Современный уровень антропогенного воздействия на открытые водные источники свидетельствует о снижении качества поверхностного стока и постоянно растущем объеме забора воды в хозяйственных целях. Это в свою очередь оказывает существенное влияние, в том числе наносит ущерб гидробиологическим ресурсам. Ученые Тимирязевской академии П.А. Михеев и Д.М. Бенин решили изучить поведение рыб в водном потоке канала, чтобы в последующем создать им более благоприятные условия для жизни. Результаты они опубликовали в научной статье, которая прошла индексацию в базе данных Scopus. Исследовательская работа была проведена ими при поддержке научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего».
По словам заведующего кафедрой сельскохозяйственного строительства и экспертизы объектов недвижимости РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, доктора технических наук, профессора Павла Михеева, неоднородная структура потока влияет на распределение рыбы в живом участке реки.
– Это особенно заметно в нижнем течении гидроузлов во время нерестовых миграций с неравномерным сбросом воды из водохранилища через пролеты водосбросных плотин. На хвосте рыбы образуется поток (шлейф), который представляет собой своего рода упорядоченную согласованную систему вихревых образований. Очевидно, что кинематика такого потока благоприятна для продвижения рыб, которые следуют за ним косяком, и, следовательно, ее можно использовать при проектировании гидротехнических рыбозащитных комплексов и сооружений, — рассказал он.
Ученые отметили основные закономерности формирования структуры турбулентного потока и его взаимодействия с гидротехническим сооружением (каналом), такие как пульсирующий характер водной среды, гетерогенная структура, градиентный характер и вихревая структура. Затем они проанализировали преимущества и особенности влияния трехмерных потокообразующих элементов на поведение рыб.
– Градиентное распределение скоростей естественным образом создается всей поверхностью русла реки, обтекаемыми твердыми объектами (камнями, деревьями, уступами и т. д.), вертикальными гребнями каналов и запланированными меандрами. Вихри естественной турбулентности реки позволяют рыбе использовать свою энергию для ускорения своего движения вверх по течению к месту нереста. – добавил доцент кафедры сельскохозяйственного водоснабжения, водоотведения, насосов и насосных станций кандидат технических наук Дмитрий Бенин.
На основе полученных данных авторы разработали конструкцию и методику проектирования донного потокообразующего элемента для управления поведением рыбы в речном потоке, обосновали геометрические параметры, создали оптимальное расположение донных потокообразующих элементов в искусственных руслах. После чего предоставили оценку использования технических решений рыбозащитных сооружений и водозаборов для управления поведением рыбы в потоке.
Оказалось, что оптимальными условиями для движения рыбы во время нерестовых миграций являются те, которые формируются при различных формах естественных водотоков, сложном рельефе, обеспечивающих широкий диапазон скоростей и форм течений для рационального сочетания функций ориентации, движения, отдыха, нереста и т.д. По мнению ученых, лучшей формой для прохождения рыбы по руслу реки является дюна (элемент небольшой гряды, смоделированный рифами). Она не только направляет рыбу, но и обеспечивает безопасную передачу мальков из рыбозащитного сооружения в рыбоприемник.
