На задната корица:
Павлов Дмитрий Сергеевич - академик, профессор, доктор биологических наук, заслуженный профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, директор Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, заведующий кафедрой ихтиологии биологического факультета МГУ. Область научных интересов: общая биология, экология, ихтиология, поведение и миграции рыб. Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники и Лауреат Государственной премии РФ в области науки и технологий. Автор более 500 работ, включая 30 монографий.
Скоробогатов Михаил Александрович - доктор технических наук, заведующий кафедрой «Гидравлика, теплотехника и гидропривод» Тверского государственного технического университета, старший научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Область научных интересов: гидравлика рыбопропускных, рыбозащитных сооружений и искусственных нерестилищ. Автор более 100 работ, 20 патентов и авторских свидетельств на изобретения и полезные модели.
*
АННОТАЦИЯ
В монографии проанализирован и обобщен большой материал по биологическим и гидравлическим основам обеспечения миграции рыб в реках России в условиях зарегулирования и изъятия стока. Рассмотрены основные биологические и технологические аспекты этой комплексной проблемы, такие как нерестовые и покатные миграции рыб, управление их поведением в потоке воды; опыт создания и применения различных рыбопропускных и рыбозащитных сооружений; стратегии охраны дальних мигрантов и жилых рыб. Приводятся общие представления о миграциях рыб и механизмах миграционного поведения (ре-ореакция, ориентация рыб в потоке воды, локомоторные показатели, поведение в реогра-диенте и при неоднородности потока по многим показателям - турбулентности, гидростатическому давлению, температуре воды и др.).
Рассматриваются особенности поведения рыб при прохождении плотин и в районах изъятия стока. Большое внимание уделено покатным миграциям и попаданию молоди рыб в водозаборные сооружения; основным факторам, влияющим на эти процессы; и причинам, вызывающим травмирование и гибель молоди при скате через турбины ГЭС. Обсуждаются принципы защиты рыб, различные способы и мероприятия, направленные на предотвращение попадания молоди в водозаборы. Предлагаются подходы к охране рыб в условиях зарегулирования и изъятия стока, концепции, принципы и стратегии охраны их популяций.
Работа представляет интерес для ихтиологов, гидробиологов, экологов, специалистов по охране биоразнообразия, работников рыбного хозяйства, преподавателей и студентов биологических и гидротехнических вузов.
Научный редактор доктор биологических наук В.Н. Михеев
Рецензенты: доктор биологических наук М.И. Шатуновскш, доктор биологических наук А.О. Касумян
*
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 14
Глава 1. Общие представления о миграциях рыб 20
Глава 2. Реореакция и управление поведением рыб в потоке воды 24
2.1. Ориентация рыб в потоке воды 24
2.2. Локомоторные показатели 27
2.2.1. Пороговая скорость течения 28
2.2.2. Критическая скорость течения 30
2.2.3. Плавательная способность 34
2.3. Влияние факторов среды на показатели реореакции 42
2.4. Особенности поведения и распределения рыб в градиентных условиях 51
2.4.1. Градиент скорости течения - реоградиент 51
2.4.2. Градиент турбулентности потока 55
2.4.3. Градиент температуры потока 59
2.4.4. Градиент гидростатического давления 59
2.5. Основные положения теории управления поведением рыб в потоке 65
Глава 3. Поведение рыб при нерестовых миграциях в реках 70
3.1. Нерестовые миграции и реореакция рыб 70
3.2. Влияние зарегулирования стока 76
3.3. Сезонная динамика нерестовых миграций 78
3.4. Суточный ритм нерестовых миграций 81
3.5. Вертикальное распределение мигрантов 84
3.6. Горизонтальное распределение мигрантов 85
3.7. Скорость миграции рыб 91
3.8. Миграции производителей после нереста 95
Глава 4. Основы создания и применения рыбопропускных сооружений 100
4.1. Краткое описание конструкций и технологии рыбопропуска 100
4.2. Закономерности распределения рыб в нижнем бьефе гидроузлов 107
4.3. Биогидравлическое моделирование распределения рыб в нижнем бьефе гидроузлов 116
4.4. Математическое моделирование распределения рыб в зоне действия рыбопропускных сооружений 120
4.5. Привлечение рыб в рыбопропускное сооружение (РПС) 123
4.5.1. Скорости привлекающего потока и плавательная способность рыб 123
4.5.2. Выделение привлекающего потока 131
4.5.3. Гидравлические схемы привлечения рыб и компоновка сооружений гидроузла 132
4.5.4. Сопряжение привлекающего потока с основным потоком и с горизонтом миграции рыб 136
4.5.5. Суточный ритм привлечения рыб в РПС 139
4.5.6. Сезонная динамика привлечения рыб в РПС 141
4.5.7. Рыбозаградительные и рыбонаправляющие устройства 143
4.6. Поведение рыб в рыбопропускных сооружениях и оптимизация условий их накопления 145
4.7. Обеспечение выпуска и дальнейшей миграции рыб 148
Глава 5. Рыбопропускные сооружения, построенные в России 154
5.1. Общие сведения о рыбопропускных сооружениях 154
5.2. Рыбопропускные сооружения в бассейне р. Дон 154
5.2.1. Рыбопропускные сооружения Кочетовского гидроузла 157
5.2.2. Рыбопропускные сооружения Константиновского гидроузла 164
5.2.3. Рыбопропускные сооружения Николаевского гидроузла 166
5.2.4. Гидравлический рыбоподъемник Цимлянского гидроузла 167
5.2.5. Лестничный рыбоход Красноярского гидроузла 169
5.3. Рыбопропускные сооружения в бассейне р. Кубань 172
5.3.1. Рыбопропускные шлюзы Тиховского гидроузла 172
5.3.2. Рыбопропускной шлюз Федоровского гидроузла 173
5.3.3. Механический рыбоподъемник Краснодарского гидроузла 176
5.4. Рыбопропускные сооружения в бассейне р. Волга 180
5.4.1. Рыбопропускные шлюзы в составе вододелителя 180
5.4.2. Гидравлический рыбоподъемник Волгоградского гидроузла 181
5.4.3. Механический рыбоподъемник Саратовского гидроузла 183
5.5. Рыбопропускные сооружения в бассейне р. Тулома 187
5.5.1. Лестничный рыбоход Нижне-Туломского гидроузла 188
5.5.2. Лестничный рыбоход и гидравлический рыбоподъемник Верхне-Туломского гидроузла 191
5.5.3. Лестничный рыбоход через Падунский порог 194
5.6. Рыбопропускные сооружения в бассейне р. Терек 197
5.7. Рыбопропускные сооружения на р. Волхов 198
5.8. Рыбоход на р. Нарва 198
Глава 6. Покатные миграции и попадание молоди рыб в водозаборные сооружения 202
6.1. Общие представления о покатных миграциях молоди рыб 203
6.1.1. Видовой состав и периоды онтогенеза покатников 203
6.1.2. Сезонная и суточная динамика 205
6.1.3. Предпосылки к покатной миграции молоди рыб 209
6.1.4. Механизмы реализации покатной миграции 212
6.1.5. Механизмы формирования пространственного распределения покатной молоди 214
6.1.6. Детерминизм, механизмы и типы покатных миграций 217
6.1.7. Влияние зарегулирования стока и водопотребления на покатную миграцию молоди рыб 220
6.2. Покатные миграции рыб через плотины 221
6.2.1. Распределение рыб и экологическая зональность водоемов с замедленным водообменном 221
6.2.1.1. Экологическая зональность водоемов с замедленным водообменом 221
6.2.1.2. Классификация распределения молоди рыб по экологическим зонам 222
6.2.1.3. Экологическая зональность изъятия стока, количественная оценка 225
6.2.2. Закономерности покатной миграции рыб через плотины 228
6.2.2А. Видовой состав покатников 228
6.2.2.2. Возрастной и размерный состав покатников 231
6.2.2.3. Количественные характеристики покатной миграции 234
6.2.2.4. Сезонная динамика покатной миграции 235
6.2.2.5. Суточная динамика покатной миграции 235
6.2.2.6. Влияние типа экологической зональности изъятия стока на характеристики покатной миграции 240
6.2.3. Причины и механизмы покатной миграции рыб из водоемов с замедленным водообменом 242
6.2.3.1. Попадание рыб в район изъятия стока 242
6.2.3.2. Особенности миграционного поведения рыб в районе изъятия стока 246
6.2.3.3. Основные факторы, определяющие миграцию рыб из водоемов с замедленным водообменом и механизмы их влияния 248
6.2.4. Травмирование и гибель рыб при миграции через турбины ГЭС 250
6.2.4.1. Характер травм у рыб при миграции через ГЭС 251
6.2.4.2. Конструкция турбин и факторы, вызывающие травмирование и гибель рыб на ГЭС 255
6.2.4.3. Сравнительная оценка действия факторов на травмирование и гибель рыб при их миграции через ГЭС 260
6.2.4.4. Показатели гибели рыб на плотинах ГЭС 264
6.3. Попадание молоди рыб в водозаборные сооружения насосных станций и в ирригационные каналы 266
6.3.1. Закономерности и причины попадания молоди рыб в водозаборные сооружения 267
6.3.1.1. Сезонная динамика попадания молоди рыб в водозаборные сооружения 268
6.3.1.2. Видовой состав рыб 271
6.3.1.3. Возрастной и размерный состав рыб 272
6.3.1.4. Суточная динамика попадания рыб 273
6.3.1.5. Другие закономерности попадания рыб в водозаборные сооружения 274
6.3.2. Причины и механизмы попадания молоди рыб в водозаборные сооружения насосных станций и в ирригационные каналы 277
Глава 7. Защита рыб от попадания в водозаборные сооружения 286
7.1. Принципы защиты рыб 286
7.2. Оценка эффективности рыбозащитных устройств 290
7.3. Экологические способы защиты рыб, мероприятия и устройства 291
7.3.1. Регулирование водопотребления по акватории водоема 292
7.3.2. Зональное регулирование водопотребления 292
7.3.3. Вертикальное регулирование водопотребления 294
7.3.4. Суточное регулирование водопотребления 300
7.3.5. Сезонное регулирование водопотребления 301
7.4. Физические способы и устройства по защите рыб 302
7.4.1. Фильтрационный способ защиты рыб 303
7.4.2. Сепарационный способ защиты рыб 305
7.4.3. Способ защиты рыб, основанный на эрлифтном эффекте 307
7.5. Поведенческие способы и устройства по защите рыб 310
7.5.1. Световой способ 310
7.5.2. Электрический способ 312
7.5.3. Звуковой способ 314
7.5.4. Гидравлический способ 315
7.5.5. Барический способ 320
7.5.6. Тактильно-гидравлический способ с применением проницаемых преград 321
7.5.6.1. Основные конструкции 322
7.5.6.2. Анализ работы различных устройств тактильно-гидравлического способа с применением проницаемых преград 325
7.5.7. Тактильно-гидравлический способ с применением непроницаемых преград 329
7.5.7.1. Основные конструкции 330
7.5.7.2. Поведение рыб перед преградой 342
7.5.7.3. Влияние ряда факторов на эффективность отведения рыб 345
7.5.7.4. Ведущие биогидравлические показатели и их взаимосвязь 347
7.5.7.5. Применение рыбозащитных устройств с рыбоотводом и без рыбоотвода 349
7.6. Возможности использования различных способов защиты 352
7.7. Принудительное отведение защищаемых рыб 355
Глава 8. Подходы к охране рыб в условиях зарегулирования и изъятия стока 362
8.1. Концептуальные подходы и принципы охраны биоразнообразия 362
8.2. Стратегии охраны популяций рыб 369
Заключение 373
Список видов рыб 375
Основные обозначения 378
Литература 379
References 402
