Кіріспе
Балық сатысы, балық жолы, балық асуы немесе балық пулі деп те аталатын бұл құрылыс, жасанды және табиғи кедергілерде (мысалы, тоғандар, шлюздер және сарқырамалар) диадромалық балықтардың табиғи қоныс аударуын, сондай-ақ потамодромалық түрлердің қозғалысын жеңілдетуге арналған. Көптеген балық жолдары балықтарға салыстырмалы түрде төмен сатылардан (содан "саты" атауы шыққан) жүзіп және секіріп кедергілерді айналып өтуге мүмкіндік береді. Сатылардың үстінен құлайтын судың жылдамдығы балықтарды құрылысқа тарту үшін жеткілікті болуы керек, бірақ ол балықтарды төмен ағысқа шайып жібермейтін немесе оларды өзен жолымен жалғастыру қабілетін жоймайтын деңгейде болуы тиіс.
A fish ladder, also known as a fishway, fish pass, fish steps, or fish cannon is a structure on or around artificial and natural barriers (such as dams, locks and waterfalls) to facilitate diadromous fishes' natural migration as well as movements of potamodromous species. Most fishways enable fish to pass around the barriers by swimming and leaping up a series of relatively low steps (hence the term ladder) into the waters on the other side. The velocity of water falling over the steps has to be great enough to attract the fish to the ladder, but it cannot be so great that it washes fish back downstream or exhausts them to the point of inability to continue their journey upriver.
Тарих
Балықтардың өтуіне арналған қарапайым жолдар туралы жазбалар 17 ғасырдағы Францияға дейін жетеді, онда тік арналардағы кедергілерді айналып өту үшін тармақтардан жасалған сатылар қолданылды. 1823 жылы АҚШ-тың Тайлер Вилкинсонға қарсы сотында "өзен бойымен балықтардың жоғары және төмен өтуі үшін бастапқыда қазылған" 1714 жылғы ескі каналдың құрылысы туралы айтылған. Бұл мысал 1880 жылғы Паутухет шарлауығындағы балық сатысынан бұрын жасалған. 1714 жылғы канал "осы мақсатта толығымен сәтсіз аяқталды" және 1730 жылы оның орнына диірмен салынды. Каналдың және оның диірменге пайдаланылуы АҚШ су құқығында маңызды сот ісіне айналды. 1830 жылы шотланд инженері Джеймс Смит Шотландияның Пертшир аймағындағы Дианстон қаласының жанындағы Тейт өзенінде бассейн және бөгеттен тұратын лосось сатысын салған. Бөгет пен лосось сатысы бүгінде де сақталған және Шотландияда салынған көптеген лосось сатыстары олардан шабыттанды. 1837 жылы Канаданың Нью-Брансуик провинциясының Батерст қаласынан Ричард Макфарлан сумен жұмыс істейтін ағаш өңдеу зауытында бөгетті айналып өтуге арналған балық жолын патенттеді. 1852–1854 жылдары Ирландияның Слиго графтығында Баллисодар балық өткелі салынды, ол балық шаруашылығы дамымаған өзенге лососьті тарту үшін жасалған. 1880 жылы АҚШ-тың Род-Айленд штатында Паутухет шарлауығындағы бөгетке алғашқы балық сатысы орнатылды. 1924 жылы Провиденс қаласы ағаш бөгетті бетонды бөгетке ауыстырғанда саты алынып тасталды. АҚШ 1888 жылы балықтардың өтуіне арналған жолдарды заңмен бекітті. Өнеркәсіптік дәуірдің дамуымен бірге бөгеттер және өзендерге орнатылған басқа да кедергілер көбейіп, үлкеніп, тиімді балықтардың өтуін қамтамасыз ету қажеттілігіне әкелді.
Түрлері
Балық бассейндері мен бөгеттері – балықтардың өтуі үшін ең ерте жасалған құрылымдардың бірі. Олар бір-біріне ұзындығы бірдей шағын бөгеттер мен бассейндер тізбегі арқылы жасалған ұзын, көлбеу арнаны пайдаланады, бұл балықтарға кедергіні айналып өтуге мүмкіндік береді. Арна су деңгейін біртіндеп төмендетуге арналған тұрақты құлып ретінде жұмыс істейді; ағысқа қарсы жүзу үшін балықтар баспалдақтағы қораптан қорапқа секіріп өтуі керек. Баффл балық жолы – су ағынын қайта бағыттау үшін арнадағы симметриялы, тығыз орналасқан баффлдардың тізбегін пайдаланады, бұл балықтарға кедергіні айналып өтуге мүмкіндік береді. Баффл балық жолдарында міндетті түрде демалыс алаңдары болуы керек емес, бірақ демалыс үшін немесе ағыс жылдамдығын азайту үшін бассейндер қосылуы мүмкін. Мұндай балық жолдары құрылыс кезінде қажетті кеңістікті азайту үшін ирек тәрізді құрылыммен салынды. Баффлдардың түрлері әртүрлі. Ең көп тарағаны – француз инженерінің атымен аталған Ларинье асуы. Олар ірі балықтарға да, лосось тұқымдас балықтарға да жарамды, тіпті каноэлер үшін де жеткілікті кең болуы мүмкін. Дениль балық жолының бастапқы дизайны 1909 жылы бельгиялық ғалым Г. Дениль жасаған, содан бері көптеген өзгерістер мен бейімделулерге ұшырады. Мысалы, Алясканың Steeppass – Алясканың шалғай аймақтары үшін арналған Denil балық жолының модульдік, алдын ала құрастырылған нұсқасы. Жаңа Зеландияның Нельсон қаласындағы бірнеше су жолдарында балықтардың өтуін жақсарту үшін, жалпы экологиялық жағдайды жақсарту мақсатында Project Maitai баффлдарды орнатты. Балық көтергіші (немесе балық лифті) – балықтарды кедергіден өткізу үшін баспалдақ тәрізді құрылымнан өзгеше, балықтарды көтеруге арналған лифт принципін пайдаланады. Бұл биік кедергілер үшін өте қолайлы. Балық көтергішінде балықтар кедергінің төменгі жағындағы жиналатын алаңшаға жүзіп кіреді. Жиналатын алаңшада жеткілікті балық жиналғанда, олар ыдысқа түсіріліп, кедергінің үстіндегі өзенге құятын суға жіберіледі. Мысалы, Коннектикут өзенінде екі балық көтергіші бір уақытта 500 балыққа дейін көтеріп, Холиоке бөгетін айналып өтуге көмектеседі. 2013 жылы лифт 400 мыңнан астам балықты тасымалдады. Жалпақ тасты балық жолы – үлкен тастар мен ағаш тіреулерді пайдаланып, табиғи құрылымдарға ұқсас бассейндер мен шағын сарқырамалар жасалады. Мұндай құрылымдар баспалдаққа қажетті ұзын арнаға қарағанда, салыстырмалы түрде қысқа кедергілерге арналған. Олардың маңызды артықшылығы – балықтардың шағылысуы үшін қолайлы ортаны қамтамасыз етуі. Тік ойықты балық жолы – балық бассейні мен бөгет жүйесіне ұқсас, бірақ әр "бөгеттің" арна қабырғасына жақын тар ойығы бар. Бұл балықтарға кедергіні асырмай, ағысқа қарсы жүзуге мүмкіндік береді. Тік ойықты балық жолдары бөгеттің екі жағындағы су деңгейінің маусымдық өзгеруіне де жақсы бейімделеді. Соңғы зерттеулер көрсеткендей, кеме жүретін шлюздерді тік ойықты балық жолдары ретінде пайдалануға болады, бұл әртүрлі биота, соның ішінде жақсы жүзбейтін балықтар үшін қолжетімділікті арттырады. Балық сифоны – өткелді су ағысына параллель орнатуға және екі су ағынын байланыстыруға мүмкіндік береді. Ағысты реттеу үшін сифондық эффект пайдаланылады. Бұл стиль су тасқынынан қорғануға көмектеседі. Балық қақпағы – балықтарды біртіндеп сорып алып, оларды мақсаттағы суға жұмсақ түрде шығарып тастау үшін ауа қысымымен жұмыс істейтін икемді пневматикалық түтікше қолданылады. Бұл жүйені бастапқыда Whooshh компаниясы (Белвью, Вашингтон штаты) алмаларды қауіпсіз тасымалдау үшін жасаған. Борланд балық көтергіші – канал шлюзіне ұқсас. Ағысқа қарсы бөліктің төменгі жағында балықтарды судың шлюз арқылы ағып кетуі жиналатын алаңшаға тартады. Белгілі бір уақыт аралығында қақпа жабылып, жоғарғы деңгейден су жиналатын алаңша мен көлбеу шахтаға толысып, балықтарды жоғары деңгейге көтереді. Шахта толғаннан кейін, жоғарғы деңгейдегі шлюз ашылып, балықтар ағысқа қарсы жолын жалғастырады. Содан соң жоғарғы шлюз жабылып, шахта бос болады, ал процесс қайта басталады. Шотландияда, гидроэлектр станцияларымен байланысты, соның ішінде Боули өзеніндегі Айгас бөгетінде бірнеше Борланд балық көтергіштері салынды.
Тиімділігі
Балық баспалдақтарының тиімділігі әртүрлі. Олардың тиімділігі түрлерге қарай өзгереді, мысалы, бір зерттеуде американдық шортанның тек үш пайызы ғана шағын орындарына дейін барлық балық баспалдақтарынан өте алады. Тиімділік балықтың жүзу қабілетіне және өзен ағысымен жоғары немесе төмен қарай қозғалу әдісіне байланысты. Мысалы, балықтардың ағысқа қарсы өтуіне жағдай жасайтын балық өткелі, ағыс бойымен төмен қарай өтуге мүмкіндік бермеуі мүмкін. Балық өткелдері әрқашан жұмыс істемейді. Іс жүзінде, жүзу көрсеткіштерінің мәліметтерін гидродинамикалық өлшемдермен үйлестіру қиындық тудырады. Жүзу сынақтары көбінесе бірдей әдістеме қолданбайды, нәтижесі бір ғана өлшем немесе жалпы жылдамдық болып табылады. Керісінше, сұйық ағынының физикалық және сандық модельдеуі (яғни гидродинамика) кеңістік пен уақыт бойынша егжей-тегжейлі ағын картасын ұсынады. Регуляторлық органдар гидродинамикалық өлшемдерді және жүзу көрсеткіштерінің мәліметтерін сәйкестендіруде қиындыққа тап болады.
Жалпы және келтірілген сілтемелер
Сальмонды сақтау (1997) АҚШ Армиясының инженерлік корпусы. Балықтарға қауіпсіз су жолдары және құбырлар. Гидродинамика мен балықтардың турбуленттілігінің өзара әрекеттесуін интеграциялау (2017) Квинсленд университеті.