Конструктивно-компоновочные решения приканальных нерестово-выростных рыбоводных комплексов

Современная парадигма природопользования предусматривает комплексное использование объектов гидросферы [1, 2] и искусственное воспроизводство биоресурсов во внутриматериковых водных объектах. Одним из видов искусственного культивирования гидробионтов являются ценные породы проходных, полупроходных и туводных рыб, для восстановления запасов которых используются рыбовоспроизводст-венные комплексы - рыбопитомники. Такие объекты изначально получили широкое распространение в качестве средств компенсирующих ущерб, наносимый рыбному хозяйству при гидротехническом строительстве и раз-ноотраслевом использовании природных водных объектов. В зарубежной и отечественной водохозяйственной практике широкое применение нашли положительно зарекомендовавшие себя пригидроузловые рыбовоспроиз-водственные объекты, сооружения и комплексы [3, 4]. В состав таких комплексов включают рыбопропускные шлюзы или рыбоподъемники, рыбоходные и рыбоходно-нерестовые каналы, искусственные нерестилища, мальковые и (или) подростные пруды и бассейны [5-9]. В большей мере такие комплексы устраивались и использовались при крупных речных гидроузлах преимущественно гидроэнергетического, водно-транспортного и комплексного назначения. В практике гидромелиоративного строительства и оросительного водопользования, создание и применение рыбовос-производственных комплексов до последнего времени не получило должного развития и распространения. На возможность устройства и использования таких объектов в составе оросительных систем обратили внимание рыбоводы и гидротехники, предложившие ряд решений рыбоводных комплексов, сооружений и технологий [10-14].
Одним из видов приканальных рыбоводных комплексов являются нерестово-выростные, устраиваемые в приканальных зонах и питающиеся водой из оросительных и (или) оросительно-обводнительных каналов.

Под нерестово-выростным рыбовоспроизводственным комплексом понимается рыбоводный комплекс, обеспечивающий нерест и выращивание сеголетков рыб, основными функционально-рыбоводными объектами которого являются нерестовые и рыбоводные бассейны. В состав комплекса, кроме рыбоводных бассейнов, включают гидротехнические сооружения, технические устройства и технологическое оборудование, обеспечивающие функционирование компонентов комплекса и рыбоводный процесс. Рациональность приканального рыбовоспроизводственного комплекса (рыбопитомника) и его эффективное функционирование может быть обеспечено при выполнении определенных требований при его проектировании и эксплуатации. На разработку рыбоводно-технического обоснования и предложений по компоновочно-конструктивным решениям приканальных рыбоводных комплексов направлено настоящее исследование.
Материалы и методы. В качестве исходного материала для аналитического исследования и конструктивных разработок приняты материалы авторского обследования действующих рыбоводных прудов Ростовской области и результаты патентного поиска. При выполнении работы использовались методы научного анализа и поискового конструирования.
Результаты и обсуждение. В соответствии с предназначением, приканальные нерестово-рыбоводные комплексы в общем случае включают: нерестовые и выростные бассейны, сооружения и устройства системы водного питания (водоснабжения или водообеспечения) и водоотве-дения (опорожнения бассейнов); устройства для зарыбления, перемещения, отлова и выпуска рыб; технологичное рыбоводное оборудование (обеспечивающее рыбоводный процесс); средства и материалы для контроля и регулирования качества водной среды; приборы и оборудование для ведения мониторинга условий, состояния и результативности рыбоводства.
Известные технические решения нерестово-выростных рыбопитомников, устраиваемых на основе комплекса нерестовых и выростных копаных и (или) копано-обвалованных прудов, отличаются простотой конструктивных решений, но имеют ряд существенных недостатков. Применяемая технология рыбоводства в таких питомниках предусматривает физический отлов мелкоячеистыми орудиями лова личинок в нерестовых прудах и перемещение их к выростным прудам в живорыбных контейнерах или заполненных водой (чаще всего примитивных) емкостях с последующим выпуском рыбопосадочного материала в рыбоводно-выростные пруды. Указанная трудоемкая и продолжительная технологическая операция с физическим воздействием на личинок и мальков приводит к гибели или травмированию части рыбопосадочного материала, что резко снижает эффективность рыбовоспроизводственной деятельности.
Сходная проблема имеет место и в процессе перевода сеголетков рыб из выростных прудов в естественные или искусственные объекты за-рыбления или в зимовальные пруды. Указанные обстоятельства предопределили цель проведенной работы, заключающейся в разработке компоновочно-конструктивных решений приканальных нерестово-выростных рыбоводных комплексов, обеспечивающих уменьшение трудо- и времяемко-сти технологических операций, снижение отсева личинок и молоди рыб при последовательном перемещении рыбопосадочного материала из нерестовых водоемов (бассейнов) в выростные и из выростных водоемов в зарыбляемые водные объекты (водоемы или водотоки). Поставленная цель может быть достигнута при решении следующей задачи.

При осуществлении технологического перемещения гидробионтов для предотвращения травмирования и гибели рыб необходимо исключить: контактное взаимодействие гидробионтов с конструктивными элементами сооружений, содержание особей в живорыбных емкостях, транспортирование в них рыбопосадочного материала и выпуск его в технологические водоемы и (или) в природные водные объекты.
Решение указанной задачи может быть обеспечено при соответствующем компоновочно-конструктивном решении нерестово-рыбоводного комплекса, создаваемого на базе рыбоводных бассейнов с последовательно-самотечным течением воды из нерестовых водоемов в рыбовыростные и из них в зарыбляемые искусственные или природные водные объекты. Указанные требования и подход были приняты за основу рабочей гипотезы научного исследования и компоновочно-конструктивных разработок. При наличии конструктивной и гидравлической связи между нерестовыми и выростными бассейнами перемещение личинок и малька может быть осуществлено стекающим водным потоком из вышерасположенных нерестовых водоемов в нижерасположенные выростные бассейны, а из них самотеком и скатом сеголетков в зарыбляемые водотоки или водоемы.
Для обеспечения самотечного перемещения водных масс и самостоятельного ската с водным потоком рыб требуется обеспечить необходимое командование уровнями воды в конструктивно взаимосвязанных и гидравлически взаимоувязанных элементах (нерестовом и выростном бассейнах) технологической цепочки и превышение уровней воды в выростных бассейнах над уровнями воды в водно-рыбоприемном зарыбляемом объекте.
Для обеспечения вышеуказанного условия при разработке компоновочно-конструктивного решения рыбовоспроизводственного комплекса должное внимание уделяется выбору площадки (территории) для его размещения, которая должна удовлетворять нижеследующим требованиям.
1 Комплекс необходимо размещать в непосредственной близости от источника его водообеспечения и рыбоводоприемника. В качестве источника водоснабжения комплекса могут использоваться водохранилища или каналы внутри- или межбассейновой переброски водного стока и, в частности, оросительные или оросительно-обводнительные каналы. При водохранилищном питании устраиваются пригидроузловые рыбовоспроиз-водственные комплексы с их размещением в нижнем бьефе гидроузла (водоподпорных сооружений) с выпуском выращенных сеголетков в водоток. При питании водой из каналов устраиваются приканальные рыбовоспроиз-водственные комплексы с размещением рыбоводных бассейнов на отметках, обеспечивающих их самотечное водоснабжение, и выпуском рыб в соседствующий нижерасположенный природный водный объект (малую реку).
2 Площадь и конфигурация площадки под нерестово-выростной комплекс должны обеспечивать размещение на ней нерестовых и выростных бассейнов, объектов коммуникаций и обеспечения рыбоводного процесса.
3 Топографические, геологические и гидрогеологические условия строительной площадки должны соответствовать требованиям строительства и обеспечения устойчивости гидротехнических сооружений.
4 Площадка и рыбоводный комплекс должны соответствовать требованиям экологического характера, экономичности и социальной приемлемости, возможностям энергетической и коммуникационной обеспеченности.
5 Приканальный нерестово-выростной комплекс, питаемый водой из оросительных и (или) оросительно-обводнительных каналов, устраивается при наличии необходимых для его функционирования водных ресурсов, отвечающих рыбоводным требованиям по качеству воды.
Рыбовоспроизводственный нерестово-выростной комплекс, в наиболее общем случае, включает: систему водоснабжения и водоотведения; нерестовый бассейн, выростной бассейн и другие объекты обеспечения функционирования комплекса и ведения рыбоводного процесса.
В состав функциональных объектов приканального рыбовоспроиз-водственного (нерестово-выростного) комплекса, создаваемого на базе оросительного или оросительно-обводнительного канала (источника водо-обеспечения) и близрасположенного водотока (рыбоводоприемника) рекомендуется включать: водозаборные сооружения (водозаборный узел), обеспечивающие(ий) забор (изъятие) воды из канала и подающие(ий) ее в трубопроводную систему водного питания комплекса, нерестовый бассейн конструктивно и гидравлически связанный с ним выростной бассейн, водорыбоотвод из выростного бассейна в природный водный объект (водоток или водоем). При плановой компоновке рыбоводных объектов, обеспечивающих функционирование гидротехнических сооружений, и размещении разнофункциональных бассейнов в головной (вышерасположенной) части комплекса располагается нерестовый бассейн, следом за которым (по направлению течения) устраивается выростной бассейн гидравлически и конструктивно сопряженный с зарыбляемым водным объектом.
При высотной компоновке дно нерестового бассейна размещается с превышением над уровнем воды в выростном бассейне, а отметка дна выростного бассейна должна превышать расчетную отметку уровня воды в водорыбоприемнике на период выпуска в него сеголетков рыб.
При таком компоновочно-конструктивном решении комплекса обеспечивается требуемая технологическая последовательность перемещения (ската) рыб на различных стадиях их роста и развития с водным потоком из нерестового бассейна в выростной и из него в природный водоток или водоем. При проектировании нерестового и выростного бассейнов производятся расчеты их объемов по рыбонесущей способности, т. е. по необходимым объемам жизненного (водного) пространства для содержания и нереста производителей рыб, и (или) культивирования в них определенного количества и вида рыб (устанавливаемых соответствующими нормативами по обеспечению нереста рыб в нерестовых бассейнах и выращивания личинок и малька до стадии сеголетков в выростных бассейнах).
Примеры плановой компоновки приканальных нерестово-выростных комплексов, обеспечивающих бесконтактное перемещение рыбопосадочно-го материала из нерестового бассейна в выростной, и далее в водоток представлены на рисунках 1 и 2, а продольные разрезы по ним на рисунках 3 и 4.

7 - водорыбоспуск; 8 - малый водоток; 9 - элемент искусственного фитосубстрата; 10 - концевой регулятор; 11 - концевой сброс оросительного канала

Рисунок 1 - План приканального рыбоводного комплекса с бассейнами прямоугольной формы

1 - оросительный канал; 2 - водозаборное сооружение; 3 - распределительный водовод; 4 - регулирующее устройство; 5 - нерестовый бассейн; 6 - выростной бассейн; 7 - водорыбоспуск; 8 - малый водоток; 9 - элемент искусственного фитосубстрата; 10 - регулятор на канале; 11 - ливнепровод-водовыпуск

Рисунок 2 - План приканального рыбовоспроизводственного комплекса с диффузорно-сходящимися к рыбоотводу боковыми стенками

а) продольный разрез рыбоводного комплекса с горизонтальным дном; б) продольный разрез рыбоводного комплекса с наклонным дном; 1 - нерестовый бассейн; 2 - выростной бассейн; 3 - запорно-регулирующие элементы; 4 - малый водоток

Рисунок 3 - Продольные разрезы по оси рыбоводного комплекса

а) поперечный разрез бассейна с субстратом, закрепленным по дну;

б) поперечный разрез бассейна с субстратом, закрепленным по дну и на поверхности поплавками; 1 - водорыбосборная галерея; 2 - ступенчатое ложе; 3 - нерестовый фитосубстрат; 4 - поплавок

Рисунок 4 - Разрез по поперечной оси бассейна с искусственным субстратом

При наличии необходимого перепада отметок местности и уровней воды в канале и рыбоводоприемнике предпочтительно устройство бассейнов с продольным уклоном от их головной (верховой) к концевой (низовой) части. При реализации такого компоновочно-конструктивного решения улучшаются условия для ската малька и молоди рыб при межбассейновом их перемещении или выпуске сеголетков в водный объект.
В поперечном сечении нерестовые бассейны рекомендуется устраивать разноглубинными в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 4.
Плановые размеры (площади) разноглубинных площадок определяются видом нерестящихся рыб и условиями рыбоводно-климатической зоны.
Нерестовые бассейны для фитофильных видов рыб оборудуются нерестовыми гнездами из растительного нерестового субстрата.
Искусственный нерестовый фитосубстрат представляет собой несущий стержень, монтируемый на бетонные плиты (покрытия) в заранее выполненный упорный стакан с креплением стержня, на котором расположены элементы растительного субстрата (искусственные ветви). При этом искусственный нерестовый фитосубстрат оборудован поплавком, располагаемым на поверхности и закрепленным с помощью троса к стержню (рисунок 5).
Площади и глубины нерестовых бассейнов определяются их рыбоводным обоснованием с учетом видов нерестящихся особей, принятой рыбопродуктивности комплекса и условий рыбоводно-биологической зоны.
Применение нерестово-рыбоводного бассейна со ступенчатым разноглубинным и разноплощадным ложем позволит обеспечить необходимые условия для нереста и культивирования в нем различных видов гид-робионтов, приспособленных к обитанию на разных глубинах, при различных температурных режимах и скоростях течения, а также создать благоприятные условия для нереста производителей фитофильных видов рыб.

1 - плита покрытия; 2 - упорный стакан; 3 - элемент крепления фитосубстрата;

4 - ветвь (или листья) искусственного фитосубстрата; 5 - трос; 6 - поплавок

Рисунок 5 - Элемент искусственного фитосубстрата

Выростные бассейны площадью от 1 до 5 га (в зависимости от принятой рыбопродуктивности комплекса и условий их функционирования) прямоугольной или конфузорно-диффузорной формы в плане проектируются разноглубинными по ширине и длине с учетом видов культивируемых рыб и условий рыбоводно-климатической зоны (рисунки 6, 7).

Рисунок 6 - План приканального рыбовыростного бассейна со ступенчатым ложем

а) бассейн с водорыбоотводным каналом; б) бассейн с разноглубинным днищем

Рисунок 7 - Варианты поперечных сечений ложа рыбоводных бассейнов

В целях обеспечения полного опорожнения выростных бассейнов и беспрепятственного ската сеголетков в стекающем водном потоке более перспективно устройство их днища в виде посекционно-скатных участков, оборудованных системой поперечных водорыбосборных и продольной рыбоводоотводящей галереи по схеме, приведенной на рисунке 8.

а) план выростного бассейна; б) продольный разрез выростного бассейна; 1 - водоскатные поверхности днища; 2 - водорыбосборные галереи; 3 - водорыбоотводящая галерея; 4 - регулятор водорыбоспуска

Рисунок 8 - План (а) и продольный разрез (б) с днищем, устроенном в виде водоскатных площадок с поперечными водорыбосборными галереями и продольной водорыбоотводящей галереей

Бассейны оборудуются системами регулирования проточности, частичного водоотведения и полного их опорожнения, совмещаемыми с устройствами для выпуска рыб. В составе водовыпусков-водоспусков предусматривается устройство сетчатых рыбозаградительных элементов, предотвращающих неконтролируемый скат молоди и промывающих их устройств. В обязательном порядке предусматривается устройство рыбоводно-технологического оборудования (по кормлению рыб) и средств регулирования качеством водной среды (аэрирования, дезинфицирования и др.).
Водозаборные сооружения для забора воды из каналов в систему водного питания рыбоводного комплекса рекомендуется устраивать в виде трубчатых водовыпусков-водовпусков. В обязательном порядке предусматривается устройство мелкоячеистых или фильтрующих устройств, предотвращающих попадание в рыбоводные пруды мусора и нежелательных (хищных) гидробионтов. Водораспределительная сеть системы водного питания устраивается с соблюдением требований раздельной и регулируемой подачи воды в рыбоводные бассейны. Водопропускная способность системы водного питания рассчитывается из соблюдения условий заполнения бассейнов водой в регламентные сроки, компенсации возможных потерь и обеспечения в них необходимой проточности и водообмена.
Выводы
1 В современной практике ведения искусственного рыборазведения преимущественно нашли применение пригидроузловые рыбоводные комплексы. В последние годы выдвинута идея о возможности создания таких комплексов при каналах оросительных и оросительно-обводнительных систем, разработка компоновочно-конструктивных решений которых была определена целью выполненного научного исследования.
2 В результате выполненного исследования предложены компоновочно-конструктивные схемы приканального нерестово-выростного рыбоводного комплекса, позволяющие упростить процесс технологической операции по перемещению культивируемых рыб из нерестового бассейна в выростной и из выростного бассейна в зарыбляемый природный водный объект и уменьшить отсев перемещаемого рыбопосадочного материала.
3 Предложены конструктивные решения нерестовых и выростных средооткрытых рыбоводных бассейнов в составе рыбоводных комплексов, обеспечивающих регламентные условия для нереста рыб и выращивания репродукционного рыбопосадочного материала до стадии сеголетков.
А. Ю. Гарбуз, О. А. Баев
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация