К более безопасным для рыбы гидроэлектростанциям

В рамках европейского проекта FIThydro партнеры из научных и промышленных кругов изучали экологическое воздействие ГЭС. Лаборатория гидравлики, гидрологии и гляциологии (VAW) Высшей технической школы Цюриха разработала систему защиты и наведения, которая помогает мигрирующей рыбе безопасно обходить турбины ГЭС.

ГЭС могут оказывать значительное воздействие на окружающую среду: перегораживают реки, меняют водные местообитания и мешают мигрирующей рыбе, которая может получить травмы или погибнуть от турбин, решеток и водосбросов.

Швейцарский закон об охране вод и Рамочная директива ЕС по водной политике направлены на смягчение этих негативных эффектов. Однако многие старые ГЭС, в частности, не соответствуют новым требованиям и нуждаются в модернизации. Для каждой станции необходимо индивидуально подбирать рентабельные меры с учетом конкретных условий.

Паневропейское исследование ГЭС

VAW участвовала в четырехлетнем проекте FIThydro программы Horizon 2020. Консорциум из 26 европейских научных учреждений и компаний изучил 17 площадок в восьми странах, чтобы оценить влияние ГЭС на речные экосистемы и, в частности, на рыбу. VAW провела несколько лабораторных и полевых исследований.

Изучая ГЭС Шиффмюле на реке Лиммат и ГЭС Баннвиль на реке Ааре, исследователи оценивали существующие методы анализа воздействия ГЭС и мер по модернизации. Целью было выявить пробелы в знаниях и понять, как улучшить текущую ситуацию и уже реализованные меры.

Миграция рыбы вверх и вниз по течению

Было неясно, какие обходные системы для движения вверх и вниз по течению наиболее подходят для разных видов рыб и при каких условиях рыба их находит. Исследователи измерили скорости течения и отследили перемещения тысяч рыб, помеченных пассивными интегрированными транспондерами (PIT), вокруг ГЭС Шиффмюле. Мониторинг показал, что многие виды рыб в Лиммате эффективно используют технические и близкие к естественным рыбопропускные сооружения для движения вверх по течению.

Рыба, мигрирующая вниз по течению, вынуждена проходить через турбины ГЭС, если нет другого пути. Это может привести к травмам от лопастей турбин и воздействию резких перепадов давления. На ГЭС Баннвиль с помощью высокотехнологичных датчиков, систем мониторинга и различных моделей изучали проход рыбы через турбины и через водослив.

Оказалось, что опасность для рыбы представляют не только турбины: при спуске через водосливы рыба может получить травмы от сильных течений в водобойном колодце или дезориентироваться, становясь легкой добычей для хищников. Эти результаты могут помочь в разработке безопасных для рыбы турбин, адаптации режима работы ГЭС в периоды миграции и улучшении конструкции водосливов.

Исследователи VAW также провели обширные гидравлические испытания с направляющими решетками в лаборатории, чтобы лучше понять поведение местных видов рыб в турбулентных потоках. На основе результатов была разработана инновационная система защиты и наведения для рыбы, мигрирующей вниз по течению, — обходная система с криволинейной стержневой решеткой (CBR-BS).

Инновационная система защиты и наведения

Ядро системы CBR-BS — вертикальная стержневая решетка со стержнями специальной формы, которые создают сильные локальные вихри. Эти вихри отводят рыбу от решетки и направляют к обходному каналу (bypass). Таким образом, CBR-BS может безопасно провести мимо турбины разнообразные виды рыб разного размера. Конструкция системы оказывает лишь незначительное влияние на работу ГЭС.

Проект FIThydro официально завершился в конце 2020 года. Исследователи подчеркивают, что в Европе по-прежнему не хватает проверенных решений для защиты и наведения рыбы, особенно на крупных ГЭС. Следующим логическим шагом станет испытание системы CBR-BS в реальных условиях на демонстрационной ГЭС.

Открыто доступные инструменты и вики

Консорциум FIThydro разработал новые методы оценки и инструменты, которые теперь находятся в открытом доступе. Среди них — индекс опасности для популяций рыб, симуляции миграции рыб и инструмент поддержки принятия решений для планирования проектов. На вики-сайте представлены подробные результаты исследований конкретных случаев, а также существующие и недавно разработанные решения для рыбопропускных сооружений.