Испытание модернизированного отражателя потока для аэрации водоема на озере Среднее Песьяное Упоровского района Тюменской области

В статье показаны результаты испытания опытного образца модернизированного отражателя потока для использования в заморных водоемах. В 2014–2016 годах был изучен кислородный режим модельного водоема озера Среднее Песьяное и его биопродукционные характеристики. Изготовлен и испытан опытный образец устройства. Отработаны некоторые элементы технологии.

Ключевые слова: гипоксия, поведение рыб, озерное рыбоводство, отражатель, заморы, аэраторы

В Западной Сибири и на Урале в последние десятилетия активно развивается пастбищное рыбоводство в водоемах. Большая часть озер региона подвержена глубоким заморным явлениям зимой. В связи с этим, большая часть водоемов используется для выращивания рыбы с применением однолетнего нагула и зимовка рыбы при этом является очень рискованным и затратным делом. В настоящее время эта проблема решается применением аэраторов, требующих значительных энергозатрат и трудоемкого ежедневного обслуживания. Кроме этого, происходит выхолаживание водоема, что отпугивает теплолюбивые виды рыб. Применение для этих целей нового устройства позволит гарантированно сохранить зимующую рыбу для последующего нагула и многократно увеличить плотность посадки рыбы при интенсивном способе выращивания. На этом фоне использование аэраторов малой мощности и отражателя потока позволит снизить затраты, увеличить эффективность использования кислорода и обеспечить благоприятный кислородный режим. Новый отражатель потока на практике не применялся, поэтому испытание нового устройства является актуальным. Аналогов разработки нет. Планируется проведение испытания двух вариантов устройства — с аэратором насыщающим атмосферным воздухом и с использованием кислорода. В летний период 2014 года изучался выбранный модельным водоемом — озеро Среднее Песьяное Упоровского района площадью 37 га. Водоем закреплен за ООО «Тобол» на 20 лет в пользование. Был изготовлен опытный образец устройства, который устанавливался с целью испытания на прочность и работоспособность конструкции. Отрабатывались элементы технологии.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Принцип работы устройства [1] следующий. Устройство (рис. 1) устанавливают в заморном водоеме по тонкому льду после наступления ледостава в наиболее удобном месте с помощью крепежных элементов (например, кольев или якорей). В проеме гасителя потока монтируют аэратор-потокообразователь. При включении в работу последний создает поток воды, направленный на стенку гасителя противоположную проему. Насыщенная кислородом вода (рис. 2) отражается от него и направляется в противоположную сторону. В результате многократного возвратно-поступательного движения одного и того же объема воды от аэратора-потокообразователя к гасителю потока и обратно увеличивается интенсивность насыщения воды кислородом, а благодаря наличию верхнего основания, не происходит выхолаживания воды.

За короткий промежуток времени содержание кислорода на акватории гасителя потока значительно повышается.

Рис. 1. Модернизированный отражатель потока. Устройство: 1 – аэратор-потокообразователь; 2 — гаситель потока; 3 — открылки; 4 — регулировочные заслонки; 5 — проём; 6 — донный ограничитель потока; 7- крепежные элементы; 8 — уровень воды

После этого происходит перемещение воды, насыщенной кислородом, через проем с акватории гасителя потока на акваторию озера и образование зоны аэрации с более высокой концентрацией растворенного в воде кислорода по сравнению с остальной акваторией. Содержание кислорода на акваториях гасителя потока и озера в зоне аэрации регулируют заслонками путем изменения ширины незамкнутого участка (проема) вертикальной стенки гасителя потока. Открылки играют роль направляющих и препятствуют образованию зоны с повышенной концентрацией растворенного в воде кислорода за гасителем потока.

При наступлении в озере замора, сначала создается зона наибольших размеров для привлечения рыбы, которая постепенно искусственно уменьшается. В результате чего, вся рыба концентрируется в зоне аэрации, где и происходит её отлов или зимовка до конца подледного периода.

Благодаря многократному снижению непроизводственных потерь растворяемого в воде кислорода существенно снижается мощность аэратора-потокообразователя, необходимого для концентрации, лова и зимовки рыбы, т. е. снижаются энергозатраты на аэрацию воды, и увеличивается надежность сохранения рыбы. Кроме того, увеличивается привлекающая эффект созданного потока насыщенной кислородом воды для рыб и возрастает результативность облова промысловых скоплений рыбы.

ХАРАКТЕРИСТИКА МОДЕЛЬНОГО ВОДОЕМА.

Для испытания устройства было выбрано озеро в Упоровском районе Тюменской области. Озеро Средне-Песьяное расположено в Упоровском районе, в пойме реки Тобол.

В 6 км от водоема находится поселение Суерка. Ландшафт окружающей местности характерен для лесостепной зоны. Равнина, расположенная в междуречье Тобола и Исети, покрыта березово-осиновыми колками с небольшими заболоченными низинами и озерами. Основная часть равнины занята пахотными полями, преимущественно под зерновые культуры. В 8- 10 км от водоема с юга на северо-восток протекает река Тобол.

Озеро имеет округлую форму, с ровной береговой линией. Водоем замкнутый, находится в чашеобразной низине с относительно высокими берегами поросшим березовоосиновым перелеском. Прибрежная его часть, по периметру, занят тростником шириной равной 5–10 м. За тростниковой зоной встречаются заросли кубышки и рдестов.

Средняя глубина — 2,5 м, максимальная — до 3 м. Грунты представлены серыми глинообразными илами. Толщина иловых отложений 0,5–0,7 м. Площадь водного зеркала равна 37 га. По кислородному режиму водоем ежегодно заморный в зимнее время.

По классификации О. А. Алекина, химический состав воды относится к гидрокарбонатному классу натриевой группы с щелочной реакцией среды. Сумма ионов составляет 1049 мг/дм³. Величина водородного показателя в озере равняется 8,63, что говорит о том, что вода является сильно щелочной.

Из биогенных элементов в воде присутствуют ионы аммония. Концентрация общего железа в воде водоема составляет 0,20 мг/дм³.

Прозрачность воды — 90 см. Таким образом, вода озера Среднее Песьяное пригодна для организации товарного выращивания рыбы.

Наиболее многочисленными были коловратки вида Keratellaquadrata. Их численность составляла 79 % от общей численности зоопланктона. Из веслоногих ракообразных по численности на молодь циклопов и науплиусов приходилось 12 %. Вклад других видов в формирование зоопланктонных сообществ был незначительным.

Численность и биомасса зоопланктона в озере Средне-Песьяное равнялись 3,21 млн. экз./м³ и 9,5 г/м³, соответственно. По рыбохозяйственной классификации водоём характеризуется как «высококормный».

Зообентос. В составе зообентоса озера Средне-Песьяное встречались 3 вида личинок хирономид. По численности и биомассе доминировали Fleurialacustris — 293 экз./м² и 2,05 г/м², соответственно. Остальные виды были не многочисленны и имели низкую биомассу. Общие показатели численности и биомассы зообентоса составляли 373 экз./м² и 2,9 г/м², а соответственно. По рыбохозяйственной классификации озеро Средне-Песьяное по зообентосу относится к «малокормным» водоемам.

Ихтиофауна озера. Средне-Песьяное представлена карасем серебряным, карасем золотым и гольяном. В 2009 г. в водоем проник ротан, где в настоящее время происходит его естественное воспроизводство. Весной 2013 г. ООО «Тобол» был вселен в озеро разновозрастной карп в объеме 1 т массой от 150 до 600 г (средняя 300 г), в количестве — 3,4 тыс. экз. Плотность посадки составляет 95 экз./га. В 2014 году были посажены карп и производители щуки. Необходима техническая мелиорация водоема.

Для успешного использования водоема для рыбохозяйственных целей рекомендовано его нужно соответствующим образом подготовить: в первую очередь, провести техническую мелиорацию для улучшения условий нагула.

Техническая мелиорация исследованного озера должна включать расчистку плеса от излишней зарастаемости, поддержание оптимального уровня воды, боронование (рыхление) дна, изъятие из водоема тугорослых «сорных» видов рыб и аэрацию воды в зимний период. Удаление растительности.Известно, что чрезмерное развитие высшей водной растительности ведет к дистрофикации и заболачиванию водоема. Кроме того, в зимний период разложение отмирающей растительности резко снижает уровень растворенного в воде кислорода. Механические меры борьбы с зарастанием сводятся к скашиванию жесткой растительности камышекосилками (или на малых глубинах — до 0,5 м — вручную) и удалению мягкой растительности с помощью специальных буксируемых граблей или тросов. Боронование иловых отложений.На дне озер в иле со временем накапливается значительное количество органических веществ. Для использования данных веществ и увеличения рыбопродуктивности озер используются различные рыхлители дна (бороны, тросы и др.). В результате взмучивания и рыхления ила в летний период в 2–3 раза увеличивается биомасса фитопланктона, зоопланктона и зообентоса, улучшается газовый режим. Рыхление донных отложений следует проводить днем при слабом или умеренном ветре. Изъятие из водоема малоценных местных видов рыб.Малоценные аборигенные виды рыб являются пищевыми конкурентами вселяемым ценным видам, уничтожают их молодь (особенно личинок), являются переносчиками болезней. Для снижения численности малоценных и тугорослых «сорных» рыб проводят подготовку водоема с помощью закидных мелкоячейных неводов, при условии согласования размера ячеи с органами рыбоохраны (желательный размер ячеи в кутке 18 мм и менее). Норма вылова малоценных видов рыб должна быть не менее 70–75 % от их запасов (численности) в озере. Мелиоративный отлов «сорной» рыбы проводится регулярно 1–2 раза в год и может совмещаться с отловом товарной рыбы. Прекращение регулярного мелиоративного лова способствует быстрому увеличению численности малоценных видов рыб. Организация зимой многолетнего нагула рыбы.Особое внимание при организации рыбоводных хозяйств следует уделять предотвращению заморных явлений в зимний период (декабрь-март). Полный вылов рыбы в неспускном водоеме практически невозможен. Гибель невыловленной рыбы в случае заморных явлений значительно снижает результативность рыбоводных работ, а при высоких затратах может сделать их полностью нерентабельными.

Водная среда заморных озер является, как известно, непригодной для зимовки выращиваемых рыб. Гидрологический режим оказывает непосредственное влияние на их поведение. В частности, с наступлением холодов карп, являющийся теплолюбивой рыбой, концентрируется на глубоких участках (ямах). Кроме того, при появлении дефицита кислорода в замкнутых озерах, для рыб свойственны миграции на участки водоема с наибольшей концентрацией кислорода.

Для реализации и решения проблемы в озере создается зона с повышенным содержанием кислорода, что привлекает рыбу в этот участок для зимовки. Рекомендуются два направления спасения рыбы от заморов:

1. в озере создается насыщенный кислородом поток воды или кислородное поле;

2. рыбу привлекают в построенный на берегу озера глубокий водоем-спутник, где ее сохраняют в течение зимнего периода.

− обеспечить благоприятные условия для выращивания рыбы в мелководных озерах;

− выращивать крупную рыбу по технологии многолетнего нагула;

− в несколько раз снизить потребность в электроэнергии (топливе) на аэрацию воды и концентрацию рыбы в зоне облова и повысить надежность зимовки выращиваемой рыбы.

Внедрение этого метода в практику озерного рыбоводства позволяет существенно расширить возможность использования заморных озер.

Для создания поля воды, насыщенной кислородом, применяются аэраторы различной мощности. В качестве источника кислорода был выбран аэратор марки «Turbo-Jet» производства германской фирмы LINN мощностью 1,1 кВт в количестве 2 штуки. Данный аэратор хорошо себя зарекомендовал в суровых сибирских условиях и способен создавать поток воды с большой дальностью до 30 м.

Отражатель потока и его элементы (рис. 3) были изготовлены из сотового поликарбоната толщиной от 4 до 6 мм. Крепление к дну использовалось свайное. В летний период была испытана прочность и работоспособность конструкции, после чего её демонтировали до зимнего периода. Учитывая, что кислородный режим летом был благоприятным (8–10 мг/л) изучение влияния работы аэратора не проводилось.

Рис. 3. Модернизированный отражатель потока на оз. Сред. Песьяново

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате исследований был обследован модельный водоем, который полностью подходит для выполнения научно-исследовательской работы по проекту испытания. Озеро зарыблено ценными видами рыб (карп, щука) и планируется проведение зимовки рыбы в подледный период 2014–2015 гг. с использованием модернизированного отражателя потока и одного-двух аэраторов. Конструкция отражателя испытана, является работоспособной, легкомонтируемой и несложной в изготовлении и монтаже. Кислородный режим сохранялся благоприятным в течение всего подледного период в зоне аэрации 1,5–3,5 мг/л растворенного в воде кислорода. Гибели рыбы не отмечалось.

1. Устройство аэрации воды для концентрации рыбы в заморных водоемах // Патент на полезную модель № 128963 (РФ), МКИ⁷ А 01 К 63/04. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Тюменская государственная сельскохозяйственная академия, — № 2002123507/13; Заявл. 06.06.12; Опубл. 20.06.13, Бюл. № 17/Открытия. Изобретения. 2013. — № 17.