ВОДОРЫБОВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА СЕГОЛЕТОЧНОГО РЫБОВОДНОГО БАССЕЙНА, УСТРАИВАЕМОГО В СОСТАВЕ ПРИВОДОХРАНИЛИЩНОГО РЫБОВОДНО-МЕЛИОРАТИВНОГО КОМПЛЕКСА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Научная статья УДК 626.88

doi: 10.31774/2658-7890-2022-4-2-49-69

Водорыбовыпускная система сеголеточного рыбоводного бассейна, устраиваемого в составе приводохранилищного рыбоводно-мелиоративного комплекса

1 2 Владимир Леонидович Бондаренко , Алексей Викторович Шевченко

1Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова -

филиал Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск,

Российская Федерация

2Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск,

Российская Федерация

1Priroda-ngma@mail.ru

2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Аннотация. Цель: разработка системы устройств и конструктивных элементов, обеспечивающих регулируемый выпуск воды и выращенных в рыбовыростном бассейне приводохранилищного рыбоводно-мелиоративного комплекса рыб. Материалы и методы. В качестве базового эмпирического материала использованы данные авторского обследования бассейновых и прудовых рыбовыростных водоемов юга Российской Федерации, а при разработке конструктивных решений водорыбовыпускной системы, устройств и конструктивных элементов использованы общепринятые технологии поискового конструирования. Результаты. За основу для разработки принят сеголеточ-ный рыбоводный бассейн в составе приводохранилищного рыбопитомника, параметры которого рассчитаны на выращивание 1 млн сеголеток травоядных видов рыб, с площадью водного зеркала (акваториального пространства), составляющей 13000 м2, длиной 160 м, шириной 81 м и средней по площади глубиной 1,0 м. В состав водорыбовы-пускной системы включены три трубчатых водорыбовыпускных сооружения и конструктивно оформленное днище бассейна полигосклонной поверхности, обустроенное системой взаимно сопрягающихся пологосклоновых площадок, водорыбосборных галерей и водорыбоприемных приямков. Предложенное конструктивное решение днища бассейна и водорыбовыпусков позволяет обеспечить безопасные условия для ската сеголеток травоядных рыб из рыбоводного бассейна в водорыбовыпускной тракт приво-дохранилищного рыбоводно-мелиоративного комплекса по завершении процесса их выращивания при полном опорожнении рыбовыростного бассейна. Выводы. Предложена система конструктивных элементов и устройств, при совместном функционировании которых обеспечиваются безопасные для сеголеток растительноядных рыб условия их выпуска из рыбоводного бассейна. Разработаны конструктивные решения днища и водорыбовыпускных сооружений рыбоводного бассейна, рассчитанного на выращивание 1 млн сеголеток рыб.

Ключевые слова: рыбоводный бассейн, сеголетки рыб, выпуск рыб, водорыбос-борная галерея, водорыбовыпуск, опорожнение рыбоводного бассейна

Для цитирования: Бондаренко В. Л., Шевченко А. В. Водорыбовыпускная система сеголеточного рыбоводного бассейна, устраиваемого в составе приводохранилищного рыбоводно-мелиоративного комплекса // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 2. С. 49-69. https://doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-2-49-69.

© Бондаренко В. Л., Шевченко А. В., 2022

HYDRAULIC ENGINEERING

Original article

Water-fish outlet system of a year-old fish-breeding pool, arranged as part of the fish breeding and reclamation complex at a water reservoir

1 2 Vladimir L. Bondarenko , Alexey V. Shevchenko

1Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - branch of the Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation 1Priroda-ngma@mail.ru

2rigge1111@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4839-6377

Abstract. Purpose: development of a system of devices and structural elements ensuring the controlled outlet of water and fish grown in the fish-breeding pool of fish-breeding and reclamation complex arranged at water reservoir. Materials and methods. The data of the author's survey of basin and pond fish-breeding reservoirs in the south of the Russian Federation were used as the basic empirical material, and generally accepted technologies of search design were used in the development of design solutions for the water-fish outlet system, devices and structural elements. Results. The year-old fish-breeding pool as part of a fish breeding basin as a part of fish nursery at a reservoir was taken as a basin, the parameters of which are designed for growing 1 million fingerlings of herbivorous fish species, with a water surface area (aquatorial space) of 13000 m2, a length of 160 m, a width of 81 m and with an average area depth of 1.0 m. The water-fish outlet system includes three tubular water-fish outlet structures and a structurally designed polyslope surface basin bottom, equipped with a system of mutually mating gently sloping platforms, water-gathering galleries and water-fish-inlet pits. The proposed constructive solution for the bottom of the pool and water outlets makes it possible to provide safe conditions for the year-old herbivorous fish migration from the fish-breeding pool to the water-fish-outlet tract of the fish-breeding and reclamation complex arranged at a water reservoir after the process of their breeding is completed with the complete emptying of the fish-breeding pool. Conclusions. A system of structural elements and devices is proposed, the joint operation of which provides safe conditions for the yea-old herbivorous fish release from the fish-breeding pool. Structural solutions for the bottom and water-fish outlets of the fish-breeding pool designed for growing 1 million year-old fish have been developed.

Keywords: fish-breeding pool, year-old fish, fish outlet, water-fish collection gallery, water-fish outlet, fish-breeding pool emptying

For citation: Bondarenko V. L., Shevchenko A. V. Water-fish outlet system of a year-old fish-breeding pool, arranged as part of the fish breeding and reclamation complex at a water reservoir. Ecology and Water Management. 2022;4(2):49-69. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/ 2658-7890-2022-4-2-49-69.

Введение. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 июля 2021 г. № 2012-р в плане мероприятий по экологическому оздоровлению водоемов бассейна Нижнего Дона (в т. ч. оросительных водохранилищ) и повышению их рыбохозяйственной продуктивности предусмотрено проведение в них биологических («ихтиологических») мелиораций [1-3], реа-

лизуемых вселением в мелиорируемый эвтрофицированный («фитозагряз-ненный») водный объект травоядных видов рыб [4-7], выращенных и адаптированных к условиям мелиорируемого водоема в приводохранилищных рыбопитомниках [8, 9]. В качестве посадочного материала (интродуцентов), обеспечивающего(их) высокий мелиорирующий и рыбоводческий эффект в фитозагрязненных водоемах, предлагается использование белого и пестрого толстолобика, белого и черного амура, карпа, выращиваемых в поликультуре в каскаде разных по технологическому назначению рыбоводных бассейнов, входящих в состав рыбопитомника [10]. Использование указанных рыбоводных бассейнов позволяет реализовать операции по выращиванию рыб от их личиночной стадии роста и развития до сеголеточной с возможностью их адаптирования к реальным природным (гидрологическим, физико-химическим, микробиологическим, пространственным и биотическим) условиям зарыбляемого водоема (водохранилища отраслевого или комплексного назначения). Отметим, что перемещение рыб внутри приводоемного рыбо-водно-мелиоративного комплекса (из одного бассейна в другой) или за его пределами (при зарыблении водохранилища или его участка, отдаленного от места расположения комплекса) осуществляется по бесконтактной с рыбоводными техническими средствами технологии, очевидные достоинства которой реализованы и отмечены в публикациях Г. М. Сукало, В. Н. Шкуры, А. А. Чистякова и др. [11-14]. Указанное выше предполагает реализацию операций по перемещению и облову рыб посредством их транспортирования водным потоком, а не с применением различных механических устройств по типу неводов, сачков, сетчатых контейнеров и многих других.

Одной из задач проектирования отдельных объектов рыбоводно-мелио-ративных комплексов является разработка конструктивного решения сеголе-точного рыбоводного бассейна и обеспечивающей его функционирование системы водорыбоотведения. Предшествующими исследованиями [10] опре-

делены основные геометрические параметры указанного выше сооружения и входящих в его состав элементов (применительно к условиям его устройства в составе Веселовского рыбоводно-мелиоративного комплекса). Приведенные в работе А. В. Шевченко, В. Н. Шкуры [10] инженерные данные (для V-VI зон ведения рыбоводства) положены в основу разработки конструктивного решения системы отведения воды и рыбы из рыбоводного бассейна, рассчитанного на выращивание 1 млн сеголеток травоядных рыб для зарыбления фитозаг-рязненного Веселовского водохранилища на р. Западный Маныч.

Материалы и методы. Основу работы составили известные и общепринятые приемы и методы конструирования гидротехнических сооружений рыбохозяйственного назначения. В качестве опытной базы исследования использовались авторские данные, полученные в результате обследований рыбоводных комплексов юга Российской Федерации. При создании рекомендаций по расчету конструктивного узла, реализующего операции по выпуску (пропуску) воды и рыбы из рыбоводного бассейна, - апробированные рекомендации по гидравлическому расчету трубчатых водовыпусков из рыбоводных водоемов и самотечных канализационных сетей.

Результаты и обсуждение. В результате полевых обследований карповых и форелевых хозяйств Ростовской области и Краснодарского края, а также посредством анализа известных конструкций рыбовыростных бассейновых водоемов установлены их основные достоинства и недостатки.

Преимуществами выращивания рыб в рыбоводных бассейнах (по сравнению с их культивированием в прудах и садках) являются следующие: минимальные потери воды на фильтрацию и испарение; возможность выращивания рыб при уплотненных посадках; возможность регулирования микроклиматических, гидравлических, химических, кормовых и других условий среды обитания рыб; поддержание в рыбоводных бассейнах постоянной проточности и водообмена, что обеспечивает обогащение воды растворен-

ным кислородом и улучшает условия культивирования рыб; интенсификация процесса рыбоводства и возможность получения максимального выхода товарных гидробионтов с единицы объема (площади) водоема.

Характерными недостатками, присущими существующим и эксплуатируемым рыбоводным бассейнам, являются нижеследующие.

1 Днища рыбоводных бассейнов конструктивно не оформлены и являются плоскими, без продольных и поперечных уклонов, что существенно затрудняет процесс опорожнения бассейна от воды и выращенной рыбы.

2 Не предусматривается возможность накопления и отведения воды и рыбы из чаш рыбоводных бассейнов к водорыбовыпускному сооружению посредством рыбосборных галерей и накопительных приямков.

3 Не предусматривается устройство трубчатых и канальных систем отведения рыб из рыбоводных бассейнов к рыбоуловителям, в результате чего облов рыб в бассейнах производят посредством траления невода, что является весьма трудоемким процессом и травматичным для гидробионтов.

4 На части обследованных рыбоводных бассейнов отсутствуют рыбо-заградительные решетки на плоских затворах водовыпусков.

С целью устранения недостатков и с учетом достоинств, установленных выше, предложено конструктивное решение сеголеточного бассейна, обустроенного безопасной для рыб системой их отведения (рисунок 1).

Рыбоводный бассейн по рисунку 1 предназначен для выращивания 1 млн особей посадочного материала сеголеток растительноядных пород рыб до достижения ими стандартной навески от 25 до 30 г. Сеголеточный бассейн представляет собой прямоугольный в плане рыбоводный водоем с площадью водного зеркала (акватории) юб = L6 • Вб = 160 • 81 = 13000 м (при длине чаши бассейна Lg = 160 м и его ширине Вб = 81 м).

Глубины сеголеточного рыбоводного бассейна приняты по действующим нормативам и правилам создания выростных прудов в условиях их

устройства в V-VI климатической зоне ведения рыбоводства. Значения минимальной h^™ и максимальной h™ глубин бассейна принимаются в пределах 0,7-1,3 м соответственно при среднем значении величины указанного параметра = 1,0 м. Указанные глубины обеспечивают достаточный для активного роста и развития прогрев среды обитания рыб.

План М 1:500

Разрез А - А М 1:200

Разрез Б - Б М 1:200

Разрез В - В М 1:200

Разрез Г - Г М 1:200

Разрез Д - Д М 1:200

Сечение I - I М 1:200

1 - водовпуск; 2 - задвижка; 3, 4 - устои бассейна; 5 - склоновые площадки днища; 6 - рыбонакопительные канавы; 7 - рыбосборный приямок; 8 - водорыбовыпуск;

9 - магистральный водорыбоотвод

1 - water inlet; 2 - valve; 3, 4 - basin abutments; 5 - bottom slope areas; 6 - fish storage ditches; 7 - fish collecting pit; 8 - water fish outlet; 9 - main water fish outlet

Рисунок 1 - План и разрезы по рыбоводному бассейну

Figure 1 - Plan and sections of the fish basin

Чаша бассейна образована поперечными 3 и продольными 4 железобетонными вертикальными устоями, имеющими сопряжение со склоновым днищем 5. Склоновое днище 5 представляет собой совокупность наклонных

в поперечном направлении площадок с величиной уклона /спбп = 0,017 и шириной отдельных площадок 13,50 м (у продольных устоев и в средней части водоема), обеспечивающих условия для ската молоди рыб в рыбосборные тракты 6, сопряженные с поверхностями площадок днища 5. Рыботранспор-тирующие канавы 6 устраиваются с продольным уклоном, соответствующим уклону днища рыбоводного бассейна ( /спб = 0,004).

Рыбосборные канавы (тракты) предназначены для сбора стекающей с наклонных площадок днища воды и содержащейся в стекающем водном потоке рыбы с целью последующего перемещения накопленной водорыб-ной массы к накопительному приямку, входящему в состав водорыбовы-пускного сооружения. Рыбонакопительные тракты могут быть выполнены расширяющимися в плановом очертании по длине рыбоводного бассейна -с увеличением их ширины в направлении от верхового устоя к низовому.

Конструкция днища бассейна обеспечивает самостоятельное перемещение сеголеток в стекающем по склоновым площадкам водном потоке в рыбосборные канавы и последующий их скат в накопительный приямок водорыбовыпускного сооружения. В низовой части бассейна предусмотрено три водорыбовыпуска, конструкция которых приведена на рисунке 2.

Перемещение выращенных рыб в чаше рыбоводного бассейна 1 по во-дорыбосборным галереям 2 к рыбосборному приямку 5 осуществляется силами водного потока, истекающего из трубопровода 7. Приямок 5 оснащен рыбозаградительной решеткой 3, которая поднимается в горизонтальной плоскости тросом 4, намотанным на барабан лебедки 8, установленной на вертикальном устое 6 бассейна. Назначение решетки 3 заключается в предотвращении нежелательного попадания выращиваемых в чаше бассейна 1

рыб в водорыбовыпускную систему рыбоводного сооружения. Пропуск проточных расходов водных масс и выращенных рыб осуществляется через трубу 7. Гидробионты, выпущенные из водорыбовыпуска рыбоводного бассейна, совместно с током воды поступают в магистральный трубопровод. Устройство колодца 9 в составе водорыбовыпуска обеспечивает условия для проведения операций по ремонту задвижки 10, установленной на трубопроводе 7, в случае возникновения такой необходимости.

План

Разрез А - А (с закрытой решеткой)

Разрез А - А (с открытой решеткой)

Разрез Б - Б

1 - чаша рыбоводного бассейна; 2 - водорыбосборный тракт; 3 - рыбозаградительная решетка; 4 - трос; 5 - рыбосборный приямок; 6 - нижний устой бассейна;

7 - водорыбовыпускной трубопровод; 8 - лебедка; 9 - колодец; 10 - задвижка

1 - fish-breeding pool basin; 2 - water-fish collecting tract; 3 - fish screen; 4 - cable; 5 - fish collecting pit; 6 - lower pool abutment; 7 - water and fish outlet pipe;

8 - winch; 9 - well; 10 - valve

Рисунок 2 - Водорыбовыпуск из рыбоводного бассейна Figure 2 - Water fish outlet from the fish breeding pool

Одной из задач, решаемых в ходе исследования, является определение продолжительности выпуска воды и рыб из рыбоводного бассейна, осуществляемого посредством донного трубчатого водорыбовыпуска.

Гидравлическая схема к расчету водорыбовыпускного сооружения из сеголеточного рыбоводного бассейна, функционирующего в напорном режиме истечения водорыбного потока, проиллюстрирована рисунком 3.

Но - текущее значение напора воды в бассейне, м; dтр - диаметр трубы, м; ю,- - площадь живого сечения трубопровода, м2; 1 - рыбовыростной бассейн; 2 - рыбонакопительный тракт; 3 - рыбосборный приямок; 4 - водорыбоотводящий трубопровод; 5 - задвижка; 6 - водорыбоприемник

H0 - current value of water pressure in the pool, m; dw - pipe diameter, m; - pipe cross section area, m2; 1 - fish breeding pool; 2 - fish storage tract; 3 - fish collecting pit; 4 - water and fish outlet pipe; 5 - valve; 6 - water fish holding pool

Рисунок 3 - Гидравлическая схема к расчету водорыбовыпускного сооружения, функционирующего в напорном режиме истечения водорыбного потока

Figure 3 - Hydraulic scheme for the calculation of a water and fish outlet facility operating in a forced mode of water fish stream outflow

Время сработки бассейна при неустановившемся напорном режиме истечения жидкости из трубопровода определяется по зависимости:

t = ^бУ^

нап fZ 5

Л^трЛ/2 g

где ^ап - продолжительность периода опорожнения бассейна при работе трубы водорыбовыпуска в напорном режиме, с;

шб = Lg • Вб = 160 • 81 = 13000 м - площадь акватории бассейна; L6 , Вб - длина и ширина чаши рыбоводного бассейна, м; H 0 = 1,3 м - высота столба воды над верхом трубы донного водорыбо-выпускного сооружения;

/ - коэффициент расхода для водорыбовыпускной трубы, работающей в напорном режиме, определяемый по справочнику П. Г. Киселева, А. Д. Крае-ва, Н. В. Данильченко [15];

2 2 2 ттр = 0,785dTp = 0,785 • 0,5 = 0,196 м - площадь поперечного сечения

трубы, м2;

d - диаметр водорыбовыпускного трубопровода, м; g = 9,81 м/с - величина ускорения свободного падения тел. При одновременной работе трех водорыбовыпускных систем продолжительность опорожнения сеголеточного бассейна ^ап при неустановившемся напорном режиме истечения жидкости будет составлять: t 2-13000-VÏ3 152104

í =-v, = 1,52-10 с = 4,22 ч. .

3 • 0,75 • 0,196 -V 2 • 9,81

В соответствии с конструктивным решением рыбоводного бассейна и системы водорыбоотведения определенный объем воды и определенное количество сеголеток рыб скапливается в водорыбосборных канавах и в водо-рыбосборном приямке. Выпуск указанного объема водорыбной массы осуществляется при работе водорыбовыпускных труб в безнапорном режиме в соответствии со схемой, проиллюстрированной на рисунке 4.

Согласно данным рисунка 4, расход жидкости Q, м/с, проходящий через трубу диаметром d^, м, в момент времени t, с, определяется по:

Q = < • v,

3

где Q - расход отводящего воду и рыбу трубопровода, м /с; 1 - cos рр

юж = ^

тр

Г1 - cos ВрадЛ

2 У

4

п = 3,14 - математическая константа;

Ррад = arCCoS

- площадь живого сечения водовода, м2;

1 2h

1--

d

величина угла, соответствующая наполнению

v и У трубы водой, рад;

Р Р 180 б Р = Ррад--- величина угла, соответствующая наполнению трубы

рад тг

п

водой, град;

v = CjR - imin - скорость безнапорного движения водного потока в трубопроводе, м/с;

С =1R1/6 - коэффициент Шези (по формуле Маннинга), м°,5/с;

п

п = 0,013 - шероховатость стенки трубы водорыбовыпуска; R = шЖр/ X - гидравлический радиус водного потока, м;

X =-р ор - смоченный периметр стенок трубопровода, м;

180

/т1п = 0,0002 - минимальный гидравлический уклон трубы.

H° - текущее значение напора воды в бассейне, м; d^ - диаметр трубы, м; ш - площадь живого сечения трубопровода, м2; pi - угол зоны наполнения трубы, рад; hi - высота наполнения водорыбовыпускной трубы, м; 1 - рыбовыростной бассейн; 2 - рыбонакопительный тракт; 3 - рыбосборный приямок; 4 - водорыбоотводящий трубопровод; 5 - задвижка; 6 - водорыбоприемник

Ho - current value of water pressure in the basin, m; dw - pipe diameter, m; ш - pipe cross section area, m2; pi - pipe filling zone angle, rad; hi - filling height of the water-fish outlet, m; 1 - fish breeding pool; 2 - fish storage tract; 3 - fish collection pit; 4 - water and fish outlet

pipe; 5 - valve; 6 - water fish holding pool

Рисунок 4 - Гидравлическая схема к расчету водорыбовыпускного сооружения, функционирующего в безнапорном режиме

Figure 4 - Hydraulic scheme for the calculation of a water-fish outlet facility operating in a non-pressure mode

Время истечения определенного объема жидкости при самотечном режиме его движения в общем случае можно определить по формуле:

tбезнап = Уъ/ш тр • v ,

где - время безнапорного истечения жидкости, с;

V - текущее значение объема воды в водорыбовыпускной системе се-голеточного рыбоводного бассейна, м .

В данном случае удобнее использовать зависимость в виде:

tбезнап =1 AVБ/£ Aqf , i=1 / i=1

где /безнап - время безнапорного истечения жидкости, ч;

A ViБ - разность i-х элементов объема при изменении глубины водного потока (hj, м) в выпускном трубопроводе, м ;

Б 3

Aq - разность i-х расходов при изменении объема (qi, м), м .

Данные гидравлического расчета водорыбовыпуска из сеголеточного

бассейна при безнапорном режиме его работы приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Данные к определению времени самотечной сработки

сеголеточного рыбоводного бассейна Table 1 - Data for determining the time of gravity drawdown of the year-old fish-breeding pool

ht, м V-, 3 м A V, 3 м А_ dтр Pi, град шг, 2 м Хг, м R, м C м/с q,, м3/с Aq, м3/с

0,495 21,49 3,57 0,99 169 0,19 1,47 0,132 54,90 0,28 0,05 0,003

0,450 17,91 3,55 0,90 143 0,18 1,25 0,141 55,52 0,30 0,05 0,006

0,400 14,36 3,16 0,80 127 0,16 1,11 0,142 55,55 0,30 0,05 0,006

0,350 11,20 2,77 0,70 114 0,14 0,99 0,139 55,34 0,29 0,04 0,007

0,300 8,43 2,38 0,60 102 0,12 0,89 0,133 54,95 0,28 0,03 0,007

0,250 6,05 1,99 0,50 90 0,10 0,79 0,125 54,39 0,27 0,03 0,007

0,200 4,06 1,65 0,40 79 0,08 0,68 0,115 53,61 0,26 0,02 0,006

0,150 2,42 1,20 0,30 66 0,06 0,58 0,102 52,54 0,24 0,01 0,006

0,100 1,22 0,81 0,20 53 0,04 0,46 0,085 50,97 0,21 0,01 0,005

0,050 0,42 0,42 0,10 37 0,02 0,32 0,061 48,26 0,17 0,00 0,003

0,000 0,00 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,000 0,00 0,00 0,00 0,000

Обозначения в таблице 1: hi - текущее наполнение трубопровода, м;

3

V - текущий объем выпускаемой жидкости, м ; AV¡ - разность текущих

3

объемов, м ; / dтр - отношение текущего наполнения трубы к ее диаметру; Рг - угол, соответствующий текущему наполнению трубы, град; юг - теку-

щая площадь живого сечения трубопровода, м2; хг - текущее значение смоченного периметра, м; R - текущий гидравлический радиус, м; Ct - текущее значение коэффициента Шези; vt - текущая скорость жидкости, м/с;

3 3

qt - текущий расход, м /с; Aqt - разность текущих расходов воды, м /с.

3

Просуммируем элементарные объемы (AV¡, м ) и элементарные рас-

3

ходы ( Aq, м/с) жидкости, выпускаемой из рыбоводного бассейна.

Сумма элементарных объемов воды ( A Vi, м ), выпускаемых из круглой в поперечном сечении трубы диаметром 500 мм, определяется по:

n 11

£AV,Б = AVf + AV2E + AV3e +... + AVnE = £AV Б = 21,49 м3.

г=1 г=1

Суммарный расход водных масс, проходящих самотеком через выпускную трубу при различном ее наполнении, возможно получить по:

n

х Aqf = Aqf + Aq2E + Aq3E +... + AqnE = 0,055 м3/с.

i =1

Суммарное время сработки биожидкостного объема ?безнап при безнапорном режиме его истечения определяется по зависимости:

tбезнап = X AV Ч X AqE = 21,49/0,055 = 391,9c = 0,11 ч.

i =1 i =1

При одновременной работе трех водорыбовыпускных систем время полного опорожнения рыбоводного бассейна tE определяется по:

tS= 'нап + 'безнап = 4,22 + 0,11 = 4,33 ч. Следует отметить, что в условиях насыщения самотечного водного потока рыбами время полной сработки сеголеточного бассейна увеличивается, это подтверждается расчетными аналитическими данными, представленными в таблице 2, и иллюстрируется графиками на рисунках 5, 6.

По данным таблицы 2 составлены функциональные зависимости вида ¿безнап = f (c) и (tE )1 = f (c), представленные на графиках рисунков 5, 6.

Таблица 2 - Время частичного и полного опорожнения бассейна в зависимости от насыщения воды сеголетками рыб

Table 2 - Time of partial and complete basin emptying depending on water saturation with year-old fish

Насыщение водного потока рыбой с Количество рыб в потоке n, шт. Время частичного спуска бассейна ^безнап , мин Суммарное время спуска бассейна h, ч

% доля %

10 0,10 190159 7,26 4,341

15 0,15 285238 7,69 4,348

20 0,20 380318 8,17 4,356

25 0,25 475442 8,71 4,365

30 0,30 570477 9,33 4,376

33 0,33 627584 9,75 4,382

35 0,35 665556 10,05 4,387

40 0,40 760635 10,89 4,401

45 0,45 855715 11,88 4,418

50 0,50 950884 13,06 4,438

л

Ш

к

s

<L>

ЕЙ о

о

a м н о о я

QJ

3

И

Я &

s

о К

Б

л Й

u о «

Е

«й

К

1) о РЗ

И

13,75 13,30 12,85 12,40 11,95 11,50 11,05 10,60 10,15 9,70 9,25 8,80 8,35 7,90 7,45 7,00

У = = 20,901х2 + 1,651 Ух + 6 ,9433

R2 = 0,999! 3

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 Насыщение водного потока рыбой, доля %

0,55

y - время сработки объема воды в самотечном режиме, мин; x - насыщение водного потока рыбой, доля %; R - коэффициент детерминации

y - the time of water volume drawdown in gravity mode, min; x - saturation of water flow with fish, share %; R - determination coefficient

Рисунок 5 - График функциональной зависимости времени частичной сработки рыбоводного бассейна от насыщенности рыбами объема воды, выпускаемого в самотечном режиме

Figure 5 - Graph of the functional dependence of the time of partial drawdown of the fish breeding basin on the saturation of water volume with fish discharged in gravity mode

4,450

£ 4,440

I 4,430 er

g 4,420

H pq 4,410 ft о

a g 4,400

о j 4,390 <o 2

J | 4,380

>a § 4,370

0

% 10 4,360 § 4,350

1 4,340 И 4,330

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 Насыщение водного потока рыбой, доля %

y - время полной сработки рыбоводного бассейна, ч; x - насыщение водного потока рыбой, доля %; R - коэффициент детерминации

y - the time of complete drawdown of the fish breeding basin, h; x - saturation of water flow with fish, share content %; R - determination coefficient

Рисунок 6 - График зависимости времени полной сработки рыбоводного бассейна от доли содержания рыб в водной толще

Figure 6 - Graph of the dependence of the time of complete drawdown of the fish-breeding basin on the fish share content in the water column

По характеру кривых, представленных выше на рисунках 5 и 6, можно сделать вывод о том, что с ростом численности гидробионтов в водном потоке его гидравлическое сопротивление возрастает, в результате этого увеличивается и время его истечения из трубчатой водорыбовыпускной системы сеголеточного рыбоводного бассейна по нелинейному закону.

Выводы

1 Улучшить экологическое состояние эвтрофных оросительных водохранилищ и повысить эффективность их использования возможно путем проведения их биологических мелиораций, реализуемых интродуцирова-нием в них растительноядных рыб, выращенных и адаптированных к условиям зарыбляемого водоема в рыбоводно-мелиоративных комплексах.

2 Одним из основных функциональных элементов рыбоводно-мелио-ративного комплекса является сеголеточный рыбоводный бассейн, предназначенный для выращивания и адаптации сеголеток рыб к условиям зарыбляемого ими эвтрофного ирригационного водоема (водохранилища).

3 Разработано конструктивное решение сеголеточного рыбоводного бассейна с площадью акватории 1,3 га и средней глубиной 1,0 м. Применение указанной разработки рекомендуется в составе рыбоводных сооружений приводоемного рыбоводно-мелиоративного комплекса с сезонной производительностью 1 млн сеголеток растительноядных рыб.

4 Основным конструктивным элементом сеголеточного рыбоводного бассейна, обеспечивающим комплекс операций по выпуску (пропуску) воды и выращенных рыб, является водорыбовыпускной узел сооружений.

5 С целью определения времени полного опорожнения сеголеточного рыбоводного бассейна разработаны предложения по гидравлическому расчету его водорыбовыпускной системы. В результате апробации расчетных зависимостей установлено время полной сработки (спуска) чаши рыбоводного бассейна объемом 13000 м , составляющее при одновременном функционировании трех водорыбовыпускных сооружений 4,33 ч.

Список источников

1. Об утверждении плана мероприятий («дорожной карты») по оздоровлению и развитию водохозяйственного комплекса реки Дон [Электронный ресурс]: распоряжение Правительства РФ от 21 июля 2021 г. № 2012-р. Доступ из справ. правовой системы «Консультант Плюс».

2. Актуальные вопросы развития водохозяйственного комплекса Ростовской области / Н. Л. Хижнякова, И. В. Ткачева, Л. А. Кравченко, В. В. Мамаев // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2020. № 5(172). С. 4-9.

3. Козлов О. В., Коев А. В., Аршевский С. В. Проблемы повышения эффективности пользования водными и биологическими ресурсами на региональном уровне // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2021. № 2(181). С. 8-19. DOI: 10.33920/sel-09-2102-01.

4. Быков А. Д., Бражник С. Ю. К вопросу оценки эффективности проведения работ по рыбохозяйственной мелиорации во внутренних водоемах России // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2021. № 8(187). С. 8-20. DOI: 10.33920/sel-09-2108-01.

5. Biological manipulation of eutrophication in West Yangchen Lake / C. Cai, J. He, W. Chen, J. Zhang, Q. Wang, X. Song, Y. Ye, Y. Wang, P. Wu, X. Cao // Aquaculture and Fisheries. 2019. Vol. 4. P. 190-197. DOI: 10.1016/j.aaf.2019.03.001.

6. Greben О. S., Trofymchuk O. М. Features of reservoirs eutrofication by elements of agrochemical fertilizers // Environmental Safety and Natural Resources. 2018. Vol. 28, iss. 4. P. 65-70. DOI: 10.32347/2411-4049.2018.4.65-70.

7. Importance of grass carp (Ctenopharyngodon idella) for controlling of aquatic vegetation / Y. Bozkurt, i. Yavas, A. Gül, B. A. Balci, N. C. £etin // Grasses - Benefits, Diversities and Functional Roles. 2017. Ed. 1. Ch. 3. P. 29-39. DOI: 10.5772/intechopen.69192.

8. Щедрин В. Н., Шкура В. Н., Баев О. А. Рыбоводный комплекс на базе оросительного канала и малой реки // Мелиорация и водное хозяйство. 2018. № 4. С. 38-43.

9. Шкура В. Н., Шевченко А. В. Рыбоводно-мелиоративный комплекс для ихтиологических мелиораций и ведения рыбоводства в эвтрофных водоемах (на примере Веселовского водохранилища на реке Западный Маныч) // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2021. № 7(186). С. 68-79. DOI: 10.33920/sel-09-2107-05.

10. Шевченко А. В., Шкура В. Н. Методика определения размеров рыбоводных бассейнов в составе приводохранилищного рыбоводно-мелиоративного комплекса // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2021. № 4(84). С. 81-87.

11. А. с. 1544879 СССР, МПК E 02 B 8/08. Рыбоход / Г. М. Сукало, В. Н. Шкура,

A. Г. Гуюмджибашян, В. С. Аникин. № 4447105; заявл. 23.05.88; опубл. 23.02.90, Бюл. № 7. 3 с.: ил.

12. А. с. 1562397 СССР, МПК E 02 B 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал / В. Н. Шкура, Г. М. Сукало, А. М. Анохин, А. А. Чистяков, А. Г. Гуюмджибашян, В. С. Аникин. № 4300015; заявл. 24.08.87; опубл. 07.05.90, Бюл. № 17. 3 с.: ил.

13. А. с. 1666633 СССР, МПК E 02 B 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал /

B. Н. Шкура, А. М. Анохин, А. А. Чистяков, В. А. Черкасов, А. В. Новойдарский; заявитель и патентообладатель Новочеркас. инж.-мелиоратив. ин-т им. А. К. Кортунова. № 4719076; заявл. 17.07.89; опубл. 30.07.91, Бюл. № 28. 3 с.: ил

14. А. с. 1760001, МКИ Е 02 В 8/08. Рыбоходно-нерестовый канал / А. А. Чистяков, В. Н. Шкура, В. А. Черкасов, А. М. Анохин (СССР). № 4834526/15; заявл. 26.02.90; опубл. 07.09.92, Бюл. № 33. 4 с.: ил.

15. Киселев П. Г., Краев А. Д., Данильченко Н. В. Справочник по гидравлическим расчетам / под общ. ред. П. Г. Киселева. 4-е изд., перераб., испр. и доп. М.: Эколит, 2011. 312 с.

References

1. Ob utverzhdenii plana meropriyatiy ("dorozhnoy karty") po ozdorovleniyu i razvitiyu vodokhozyaystvennogo kompleksa reki Don [On the approval of the action plan ("road map") on improvement and development of a water management complex of the river Don]. Order of the Government of the Russian Federation of 21 July, 2021, no. 2012-r. (In Russian).

2. Khizhnyakova N. L., Tkacheva I. V., Kravchenko L. A., Mamaev V. V., 2020. Aktual'nye voprosy razvitiya vodokhozyaystvennogo kompleksa Rostovskoy oblasti [Urgent issues of the development of the water management complex of Rostov region]. Rybovodstvo i rybnoe khozyaystvo [Fish Breeding and Fisheries], no. 5(172), pp. 4-9. (In Russian).

3. Kozlov O. V., Koev A. V., Arshevsky S. V., 2021. Problemy povysheniya effektivnosti pol'zovaniya vodnymi i biologicheskimi resursami na regional'nom urovne [Issues of improving the efficiency of water and biological resources usage at the regional level]. Rybovodstvo i rybnoe khozyaystvo [Fish Breeding and Fisheries], no. 2(181), pp. 8-19, DOI: 10.33920/sel-09-2102-01. (In Russian).

4. Bykov A. D., Brazhnik S. Yu., 2021. K voprosu otsenki effektivnostiprovedeniya rabot po rybokhozyaystvennoy melioratsii vo vnutrennikh vodoemakh Rossii [The issue of assessment of efficiency of work on land reclamation fisheries in inland waters of Russia]. Rybovodstvo i rybnoe khozyaystvo [Fish Breeding and Fisheries], no. 8(187), pp. 8-20, DOI: 10.33920/sel-09-2108-01. (In Russian).

5. Cai C., He J., Chen W., Zhang J., Wang Q., Song X., Ye Y., Wang Y., Wu P., Cao X., 2019. Biological manipulation of eutrophication in West Yangchen Lake. Aquaculture and Fisheries, vol. 4, pp. 190-197, DOI: 10.1016/j.aaf.2019.03.001.

6. Greben O. S., Trofymchuk O. M., 2018. Features of reservoirs eutrofication by elements of agrochemical fertilizers. Environmental Safety and Natural Resources, vol. 28, iss. 4, pp. 65-70, DOI: 10.32347/2411-4049.2018.4.65-70.

7. Bozkurt Y., Yavas i., Gül A., Balci B.A., Çetin N.C., 2017. Importance of grass carp (Ctenopharyngodon idella) for controlling of aquatic vegetation. Grasses - Benefits, Diversities and Functional Roles, ed. 1, ch. 3, pp. 29-39, DOI: 10.5772/intechopen.69192.

8. Shchedrin V. N., Shkura V. N., Baev O. A., 2018. Rybovodnyy kompleks na baze orositel'nogo kanala i maloy reki [A fish-breeding complex on the basis of an irrigation canal and a minor river]. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo [Land Reclamation and Water Management], no. 4, pp. 38-43. (In Russian).

9. Shkura V. N., Shevchenko A. V., 2021. Rybovodno-meliorativnyy kompleks dlya ikh-tiologicheskikh melioratsiy i vedeniya rybovodstva v evtrofnykh vodoemakh (na primere Veselovskogo vodokhranilishcha na reke Zapadnyy Manych) [Fish breeding and reclamation complex for ichthyological reclamation and fish farming in eutrophic reservoirs (on the example of the Veselovsky reservoir on the Western Manych river)]. Rybovodstvo i rybnoe kh-zyaystvo [Fish Breeding and Fisheries], no. 7(186), pp. 68-79, DOI: 10.33920/sel-09-2107-05. (In Russian).

10. Shevchenko A. V., Shkura V. N., 2021. Metodika opredeleniya razmerov rybovodnykh basseynov v sostave privodokhranilishchnogo rybovodno-meliorativnogo kompleksa [Methods for size detection of fish-farming basins as part of fish-breeding-reclamation complex at water reservoir]. Puti povysheniya effektivnosty oroshaemogo zemledeliya [Ways of Increasing the Efficiency of Irrigated Agriculture], no. 4(84), pp. 81-87. (In Russian).

11. Sukalo G. M., Shkura V. N., Guyumdzhibashyan A. G., Anikin V. S., 1989. Rybokhod [Fishway]. Inventor's Certificate, no. 1544879. (In Russian).

12.Shkura V. N., Sukalo G. M., Anokhin A. M., Chistyakov A. A., Guyumdzhibashyan A. G., Anikin V. S., 1987. Rybokhodno-nerestovyy kanal [Fish Pass and Spawning Chanel]. Inventor's Certificate, no. 1562397. (In Russian).

13. Shkura V. N., Anokhin A. M., Chistyakov A. A., Cherkasov V. A., Novoydarsky V.A., 1989. Rybokhodno-nerestovyy kanal [Fish Pass and Spawning Channel]. Inventor's Certificate, no. 1666633. (In Russian).

14. Chistyakov A. A., Shkura V. N., Cherkasov V. A., Anokhin A. M., 1990. Rybokhodno-nerestovyy kanal [Fish Pass and Spawning Channel]. Inventor's Certificate, no. 1760001. (In Russian).

15. Kiselev P. G., Kraev A., Danilchenko N. V., 2011. Spravochnikpo gidravlicheskim raschetam [Handbook of Hydraulic Calculations]. 4th ed., rev., cor., Moscow, Ecolit Publ., 312 p. (In Russian).

Информация об авторах

В. Л. Бондаренко - профессор, доктор технических наук, профессор; А. В. Шевченко - младший научный сотрудник, аспирант.

Information about the authors

V. L. Bondarenko - Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor; A. V. Shevchenko - Junior Researcher, Postgraduate Student.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Все авторы в равной степени несут ответственность при обнаружении плагиата, самоплагиата и других нарушений в сфере этики научных публикаций.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.

All authors are equally responsible for detecting plagiarism, self-plagiarism and other ethical

violations in scientific publications

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 14.04.2022; одобрена после рецензирования 13.05.2022; принята к публикации 18.05.2022.

The article was submitted 14.04.2022; approved after reviewing 13.05.2022; accepted for publication 18.05.2022.