать степень воздействия древесной массы и гидромашин на экосистемы водоемов;

- рассчитывать сроки непотопляемости лесотранспортных единиц в зависимости от породы и периода заготовки;

- осуществлять контроль за выполнением нормативно-технологической документации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концепция решения проблемы совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов.

2. Обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспорт-ных единиц.

3. Закономерности гибели гидробионтов от механического воздействия при соприкосновении их с твердой поверхностью и от кавитационных явлений в результате перепада давлений.

4. Математическая модель гибели гидробионтов в потоке гребного винта судна и гидротурбин ГЭС.

5. Физическая модель и способ аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин.

6. Основы и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта леса и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы одобрены ЗАО «Невский», Институтом проблем экологии им. Л.Н. Сверцева РАН, Институтом озероведения РАН, ОАО Центральный котлотурбинный институт, Управлением Невско-Ладожского водного бассейна, Научно-технической конференцией Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии, Научно-технической конференцией Воронежской государственной лесотехнической академии, III Всероссийский съезд по охране природы (Москва, ноябрь 2003 г.)

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в турбинах ГЭС, эксплуатируемых на реках Невско-Ладожского бассейна в виде проекта нормативного документа предельно допустимых воздействий турбин ГЭС на экосистемы водоемов и приняты к внедрению III Всероссийским съездом по охране природы, ОАО "Архангельский ЦБК" древесно-биржевое производство

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 монографиях, в 21 научной статье, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАКом -7

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений Общий объём работы - 305 с, включая 37 рисунков, 55 таблиц, список использованных источников - 204 наименования, в том числе на иностранном языке - 29

Во введении показана актуальность темы диссертационных исследований, сформулирс вана их цель и научная новизна, дана краткая аннотация работы и сформулирс ваны основные положения, выносимые на защиту

В первом разделе диссертации рассмотрены виды водопользования и требования к составу воды Дан анализ отечественной и зарубежной литературы по проблеме влияния лесосплава на водные объекты за период с 1930 по 2000г , который показал, что ученые - ихтиологи, ихтитоксикологи, гидробиологи, микробиологи, гидрохимики в оценке влияния лесосплава на водные объекты и рыбное хозяйство имеют совершенно противоположные точки зрения

Положительное влияние лесосплава ученые видят в том, что нахождение древесины в воде способствуел увеличению кормовой базы для рыб С Н Строганов, М А Правдина, А Н Бенинг, А А Державин, Н А Остроумов, О С Зверева и др Отрицательное влияние лесосплава на водные объекты отмечают Н Н Кожин, Ф В Кичачов, В А Веселов, Т Н Привольное, П И Новиков, И В Баранов, А Г Гусев и др

На основании обобщения результатов проведенных исследований М Г Драгулина, Л А Лесникова, А Г Пустовойта и Э П Подобы А Г Гусев установлено, что представителям планктона нетоксичны те растворы которые получены при соотношении древесины и воды 1 140 и 1 150

Однако следует отметить, что степень отрицательного влияния молевого лесосплава ча водоемы и рыбное хозяйство в большинстве случаев несоизмерима по сравнению с влиянием гербицидов, бытовых, сельскохозяйственных и промышленных стоков от предприятий, расположенных на водосборной площади бассейна а также по сравнению с влиянием эксплуатируемых водохранилищ и гидростроительства

Более 60-ти лет назад ихтиологи и гидробиологи, изучающие флору и фауну водохранилищ гидроэлектростанций, обратили внимание на значительное ко личественное обеднение ихтиофауны и планктона в реках за плотиной по срав нению с его содержанием в водохранилищах

Нашими исследованиями установлено, что в проточных каналах эксплуатируемых гидромашин разрушаются экосистемы водоемов в связи с массовой гибелью планктона и рыб от воздействия перепадов давления и кавитации

Ихтиологи и гидробиологи по результатам исследований отмечают, что водоемы на которых интенсивно эксплуатируются гидромашины (ГЭС, насосные установки тепловых и атомных электростанций, водный транспорт) непрерывно деградируют и по этой причине многие водные бассейны, утратившие целостность экосистем и нормативные функции естественного самоочищения, отнесены к разряду «больных», а некоторые из них к зонам экологического бедствия

Наиболее опасными для водоемов являются ГЭС, где весь сток зарегулированной реки, проходящей через турбины, подвергается резким перепадам давления и кавитации Факт разрушения экосистем рек в результате гибели рыб и планктона в турбинах ГЭС установлен учеными и специалистами-ихтиологами, гидробиологами, гидроэнергетиками, изучавшими это воздействие в натурных условиях Результаты этих исследований, опубликованных в трудах российских и зарубежных ученых, обобщены в ряде монографий, в том числе В С Постоев, В И Патякин, А Ю Мануковский «Аэрационная защита экологических систем водоемов от разрушительного воздействия гидромашин», 2003 г Д^ Павлов, А И Лупандин, В В Костин «Покатная миграция рыб через плотины ГЭС», 1999г

Установлены основные причины, приводящие к деградации экосистемы зарегулированной реки, а именно

- непрерывная массовая гибель ихтиофауны и планктона реки, проходящей через створы турбин ГЭС,

- подпор плотиной реки и как следствие - уменьшение проточности падение скорости течения и заграждение пути прохода рыб ценных пород к местам нереста,

- многократные циклические изменения в течение года уровенного режима водоема по причине хозяйственных потребностей и технических условий эксплуатации гидроэлектростанций,

- загрязнение водоема гидроузла промышленными и бытовыми стоками, опасность которых существенно возрастает для водного бассейна, утратившего нормативные функции самоочищения в связи с разрушением экосистемы турбинами ГЭС

В этом разделе диссертации приводятся численные данные ж следований травмирования и гибели молоди рыб и планктона на многих ГЭС

Результаты исследований показывают, что в турбинах ГЭС травмируются и гибнут почти все представители ихтиофауны, до 75% фито- и зоопланктона разрушается и гибнет в низконапорных ГЭС, в средненапорных - до 80% и в высоконапорных - свыше 80% Эти данные свидетельствуют о том, что в гидроузле на стыке водохранилище-река (нижний бьеф) экосистема водоема полностью разрушается, вследствие чего образуется за плотиной зона поражения реки, размеры которой определяются наличием притоков, восстанавливающих экосистему реки к нормальному биоразнообразию и функциям самоочищения

После плотины Усть Илимской ГЭС зона разрушения р Ангара имеет про тяженность 150км, по данным Ю И Сорокина, зона поражения р Енисей после

Красноярской ГЭС распространяется на 300км На Волге после Волжской ГЭС зона поражения составляет более, чем 100км По данным публикаций в СМИ, после Асуанской ГЭС, в турбинах которой ежесуточно «перемалывается» до 1000 тонн планктона и рыб, река Нил не восстанавливается до устья из-за отсутствия притоков

Наши исследования показали, что в турбинах Волжской ГЭС погибает за трехмесячный вегетационный период более 500 тыс тонн планктона, а по данным Научно-исследоватепьского института энергетических сооружений (Волгоградский филиал), ежегодный ущерб рыбному хозяйству, наносимый только этой ГЭС, на Волге составляет более 35 тыс тонн промысловой рыбы

Гидростроительство принесло наибольший экологический ущерб рекам Волге, Днепру, Енисею, Ангаре, где эксплуатируются мощные ГЭС С точки зрения общей экологической оценки крупные гидроэлектростанции особенно опасны для сибирских рек, в которых процессы самоочищения тормозятся еще и низкой температурой и активно могут идти лишь четыре месяца в году

Отрицательным фактором воздействия на бассейн Азов-Дон является Цимлянская ГЭС, вследствие этого экосистема за плотиной потеряла функции самоочищения и стала загрязнителем Азовского моря По этой причине Волга загрязняет Каспийское море, Днепр и Дунай -Черное море, Волхов и Свирь-Ладожское озеро, Нил-Средиземное море, зарегулированные реки Швеции и Финляндии - Ботнический залив Балтийского моря и можно привести еще много подобных примеров, имеющих место в других регионах мира

Во втором разделе рассматривается состав водорастворимых веществ и их влияние на режим водоемов, так как считается, что основное воздействие древесины на экологические системы водоемов происходит в результате экстрагирования из нее растворимых веществ

По результатам совместных исследований ЦНИИ лесосплава и ГОСНИОПХ воздействия лесосплава и лесозадерживающих сооружений на режим водоема делается вывод о том, что гидрохимические характеристики воды (содержание кислорода, окисляемость, pH, концентрация дубильных и смолистых веществ) на участках молевого лесосплава и поперечных запаней исследуемых рек не выходят за пределы установленных требований к составу воды рыбохозяйственных водоемов Исследованиями установлено также, что при соотношении древесины и воды 1 250 в водоемах не будут создаваться неблагоприятные условия обитания и развития водных организмов Это объемное соотношение рекомендовано для решения практических вопросов при организации и проведении сплава леса

В разделе приводятся результаты оценки влияния лесосплава на гидрохимический режим основных сплавных водоемов России и рек, на которых молевой лесосплав прекращен минимум 10 лет назад

Как показали данные по рекам с наибольшим объемом сплава, гидрохимические характеристики воды в сплавных водоемах не превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) и не отличаются от соответствующих характе ристик воды при отсутствии лесосплава

Что касается соотношения древесины и воды 1 250, то практически при лесосплаве это соотношение, в основном, значительно больше и колеблется от 1 250 до 1 12500 При теоретических исследованиях непотопляемости лесо-транспортных единиц (ЛТЕ) дается понятие непотопляемости как периода времени, в течение которого ЛТЕ находится в заданном относительно водной по верхности положении и определяется запасом плавучести, а также интенсивностью его изменения

Для решения проблемы интенсивности изменения плавучести «бревно» рассматривается как капиллярнопористое тело, состоящее из системы взаимосвязанных продольных и поперечных капилляров, количество которых определяется объемной пористостью древесины

Принято допущение о том, что заполнение капилляров происходит только с боковой поверхности

Тогда площадь фильтрации по мере впитывания воды будет изменятся по зависимости

где р - предельная плотность при которой все поры заполнены, кг/м3, р те кущая плотность, кг/м3, V- объем бревна, м3, С- объемная пористость,%, с1- диа-

метр бревна, м, площадь фильтрации боковой поверхности, м2 (1

- плот-

ность жидкости, кг/м3

Используя уравнение В И Патякина тывания влаги через тупиковые капилляры,

а также скорость впи

<и__ак1*т4д I Л

Я Л' (2)

составим уравнение скорости изменения плотности древесины при намокании в

виде

где

йр _ [рпр р)акКт4Т)4С

<к

у[я<1

■Гг

(3)

к - коэффициент растворимости Генри, моль/мН, К - универсальная газовая постоянная, Нм/моль град, Т - температура защемленного газа, °С, Б - коэффициент диффузии, м2/с, его - поверхностное натяжение, Н/м, ра- атмосферное давление, Па, < - период нахождения в воде, сут, & - угол смачивания, рад, г -радиус гипотетического капилляра, м

Уравнение (3) можно записать в виде

¿р йг

пр

(4)

где

^ _ 4акЯТу[дС

(5)

Проинтегрируем уравнение (4) при граничных условиях Г=0; р=р„\ 1=°о, р=рПр (Рн~ начальная плотность), получим

или решая относительно t, получим:

(6)

(7)

Таким образом, уравнение (6) и (7) определяют закономерности увлажнения древесины при намокании и период непотопляемости лесоматериалов

Если в уравнении (7) вместо р подставить ркр, то получим продолжительность непотопляемости бревна

Но это справедливо только для одного бревна или партии бревен с одинаковой плотностью.

Как уже было установлено, плотность бревна (в любой партии) подчиняется закону нормального распределения Это значит, что в любой партии бревен, характеризующейся средней плотностью, есть определенное количество бревен плотность которых отличается от среднего значения как в большую, так и в меньшую сторону

Согласно графику потери плавучести В И Патякина, потери начинаются в тот момент, когда бревна (пачки из бревен, пучки из хлыстов) с начальной мак симальной плотностью достигнут величины критической плотности рч, Значение максимальной плотности согласно закону нормального распределения определяются по зависимости:

где

о - величина среднеквадратичного отклонения, со - р «мах колебаний, равный 6с

Исходя из этого, непотопляемость лесотранспортной единицы необходимо определять по зависимости.

(9)

На основании экспериментальных исследований, проведенных в производственных лабораториях различных водных бассейнов России, получены зависимости для расчетов коэффициентов интенсивности водопоглощения £ и изменения плотности в партиях бревен (таблица 1)

Таблица 1 Параметры для расчета непотопляемости лесотр*нспортных единиц

№ Порода Предельная Формула Крити- Размах колес аний

п/п плотность, для опреде- ческая плотности бревен

р„р, кг/м3 ления, плот- Период за- <■'»ор, кг/м ,хх)

ность, готовки

кг/м3

1 Сосна 1240 е _ 0 290к„ (1 990 В среднем 300

за период 385

2 Ель 1220 с 0278к„ (1 990 В среднем 350

за период 375

3 Пихта 1180 е 0 250к„ Л 990 В среднем 300

за период

4 Береза 1250 0302кп *~ Л 990 Осенне зимний Летний Весенний 170 150 220

5 Осина 1230 и _0 429кп <1 990 В среднем 330

за период

6 Лист- 1260 е_0 210кп (1 975 В среднем 400

венница за период

даур-

ская

7 Лист- 1260 ^ _ 0268к„ <1 975 В среднем 330

венница за период

сибир

екая

8 Ясень 1280 с 0410к„ * <1 995 В среднем период 280

х) - в расчетах <1 необходимо подставля гь в см,

к„ - коэффициент влияния степени повреждения или качеств.) древесины 100

Ппор - процент поражения или снижения качества

хх) - в числителе значения для крупных и средних диаметров бревен, а в знаме нателе для тонкомерных

Для совокупностей бревен-пучков, хлыстов пучков необходимо опреде лять значения разных колебаний по зависимостям

«>бр

со„ =

2>/ п — 1

0)г„

(10) (П)

где п - количество единиц в совокупности, т.е. бревен или хлыстов в пучке; щ количество бревен, получаемых из хлыста (объемно) 3-4; ttj, - размах колебаний плотности древесины пучков из бревен; 4; - размах колебаний плотности древесины пучков из хлыстов; 4; - размах колебаний плотности хлыстов; 4; - размах колебаний плотности бревен.

Результаты проверки сходимости расчетных по уравнению (6) и опытных данных показали, что ошибка не превышает 2,0 процентов.

В третьем разделе излагаются механизмы главных факторов воздействия потока на гидробионты в проточных каналах гидромашин и результаты теоретических исследований оценки этого воздействия. Из анализа результатов опубликованных экспериментальных исследований, изложенных в 1 -м разделе, сделаем вывод, что главные факторы, приводящие к травмированию и гибели планктона и рыб в камерах рабочих колес турбин ГЭС,- это резкие перепады давления сопутствующей им в зонах разрежения кавитации. Если живые организмы попадают в зону разрежения потока они, как правило, погибают, а в зонах перепадов давления, где нет разряжения, часть организмов преодолевает эти перепады, оставаясь неповрежденными.

Физическая модель и основные предпосылки. Математическая модель расчета воздействия потока на гидробионты разработана B.C. Постоевым и получила развитие в представленной работе.

Суть физической модели состоит в следующем. В проточном канале гидромашины рассматривается течение двухфазной среды (воды и воздуха), в которой объем свободного воздуха составляет тысячные доли от объема воды. При таком объеме воздуха энергия среды, передаваемая на рабочее колесо турбины, практически остается неизменной. С другой стороны, такой объем воздуха считается достаточным для существенного изменения физико-механических свойств неоднородной среды по сравнению с идеальной жидкостью. Расчеты и эксперименты показывают, что при выполнении определенных условий аэрации потока, в такой среде при резких возрастаниях скоростей потока, исключаются резкие перепады давления и кавитация В этом суть аэрационной защиты гидробионтов. Опасным сечением в потоке, где гидробионты наиболее интенсивно подвергаются воздействиям перепада давления и кавитации является выход потока из камеры рабочего колеса в отсасывающую трубу. В насосах и винтах водного транспорта опасное воздействие на входе в камеру насоса, винта, где образуются каверны на неживых организмах.

Автором развиваются физические представления и теоретические основы воздействия потока на гидробионты применительно к процессам, происходящим в камерах рабочих колес турбин ГЭС и судов водного транспорта.

Механизм воздействия на гидробионты в проточном канале гидротурбин иллюстрируется графиком изменения механизма удельной энергии жидкости, в котором составляющая от давления имеет резкие перепады и разряжение, сопут-

ствующее кавитации на выходе из камеры рабочего колеса. Механизм воздействия перепадов давлений и кавитации на гидробионты изображается на рисунке 1.

Рисунок 1 - Механизм воздействия на гидробионты перепадов давления кавита-ционного (1) и безкавитационного (2) течений в проточном канале гидротурбин

Сплошная линия графика показывает изменение давления в штатных режимах от положительного давления на входе (1=0) в камеру рабочего колеса до пика разряжения на выходе из камеры рабочего колеса. Живой организм на этом пути подвергается наиболее интенсивному воздействию перепада давления и при этом выполняет функции ядра кавитации, на котором образуется зона разряжения каверна, заполненная насыщенными парами воды. В зоне положительного давления за рабочим колесом в отсасывающей трубе каверна захлопывается, при этом мгновенная конденсация паров в каверне усиливает гидродинамический удар на организмы, разрушая их в мелкую структуру.

Рассматривается и решается физическая модель течения в проточном канале гидромашины водовоздушной среды, которая принципиально отличается от модели течения идеальной жидкости тем, что такая среда представляется как континиум, состоящий из идеальной жидкости, течение которой описывается уравнением Бернулли и свободного газа(воздуха), взаимодействующего с жидкостью. Взаимодействие воздуха и жидкости является взаимноуравновешенным внутри среды, и поэтому оно не влияет на энергетические составляющие уравнения. Рассматриваются две стадии течения среды, когда в результате воздействия органа рабочего колеса гидротурбины происходит сжатие воздуха, и стадия де-

Р

I

компрессии воздуха в камере рабочего колеса, при которой жидкость, подчиняясь закону течения по Бернулли, одновременно с этим обжимается пузырьками воздуха.

Для получения аналитической зависимости изменения давления свободного воздуха в движущейся среде ставится условие неразрывности (сплошности) между жидкостью и пузырьками воздуха в виде

АУЖ=А V, (В)

где

АУж^(р-рж) (14)

- изменение единицы объема жидкости в результате перепада давления от давления рг в идеальной жидкости до расчетного р в водовоздушной среде при заданном коэффициенте сжимаемости

е е АУе=---

Р Ре

(15)

- изменение объема подаваемого в поток воздуха е (приведенного к одной атмосфере) содержащегося в единице объема жидкости при перепаде давления от р„ (Ртах) в потоке до расчетного р, в рассматриваемом сечении потока ьй струйки водовоздушной среды. Условие неразрывности приводит к соотношению: Рр{Рв^Р1 ~Рж) = £(Рб ~Р/), из которого определяется расчетное давление р,

(16)

Устаьовлено, что наиболее сильному воздействию потока, гидробионты подвергаются в сечении на выходе из камеры рабочего колеса в отсасывающую трубу Это сечение принимается опасным и расчетным для определения воздей ствия и оценки гибели молоди рыб и планктона в проточном канапе гидротурбины В штатных режимах эксплуатации (без аэрации потока) абсолютное давление жидкости (/?/,) в потоке струйки на диаметре с1, сечения 1-1 по Бернулли равно

Р1, =

2

- к+Ы+Ю

(17)

где

- относительная скорость потока на выходе из рабочего колеса;

- соответственно высота отсасывания и расстояние от поворота лопастей до сечения 1-1 (рисунок 2). В сечении 2-2 ьй струйки на входе в направляющий аппарат абсолютное давление принимается наибольшим, которое также определяется по Бернулли с граничными условиями на поверхности верхнего бьефа, и будет равно-

1-й ' (18)

28

-в

где Уц - скорость потока на входе в направляющий аппарат; (л-(1кЮ\ /¿=(¡¿0, а остальные величины, входящие в формулу, показаны на рисунке 2.

а - схема агре

; б - схема рабочего колеса и камеры поворотно-лопастной турбины Рисунок 2 - Расчет воздействия потока на гидробионтов

Оценка повреждаемости гидробионтов, проходящих поток в г'-и струе, выполняется по известному критерию интенсивности перепадов давлений

Рц-Рп <ПА

Р21 -0'6- (19)

Повреждаемость гидробионтов может оцениваться и по скорости перепадов давлений при известной допускаемой скорости

где - время прохождения потоком камеры рабочего колеса.

При аэрации потока давление р, в сечении 1-1, определяем по формуле (16), а давление р2, в сечении 2-2 по формуле (18), полагая, что аэрация существенно не изменяет состояние среды в этом сечении.

Давление рж, входящее в формулу (16), определяется по формуле (17), т.е. а максимальное давление в пузырьках воздуха принимается равным давлению

На основании изложенной теории разработан алгоритм и программы расчета воздействия на гидробионты перепадов давления в камерах рабочих колес поворотно-лопастных вертикальных турбин, турбин с радиально-осевыми колесами горизонтальных турбин и перепадов давлений в потоке гребного винта судна.

В четвертом разделе излагаются результаты экспериментальных исследований и методика расчетов аэрационной защиты гидробионтов в проточных каналах гидромашин

Автор принимал участие в испытаниях, обработке и анализе данных экспериментальных исследований, разработке системы аэрационной защиты, создании расчетных моделей, алгоритмов, программ расчета воздействий потока на гидробионты в турбинах ГЭС и винтах водного транспорта в штатных режимах эксплуатации и при аэрационной защите планктона и рыб Наиболее значимыми в решении проблемы защиты гидробионтов от гибели в турбинах ГЭС, являются экспериментальные исследования воздействия на планктон турбин Усть-Илимской ГЭС на реке Ангара Это высоконапорная ГЭС с радиально-осевыми турбинами мощностью каждая 245 МВт, напор расчетный 85,5 м, расход воды через турбину 315 м3/с На рисунке 3 изображен схематический разрез турбинного блока Усть-Илимской Г ЭС, где показаны створы взятия биологических проб и место подачи воздуха для аэрации потока

1-4 створы взятия биологических проб, 5- место подачи воздуха для аэрации потока Рисунок 3 - Схематический разрез турбинного блока Усть-Илимской ГЭС

В соответствии с разработанной методикой испытаний пробы планктона отбирались на створах № 1, 2, 3, 4 На створе № 1 пробы отбирались из подводящего тракта турбины через пьезометрические отверстия с помощью специального устройства, в котором компенсируется перепад давления и тем самым ис-

ключается повреждение планктона при взятии проб путем сравнения их с интегральными пробами, взятыми из водохранилища в 200-300 м от плотины.

Пробы со створа №2, расположенного ниже спиральной камеры в отсасывающей трубе турбины, отбирали через пьезометрические отверстии, компенсируя разность давления поднятием сливной трубки на высоту 5м. Пробы со створа №3 в нижнем бьефе у выходных каналов турбин отбирались с плотины при помощи ведра-жезлонки. Для подсчета зоопланктона 40 л воды пробы процеживали через планктонную сеть с газом № 60. Сконцентрированную пробу фиксировали раствором Люголя и концентрировали до объема 10мл. В этих пробах учитывали и определяли средние размеры основных групп зоопланктона: копепод, кладоцер, науплиусов и коловраток. Первичную продукцию фитопланктона, являющуюся косвенным показателем обилия планктонных водорослей определяли с помощью радиоуглеродного метода. Биохимическое потребление кислорода измеряли в течение 40 суток при комнатной температуре. Бактериопланктон учитывали в пробах воды, зафиксированных глютаровым альцегидом, методом эпифлуоресценсии на ядерных ультрафильтрах.

Доминирующей группой зоопланктона в водах водохранилища в июле были копеподы-циклониды, их биомасса была около 1г/м3 и составляла 60-70% от суммарной биомассы зоопланктона.

Первичная продукция фитопланктона в воде водохранилища и интегральной пробе, взятой в слое 0-60 см, составила 21-23 мгС/м , а численность бакте-риопланктона в слое 0-10 м была 1,4-2 млн/мл с биомассой до 600 мг/м3. Пробы на планктон брались в штатных режимах эксплуатации при подаче воздуха в объемах: £=0,2%, 0,1%, 0,05%(от объема воды), приведенного к 1 атм. Мощность в турбине при испытаниях варьировалась в пределах 200-140 МВт Результаты анализа взятых из створов №1, 2, 3, 4 биологических проб показали следующее:

1. В режимах без аэрационной защиты 30 проб из створов 1,2,3, при прохождении воды водохранилища через турбину разрушалось зоогланктона от 40 до 60%, если судить по убыли его суммарной биомассы. При этом наибольший процент снижения биомассы 60-80% отмечался среди фракции микрозоопланктона (науплиусы и коловратки). Дополнительными отчетами представлено, что около 50% рачков, уцелевших при прохождении турбины погибли, будучи травмированными.

В среднем в штатных режимах эксплуатации около 80% зоопланктона погибает в проточном канале турбины. Убыль биомассы в результате разрушения зоопланктона свидетельствует о воздействии кавитации и, видимо, при этом зоопланктон играл роль ядер кавитации (планктонные ядра). В полукилометре от плотины н.б. биомасса существенно снижалась за счет оседания мгртвого зоопланктона, а на расстоянии 50 км она стабилизировалась и составляла 40-60 мг/м3 или 6% от биомассы в верхнем бьефе.

Первичная продукция фитопланктона на расстоянии полукилометра по течению от плотины составила 3,5-4 мгС/м3 и оставалась на этом уровне на участке реки длиной 100 км. Это означает, что гибель фитопланктона, прошедшего тур-

бину, составила около 80% На створе в 140 км от плотины первичная продукция выросла до уровня 15-17мгС/м3 в сутки

Результаты исследований показали, что бактериопланктон проходит турбины ГЭС без повреждений в штатных режимах эксплуат ации

2 С целью установления выживаемости планктона в режимах аэраци-онной защиты было взято 45 проб из створов 1, 2, 3 с подачей воздуха в диапазоне 0,2%-0,025% от расхода воды турбиной С подачей воздуха при полной мощности компрессора в объеме (£=0,2%), убыль суммарной биомассы зоопланктона в среднем составила 8,3% при мощности от 140 МВт до 240 МВт При этом смертность рачков снижалась в 1,5-2 раза Это дает, что фактическая гибель зоопланктона при аэрационной защите составила 20%, т е при подаче воздуха сохраняется жизнеспособным около 80% зоопланктона При половинной подаче воздуха ( =0,1%) эффект защиты не снижался При уменьшении объема подаваемого в поток воздуха до четверти, а затем до одной восьмой от полной, эффект этой подачи заметно ослаблялся

Исследования влияния аэрации потока на эксплуатационные характеристики турбины Усть-Илимской ГЭС показали, что при подаче воздуха в объемах, необходимых для защиты гидробионтов, уменьшается вибрация оборудования в широком диапазоне частот, увеличивается КПД агрегата, уменьшается шум в производственных помещениях и резко снижается интенсивность кавитационно-го воздействия Исследования, имеющие принципиальное значение для решения задач и защиты в турбинах мигрирующей молоди рыб и планктона, выполнялись на Волжской ГЭС В штатных режимах в проточных каналах турбин этой ГЭС гибнет до 90% молоди рыб и зоопланктона По данным Волгоградского филиала НИИЭС, из водохранилища скатывалось рыб сеголеток более 70 млрд экземпляров, и в результате гибели молоди рыб ущерб рыбному хозяйству составлял 35 тыс тонн промысловой рыбы в год На 19 м агрегате ГЭС была установлена аэрационная защита и проведены первые испытания зашиты ихтиофауны в тур бинах, не имеющие аналогов в мире Принципиальная схема защиты изображена на рисунке 5 В наружную часть водовода турбин подавался воздух через две перфорированные трубы, укрепленные на сороудерживающей решетке Система аэрации (рисунок 4) обеспечивала подачу воздуха в объеме £=0,15% от расхода воды турбины, те около 1м3/с воздуха на турбину Предварительно на лабораторном стенде СПб Лесотехнической академии были выполнены исследования, в результате которых установлены параметры воздушною факела, формируемого перфорированными трубами, которые использовались при испытаниях на ГЭС

Трубы формируют факел с широким диапазоном пузырьков Наибольшие из них по объему имеют максимальную скорость подъема Умах=0,7М/С, наименьшие уш1п=0,25 м/с По этим данным и скоростям потока воды в подводящем водоводе определялся уровень подвески перфорированной трубы из расчета, чтобы фронт факела свободно входил в пространство направляющего аппарата Как уже отмечалось без подачи воздуха доля травмированных и мертвых маль ков составляла в отливах более 90% Ярко выраженные травмы - это кровоизлияния в разные части тела глаза казуальный отдел позвоночника, плавники

Рисунок 4 - Схема образования водовоздушной среды

Многие особи имели различную изогнутость тела и раскрытые рты. Подобные травмы типичны при воздействии разряжения и перепадов давления. Травмы от соударения с элементами проточного канала имелись у 3-5% рыб от общего количества травмированной молоди. Всего отловлено за первые испытания без подачи воздуха 3720 экземпляров, из них оказались мертвыми 3455 экземпляров, что составило 93% гибели молоди рыб Испытания с подачей воздуха в объеме е=0,15% от расхода воды проводились на 19-м агрегате ГЭС в летне-осенний период 2000 г. В режиме защиты в нижнем бьефе осуществлено 38 ло-вов молоди рыбы на выходе потока из агрегата № 19. Выловлено всего 472 экземпляра рыбы. По анализу травм судили о выживаемости молоди, прошедшей турбину. Из всего количества выловленной молоди 375 экземпляров остались неповрежденными, что составило 80% от общего количества. Эти данные свидетельствуют о существенном положительном эффекте аэрационной защиты молоди рыб, мигрирующей через плотину Волжской ГЭС. При испытаниях изучалось воздействие потока в турбинах на зоопланктон. В результаты установлено, что в штатных режимах эксплуатации турбины (без подачи воздуха) гибель планктона от общей численности составила 70%, а в режимах с аэрационной защитой -28%. Одновременно исследовалось влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики гидроагрегата Волжской ГЭС.

Живые организмы, находясь в кавитационном потоке, обретают свойства ядер кавитации, на которых развиваются кавитационные процессы (образуются полости). Так как при аэрации потока резко снижается травмирование гидробио-

нтов, можно утверждать, что в данном случае снижается интенсивность кавита-ционного воздействия на элементы проточного тракта турбины Это один из важных попутных эффектов, который позволит устранить в проточном канале кавитационные разрушения

Испытания показали, что мощность при аэрации потока остается неизменной, вибрации опорных конструкций и биение вала практически не изменяются, на 4,5 дБ снижается производственный шум

В целом можно отметить, что впуск воздуха положительно влияет на некоторые параметры оборудования и при этом отсутствуют какие-либо отрицательные последствия

Далее в диссертации приводятся результаты воздействия на гидробионты перепадов давления в турбине Волжской ГЭС Расчеты выполнены по алгоритму, изложенному в 3 разделе диссертации

Результаты расчетов в диссертации представлены графиками В режимах эксплуатации без аэрационной защиты кривые изменения давления в сечении 1-1 на выходе камеры рабочего колеса располагаются в зоне отрицательных давлений, а это значит, что кавитация идет по всему сечению, поэтому все проходящие с водой гидробионты будут повреждаться, и, видимо, значительная часть из них погибнет Об этом свидетельствуют результаты экспериментальных исследований гибель молоди рыб до 90%, зоопланктона-95%

Графики изменения интенсивности давления Др и скорости перепада давления ур также показывают сильное (недопустимое Др>0,6) воздействие потока на молодь рыб и планктон Графики воздействия потока резко меняются при аэрационной защите гидробионтов Кривые изменения перепадов давления при аэрации располагаются в зоне положительных давлений и выше одной атмосферы на периоерии Это значит давление, изменяющееся по циклу - компрессия с последующий декомпрессией с избыточным давлением более атмосферы - не будет повреждать ихтиофауну, об этом свидетельствуют результаты лабораторных исследований, приведенных в монографии Д С Павлова и др Значения интенсивности перепадов давления Др и скорости ур в режимах аэрационной защиты не превышают допустимой величины Критерий неповреждаемости Др <0,6 выполняется с большим запасом Результаты теоретического анализа подтверждаются данными эксперимента в режимах с аэрационной защитой без повреждений проходят турбину 30% молоди рыб и 70% зоопланктона

таким образом, результаты теоретических и экспериментальных исследований как на Волжской ГЭС, так и на Усть-Илимской ГЭС, свидетельствуют об эффективности метода аэрационной защиты и согласованности данных расчета и эксперимента Такие же данные были получены при исследовании воздействия на гидробис нты турбин Саратовской ГЭС

Разработанное приспособление (рисунок 5) для отбора проб на зоопланктон было установлено на катере типа «Казанка» с подвесным мотором «Вихрь» (мощность °0 кВт, п=2500об/мин ) Вода за счет сопротивления потока поднималась набор через шланги и воронки установленные за бортом и винтом судна Воздух в псток на винт вводился из баллона шлангом на уровне нижней кромки

кормы катера При испытаниях было отобрано 47 проб в режимах без аэрации потока и 41 проба с аэрацией при концентрации воздуха в воде в пределах 0 16

1 - бортовая воронка 2 - воронка в потоке гребного винта 3 - баллон сжатого воздуха 4 - водовоздушная среда 5 - двигатель судна 6 - емкость для отбора проб 7-корпус судна 8 - винт 9 - шланг для отбора пробы 10 - рама 11 - шланг для подвода

воздуха

Рисунок 5 Схема установки для исследования травмирования планктона в потоке гребного винта

Результаты испытаний очевидны без аэрационной защиты в потоке греб ного винта разрушается и гибнет более 70% зоопланктона , при аэрационной защите более 80% зоопланктона проходит винт катера без повреждении

Алгоритм расчета перепадов давления в потоке гребного винта принципиально не отличается от расчетов давления в камере рабочего колеса гидротурби ны Рассматривается течение г-й струйки и определяется давление на границе участка 5 в сечениях 2-2 и 1-1 Уровень заглубления этих сечений принимается одинаковым (/г^/гг),, а давление рг, принимается постоянным

Р.,=1г 1.+ 10 в метрах водяного столба В режимах без аэрации давление Ри в струйке, проходящей через винт, равно

0,36%

1

¿ё

где V/, - полная относительная скорость потока на выходе из сечения 1-1

При аэрации потока давление Р), определяется по формуле (1). Результаты расчетов показывают, что подача воздуха в поток резко снижает интенсивность и скорость перепада давления, тем самым создаются условия прохождения гидро-бионтов через винт с минимальными повреждениями. Таким образом, данные испытаний и расчеты, которые хорошо согласуются, свидетельствуют о том, что задача защиты планктона и ихтиофауны в потоках гребных винтов вполне разрешима, и ее реализация позволит существенно улучшить экологическую ситуацию в водных бассейнах, где интенсивно эксплуатируется водный транспорт.

Пятый раздел диссертации посвящен обоснованию необходимости разработки нормативной базы, регламентирующей воздействие на гидробионты турбин ГЭС, эксплуатируемых на реках России. Установлен факт разрушения экологических систем рек турбинами ГЭС, изучены механизмы и основные факторы воздействия потока на живые организмы. Указывается, что учеными и специалистами разработаны методы, позволяющие решать эту проблему, и одним из них является метод аэрационной защиты гидробионтов в камерах рабочих колес гидромашин. Решение задач защиты экологических систем водоемов от разрушительного воздействия гидромашин должно быть приоритетным не только в России, но и во всех регионах мира, где интенсивно эксплуатируется парк гидромашин. В первую очередь необходимо приостановить разрушение экосистем тех турбин ГЭС, которые в существующем виде являются наиболее опасными объектами для окружающей среды.

К разработке федеральными органами нормативной базы в сфере эксплуатации гидромашин обязывают законы Российской Федерации и прежде всего Экологическая доктрина Российской Федерации, Федеральный закон об охране окружающей среды, Водный кодекс Российской Федерации и Постановление Правительства Российской Федерации № 1505 «О порядке разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на водные объекты» и ряд других федеральных законов природоохранной направленности.

В диссертации разработаны принципы и структура нормативно-технического документа (НТД), регламентирующего воздействие гидротурбин ГЭС на гидробионты. Проект НТД разрабатывался на основе «Методических указаний по разработке ПДВВ на поверхностные водные объекты», утвержденных Министерством природных ресурсов РФ 26.02.90 г. В соответствии с общими указаниями излагается проект норм, состоящий из двух частей: часть первая -вид воздействия, норматив, показатель предельно допустимых воздействий, область приложения и назначение норматива; часть вторая - пояснительная записка по обоснованию норматива и материалы, подтверждающие сделанные в пояснительной записке выводы и предположения. В данном случае этими материалами могут служить материалы представленной диссертации. На основании имеющихся экспериментальных и теоретических экспериментальных материалов, норматив части первой можно представить следующим образом:

1 Вид предельно допустимых воздействий на водные объекты воздействие на рыб и планктон перепадов давления и кавитации в проточных каналах турбин, биоиндикатор воздействия - зоопланктон

2 Норматив ПДВ биомасса зоопланктона, подвергающаяся воздействию в проточных каналах гидромашин

3 Показатель ПДВ процент допускаемой гибели зоопланктона по биомассе в проточном канале турбины ГЭС

4 Значение показателя минимум гибели зоопланктона в проточном канале турбины, но не более 25% по биомассе (мг/м3), определяемый при вариации объема подаваемого воздуха (приведенного к 1 атм) в систему аэрации не более 0,2% и не менее 0,1 % от расхода воды турбинами ГЭС (м3/с) Здесь заложен экологический показатель ПДВ (25%) и отражены технологические возможности реализации норматива при аэрации воды воздухом в объемах 0,1 %-0,2%

Далее в проекте дается обоснование, основные требования, контроль ис полнения и меры ответственности при нарушении требований норматива

Контроль исполнения требований норм (мониторинг), предусматривается ведомственный и производственный Установленная в системе аппаратура должна непрерывно регистрировать объем подаваемого воздуха в общую сеть аэрации и на каждую турбину

При нарушении водопользователем установленного норматива объема подачи воздуха в сеть аэрационной защиты за период отклонения от нормы определяется масса погибшею планктона, и в соответствии с существующими, утвержденными федеральными органами методиками рассчитывается и взимается с водопользователя плата за нанесенный ущерб рыбному хозяйству либо за загрязнение водоема мертвой органикой погибшего планктона

В этом разделе также излагаются разработанные методические указания и рекомендации для водопользователя (ГЭС) при разработке нормативов на экс плуатацию ГЭС на основании норматива ПДВ

На этом этапе внедрения норматива ПДВ исследования проводятся водо пользователем По результатам конструкторских разработок и экспериментальных исследований на одной типовой турбине принимается система аэрации, и из условия минимума гибели планктона в режиме номинальной мощности устанавливается оптимальное количество подаваемого воздуха в аэрационную систему В режиме работы турбины с подачей воздуха не допускается снижение более, чем на 0,5%

Если достигнутые минимумы гибели планктона соответствуют значению показания норматива ПДВ, то они устанавливаются как допустимые уровни гибели планктона и рыб для гидротурбины в режимах мощностей а количество подаваемого при этом воздуха в систему аэрации как оптимальные После этих исследований ГЭС осуществляет мониторинг оборудования системы аэрации и в соответствии с графиком выводит гидроагрегаты в режим аэрационной защиты гидробионтов

Основное оборудование системы защиты - компрессорные машины, кото рые должны непрерывно подавать необходимый объем воздуха в аэрационную

систему АС «Компрессорный комплекс» (г Санкт-Петербург) изготавливает такое компрессорное оборудование К примеру, на Волжской ГЭС (г Волжский) для системы аэрации потребуется более 500 м3/мин воздуха Такую подачу могут обеспечить воздушные ЦКМ К-525 с производительностью при условии всасывания 525 м3/мин , конечным давлением 0,833 МПа и потребляемой мощностью 3 МВт

Шестой раздел посвящен разработке технологии водной доставки лесоматериалов, обеспечивающей минимальное воздействие древесной массы и оборудования на экологические системы водоемов, разработке нормативно-технической документации, обеспечивающей использование водоемов для водного трансг орта леса и рыбного хозяйства Приводится перечень мероприятий, обеспечивающих возможность использования рыбохозяйственных водоемов для лесосплава, разработанных на основании ГОСТа 17.1 3 01-76 «Охрана природы Гидросфера Правила охраны водных объектов при лесосплаве»

Рекомендуется технология водной доставки лесоматериалов в сортимент-ных и хлыстовых плотах береговой сплотки. При этом используется методика расчета непотопляемости пучков из бревен и хлыстов

Исследования показали, что технологии доставки лесоматериалов в плотах береговой и навигационной сплотки обеспечивают доставку без потерь древесины, норму предельного содержания древесной массы в воде, минимизацию воздействия на экологические системы водоемов

Для поставки лесоматериалов в конечные пункты приплава в плотах и судах при минимизации воздействия на экосистемы водоемов проанализированы судов, использующихся при этих технологиях При судовых перевозках лесоматериалов в момент транспортировки непосредственный контакт древесной массы с водой не предусматривается, если погрузка в судно или на баржу производится со склада, и разгрузка не предусматривает сброску в воду или разгрузку методом кренования

При этом потребуется аэрационная защита гидробионтов в потоке гребного винта

СудоЕ ые перевозки, их совершенствование и развитие в настоящее время становится особо значимым способом транспортировки лесоматериалов к потребителю.

Совершенствование судовых перевозок следует проводить по направлению адаптации лихтеров к речным условиям и использованию их в качестве несамоходных судов, выполняющих роль транспорт-терминалов, что позволит сделать более эффективными и технологичными судовые перевозки лесоматериалов и готовой продукции по внутренним магистральным речным и морским путям к отечественным и зарубежным потребителям В межнавигационный период лихтеры могут находится в пунктах отправки лесных грузов (береговых складах), имеющих причалы и погрузочные средства, оборудование для производства готовой продукции При этом лихтеры могут служить плавучими терминалами, а с первых дней навигации, загруженные готовой продукцией, могут буксироваться к пунктам потребителей

Организация перевозки лесных грузов в лихтерах должна решаться комплексно. Переработка лесных материалов в готовую продукцию должна осуществляться на береговых складах на базе передвижных и мобильных установок. По мере готовности продукцию нужно грузить и закрывать. Технологическая схема организации работ по производству готовой продукции и погрузка на лихтер приведена на рисунке 6.

1 - штабель н/к древесины; 2 - разделочная эстакада, 3 - сортировка Д^ + склад; 4 -колун, 5 - уплотнение н/к древесины; 6 - установка по производству ДУ, , 7 - руби-тельная машина, 8 - пневмосепаратор, 9 - бункер щепы для ЦБП, 10 - б/нкер топливной щепы, 11 - камера сушки; 12 - накопитель для горбыля; 13 - газогенератор; 14 -штабель лиственной древесины, 15 - передвижной секционный транспортер ЛТ-20; 16 - автопогрузчик; 17 - трубопровод; 18 - пилорама; 19 - штабель хвойной древесины; 20 - бункер;21 - рукав выноса опилок, 22 - трактор; 23 - штабель пиломатериалов;'24 автомобильный кран; 25 - камеры сушки; 26 - дамба; 27 - лихтер.

Рисунок 6 - Технологическая схема организации работ по производству готовой продукции и погрузки на лихтер

Лесоматериалы, заготовленные и рассортированные в сортиментах на лесосеке, вывозятся на береговой склад Лесовозы, оснащенные манипулятором, разгружаются на площадке отдельно для лиственной и хвойной древесины. Пи-

ловочник лиственной и хвойной древесины поступает в распиловку на кругло-пильные мобильные пилорамы, где из него получают доски, брус Привод пилорамы осуществляется от вала отбора мощности трактора «Беларусь» В двигатель трактора по трубопроводу подается горючий газ, получаемый в газогенераторной установке, что позволяет экономить дизельное топливо

Обрезные пиломатериалы отсортировываются и отвозятся в штабели автопогрузчиком для дальнейшей сушки Горбыль и рейки поступают к рубильной машине для переработки на щепу Возможна отсортировка в сепаратор щепы для ЦБП и топливной щепы

Заключение

Водный транспорт леса относится к специальному водопользованию, осуществляемому с применением сооружений и технических средств Поэтому строительство и ввод в эксплуатацию новых сооружений, технологий влияющих на состояние вод, должны предусматривать мероприятия по охране вод от загрязнения, засорения и истощения, по обеспечению охраны рыб, условий для их воспроизводства

В процессе исследований сделаны следующие основные выводы и рекомендации

1 Основное воздействие древесной массы на экосистемы водоемов происходит в результате экстрагирования из нее растворенных веществ (ВЭВ) Малое количество ВЭВ в затонувшей древесине и очень медленное их вымывание оказывают незначительное влияние на кислородный режим водоема

2 В результате исследований установлено, что гидрохимические характеристики воды содержание растворенного кислорода, биологическое потребление кислорода (БПК), окисляемость концентрация дубильных и смоли стых веществ на участках молевого лесосплава и поперечных запаней не выходят за переделы установленных требований к составу воды для рыбохозяйствен-ных водоемов и при установленном соотношении древесины и воды (1 250) не создаются неблагоприятные условия для обитания и развития водных организ мов.

3 С целью исключения воздействия затонувшей и полузатонувшей древесины (голованов) на нерестилища и экосистему водоемов, а также винтов судов водного транспорта разработана на основании теоретических основ непотопляемости лесотранспортных единиц нормативно-техническая документация, обеспечивающая транспорт лесоматериалов по воде с минимизацией воздействия на экосистему водоемов

4 Экспериментальная проверка полученного уравнения увлажнения древесины при лесосплаве указала на хорошую сходимость опытных и расчетных данных Отклонения не превышают 2%

5 Анализ воздействия древесной массы на экосистемы водоемов следует проводить с учетом воздействия на них других водопользователей, в част-

ности, воздействия на них рабочих колес турбин ГЭС, судов водного транспорта и насосных установок, эксплуатируемых на этих водоемах

6 Установлено, что водоемы на которых интенсивно эксплуатируются гидромашины (ГЭС, насосные установки тепловых и атомных электростанций, суда, используемые в водном транспорте) непрерывно деградируют, и по этой причине многие водные бассейны, утратившие целостность экосистемы и нормативные функции естественного самоочищения, отнесены к разряду «больных», а некоторые - к зонам экологического бедствия

7 Причинами, приводящими к деградации экосистем зарегулированных рек являются непрерывная массовая гибель ихтиофауны и планктона реки, проходящих через створы турбин ГЭС, подпор плотины реки и, как следствие, уменьшение проточности падение скорости течения и заграждение пути прохода рыб ценных пород к метам нереста, многократное, циклическое изменение в течение года уровенного режима водоема по причине хозяйственных нужд потребителей и технических условий эксплуатации гидроэлектростанций

8 В результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что основными факторами разрушения являются резкие перепады давления воды и кавитация в створах ГЭС, незначительная часть гибнет в результате столкновения со стенками проточных элементов

9 В проточных каналах низконапорных ГЭС в обычных режимах эксплуатации разрушается, гибнет и травмируется до 75% фито и зоопланктона, в средненапорных - до 80%, в высоконапорных свыше -80% В результате работы в потоке гребного винта погибает, травмируется и разрушается около 70% зоопланктона

10 Исходя из энергетической диаграммы рабочего процесса в проточ ных каналах гидромашин выявлены закономерности и механизм воздействия на гидробионты Это позволило создать физическую модель аэрационной защиты гидробионтов и разработать систему аэрации потока и методику расчета

11 Результаты экспериментальной проверки аэрационной защиты (по дача воздуха £=0,2%) показали что убыль суммарной массы зоопланктона сни жается в 3-4 раза При полной подаче воздуха сохраняется жизнеспособность около 80% зоопланктона По результатам исследований на Волжской ГЭС отмечено, что без подачи воздуха доля травмированных мальков составляет 88-90%, а с подачей меньше 16%

12 Нормативно-технический документ, формы и показатели которого разработаны в диссертации позволяет контролировать технологический процесс, который обеспечивает защиту живых организмов от гибели в проточных каналах гидромашин Предложенный проект нормативов может стать основой при разработке аналогичных нормативов для судов водного транспорта и насосных установок

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1 Мануковский, А Ю Возведение древесной массы находящейся в воде на водные экосистемы [Текст] /А Ю Мануковский //Изв Вузов Севреро Кавказский регион Text ические науки -2003 Спецвыпуск - 28-32 с

2 Мануковский, А Ю Воздействие кавитационного процесса на гидро-бионты [Текст] /А Ю Мануковский //Вестн Моск гос ун-та леса - Лесн веста -2004-№007-С 3-6

3 Мануковский, А Ю Технология водной доставки лесоматериалов обеспечивающая минимальное воздействие на экологические системы водоемов [Текст] /А КЗ Мануковский //Вестн Моск гос ун-та леса - Лесн вестн -2004 -№007 -С 10 12

4 Мануковский, А Ю Воздействие экстрагированных из древесины веществ на экологические системы водоемов [Текст] /А Ю Мануковский //Вестн Моск гос ун та леса - Лесн вестн -2004 -№ 007 -С 13-15

5 Мануковский, А Ю Технология водной доставки лесоматериалов в сор-тиментных и хлыстовых плотах [Текст] /А Ю Мануковский //Вестн Моск гос унта леса - Лес н вестн -2004 -№007 -С 7-9

6 Мануковский, А Ю Состав водорастворимых веществ и их влияние на экологический режим водоемов [Текст] /А Ю Мануковский //Изв Вузов СевероКавказский регион Технические науки -2004 Приложение № 9 -С 259-261

7 Мануковский А Ю Технология переработки и баржево-лихтерной водной доставки готовой продукции с береговых складов [Текст] /А Ю Мануковский //Изв Вузов Северно Кавказский регион Технические науки -2004 Приложение № 9 -С 208-210

Монографии

1 Мануковский, А Ю Аэрационная защита экологических систем водо емов от разрушительного воздействия гидромашин [Текст] /ВС Постоев, В И Патякин, А Ю Мануковский -СПб СПб Гос Университет 2003-173 с

2 Мануковский, А Ю Воздействие поставляемых водой лесомате-риалов и лесосплавного флота на экологическое состояние водоемов [Текст] /А Ю Мануковский , В Л Патякин -Воронеж Воронежский Гос университет 2004-68 с

3 Мануковский, АЮ Обоснование системы экологической безопасности кабин леснь х машин [Текст] /А Ю Мануковский, Воронеж гос лесотехн акад -Воронеж, 2004 -160 с Деп В ВИНИТИ 16 07 04 № 1255-В2004

Статьи и материалы конференций

1 Мануковский, А Ю Виды потерь при водной доставке древесины [Текст] /А 10 Мануковский // Проблемы функционирования стабилизации и устойчивости развития предприятий лесопромышленного комплекса в новом столетии Материалы международной научно практической конференции (26-27 апреля 2004 г) - Воронеж ВГЛТА, 2004-159 162 с

2 Мануковский, А Ю Антропогенное загрязнение водохранилищ [Текст] /А Ю Мануковский //Технология машины и производство лесного комплекса будущего Сб материалов международной научно-практической конференции посв 50-летию лесоинженерного факультета (3-4 февраля 2004 г) - Воронеж ВГЛТА,2004 203-208 с

3 Мануковский, А Ю Влияние водного транспорта леса на водохранили ща [Текст] /А Ю Мануковский // Технология, машины и производство лесного комплекса будущего Сб материалов международной научно-практической кон ференции посв 50-летию лесоинженерного факультета (3-4 февраля 2004 г) -Воронеж ВГЛТА, 2004 - 92 97 с

4 Мануковский, А Ю О влиянии условий технологических операций и внешних факторов на работоспособность и производительность операторов мобильных лесных машин [Текст] /А Ю Мануковский, В Н Макеев //Экология и безопасность жизнедеягельностиб Сб научн тр /ВГЛТА-Воронеж, 1997 — Вып 3 -с 62-68

5 Мануковский А Ю Алгоритм расчета воздействия потока на гидробио нты в камере рабочего колеса капсульной поворотно-лопастной горизонтальной турбины [Текст] / А Ю Мануковский, Ю В Шабалин//Сборник научных трудов «Экология, экономика, энергетика» Выпуск 8 СПб Издательство «Менделеев», 2004, с 38-44

6 Пат 39595 RU, МПК В 656 69/20 Транспортная единица для транспортировки измельченной древесины по воде [Текст] /А Ю Мануковский, И В Четверикова, заявитель и патентообладатель А Ю Мануковский, И В Четверикова -№ 0041112677 заявл 29 04 04, опубл 10 08 04, Бюл № 22 - 3 с

7 Мануковский А Ю Технология водной доставки сортиментных и хлыстовых плотов, запас их плавучести [Текст] / А Ю Мануковский И В Четверикова, Воронеж гос лесотехн акад- Воронеж 2004-16 с-Деп в ВИНИТИ 28 05 04 № 901-В 2004 //Библ указатель депон науч работ -М ВИНИТИ 2004 -№7 (389)-С 21

8 Мануковский А Ю Суда для водной доставки круговых лесоматериалов и измельченной древесины [Текст] /А Ю Мануковский И В Четверикова Во ронеж гос лесотехн акад - Воронеж 2004 -25 с - Деп в ВИНИТИ 28 05 04 № 902-В 2004 // Библ указатель депон науч работ- М ВИНИТИ, 2004-№7 (389)-С 17

9 Мануковский, А Ю Аэрационная защита гидробионтов и ее физическая модель [Текст] /А Ю Мануковский, Воронеж гос лесотехн акад - Воронеж, 2004-11 с-Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1261-В 2004//Библ указатель де пон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№ (393) -С 7

10 Мануковский, А Ю Кавитационный процесс и его влияние на гидро бионты [Текст] /А Ю Мануковский Воронеж гос лесотехн акад - Воронеж, 2004- 8 с- Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1260 -В 2004 //Библ указатель де пон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№9 (391) -С 7

11 Мануковский, А Ю Последствия воздействия негативных процессов на экосистемы [Текст] /А Ю Мануковский Воронеж гос лесотехн акад - Воронеж 2004-14 с-Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1256 - В2004 //Библ указатель де пон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№9 (391) -С 14

12 Мануковский, А Ю Негативные процессы происходящие в экосистемах зарегулированных рек [Текст] /А Ю Мануковский Воронеж гос лесотехн акад -Воронеж, 2004 -6 с - Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1259- В 2004 //Библ ука затель, депон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№9 (391) -С 14

13 Мануковский, А Ю Влияние рабочего процесса гидротурбины на гид-робионты [Текст] /А Ю Мануковский, Воронеж гос лесотехн акад - Воронеж, 2004- 9 с- Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1258- В 2004 //Библ указатель депон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№9 (391) -С 17

14 Мануковский, А Ю Уравнения увлажнения древесины при лесосплаве и их применение при расчете непотопляемости лесотранспортных единиц [Текст]/А Ю Мануковский Воронеж гос лесотехн акад - Воронеж, 2004-17 с-Деп в ВИНИТИ 16 07 04 № 1257 В 2004 //Библ указатель депон науч работы -М ВИНИТИ, 2004 -№9 (391) -С 21

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212 134 02 и выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверен ными подписями по адресу 394613, г Воронеж ул Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия ученому секретарю

Тел/факс (8-0732) 53-72-40

Мануковский Андрей Юрьевич

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЛЕСА МИНИМИЗАЦИЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭКОСОСИСГЕМЫ ВОДОЕМОВ

05 21 01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства 03 00 16-Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано к печати 11 03 05 Заказ X» 743 Объем Уел п л 2,0 Тир 100 экз Типография Воронежского государственного аграрного университета имени К Д Глинки 394087, г Воронеж ул Мич>рина, 1

05. if - Où. Z /

510

И MA F ?0G5

ВВЕДЕНИЕ.

1 Состояние проблемы и задачи исследования.

1.1 Виды водопользования и требования к составу воды.

1.2 Анализ отечественной и зарубежной литературы о степени влияния лесосплава.

1.3 Анализ результатов проведенных исследований воздействия гидромашин на экологические системы водоемов.

1.3.1 Состояние водоемов при эксплуатации гидромашин.

1.3.2 Анализ результатов исследований травмирования и гибели молоди рыб при скате через плотины ГЭС.

1.3.3 Анализ результатов исследований гибели планктона в проточных каналах гидротурбин.

1.3.4 О последствиях воздействия ГЭС на экосистемы рек.

1.4 Выводы и задачи исследований.

2. Теоретические и экспериментальные исследования влияния водной доставки лесоматериалов на экологические системы водоемов.

2.1 Состав водорастворимых веществ и их влияние на режим водоемов.

2.2 Результаты исследований воздействия лесосплава и лесозадерживаю-щих сооружений на режим водоема.

2.2.1 Оценка влияния лесосплава на гидрохимический режим водоема.

2.3 Понятие о плавучести древесины. Теоретические исследования плавучести лесотранспортных единиц.

2.4 Аэрационная защита гидробионтов в потоке гребного винта судна.

2.4.1 Расчетное обоснование аэрационной защиты в потоке гребного винта судна.

2.5 Выводы.

3. Теоретические исследования процессов воздействия на гидробионтов в проточных каналах гидромашин.

3.1 Энергетическая диаграмма рабочего процесса в проточных каналах гидромашин.

3.2 Воздействие кавитации на гидробионты.

3.3 Физическая модель аэрационной защиты гидробионтов.

3.3:1 Система аэрации потока и ее расчет для турбин ГЭС.

3.4. Алгоритм расчета воздействия потока на гидробионты в камере рабочего колеса вертикальной поворотно-лопастной турбины.

3.4.1 Расчет в штатных режимах (без аэрационной зашиты).

3.4.2 Расчет воздействия давлений на гидробионты в режимах с аэрационной защитой.

3!4'.3: Алгоритм расчета воздействия давления на гидробионты в камере рабочего колеса вертикальной радиально-осевой турбины.

3.4.4 Расчет в штатных режимах эксплуатации.

3.4.5 Расчет в режимах с аэрационной защитой.

3.4.6 Алгоритм расчета воздействия давления на гидробионты в камере рабочего колеса горизонтальной турбины.

3.4.7 Расчет режимов с аэрационной защитой.

3.5 Выводы.

4.Результаты экспериментальных исследований аэрационной защиты гидробионтов в проточных каналахгидромашин.

4.1 Описание объектов экспериментальных исследований и методика их проведения.

4.2 Состав и биомасса основных групп планктона и его гибель при штатных режимах работы турбин.

4.3 Влияние подачи воздуха в подводящий тракт турбины на выживаемость планктона.

4.4 Влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики турбины Усть-Илимской ГЭС.

4.5 Экспериментальные исследования аэрационной защиты мололи рыб и планктона в турбинах Волжской и Саратовской ГЭС.

4:5.1 Результаты экспериментальных исследований выживаемости гид-робионтов в проточном канале турбины №19 при аэрационной защите.

4.5.2 Аэрационная защита молоди рыб.

4.5.3 Аэрационная защита зоопланктона.

4.5.4 Влияние аэрацииî потока на эксплуатационные характеристики гидроагрегата Волжской ГЭС.

4.5.5 Расчет воздействия* на гидробионты, перепадов давлений в турбине ВолжскойГЭС.

4.5:6 О результатах исследований на Саратовской ГЭС.

4.5.7 Результаты расчетов воздействия; перепадов г давлений на гидро-бионты в турбине Саратовской ГЭС.

4.6 Выводы.

5. Основа н структура нормативно-технического документа регламентирующего воздействие гидротурбин ГЭС на гидробионты.

5:1. Обоснование необходимости разработки нормативной базы.

5.2 Показатель норматива.

5:3 Обоснование норматива, основные требования, контроль выполнения норматива и ответственность при нарушении требований.

5.4 Контроль выполнения требований:.

5.5 Ответственность за нарушение требований нормативно-технического документа.

5.6 Методические указания: и рекомендации* при разработке нормативов эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробионтов.

5:7 Выводы.

6. Технология водной доставки лесоматериалов обеспечивающая минимальное воздействие древесной массы и оборудования на экологические системы водоемов.

6.1 Нормативно-техническаяi документация, обеспечивающая использование водоемов для водного транспорта и рыбного хозяйства.

6.1.1 Нормативно-техническая документация, предусматривающая использование водоемов для водного транспорта.

6.2 Методика расчета плавучести пучков и технология их водной доставки в сортиментных и хлыстовых плотах.

6.3 Технология водной доставки лесоматериалов в сортиментных и хлыстовых плотах.

6.4 Суда используемые при водной доставке лесоматериалов и расчет парам етров аэрационной защиты гидробионтов в потоке: гребного винта.

6.4.1. Буксирные суда.

6.5 Технология переработки; и баржево-лихтерной; водной доставки готовой продукции с береговых складов.

6.6 Выводы.

Актуальность темы. Лесные богатства, которыми наделила Россию природа, являются самыми значительными; именно они, как никакой другой ресурс способны обеспечить экономическое процветание страны и благосостояние ее населения.

Экономический; потенциал лесного сектора России оценивается в сумму более 100 млрд. долларов США, однако в настоящее время используется не более 7-10%.

Отставание России от других стран в первую очередь характеризуется низким уровнем дохода с 1 га эксплуатируемых лесов, который в 10-15 раз ниже, чем в странах Европы.

Основными причинами такого положения дел являются: технологическая, экономическая разобщенность комплекса лесохозяйственных, лесозаготовительных и перерабатывающих предприятий; отсутствие долговременной национальной лесной политики, основной целью которой должно являться повышение эффективности деятельности всего лесного сектора при условии сохранения окружающей среды.

Существенной проблемой Российского лесного сектора является низкая интенсивность использования лесных ресурсов. В результате заготовка одинакового объема леса у нас производится на территории в 5-7 раз больше, чем, например, в Финляндии.

Другая проблема - односторонний характер использования лесов, направленный на вырубку преимущественно пиловочных ресурсов, что привело в зоне освоенных лесов к истощению высокосортного крупного пиловочника и хвойных высокобонитетных древостоев.

В стране с такими огромными лесными площадями и значительной разобщенностью в лесном комплексе и низкой интенсивностью лесных ресурсов, сезонностью лесозаготовительного производства, обусловленной географическими и природными условиями, и недостаточным количеством лесных дорог круглогодового действия в условиях рыночной экономики, безусловно, возникают проблемы транспортного освоения ресурсов.

Существенно эта проблема обострилась в связи со значительным сокращением поставок лесоматериалов водным путем, в первую очередь за счет необоснованного запрещения в 90-х годах молевого лесосплава, якобы по экологическим условиям не отвечающего современным требованиям.

Одним из основных направлений развития лесной промышленности является повышение эффективности использования сырья и топлива за счет ввода в действие новых ресурсосберегающих технологий посредством внедрения технологий водного транспорта лесоматериалов.

Поэтому тема диссертации, направление на совершенствование технологии водного транспорта и на приведение этого вида транспорта, а также применяемого оборудования к природоохранным требованиям, является своевременной и актуальной.

Цель работы. Совершенствование технологии водного транспорта леса путем разработки и обоснования способов защиты от воздействия гидромашин и древесной массы на экологические системы водоемов. ^ Для достижения поставленной задачи были сформулированы следующие задачи:

- экспериментально установить предельно допустимое содержание древесной массы в воде и разработать нормативно-техническую документацию; обеспечивающую минимилизацию воздействия технологии и технических средств водной доставки лесоматериалов на экосистемы водоемов;

- разработать теоретические основы непотопляемости лесотранспорт-ных единиц;

- разработать физическую модель воздействия кавитации и перепада давления в турбинах;

- установить причины гибели молоди рыб и планктона при проходе ее и через турбины ГЭС;

- разработать и обосновать аэрационный способ защиты от воздействия гидромашин и винтов судов водного транспорта на экологические системы водоемов;

- разработать основу и структуру проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта лесоматериалов и гидротурбин) ГЭС на гидробионты.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись существующие технологические процессы водного транспорта леса, гидроэлектростанции: различной: мощности и суда водного транспорта лесоматериалов.

Методы исследований. При выполнении теоретических и экспериментальных исследований был реализован общий методический подход к проблеме, использовались методы математического анализа и моделирования.

В основу экспериментальных исследований положен натуральный активный эксперимент, выполняемый в производственных условиях.

Решение задач осуществлялось с использованием вероятно-статистических методов оценки результатов экспериментов.

Научной новизной обладают:

- научно обоснованная концепция совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов;

- обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспорт-ных единиц;

- степень воздействия древесной массы и веществ, экстрагируемых водой (ВЭВ), на гидрохимический режим водоемов, скорости вымывания и скорости окисления;

- установленные закономерности гибели гидробионтов при проходе воды водохранилища через рабочие колеса гидротурбины ГЭС;

- установленная математическая модель гиоели гидрооионтов в потоке гребного винта судна;

- физическая модель и способы аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин и гребного винта судна;

- основа и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия гребного винта судна и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Значимость для теории и практики. Совокупность разработанных математических моделей воздействия древесной: массы и гидромашин на экосистемы водоемов, а также процессов увлажнения и непотопляемости ле-сотранспортных единиц углубляют и расширяют теорию взаимодействия водного транспорта леса и гидромашин с окружающей средой.

Разработанные методики расчета и технология водной доставки лесоматериалов, а также способ аэрационной защиты воздействия гидромашин на гидробионтов позволяют:

- минимизировать степень воздействия древесной массы и гидромашин на экосистемы водоемов;

- рассчитывать сроки непотопляемости лесотранспортных единиц в зависимости от породы и периода заготовки;

- осуществлять контроль за выполнением нормативно-технологической документации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концепция решения проблемы совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов.

2. Обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспортных единиц.

3. Закономерности гибели гидробионтов от механического воздействия при соприкосновении их с твердой поверхностью и от кавитационных явлений в результате перепада давлений.

4. Математическая модель гибели гидробиоитов в потоке гребного винта судна и гидротурбин ГЭС.

5. Физическая модель и способ аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин.

6. Основы и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта леса и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Апробация работы; Основные положения диссертационной работы одобрены ЗАО «Невский», Институтом проблем экологии им. Л.Н. Сверцева РАН, Институтом озероведения РАН, ОАО Центральный котлотурбинный институт, Управлением Невско-Ладожского водного бассейна, Научно-технической конференцией Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии, Научно-технической конференцией Воронежской государственной лесотехнической академии, III Всероссийский съезд гю охране природы (Москва, ноябрь 2003 г.)

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в турбинах ГЭС, эксплуатируемых на реках Невско-Ладожского бассейна в виде проекта нормативного документа предельно допустимых воздействий турбин ГЭС на экосистемы водоемов и приняты к внедрению III Всероссийским съездом по охране природы, ОАО "Архангельский ЦБ К" древесно-биржевое производство.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 монографиях, в 24 научной статье, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАКом -9.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Общий объём работы - 305 е., включая 37 рисунков, 55 таблиц, список использованных источников - 204 наименования, в том числе на иностранном языке - 29.

О Б ЩИ Е В Ы В О Д Ы И Р Е К С ) М Е Н Д А Ц И И

I. Водный транспорт леса относится к специальному водоиользо-ванию, осуществляемому с применением сооружений и технических среде т. Поэтому строительство и ввод в эксплуатацию новых сооружении, технологий влияющих на состояние вод, должны предусматривать мероприятия по охране вод от загрязнения, засорения и истощения, по обеспечению охраны рыбы, условий для их воспроизводства.

2. Основное, воздействие древесной массы на экосистемы водоемов происходит в результате экстрагирования из нее растворимых веществ (ВЭВ). Малое количество ВЭВ в затонувшей древесине и очень медленное их вымывание оказывает незначительное влияние на кислородный режим водоема.

3. Результаты; исследований показали, что гидрохимические характеристики-, воды: содержание растворенного кислорода, биологическое потребление кислорода (БПК), окисляемость, концентрация дубильных веществ на участках молевого лесосплава и поперечных запаней, не выходят за пределы установленные требованиями к составу воды для рыбохозяйствен-ных водоемов, при установленном соотношении древесины и воды (1:250) не создаются неблагоприятные условия для обитания и развития водных организмов.

4. С целью исключения воздействия затонувшей и полузатонувшей древесины (голованов) на нерестилища и экосистему водоемов разработаны: теоретические основы непотопляемости лесотранспортных единиц, методика расчета и нормативно-техническая документация для проведения транспортировки лесоматериалов по воде с минимизацией се воздействия на экосистему водоемов.

5. кспериментальная проверка разработанного уравнения увлажнения показала хорошую сходимость опытных и расчетных данных. Отклонения не превышают 2,0%.

6. Анализ воздействия древесной массы при водном транспорте леса на экосистемы водоемов следует проводить с учетом воздействия на них рабочих колес турбин ГЭС, судов водного транспорта и насосных установок, эксплуатируемых на этих водоемах.

7. Установлено, что водоемы на которых интенсивно эксплуатируются гидромашины (ГЭС, насосные установки тепловых и атомных электростанций, суда используемые на водном транспорте) непрерывно деградируют и по этой причине многие водные бассейны, утратившие целостность экосистем и нормальные функции естественного самоочищения отнесены к разряду «больных», а некоторые к зонам экологического бедствия.

8. Причинами, приводящими к деградации экосистем зарегулированных рек являются:

- непрерывная массовая гибель ихтиофауны и планктона реки, проходящей через створы турбин ГЭС;

- подпор плотины реки и, как следствие, уменьшение про точности, падение скорости течения и заграждения пути прохода ценных пород рыб к местам нереста;

- многократное, циклическое изменение в течение года уровневого режима водоема по причине хозяйственных потребителей и технических условий эксплуатации гидроэлектростанций.

9. В проточных каналах низконапорных ГЭС в обычных режимах эксплуатации разрушется, гибнет и травмируется до 75% фито- и зоопланктона, в средненапорных - до 80%, в высоконапорных - свыше 80%.

10.В результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что основными факторами разрушения являются резкие перепады давлений воды» и кавитация в створах ГЭС. Незначительная часть гибнет в результате столкновения со стенками проточных элементов. Бактерио-планктон проходит створы ГЭС в основном без повреждений.

1 1.В режиме работы в потоке гребного винта погибает, травмируется и разрушается около 70% зоопланктона, что свидетельствует о сильном воздействии гребных винтов судов на живые организмы водоемов.

12.На основании энергетической диаграммы рабочего процесса в проточных каналах гидромашин установлены закономерности и механизм воздействия на гидробионты. Это позволило составить физическую модель аэра-ционной защиты гидробионтов и разработать систему аэрации потока и методику расчета для турбин ГЭС.

13.Результаты теоретических исследований позволили разработан, алгоритм расчета воздействия потока на гидробионтов в камере рабочего колеса вертикальной поворотно-лопастной и радиально-осевой турбины.

14.Результаты исследований в режимах аэрациоиной защиты (подача воздуха £=0,2%) показали:

- при полной подаче воздуха гибель составляет 22%, а без подачи воздуха

80%, т.е. при полной подаче воздуха сохраняется жизнеспособность около 80%о зоопланктона;

- при эксплуатации ГЭС для представителей ихтиофауны, особенно при полной нагрузке отсутствует шанс на выживание; по результатам исследований на Волжской ГЭС установлено, что без подачи воздуха доля травмированных мальков составляла 88-90%», а с подачей менее 16%.

15.Расчетные давления, интенсивности и скорости перепадов давлений в камерах рабочих колес турбин Волжской и Саратовской ГЭС дали возможность проанализировать воздействия потока на гидробионтов в штатных режимах эксплуатации и при аэрационной защите. Это позволило установить и экспериментально подтвердить, что если система аэрации обеспечивает оптимальное по объему и распределению содержание в потоке свободного воздуха (а<Ю) рыбы и планктон проходят камеры рабочих колес чтих турбин без повреждений.

1 б.Исследования выполненные на Усть-Илимской ГЭС показали положительное воздействие аэрационной защиты на эксплуатационные характеристики турбины:

- если велйчина максимального вибросмещения вала при штатной нагрузке составляла 2АОТШ;=390 мкм, то при полной подаче воздуха снизилась до 2А=100 мкм по всем диапазонам частот от/=0,25 Гц до 40 Гц;

- увеличение КПД в зависимости от мощности (JV): 140; 160; 180; 240 МВт составило соответственно: 3,6; 0,8; 0,4; 0,3%.

17.Данные испытаний аэрационной защиты планктона в потоке гребного винта свидетельствуют, что более 80% организмов не повреждаются.

18.Если система аэрации обеспечивает оптимальное по объему и распределению содержание в потоке свободного воздуха рыбы и планктон пройдут камеры рабочих колес этих турбин без повреждений.

19.Место прикрепления трубок компрессора, а также концентрация свободного воздуха определяется расчетом.

20.Нормативно-технический документ, формы и показатели которого разработаны в диссертации, позволяет контролировать технологический процесс и вовремя устанавливать опасные для гидробионтов ситуации.

должны состоять из двух частей: часть, I -вид воздействия, норматив, показатель предельно допустимого воздействия, область применения и назначение норматива; часть 2. - пояснительная записка по* обоснованию норматива, приложения, подтверждающие изложенные в пояснительной записке выводы и предложения? заключение: комиссии государственной; экологической экспертизы.

5^2 Показатель норматива

Важными: элементами; нормативного документами при установленном виде воздействия!является формулировка:норматива этого воздействия, показатель и его численные значения. В данном случае регламентируется воздействие на гидробионты потока в турбинах, а:именно перепадов давлений и кавитации, как причины, следствием которой: является травмирование и гибель гидробионтов. Поэтому здесь логично рассматривать и устанавливать норматив на причину и следствие во взаимосвязи, с учетом возможности уст ранения,, либо минимизации причины. Поэтому принципу в норматива ют по быть два взаимосвязанных показателя, а именно: технический, устраняюмти й (либо ограничивающий) резкие перепады давлений: и кавитацию в турбинах, как причину; экологический; регламентирующий травмирование и гибель гидробионтов как следствие причины: В основу технического показателя норматива должньг войти: данные экспериментальных и теоретических исследований эффективности:аэрационной защитьь гидробионтов; в зависимости! от параметров принятой: конструкции системы аэрации: и объема подаваемого в: поток воздуха. Результаты этих исследовании: изложены в монографии, из которых следует, что аэрационная защита гидробионтов в про ных каналах поворотно-лопастных и радиально-осевых турбин ГЭС обеспечивается при подаче в систему аэрации (экспериментально апробированную) потока не более 0,2% объема воздуха(приведенного к 1атм.) от объема-воды. проходящего через турбину, но не менее 0,1%. Таким образом, в нормативе задается диапазон объема подаваемого в поток воздуха 0,2-0,1% и в )юм диапазоне для, конкретной турбины, ГЭС водопользователем определяется величина; объема воздуха, при; котором? достигается; минимум гибели зоопланктона вкамере рабочего колеса турбины, но не более 30% по биомассе. Возможно указанные рекомендации следует использовать при разработке норматива на эксплуатацию турбин ГЭС.

Выполнение экологического норматива. по неповреждаемости как минимум 70% зоопланктона по биомассе означает, что гидробионты после прохождения проточных каналов гидротурбин способны функционировать в реке как целостные экологические системы.

Результаты наших экспериментальных и теоретических исследований (главы 2,3 монографии) свидетельствуют о том; что при аэрационной защите, когда в поток подавался воздух в диапазоне объемов 0,2-0,1%, более 75%) ихтиофауны и планктона по биомассе проходили турбины без повреждений. Это означает, что предлагаемые технический; и экологический показатель норматива предельно допустимых воздействий турбин ГЭС на гидробионты научно обоснованы и апробированы на эксплуатируемых ГЭС.

Таким образом, на основании имеющихся экспериментальных и теоретических материалов, норматив части1 ПДВ можно представить состоящим из следующих элементов.

1. Вид предельно допустимых воздействий на водные объекты: воздействие на рыб иг планктон перепадов давлений и кавитации в проточных каналах турбин; биоиндикатор воздействия- зоопланктон.

2. Норматив ПДВ: по биомассе зоопланктона в проточном канале гидротурбины в режимах эксплуатации ГЭС с аэрационной защитой.

3. Показатель ПДВ: процент гибели по биомассе зоопланктона в проточном канале турбины ГЭС.

4. Значение показателя и единицы измерения: минимум гибели в проточном канале турбины зоопланктона, но не более 30% по биомассе (мгм/м3),- определяемой при: вариации- объема подаваемого воздуха (приведенного к I атм;) в систему аэрации в пределах не более 0,2% и не менее 0,1% от расхода воды турбиной ГЭС (м3/сек:). Здесь использую гея технологические возможности реализации норматива.

После согласования и утверждения НТД водопользователь обязан в установленные сроки разработать и; согласовать мероприятия по внедрению норматива ПДВ на ГЭС и приступить к их реализации. До оснащения турбин ГЭС системой? аэрационной: защитьг гидробионтов; водопользователь, при участии: разработчиков методов защиты, проводит оценку воздействия турбин ГЭС на ихтиофауну и планктон в штатных режимах и с системой защты на одном агрегате (в каждом типе турбин). В результате вариации подачи объемов воздуха в принятый вариант системы аэрации: определяется значения показателей норматива, в соответствии с требованиями части 1 норматива; ПДВ:, Определяется и устанавливается для: турбины(в каждом типе турбин) в режимах защиты объем воздуха в * процентах подаваемого в систему аэрации и процент гибели зоопланктона при этой норме подачи: воздуха. На« основе этих показателей и норматива ПДВ водопользователь разрабатывает нормы по эксплуатации ГЭС.

Срок действия норматива 5 лет. В случае изменения экологической обстановки в бассейне водного гидроузла, получение новых данных о состоянии водного объекта и получение более высоких показателей неповреждаемости гидробионтов в результате совершенствования систем защиты, установленные нормативы могут быть пересмотрены.

5.3 Обоснование норматива, основные требовании, контроль выполнения норматива и ответственность при нарушении-.'требований

1 .Общие положения

Г. 1.Нормативно-технический;документ разработан в соответствии с постановлениями Правительства Российской Федерации от 19.12.96 I. № 1505"О порядке:разработки;и утверждения-нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты" и закона «Об охране окружающей среды» (одобрен Советом Федерации 26.02.2001г.).

Г.2.Выполнение требований НТД\способствует улучшению экологической? обстановки в водных системах рек, озер и морей, на которых эксплуатируются ГЭС, а именно: в связи с массовой гибелью планктона и рыб, проходящих через турбины ГЭС, решается задача сохранения гидробионтов, исключения; фактора органического загрязнения воды погибшими организмами, что позволит приблизить функционирование экосистемы озеро- река рю-дохранилище-река) к естественным условиям, при которых одни виды озерного планктона, попадающие в речные условия из водохранилища, будут продолжать развиваться и выполнять функции самоочищения водной системы, а другие будут составлять кормовую базу для рыб планктонофагов. В данном случае водохранилище ГЭС будет служить как бы громадным резервным: водоемом, питающим планктоном и молодью рыб нижележащую реку так же, как служат такими резервными водоемами озера, заливы, старицы, бочаги, в которых организмы размножаются и из которых они поступают'в речной водоток, где, формируя экосистему реки, нормально сущее; ют в виде разреженных их популяций.

Решение поставленной задачи позволит в конечном итоге повысит:, качество воды и улучшить условия для жизнедеятельности и развития флоры и фауны в водоемах, где эксплуатируются ГЭС.

Перевод ГЭС на режимы эксплуатации, при которых гидробионты будут проходить турбину в основном без повреждений, решает эту задачу. В этом главное функциональное назначение нормативного документа.

1.3: Нормативно-технический документ разработан:на основе резульга-тов экспериментальных исследований воздействия турбин на гидробионтов в штатных режимах и с аэрационной защитой; на Усть-Илимской, Волжской ГЭС, теоретических разработок по изучению механизмов,,воздействия,кави-тационных течений в проточных каналах гидротурбин на гидробионтов и результатов исследований в России и за рубежом покатной миграции молоди рыб через плотины ГЭС.

1.4; Необходимо учитывать следующие особенности о воздействии ГЭС на планктон и молодь рыб, проходящие с водой через проточный канал агрегата:: а) в напорный водовод гидробионты засасываются со всех слоев водохранилища ; и проходят участок водовода до рабочего колеса почти без повреждений; б) наибольшая часть организмов гибнет в зонах рабочего колеса и отсасывающей трубы, где имеют место резкие перепады давлений воды, образующие кавитационные течения, в которых они могут оказаться ядрами кавитации. По этой причине, при развитии кавитации, основная часть планктона и молоди рыб разрушается, гибнет и травмируется; в) небольшая; часть , организмов гибнет в результате столкновения с проточными элементами гидротурбины и водовода; г) организмы менее повреждаются в зонах осевого потока рабочего колеса и отсасывающей трубы, где отсутствуют резкие перепады давлений; д) в проточных каналах низконапорных ГЭС в обычных режимах эксплуатации гибнет до 75%, в средненапорных до 80%, в высоконапорных свыше 80% планктона и молоди рыб.

1.5. Установлено, что последствия воздействия кавитационного потока на зоопланктон такие же, как для1 рыб. Это-контузия и кровоизлияния, приводящие к летальным исходам. Количественные показатели гибели и повреждаемости зоопланктона и рыб взаимосвязаны.

1.6. Защита организмов от воздействия кавитационного потока обеспечивается- путем аэрации; воды, идущей на турбину. В такой среде резко уменьшаются разрежения и интенсивность, кавитации, и этим самым создаются условия проходимости через турбину гидробионтов без повреждений.

1.7! Экспериментально установлено, что при содержании распределенного в потоке на,турбину свободного воздуха 0,2% (приведенного к 1 агм.) от объема воды, обеспечивается защита рыб и планктона от гибели.

1.8. Испытаниями на Усть-Илимской ГЭС (напор расчетный 85.5 м) показано, что при аэрации потока, исключающем кавитацию на планктонных ядрах, турбинный тракт проходят неповрежденными до 80% зоо- и фитопланктона (оценка по биомассе и фотосинтезу), тогда как при обычных режимах эксплуатации более 80% планктона разрушается, гибнет и травмируется. В режимах аэрации потока улучшаются эксплуатационные характеристики гидротурбин, а именно: повышается КПД гидротурбины, снижг:-. гся вибрации и шум в производственных помещениях, существенно уменьшается кавитационная эрозия.

Г.9. При оценках воздействия кавитационных течений и разрази;: режимов по минимизации гибели гидробионтов путем аэрации потока, пробы на зоопланктон могут использоваться как индикаторы (показатели) воздействия потока на рыб.

1.10. Показатель нормы предельно допустимого воздействия на живые организмы перепадов давлений, которые неизбежно формируются в проточных каналах гидротурбин как нормальные физические процессы, определяется: в; результате достижения минимума гибели организмов путем аэрации потока, идущего в камеру рабочего колеса турбины ГЭС.

1.11. Центр экологической безопасности гидромашин (ЦЭБГ) при АО "Невский" совместно с территориальными органами департаментов и комитетов природных ресурсов осуществляет координацию работ в процессе реализации НТД, оказывает гидроэлектростанциям научно-техническую, методическую, консультативную помощь при разработке и выполнении планов работ, связанных с ОВОС установлением показателей норматива и с переводом ГЭС на режимы эксплуатации с защитой от гибели живых организмов.

2 Основные требования регламентирующие воздействие турбин ГЭС на гидробионты

2Л. Срок ввода ГЭС в режимы защиты планктона и рыб от гибели - три года после вступления в силу нормативно-технического документа ПДВ.

2.2. В работах и исследованиях, выполняемых при внедрении НТД. используются методы и средства измерения, которые удовлетворяют требованиям Российской Федерации: и нормативным документам по обеспечению единства измерений;

2.3. Воздействие турбин ГЭС на планктонные организмы и рыб оценивается по результатам биологического анализа проб воды на планктон, проходящей через турбины ГЭС.

Воздействие на зоопланктон оценивается^ по изменению численности (МмО и биомассы (мг/м?) живых неповрежденных организмов, воздействие на фитопланктон*по изменению первичной продукции фотосинтеза (мгС/м').

2.4. Исходными условиями, при которых допускаются воздействия турбин ГЭС на гидробионты, являются: а) гидротурбины ГЭС должны эксплуатироваться в режимах аэрации потоках подачей в напорную часть водовода воздуха до 0,2% (приведенного к 1 атм.) от объема воды, идущего на турбину и не менее 0,1%. б) Система аэрации потока должна обеспечивать прохождение через турбину без повреждений зоопланктона не менее 70% от его биомассы. в) При аэрации потока, обеспечивающей защиту планктона и рыб от гибели, не должны ухудшаться эксплуатационные характеристики гидротурбин.

2:5. В соответствии с постановлением = Правительства от 19 декабря 1996г. № 1504 и на основании исходных условий п.2.4. ГЭС разрабатывает нормы на безопасные режимы работы турбин и вводит их в эксплуатацию.

2.6. При разработке водопользователемшорматива эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробионтов рекомендуется использовать методические указания, прилагаемые к НТД (п. 5.4).

2.7. При невозможности выполнения- исходных данных условий п.2.4. водопользователь представляет в областной комитет природных ресурсов обоснование с расчетами и экспериментами разработками для решения межведомственной комиссией вопроса о продолжении разработок по оптимизации системы защиты, либо корректировки нормативов.

2.8. Через 1,5 года работы ГЭС в режимах защиты планктона и рыб может быть, поставлен вопрос о продолжении экологических исследований на турбинах ГЭС с целью совершенствования системы аэрации потока и корректировки нормативов предельно допустимых вредных воздействий.

5.4 Контроль выполнения требований

3.1. Контроль за выполнением норм осуществляет ведомственный и производственный: Ведомственный контроль, осуществляемый территориальным органом Комитета природных ресурсов, вступает в силу после пуска ГЭС в режимы эксплуатации с защитой планктона.

3.2. Установленная в системе аэрации аппаратура должна непрерывно регистрировать количество (объем) подаваемого воздуха в общую сеть аэрации и на каждую турбину.

3.3. После ввода ГЭС в режимы защиты, рыб и планктона, гидроэлектростанцией вводится постоянная ежемесячная оценка воздействия турбин ГЭС на зоо и фитопланктон. Данные измерений ОВОС оформляются по форме таблиц 5.9 и 5.10.

3.4. На каждую турбину заводится экологическая карточка, в которой должны содержаться данные ОВОС турбины во всех режимах эксплуатации и,данные о влиянии аэрации; на технические параметры турбины. В карточку вносятся все данные по результатам: контроля;

3:5; Разработчикам норм ПДВ В представляется право авторского надзора за ходом работ на ГЭС в подготовительный период и после: ввода 1 ")С в режимы эксплуатации с защитой планктона:.

3:6. После перевода ГЭС на режимы эксплуатации с защитой планктона и рыб, областной комитет природных ресурсов организует постоянное ведомственное наблюдение за динамикой изменения экологического состояния водоема в верхнем бьефе и за плотиной.

5.5 Ответственность за? нарушение требований нормативно-технического документа

4.1. Невыполнение либо нарушение требований действующего норматива ПДВ означает нарушение законодательства в области; охраны, окружающей) среды ив соответствии г с главой 14 Закона, Российской Федерации «Об охране окружающей среды». За нарушение устанавливается имущественная, дисциплинарная, административная и уголовная ответственность в соответствии с законодательством. Вред окружающей среде, причиненный водопользованием в результате деградации и разрушения естественной экологической системе водоема подлежит возмещению водопользователем (субъектом хозяйственной деятельности).

4.2. В результате гибели гидробионтов: в турбинах ГЭС разрушается экологическая система реки, причиняется: ущерб рыбному хозяйству, нарушаются процессы естественного очищения, река загрязняется; мертвой органикой погибших гидробионтов и в итоге качество воды в водном бассейне снижается.1 Водопользователь (ГЭС) при невыполнении норматива ПДВ несет ответственность за причиненный; ущерб рыбному хозяйству, который оценивается по временной методике оценки ущерба, наносимого рыбным запасам,, от 1989т., утвержденный Министерством рыбного хозяйства СССР 18.10.89 г. и Госкомприроды СССР 18.12.89г. Плата за загрязнение водоема мертвой органикой погибшего планктона, в турбинах ГЭС взимается, с гидроэлектростанций в соответствии с документом; Министерства окружаю щей среды и природных ресурсов Российской Федерации от 27 ноября 1992 года "базовые нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в. окружающую природную среду и размещение отходов".

Загрязнение водоема* мертвой органикой погибшего планктона в турбинах ГЭС, видимо эквивалентно выбросу гидроэлектростанцией нефтепродукта в окружающую природную среду и; поэтому, при определении платы, данные за загрязнение нефтепродуктами водоема следует брать из таблицы 2 базовых нормативов, а коэффициент экологической значимости из таблицы 5 этих же нормативов.

4.3. Расчеты выброса турбинами ГЭС биомассы мертвой органики зоо и; фитопланктона, биомассы сверхнормативного выброса выполняю!см по методике и формулам (5.1 - 5.3) раздела 5.4.

5.6 Методические указания и рекомендации при разработке нормативов эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробио-нтов

Гидроэлектростанция, в соответствии: с нормами ПДВ разрабатывает нормы на, эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробионюв, используя предлагаемые методические указания и рекомендации [75, 145, 150, 151]. 1. К разработке норматива эксплуатации турбин ГЭС.

1.1. Для ¿организации работ связанных с подготовкой и пускомГЭС в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, гидроэлектростанциям разрабатывается календарный план-график, включающий, следующие этапы работ: а) оценка воздействия;ГЭС на планктон (ОВОС) при штатных режимах эксплуатации; б) установка на одной турбине (каждого типа), разработанной сис!емы аэрации и проведение исследований по определению предельно допустимо го уровня гибели планктона в турбинах ГЭС из условия минимизации гибели при вариации объемов воздуха, подаваемых в поток турбины. в) разработка, согласование и утверждение нормативных материалов; г) - инженерно-технические и строительно-монтажные работы, связанные с переводом ГЭС на безопасные режимы эксплуатации; д) ввод турбин ГЭС в безопасные режимы эксплуатации.

Сроки выполнения этапов работ могут корректироваться в рамках установленного срока на проведение всех работ.

Календарный план-график согласовывается; с ЦЭБГ ЗАО «Невский» и территориальным органом МПР Р.Ф.

1.2. В соответствии с календарным планом-графиком разрабатывается методика исследований и программа проведения работ по оценке воздействия ГЭС на планктон'при штатных режимах эксплуатации. Программа и методика согласовывается с ЦЭБГ и территориальным органом МПР Р.Ф.

1.3. Оценка воздействия ГЭС на гидробионты в штатных режимах эксплуатации выполняется по месяцам (один раз в месяц) в течение годового периода. Данные представляются по форме таблиц 5.1, 5.2.

1.4. В соответствии с календарным планом-графиком разрабатывается методика исследований и программа проведения работ по определению предельно допустимого уровня гибели планктона для турбины ГЭС'. Работа но этому этапу должна проводиться в период активной жизнедеятельности планктона. Программа и методика согласовывается с ЦЭБГ и территориальным органом МПР Р.Ф; Работы по первым двум этапам могут совмещаться и иметь единую программу и методику.

1.5. Минимизация гибели планктона, а значит и рыб в проточном канале турбины, достигается путем аэрации потока.

В-результате конструкторских разработок и экспериментальных исследований на турбине, принимается система аэрации и, из условия минимума гибели планктона в турбине, устанавливается оптимальное количество подаваемого в поток воздуха перед рабочим колесом.

1.6. Оптимальное количество воздуха, подаваемого в систему аэрации, определяется из условия минимума гибели планктона в режиме номинально;" мощности турбины (Ыном) и устанавливается единым для всех режимов В режиме работы турбины с подачей воздуха не допускается снижение N110.'.! более чем на 0,5%.

1.7. Если достигнутые минимумы гибели планктона и рыб соогь^-ч вуют значению показания норматива ПДВ, то они устанавливаются как допустимые уровни гибели планктона и рыб для гидротурбины в режимах мощностей №юм, Копт, Кмин, а количество подаваемого при этом в поток воздуха как оптимальное. Данные представляются по форме таблиц 5.3- 5.5.

1.8. При определении допустимого уровня гибели планктона,.оценивается". влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики турбины в режимах холостого хода, номинальной мощности (Мном), оптимальной. (Ыопт), минимальной (Ммин)' и в режиме мощности с гидравлическими возмущениями (Ывоз). На этих режимах определяются , при прочих равных условиях, следующие параметры турбины: а) Кном, Копт, Ымин, Квоз; б) вертикальные колебания крышки турбины с определением размаха колебаний (2А) и размаха ускорений (2А); в) производственный шум в шахте турбины в дБ. Данные: представляются;по форме таблиц 5.6, 5.7.

1.9. По результатам работ первых двух этапов, связанных с ОВОС и установлением допустимого уровня гибели планктона и рыб в турбинах ГЭС, оформляется отчет всоответствии с ГОСТ 7.32-91 (методические указания по составлению отчета даны в приложении).

Отчет подписывается руководителем работ, утверждается руководителем: ГЭС и в трехмесячный срок после окончания работ по этим лапам ьы-ф сылается в ЦЭБГ и территориальный орган МПР Р.Ф.

1.10. По результатам работ, связанных с ОВОС и с определением для турбины допустимого уровня? гибели планктона и оптимального количества воздуха; подаваемого в принятую' систему аэрации, составляется акт. фиксирующий'эти.-результаты. К акту прилагаются основные итоговые результаты по форме таблиц 1-7,. представленные в> приложении, и эскизные чертежи системы аэрации. Акт подписывается руководителем работ, согласовываете.*: с ЦЭБГ и утверждается руководителем ГЭС и руководителем территориального органа МПР Р.Ф.

1.11. Данные о допускаемом уровне гибели планктона, о системе аэрации, об оптимальном количестве воздуха для защиты планктона, о влиянии

• воздуха на эксплуатационные характеристики гидротурбины используются как базовые для разработки технической документации и программы работ по оснащению турбин ГЭС системой защиты рыб и планктона от гибели.

1.12. В соответствии с календарным планом, ГЭС осуществляет монтаж основного оборудования системы защиты и составляет график ввода гидроагрегатов в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, на основании которого разрабатывается программа и график гидробиологических исследований ОВОС вводимых турбин.

1.13. Гидроэлектростанция разрабатывает и устанавливает (при мон таже оборудования) аппаратуру непрерывного контроля подачи воздуха в общую сеть аэрации потока и на каждую турбину. Технические параметр!.! системы контроля подачи воздуха согласовываются с ЦЭБГ и территориальным органом МПР РФ.

1.14. На каждой турбине, вводимой в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, проводятся исследования ОВОС. В случае превышения уровня гибели планктона базовому значению,-корректируется .оптимальное количество воздуха в системе аэрации для: этой турбины гак, что бы допустимый уровень гибели планктона соответствовал базовому. Исследования проводятся только на режимах номинальной мощности и в период активной жизнедеятельности рыб и планктона. Данные представляются по форме таблицы 5.8.

1.15. Ввод турбины в режимы эксплуатации с защитой планктона оформляется актом, в котором фиксируется допустимый уровень гибели планктона в турбине и соответствующее ему оптимальное количество подаваемого воздуха в систему аэрации. К акту прилагаются итоговые данные исследования по форме таблицы 5.8. Акт подписывается руководителем работ и утверждается руководителем ГЭС и территориального органа МПР Р.Ф.

1.16. Пуск ГЭС в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона оформляется приказом руководителя гидроэлектростанции, о чем за месяц уведомляются ЦЭБГ и территориальный орган МПР Р.Ф.

2. К методике измерений воздействия на планктон в турбине ГЭС.

2.1. Для отбора биологических проб на ГЭС устанавливаю! с я створы: створы 1 - из пьезометрических отверстий перед спиральной камерой; створы 2 - из пьезометрических отверстий в отсасывающей трубе; створы 3 - из нижнего бьефа у выходных каналов гидротурбин; створы 4 - из верхнего бьефа у плотины; створы 5 - из нижнего бьефа на расстоянии 1,5-2 км от плотины. Пробы со створа - I, 2 необходимо отбирать с помощью пробоотборника, в котором компенсируется перепад давлений и этим самым исключается повреждение планктона при отборе пробы.

2.2. Створы 1, 3 - основные, 2, 4, 5 - вспомогательные.

По пробам из основных створов оценивается воздействие турбин ГЭС на планктон и молодь рыб. Данные проб вспомогательных створов используются при анализе проб основных створов. При невозможности по погодным условиям отбора проб со створов 3, используются створы 2.

2.3. При оценке воздействия турбин ГЭС на рыб и планктон в штатных режимах и с защитой рыб и планктона используются створы I и 3 трех агрегатов: два агрегата из числа крайних и один из числа средних. Одновременно (с минимальным разрывом) отбирается 6 проб. Результаты анализа по трем пробам створов 1 и трем пробам створов 3 соответственно осредняются.

2.4. При определении предельно допустимого уровня гибели планктона исследования выполняются на любом агрегате из числа типовых с использованием створов 1 и 3 этого агрегата.

2.5. Пробы на зоопланктон со створов 1, 2, 3 до их анализа выдерживают в воде с температурой равной температуре воды нижнего бьефа определенный период, в течение которого большая часть травмированных нежизнеспособных организмов должна погибнуть. При анализе проб на фитопланктон следует также учитывать, что фотосинтез в воде, прошедшей турбину, продолжает существенно снижаться в реке на первых километрах от плотины из-за травмирования организмов в проточном канале турбины. Поэтому пробу на фитопланктон ео створа 3 также следует выдерживать определенный период в воде с температурой, равной температуре воды нижнего бьефа,.либо-отбор производить со створа 5. Период выдержки проб необходимо определить целевым экспериментом.

2.6; В зоопланктоне при анализе проб должны быть обязательно показаны циклопы, дафнии, науплиусы и коловратки. Остальные группы зоопланктона приводятся в суммарном виде, если их биомасса составляет' не более 5% от всей биомассы зоопланктона.

2.7. При разработке системы аэрации потока для защиты рыб п планктона рассматриваются различные варианты подачи воздуха в водовод агрегата перед рабочим колесом, которые должны обеспечивать--распределение пузырьков воздуха в зоне рабочего колеса с определенной неравномерностью, соответствующей различной интенсивности кавитации в потоке. Эксперименты показывают, что при содержании свободного воздуха (приведенного в одной атмосфере) в размере 0,2%, в потоке воды обеспечивается падежная защита планктона, а значит и рыб, от кавитационного воздействия.

Разработанные варианты аэрации потока испытываются на стадии работ при определении предельно допустимого уровня гибели планктона в турбине и лучший из вариантов по показателям защиты планктона принимается для аэрации потока в режимах работы ГЭС с защитой планктона и рыб.

3. К составлению отчетных документов. Расчеты загрязнений.

3.1. По результатам работ первых двух этапов, связанных с оценкой воздействия турбин ГЭС на планктон и определения предельно допустимой гибели планктона в турбине, составляется в соответствии с ГОСТ 7.32-91 отчет с названием "Оценка воздействия турбин на наименование ГЭС планктонные организмы и определение предельно допустимого уровня гибели планктона в турбинах ГЭС".

3.2. Содержание отчета: а) цели "И задачи исследований; б) программа исследования по оценке воздействия ГЭС на планктон и программа по определению предельно допустимого уровня гибели планктона (если работы по двум этапам совмещаются, программа представляется общая). в) методика отбора: проб и гидробиологического, химического анализа воды при оценке воздействия турбин ГЭС на планктон и рыб; г) методика энергетических и гидромеханических исследований оборудования ГЭС при оценке воздействия на планктон турбин ГЭС в режимах штатной эксплуатации в режимах защиты планктона и рыб; д) результаты исследований по оценке воздействия турбин ГЭС на планктон и рыб при штатных режимах эксплуатации; е) описание принятой системы аэрации потока, эскизные чертежи; ж)>результаты исследований по определению предельно: допустимого уровня гибели планктона в турбинах ГЭС; з) влияние' способа защиты планктона* и рыб (аэрации потока) на эксплуатационные характеристики турбин ГЭС;

1. Г. Акимов, И.А. Фаунотические комплексы, русла и .прибрежных биотков Дуная как индикатор экологического состояния реки Текст. /И.А.Акимов, И.Г.Емельянов, В.И. Крыжановский.-М.: Водные ресурсы, 1993.-Т. 20,-№ 4. -С. 529-534.

2. Авакян, А.Б. Водохранилища; Текст. /А.Б.Авакян, В.П.Салтанкин, В.А.Шаранов М.:Мысль, 1987.-323 с.3: Александрова, Т.Д: О содержании термина геосистема Текст J /Т.Д.Александрова, В.С.Преображенский. Изд. АН CCCP.Cep.reoi р.-1978.-№5.-С.112-120.

3. Арманд, А.Д. Самоорганизация; и саморегулирование географических систем Текст. /Л.Д;Арманд.-М.: Наука, 1988.-264с.

4. Алмаров, A.M. Гидрохимия Днепра, его водохранилищ и притоков /А.М.Алмаров, А.И. Денисов, ЮГ. Майстренко.-Гидрологнческий режим Днепра в условиях зарегулированности стока.-Наукова думка-Киев:, 1967.- С. 3-25.

5. Андреев, В.Б. Справочник по гидротурбинам Текст. /В.Б.Андреев. Г.А Броновский., И.С. Веремеенко. -JL: Машиностроение, 1984,- 4S)t> с.

6. Анфимов, В.Н. Судовые тяговые расчеты Текст. /В.Н.Анфимов.-М.: Транспорт, 1978 -215 с.

7. Алферов, М.Я: Теория- корабля; Текст. /М.Я.Алферов. .V!.: Tpu::c;; jp:, 1972.

8. Арнштейн, Г.Э. Сплав леса в зарубежных странах Текст. /Г.Э Арнштейн //Сборник статей. М-Л.: ГЛБИ, I960.- 66 с.

9. Ю.Аро, П. Факторы влияющие на потери при сплаве леса Текст. / П.Аро, М. Турья В кн. Сплав леса в зарубежных странах / Под ред. Г.Э.хАрн-штейна М-Л.: ГЛБИ, 1960. С. 5-16.

10. Г.Беленов, И.А. Сплав лиственной древесины в плотах без подплава Текст. /И.А.Беленов. Рефер. информация.

11. Беручашвили, Н.Л. Методы комплексных физико-географических исследований Текст. /Н.Л.Беручашвили, В.К.Жукова: Учебник.-М;:Изд-во МГУ, 1997.-320 с.

12. Биология Усть-Илимского водохранилища /Отв. ред. О. М. Кожова. Новосибирск: Наука, 1987. -260 с.

13. Борисовец, Ю.П. Сплав древесины в хлыстах Текст. / К).II Норисовеп. М:: Лесная промышленность. 1989.-45 с.

14. Борисов, И.Г. Организация перевозок леса в плотах Текст. /И.Г.Борисов.-М;: Речной транспорт, 1955.-208 с.

15. Богораз, И.И; Производство фебых винтов: Справочник Текст. /И.И.Беноглаз.-Л.: Судостроение, 1978.-190 с.

16. Борышков, Н.Б. Динамика русловых потоков и русловые процессы Текст. /Н.Б. Борышпиков, И.В. Попов.-Л.: Гидрометеоиздат. 1Ч88.-455 е.

17. Васильева, Г.Л. Материалы к изучению зоопланктона реки Ангары Текст. / Г.Л. Васильева. Изв. Биол.-геогр. ин-та Иркутск, ун-та. 1956. -Т. 16. С. 151-184.

18. Войткунский, Я:И. Гидромеханика Текст. /Я.И.Войткунский, Ю.И. Фадеев, К.К. Федеевский. Л.: Судостроение, 1982.- 568 с.

19. Войткунский, Я.И. Сопротивление воды движению судов: Учеб. /Я.И. Войткунский. Л; Судостроение, 1964.-412 с.

20. Войткунский, Я.И. Справочник по теории корабля Текст. /Я.И. Войткунский, Р.Я. Першин, И.А.Титов.-Л: Судпромгиз, 1973.-51 1 с.

21. Водный транспорт леса/Справочник.-М.: Гослесбумиздат, 1963.-561 с.

22. Водный транспорт леса Текст.:учеб. для вузов / Под ред. В.И.Патякина,-М.: МГУЛ, 2000.-433с.

23. Воскресенский, К.П. Гидрологические расчеты при проектировании сооружений на малых реках, ручьях и временных водоюках Tekcij /1С.II. Воскресенский. (Методические основы и практика).-Л., Гидрометеоиз-дат, 1956.-468 с.

24. Владимиров, A.M. Гидрологические расчеты Текст. /А.М.Владимиров.-Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-365 с.

25. Гидрология и гидротехнические сооружения Текст|:учебник /Г.Н.Смирнов, Е.В.Курлович, И.А.Витрешко, И.А.Малыгина.-М.: Высшая школа, 1988.-471 с.

26. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР: Каскад днепровских водохранилищ Текст. /Отв. ред. А. Я. Цееб. Л.: Гидрометеоиздат, 1976-348 с.

27. ГОСТ 17.1.3.01.-76. Охрана природы. Гидросфера. /Правила охраны водных объектов при лесосплаве. Текст. введен, с 1.03.1977.-М.: Из-во стандартов, 1977.-4 с.

28. Гусев, А.Г. Охрана рыбохозяйственных водоемов от загрязнений Текст. /А.Г. Гусев М.: Пищевая промышленность. 1975 - 368 с.

29. Гусев, А.Г. Рыбное хозяйство и лесосплав Текст. /А.Г. Гусев, Л.Л. Лес-ников.-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 — 49 с.

30. Гусев, А.Г. Влияние лесосплава на условия обитания рыб и их кормовые объекты Текст. / А.Г. Гусев. Петрозаводск. 1953,- 280 е.

31. Гусев, Г.А. Охрана рыбохозяйственных водоемов от загрязнения Текст. /Г.А. Гусев.-М.: Пищевая промышленность, 1975.-317 с.

32. Гусынская, С.Л, Формирование биоценотических комплексов зоопланктона в Кременчугском водохранилище Текст. / С.Л. Гусынская. Гидро-биол. журн., 1966.- Т. 2,- № 4. С. 16-24.

33. Гусынская, С.Л. Влияние Каховского водохранилища на зоопланктон нижнего Днепра Текст. / С.Л. Гусынская.- Киев: Наукова думка, 1987. -С. 34-39.

34. Гусынская, С.Л. Вопросы гидробиологии нижнего Днепра и лиманов Северного Причерноморья Текст. /Под ред. Л.П. Зимбалевскон,- 1Т:;л:: Наукова думка, 1987. С. 44-53.

35. Дьякова, К.Н. Влияние крупных равнинных водохранилищ на леса прибрежной зоны Текст. /К.Н.Дьякова.-Л., 1975-127 с.

36. Емельянов, А.Г. Ландшафтно-экологические основы природопользования Текст. / А.Г.Емельянов.-Тверь, 1992.-92 с.

37. Жильцов, А.Г. Сплавляем лес без потерь Текст. /А.Г Жильцов. Лесиая промышленность. 1968.-№ 8. С. 10.39.3айцев, Н.Г. Сплав лиственного леса в пучках. Текст. // Лесная промышленность. 1955.-№6.

38. Зайцев, A.A. Гидротранспорт леса в пучках через плотины TcKeij /А.А.Зайцев, A.A. Бибельник //Лесн.промышленность, М, 1989.—№12.-С.20-21.

39. Захаров, Б.Н. Суда для перевозки лесных грузов Текст. /Б.Н.Захаров.-Судостроение: Л.: 1988. С.208

40. Иванов, В.В. Плотовой сплав ясеня по р. Хор Текст. / В.В Иванов. В,И Патякин., и др. // Лесная промышленность.- 1955.-№ 6.

41. Инструкция по проектированию лесосплавных предприятий Текст.: Ги-пролестранс.-Л.: 1979.-290 с.

42. Измерители работы судов на лесосплаве Текст.:Миилеедревпром СССР.-М.: 1986. С.95.

43. Киевское водохранилище. Гидрохимия, биология, продуктивность Текст. / Отв. ред. А. Я. Цееб Киев: Наукова думка, 1987 - 260 с.

44. Кнэпп, Р1 Кавитация Текст. / Кнэпп Р //Пер. с англ. М.: Мир, 1974. С. 640.

45. Ковалев, Н.Н. Гидротурбины. 2-е изд Текст. / П.II. Ковалев.- Л.:.Машиностроение,.1974". С.408.

46. Коваль, Л.Г. Структура зоопланктоннных комплексов приустьевых акваторий после зарегулирования стока рек Текст. / Л1Г. Коваль // Тез. докл. Всесоюз. ихтиол, конференции, «Перспективы развития рыбного хозяйства в Черном море». Одесса, 1971.-С. 27-29.

47. Кожова, О.М. Фитопланктон Байкала в районе залива Листвического и его влияние на формирование планктонной флоры Иркутского водохранилища Текст. / О.М: Кожова// Изв. СО АН СССР, 1960.-№ 12. -С. 120-130.

48. Кожова, О.М.' Планктон Усть-Илимского водохранилища Текст. / О. М. Кожова, Н.И. Башарова Л.: Гидростройиздат, 1982. 133 с.

49. Корпачев В.П. Транспорт леса. Теоретические основы водного транспорта Текст. /В.П. Корпачев Красноярск, 1997.-254 с.

50. Ковалев, Я.К. Исследование и расчет мутности на малых водосборах территории ЦЧО Текст. /Я.К.Ковалев //Малые реки и водоемы Курской об-ласти.-Воронеж, 1968.-С.73-82.

51. Кудерский, Л.А. Разработка стратегии и оптимизации функционирования экосистем зарегулированных рек с целью сохранения и восстановление их биоресурсов (Сводный отчет по проекту «Экология России») Текст. /Л.А. Кудерский.- Л.: ГОСНИИОРХ, 1992.- 72 с.

52. Кузьмина, А.Е. Сток водорослей и зоопланктона р. Енисей у г. Краенияр-ска в условиях зарегулирования Текст. / А.Е.Кузьмина, Н.Г. Шевелева // Проблемы экологии Прибайкалья. Ч. 1. Иркутск, 1979. -С. 127-128.

53. Кутателадзе, С.С. Гидродинамика газожидкостных систем Текст. / С.С. Кутателадзе.- М.: Машиностроение, 1968. -315 с.

54. Кузьмин, В.И. Рационализация перевозок грузов речным транспортом Текст. /В.И. Кузьмин, В.Ф.Митин.-М.: Транспорт, 1971.-153 с.

55. Куницын, Л.Ф., Освоение Западной Сибири и проблема взаимодействия природных комплексов и технических систем Текст. /Л.Ф.Куницын //Изв.АН СССР. Сер. георг., 1970.-№1.-С.41.

56. Карасев, И.Ф. Гидрометрия Текст. /И.Ф. Карасев, A.B. Васильев, А.Б. Субботин. Л.: Гидрометиоиздат, 1991 .-375 с.

57. Лаврентьева, Г.М. Распределение фито- и зоопланктона в условиях зарегулированной Волги Текст. / Г.М. Лаврентьева // Третий съезд Всесоюз. гидробиол. об-ва. Тез. докл. Рига: Зинанте, 1976 Т. 2.

58. Лашков, A.C. Почему гибнут реки Текст. / A.C. Лашков, B.C. Постоев // Природа и человек. 1988. 4. -С. 36-39.

59. Лейбензон, Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде Текст. / Л.С. Лейбензон М.: ГИТТ литературы, 1947.- 244 с.

60. Лебедев, Н.И. Водный транспорт леса Текст. /Н.И. Лебедев, Г.И. Полли-нова.-М.: Лесная промышленность, 1987.-367 с.

61. Логинов, Т.И. Перспективы развития лесоплава в связи с дорожным, энергетическим строительством и требованиями рыбного хозяйства Текст. / Т.И Логинов //Сб. нуч. тр. по лесоплаву ЦНИИЛесоилава.- М.: Лесная промышленность, 1969.-Вып. П.-С. 10-24.

62. Луферова, Л.А. Влияние ГЭС на зоопланктон Горьковского водохранилища Текст. /Л.А. Луферова // Бюл. Ин-та биологии водохранилищ АН СССР, I960.-С. 36-39.

63. Майстренко, Ю.Г. Органическое вещество донных отложений водоемов Текст. /Ю.Г Майстренко- Украины. Киев: Наукова думка, 1965. -239 с.

64. Майстренко, Ю.Г. Некоторые показатели качества воды Киевского водохранилища Текст. / Ю.Г. Майстренко, Д.З. Гак // Киевское водохранилище / Под. ред. Я. Я. Цееб. Киев: Наукова думка, 1972. С. 430-435.

65. Мануковский, А.Ю. Возведение древесной массы находящейся в воде на водные экосистемы Текст. /А.Ю.Мануковский //Изв.Вузов. Севреро-Кавказский регион. Технические науки-2003. Спецвыпуск.-С.28-32

66. Мануковский, А.Ю. Воздействие экстрагированных из древесины веществ на экологические системы водоемов Текст. /А.Ю. Мануковский //Вестн. Моск.гос.ун-та леса— Лесн. вестн-2004—№ 007.-С.13-15.

67. Мануковский, А.Ю. Воздействие кавитационного процесса на гидробионты Текст. /А.Ю.Мануковский //Вестн. Моск.гос.ун-та леса Лесн.

68. BecTH.-2004.-jV2 007.-С.З-6.7¡.Мануковский, А.Ю. Технология водной доставки лесоматериалов обеспечивающая минимальное воздействие на экологические системы водоемов Текст. /А.Ю.Мануковский //Вестн. Моск.гос.ун-та леса Лесн. вестн.-2004.-jYo007.-C. 10-12.

69. Мануковский, А.Ю. Технология водной доставки лесоматериалов в сор-тиментных и хлыстовых плотах Текст. /А.Ю.Мануковский //Вестн. Моск.гос.ун-та леса — Лесн. вестн.-2004.-№ 007.-С.7-9.

70. Мануковский, А.Ю. Состав водорастворимых веществ и их влияние на экологический режим водоемов Текст. /А.Ю. Мануковский //Изв. Вузов Северо-Кавказский регион. Технические науки.-2004.Приложение № 9-С.259-261.

71. Мануковский, А.Ю. Технология переработки и баржево-лихтерной водной доставки готовой продукции с береговых складов Текст. /А.Ю.Мануковский //Изв. Вузов. Северно-Кавказский регион. Технические науки.-2004. Приложение № 9.-С.208-210.

72. Мануковский, А.Ю. Аэрационная защита экологических систем водоемов от разрушительного воздействия гидромашин Текст. / В.С.Постоев, В.И. Патякин, А.Ю. Мануковский. СПб.: СПб Гос. Университет. 2003- 173 с.

73. Мануковский, А.Ю. Воздействие поставляемых водой лесоматериалов и лесосплавного флота на экологическое состояние водоемов Текст. /Л.1С) Мануковский., В.И.Патякин.-Воронеж.:Воронежский Гос. универси-тет.2004—68 с.

74. Мануковский, А.Ю. О влиянии условий технологических операций и внешних факторов на работоспособность и производительность операторов мобильных лесных машин Текст. /А.Ю.Мануковский, В.Н.Макеев

75. Экология и безопасность жизнедеятельности Сб.научн. тр. /ВГЛТА.-Воронеж, 1997.-Вып.З.-с.62-68.

76. Мануковский, А.Ю. Влияние кавитации на жизнедеятельность плактона Текст. /А.Ю.Мануковский; Е.И.Сарычев; Воронеж гос.лесотехн. акад.-Воронеж, 2002.- 9 с.-Деп. в ВИНИТИ 25.06.02 № 834 В 2002.

77. Мануковекий, АЛО. Лесосплавной флот: Метод, указа. К выполнению лабораторных работ для студ. спец. 260100 Лесоинженерное дело Текст. /А.Ю.Мануковский, А.В.Скрыпников; Воронеж, гос. лесотехн. акад. -Воронеж, 2002.-28 с.

78. Мануковский, А.Ю. Лесосплавной (¡пот. Расчет элементов плаи\чесш и остойчивости судов и плавучих оснований: Текст) /А.Ю.Ман\киьский. А.В.Скрыпников; Воронеж гос. лесотехн. акад.-Воронеж, 2003.-39 с.

79. Марковский, Ю.И. Зоопланктон нижнего Днепра на участке Никополь-Днепровский лиман Текст. / Ю.И. Марковский // Труды Ин-та гидробиологии. 1953.- Т. 31.-С. 57-69.

80. Масликов, В.И. Трансформация планктона при транзите из верхнего в нижний бьеф Усть-Илимской ГЭС Текст. / В.И. Масликов, В.И. Рябова, М.Б Шилин // Гидротехническое строительство, 1991 9.- С. 30-34.

81. Ю2.Марморштейн, JI.M. Исследование структуры порового пространства песчаных коллекторов иод давлением Текст. / Л.М. Марморштейн, К).Б Мекклер // Изв. АН СССР. Сек. Физики земли, 1971 .-Вып. 8.- С. 82-88.

82. Мельников, Г.Б. Зоопланктон нижнего Днепра в связи с влиянием плотины ДнепроГЭСа и прогнозы его развития в водохранилищах Каховского гидроузла Текст. / Г.Б Мельников // Вестн. Днепровск. науч.-иеслед. ин-та гидробиологии, 1952.- Т. 9.- С. 37-56.

83. Юб.Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений Текст. /А.К. Митропольский. М.: Наука, 1971.- 480 с.

84. Мостков, М.А. Прикладная гидромеханика Текст. /М.А.Мостков //М-Л.Госэнергоиздат, 1963.-463 с.

85. Молчанов, A.A. Влияние леса на окружающую среду Текст. /А.А.Молчанов.-М.: Наука, 1973.-359 с.

86. Микишев, Г.Н. Динамика твердого тела с полостями, частично заполненными жидкостью Текст. /Г.Н.Микишев, Б.И.Рабинович.-М.: Машиностроение, 1968.-532 с.

87. Митрофанов, A.A. Основы моделирования и оптимизации ироцссеои лесосплава Текст. /А.А.Митрофанов.-Архангельск, 1993.-90 с.

88. Митрофанов, A.A. Научное обоснование и разработка экологически безопасного плотового лесосплава Текст. /А.А.Митрофанов.- Архангельск: АГТУ, 1999.-268 с.

89. Методические рекомендации по учету влияния хозяйственной деятельности на сток малых рек при гидрологических расчетах для водохозяйственного проектирования.-Л.:ЛТА, 1986.-166 с.

90. Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик. Л.: ЛТА, 1986.-77 с.

91. Нездолий, В.К. Воздействие резких перепадов гидростатического давления на молодь некоторых видов рыб Текст. / В.К. Нездолий. Ю.Г. Сазонов // Материалы конференции проф.-преподавательск. состава. Алма-Ата: Изд-во Казахск. ун-та, 1974- С. 83-86.

92. Нигматулин, Р,.И. Динамика многофазовых сред Текст. / Р.И. Нигмату-лин. М.: Наука. 1981. -Ч. 1-2. -823 с.

93. Основы водного законодательства СССР Текст. М.: Госкомиздат, 1974 г.

94. Организация и эксплуатация лесосплавного флота. Справочник Текст. /Под ред. Ю.П.Борисовца М.: Лесная промышленность, 1985.-335 с.

95. Павельева, Е.Б. Уловистость зоопланктона различными орудиями лова Текст. / Е.Б. Павельева, Ю.И. Сорокин // Информ. бюл. Ин-та биологии внутренних вод АН СССР.-№ 15. Борек, 1972.- С. 75-79.

96. Павлов, Д.С. Скат рыб из Камского водохранилища через турбины ГЭС Текст. / Д.С. Павлов, A.M. Горин, А.И. Пьянов // Покатная миграция рыб / Под ред. Д. С. Павлова. М.: ИЭМЭЖ АН СССР, 1985.- С. 5-22.

97. Павлов, Д.С. Покатная миграция молоди рыб в реках Волги и Пли Текст. / Д.С. Павлов, В.К. Пездолий, Р.П Ходоревская и др. М.: Паука, 1981.-320 с.

98. Павлов, Д.С. Покатная миграция рыб из Иваньковского водохранилища Текст. / Д.С. Павлов // Поведение и распределение молоди рыб. М.: ИЭМЭЖ АН СССР, 1984.-С. 5-47.

99. Павлов, Д.С. Покатная миграция рыб через плотины ГЭС Текст. / Д.С. Павлов, А.И Лупандин., В.В. Костин.- М.: Наука, 1999,- 225 с.

100. Павлов, Д.С Показатели миграции рыб из Усть-Хантайского водохранилища Текст. / Д.С. Павлов, А.И. Лупандин, В.В. Костин // Вопросы ихтиологии, 1994. -Т. 34. -Вып. 3. С. 359-365.

101. Патякин, В.И. Проблема повышения плавучести круглых лесоматериалов Текст. / В.И. Патякин.- М.: Лесная промышленность, 1976- 263 с.

102. Патякин, В.И. Экологические и технологические проблемы водо- и лесопользования в условиях водохранилищ Текст. / В.И. Патякин. Ь.И. Угрюмов С-Пб.: Л ТА, 1999.- 54 с.

103. Патякин, В.И. Лесоплав без потерь Текст. / В.И. Патякин М.:Лесная промышленность, 1979.- 128 с.

104. Патякин, В.И. Техническая гидродинамика древесины Текст. / В.И. Па-тякин, Ю.Г Тишин., С.М. Базаров М.: Лесная промышленность, 1990. 304 с.

105. ПО.Патякин, В.И. Взаимодействие потока жидкости с погруженным в нее телом Текст. /В.И.Патякин, А.Н.Минаев, Б.И.Угрюмов.-С-Пб.:ЛТА, 1999.-92 с.

106. Парчук, Г.В. Зоопланктон Дуная в осеннюю межень Текст. / Г.В. Пар-чук // Водные ресурсы. 1993.- Т. 20.- Хч 4.- С. 510-514.

107. Постоев, B.C. Гибель планктона в турбинах гидроэлектростанций и способ его защиты Текст. / B.C. Постоев // Водные ресурсы. 1997. -Т. 24, -№2.-С. 186-191.

108. Постоев, B.C. Неотложная задача мирового сообщества по решению проблемы защиты планктона от гибели в гидромашинах Текст. / B.C. Постоев, В.И Патякин // Материалы междунар. конгресса «Вода: экология и технология». М., 1994. -T. IV. -С. 1144.

109. Постоев, B.C. Воздействие гидромашин на окружающую среду водных систем Текст. / В.С.Постоев // Тез. междунар. семинара ЮН НС КО, ЮНЕП, ПРООН, СССР «Оценка воздействия на окружающую среду: методология и практические приложения». М., 1991,—С. 58.

110. Постоев, B.C. Задача по решению проблем защиты планктона от гибели в гидромашинах Текст. / B.C. Постоев // Сб. трудов С.-Петерб. лесотех-нич. академии. 1994. -№ 2.- С. 91-102.

111. Правила подготовки и приемки древесины для лесосплава. Текст. М.: ЦНИИТИЭИ, 1964,- 28 с.

112. Примайченко, А.Д. Фитопланктон и первичная продукция Днепра и днепровских водохранилищ Текст. / А.Д. Примайченко.- Киев: Наукова думка, 1981.-276 с.

113. Примайченко, А.Д. Основные особенности развития волжского фитопланктона после сооружений Горьковской и Куйбышевской плотим Текст. / А.Д. Примайченко // Гидробиол. журн. 1966.- Т. 2.- № 2.- С. 17-25.

114. Патрашев, А.Н. Прикладная гидромеханика Текст./А.Н.Патрашев, Л.А.Кивако М.: Воениздат, 1970.-605 с.

115. Разработка комплексных мероприятий по совместному использованию водоемов для лесосплава и рыбного хозяйства (Тема 24) Текст. //Отчет ЦНИИЛесосплава по научно-исследовательской работе. Л.: 1970. —а\1> 1654.

116. Рушинский, П.З. Методическая обработка результатов эксперимента: Справочное пособие Текст. /Л.З. Рушинский М.: Наука, 1971 -192 с.

117. Соловьев, В.А. Влияние древесины на кислородный баланс водоемов Текст. / В.А. Соловьев, М.Я. Гашкова, Л.С.Алексеев, A.A. Ташеп.- .'!.: ЛТА, 1985,-56 с.

118. Сорокин, Ю.И. Камера для количественного учета планктонных организмов в водоемах Текст. /Ю.И. Сорокин // Гидробиол. журн. 1980. -Т. 16-С.84-85.

119. Сорокин, Ю.И. Микропланктон р. Енисей и его роль как фактора самоочищения Текст. / Ю.И Сорокин // Журн. общ. биологии. 1987. -Т. 48.-С. 350-367.

120. Сорокин, Ю.И. К оценке смертности планктона в гидротурбинах высоконапорных ГЭС Текст. / Ю.И. Сорокин //Журн. общ. биологии. 1990Т. 51.-С. 682-687.

121. Справочник по водному транспорту леса Текст. /Под ред. В.А.Щербакова.-М., 1986.-384 с.

122. Справочник документов по эксплуатации флота Миилесбумпрома СССР. Текст.-М.: Лесная промышленность, 1987.-240 с.

123. Суда и оборудование лесосплава: Справочник Текст. /Под ред. В.И. Па-тякина.-М.: Лесная промышленность, 1983.-334 с.

124. Строганов, И.С. Физиологическое действие продуктов экстракции и распада древесины на рыб Текст. / И.С. Строганов // Ученые записки Московского гидрологического института,- М.: 1937.-Т. IX.

125. СНиП 2.06.01.86. Гидротехнические сооружения Текст. -М.: Стройиз-дат, 1987.-40 с.

126. СниП 2.06.04.82. Нагрузка и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) Текст.-М.:Стройиздат.-1983.-38 с.

127. Тимашев, И.Е. Ландшафтный прогнозный анализ при разработке региональных водохозяйственных систем (методический подход) Текст. /И.Е.Тимашев Москва, 1988.-224 с.

128. Федяй, В.В. Провести исследования для разработки технического задания на проектирование рыбозащитного устройства для Севанской и Дау-гавпильской ГЭС Текст. / В.В. Федяй: Отчет № 81088482. Калининград: Калинингр. ун-т. 1981.- 84 с.

129. Филимонов, С.С. Лесосплав и рыбное хозяйство Текст. /С.С.Филимонов, В.И.Патякин //Сб. науч. трудов по лесосплаву /Под ред. Li.ll. Патякина. М.: Лесная пром-ть. 1969-№ 11- С. 3-8.

130. Филимонов, С.С. Влияние лесосплава на водные объекты Текст. /С.С. Филимонов//Транспорт леса в плотах и судах: Сб. науч.тр./Лесная про-мышленность.-М,1981С. 19-29.

131. Философский словарь Текст. /Политиздат.-М.:1986.-588 с.

132. Хлызова, Н.Ю. Экологические особенности высшей водной растительности водоемов бассейна реки Воронеж: Дис.канд. биол. наук Текст. / Хлызова Н.Ю; Днепропетровск, 1989.-12 с.

133. Цветков, В.И. Летальные перепады давлений для молоди пекоюрых пресноводных рыб Текст. / В.И. Цветков, Д.С. Павлов, В.К. Нездолий /У Вопросы ихтиологии. 1972,- Т. 12. -Вып. 2 (73). -С. 344-356.

134. Цееб, Я.Я. Зоопланктон Текст. / Я.Я Цееб // Каховское водохранилище. Киев: Наукова думка. 1964.

135. Хейфец, Л.Л. Гребные винты для катеров Текст. /Л.Л.Хейфец-М.: Лесная промышленность, 1980.-199 с.

136. Цееб, Я.Я. Биологические ресурсы днепровских водохранилищ Текст. /Я.Я. Цееб // Природа. 1973,- № 4. -С. 28-37.

137. Цееб, Я.Я. Предварительное изучение влияния работы гидроаккумуляционной электростанции на зоопланктон Текст. / Я:Я Цееб, Г.А. Жданов // Гидробиол. журн. АН СССР. 1980,- Т. 16.- X» 3.- С. 56-68.

138. Черви некая, Т.В. Зоопланктон Красноярского водохранилища Текст | / Т.В. Червинская // Биологическое исследование Красноярского водохранилища. Новосибирск: Наука, 1975-С. 132-137.

139. Чекалин, К.А. Исследование гидродинамических характеристик бревенчатых пучков при поступательном движении Текст. /К.А Чекалин Сб.науч.тр. /К.А.Чекалин.-АЛТИ, 1967.-Bbin.XW.-C.86-96.

140. Шевелева, Н.Г. Зоопланктон р. Енисей в нижнем бьефе Красноярского водохранилища в 1973-1974 гг. Текст| /Н.Г. Шевелева// Продуктивность экосистем, охраны водных ресурсов и атмосферы / Под ред. О. М. Кожо-вой. Красноярск: СО АН СССР, 1975.- С. 34-36.

141. Шикломанов, И.А. Антропогенные изменения водности рек Текст. /' И.А.Шикломанов.-Л.: 1979.-301 с.

142. Широков, В.М. Формирование искусственных аквальньгх ландшафтов на примере малых водохранилищ Белоруссии Текст. /В.М.Широков //География и природные ресурсы.-1988.-№1. С.71-78.

143. Щелгунов, Ю.В. технология и оборудование лесопромышленных предприятий: Учеб. для вузов Текст. /Ю.В.Щелгунов, Г.М.Кутуков, Н.И.Лебедев.-М.: МГУЛ, 1997.-589 с.

144. Щербаков, В.А. Инженерно-технические мероприятия по снижению потерь древесины в сплаве Текст. / В.А. Щербаков // В кн. сокращение погерь древесины при проведении лесосплава в навигацию. ВНИИ1 НЮлсс-пром. 1970.-С. 16-21.

145. ARL (Alden Research Laboratory, Inc.) Development of a more fish tolerant turbine runner. Techn. Memorandum N 2 Text. /Development of biological design criteria. Draft. Holden (Mass.), 1996. 32 p.

146. Bell, M.C. Revised compendium on the success of passage of small fish through turbines. Portland (Ore.): Text. /M.C.Bell.-U.S. Army Corps of Engineers, North Pacific Div., 1990. 83 p.

147. Cada, G.F. Development of biological criteria fot the design of advanced hydropower turbines. Tdaho Falls (Idaho) Text. / G.F Cada., C.C. Coutant, R.R Whitney: U.S. Dep. of Energy Idaho Operations Office. 1997. 85 p.

148. Cramer, F.K. Passing fish through hydraulic turbines Text. / F.K. Cramer, R.C. Oligher//Trans. Amer. Fish. Soc. 1964. Vol. 3, N 5. P. 243-259.

149. Feathers, M.G. Effects of depressurization upon largemouth bass Text. / M.G. Feathers, A.E. Knable //Amer. J. Fish. Manag. 1983. Vol. 3. P. 86-90.

150. Gibbs, R.D. Sinkage studies Text. / R.D Gibbs // The sieasonal Distribution of water and gas in trees, Canadian Journal of Research, 1930, June, vol. 2,6.

151. Gordon, M.S. Hydrostatic pressure Text. / M.S. Gordon // Fish physiology. 1970. Vol.4. P. 445-446.

152. Harvey, H.H. Pressure in the early life history of sockev salmon Text.

153. H.H: Harvey Ph. D. Thesis Vancouver (B.C.): Univ. ov British Columbia, 1963.267 p.

154. Hogan, J. The effects of high vacuum on fish Text. / J. Hogan !' I rans. Amer. Fish. Soc. 1941. Vol. 70.

155. Jones, F.R.H. The swimbladder and the vertical movement of teleostean fishes. I. Physical factors Text. / F.R.H Jones. // Trans. Amer. Fish. Soc. 1951. Vol. 28, N4. P. 111-120.

156. Lampert, W. Experiments on the resistance offish to rapid increase in hydrostatic pressure Text. / W Lampert. //J. Fish Biol. 1976. Vol. 8. P. 381-3X3.

157. Lvnwood, B. Bends in fish Text. / B Lvnwood // Comp. Biochem. and Physiol. 1974. Vol. 49A, N 2. P. 311 -321.

158. Martley, J.F. Moisture movement trough wood Text. / J.F Martlev.: the steady state. Forest Products Research Technical paper № 2. London 1926.

159. Muir, J.F. Passage of young fish through turbines Text. / J.F Muir //J. Power Div. Proc. Amer. Soc. Civil Eng. 1959. Vol. 85, N I.

160. Nishivama, T. A preliminary note on the effect of hydrostatic pressure on the behavior of some fish Text. / T. Nishiyama// Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ. 1965. Vol. 15. P. 213-214.

161. Northcote, T.G. Migratory strategies and production in freshwater fishes Text. / T.G Northcote // Ecol. Freshwater Fish Prod. Oxford e.a.: Freshwater Fish Prod., 1978. P. 326-359.

162. Quasim, S.Z. Sensitivity to pressure changes in teleosts lacking swim bladders Text. / S.Z. Quasim, A.L. Rice., E.W Knight-Jones. // J. Mar. Biol. Assoc. India. 1963. Vol. 5. P. 289-292.

163. Rowley, W.E. Hydrostatic pressure tests on rainbow trout Text. ■ VV.E. Rowley, Jr// Calif. Fish and Game. 1955. Vol. 41. P. 243-244.

164. Scarth, G.W. Skinkage studies III changes in water gas sistem in logs during seasoning and flotation Text. / G.W. Scarth, R.D. Gibbs. Canadian journal of Research, July, 1930, vol. 3. № I

165. Smith, D.N.R. The mechanism of flow of gases through coniferous wood Proceedings of the Royal Society of London. Biological seiences Text. / D.N.R.Smith, W.B. V Banks. 177, p. 161-274 № 1047.

166. Stamm, A.J. Diffusion and penetration mechanism of liguids in to wood Text. / A.J. Stamm. Pulp and paper magazine of Canada, 1953, vol. 54. № 2

167. Stone, J.E. The penetrability of wood Text. / J.E. Stone. Pulp and paper magazine of Canada, 1956, № 7. VI.