USING SONAR EQUIPMENT DURING THE PERIOD OF ICE FORMATION ON WATER BASINS
Rubrics: ENGINEERING AND NATURAL SCIENCES
Authors:
1.
Tobolsk Complex Scientific Station of the Ural branch of Russian Academy of Sciences
(Senior Laboratory Assistant of the Group of Ecology of Aquatic Organisms)
2.
Tobolsk Complex Scientific Station of the Ural branch of Russian Academy of Sciences
(Candidate of Biology; Senior Researcher of the Group of Ecology of Aquatic Organisms)
Type:
Article
Pages:
from 84
to 89
Status:
Published
Received:
10.10.2018
Accepted:
15.10.2018
Published:
15.10.2018
Subject area:
UDK 597.2/.5+681.88
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
Language:
Russian
Keywords:
winter period, ice cover, hydroacoustic survey, ichthyologic research technique, hydroacoustic complex
Abstract (English):
The paper presents the technique of hydroacoustic equipment operation for ichthyologic studies in the period of reservoir icing and minimum ambient temperature. The stages of carrying out a mobile sonar survey are described: creating a route with drilling holes in the ice and conducting the survey. For trouble-free operation of the software-technical hydroacoustic complex it has been proposed to use warm sledge-trailer for the snowmobile. A metal frame and a geotextile awning are installed on the top of the sledge-trailer to protect it against precipitation and low temperatures. Inside the sledge there is installed a gas-electric generator, a hydroacoustic complex; in addition, in the front part of the sledge there is a workplace for the operator making the survey. To discharge the exhaust gases of the generator there is an opening made in the sidewall of the awning; to prevent melting of generator sides there are set up asbestos sheets. The awning is located at the rear of the sledge and takes 2/3 of its length. In the middle of the sledge-trailer there is an amortization table, on which a hydroacoustic complex and a field tablet are installed. The table is attached to the sledge body with rubber ties, due to which shaking of the equipment is minimized when the snowmobile and sleigh are moving over the uneven snow-ice cover of the investigated water area. Due to the air-cooling of the generator under the awning, a positive temperature is maintained, which ensures the uninterrupted operation of computerized scientific research equipment and allows the operator to work comfortably. The described method was successfully tested in ichthyologic studies in the field at min ambient temperatures in the winter-spring period on the watercourses of the Tyumen region within the Tobolsk and Uvat regions in the period 2016-2018.
The paper presents the technique of hydroacoustic equipment operation for ichthyologic studies in the period of reservoir icing and minimum ambient temperature. The stages of carrying out a mobile sonar survey are described: creating a route with drilling holes in the ice and conducting the survey. For trouble-free operation of the software-technical hydroacoustic complex it has been proposed to use warm sledge-trailer for the snowmobile. A metal frame and a geotextile awning are installed on the top of the sledge-trailer to protect it against precipitation and low temperatures. Inside the sledge there is installed a gas-electric generator, a hydroacoustic complex; in addition, in the front part of the sledge there is a workplace for the operator making the survey. To discharge the exhaust gases of the generator there is an opening made in the sidewall of the awning; to prevent melting of generator sides there are set up asbestos sheets. The awning is located at the rear of the sledge and takes 2/3 of its length. In the middle of the sledge-trailer there is an amortization table, on which a hydroacoustic complex and a field tablet are installed. The table is attached to the sledge body with rubber ties, due to which shaking of the equipment is minimized when the snowmobile and sleigh are moving over the uneven snow-ice cover of the investigated water area. Due to the air-cooling of the generator under the awning, a positive temperature is maintained, which ensures the uninterrupted operation of computerized scientific research equipment and allows the operator to work comfortably. The described method was successfully tested in ichthyologic studies in the field at min ambient temperatures in the winter-spring period on the watercourses of the Tyumen region within the Tobolsk and Uvat regions in the period 2016-2018.
Keywords:
winter period, ice cover, hydroacoustic survey, ichthyologic research technique, hydroacoustic complex
winter period, ice cover, hydroacoustic survey, ichthyologic research technique, hydroacoustic complex
Введение Изучение экологии гидробионтов, в том числе и рыб, на всех этапах жизненного цикла является актуальным направлением биологических исследований, которые имеют как прикладной, так и фундаментальный характер: физико-химические параметры среды, размножение [1], зимовка [1-3], миграции [4], нагул [3], взаимоотношения [2], кормовая база [2], биоразнообразие, распространение [3] и т. д. Для изучения данных аспектов применяется значительное количество компьютеризированной аппаратуры [5-7]. Применение данного оборудования, имеющего ограниченный источник питания в виде батарей, может быть затруднено в сложных климатических условиях при отрицательных температурах окружающей среды. В таком режиме сокращается длительность их работы, в результате ограничиваются сроки и временные интервалы использования данного оборудования. Низкая температура окружающего воздуха также затрудняет использование оборудования, имеющего жидкокристаллические дисплеи, которые в данных условиях имеют свойство замедлять обновление цифровых показаний приборов. Устройство гидроакустического оборудования Проведение съёмки. В связи с вышесказанным нами опробован способ проведения подвижной гидроакустической съёмки компьютеризированным гидроакустическим комплексом «AsCor» (ООО «Промгидроакустика», г. Петрозаводск) при исследовании распределения и перемещений рыб в зимний период (при температуре воздуха -15-20 °С) в акватории зимовальной русловой ямы р. Иртыш. Работа данного комплекса основана на использовании серийного эхолота «Furuno», запуск комплекса и контроль за его работой осуществляется с помощью полевого планшетного компьютера. Оба компонента комплекса имеют жидкокристаллические дисплеи, а их питание осуществляется аккумуляторными батареями. Для проведения подвижной гидроакустической съёмки при наличии ледового покрытия требуются минимум 2 человека - водитель снегохода и оператор комплекса. Согласно общепринятым методикам проведения гидроакустических съёмок [8] для получения целостной картины распределения рыб на определённой акватории по ней необходимо передвигаться по сетке галсов (зигзагами). Для этого предварительно, перед проведением гидроакустической съёмки, по ледовому покрытию перемещались зигзагами от берега к берегу на снегоходе, пробуривая мотоледобуром лунки во льду через каждые 30-40 м по ходу движения (рис. 1). Рис. 1. Этапы проведения подвижной гидроакустической съёмки в период ледового покрытия водоёмов: а - создание маршрута съёмки с бурением лунок; б - проведение съёмки через пробуренные лунки; стрелками схематически показан маршрут съёмки Полученная гидроакустическая съёмка покадрово обрабатывается в лабораторных условиях в специальном программном приложении, кадр включает в себя 100 посылок-приёмов сигнала. В связи с этим для возможности обработки в каждой из пробуренных лунок съёмку проводили до получения кадра: водитель снегохода двигается по проложенному маршруту, останавливаясь таким образом, чтобы сани с оператором, производящим гидроакустическую съёмку, располагались в период остановки возле пробуренных лунок, в которые опускают гидроакустическую антенну-передатчик на заданные глубины. Для сохранения значительной продолжительности работы комплекса в зимних условиях нами предлагается использовать модернизированные утеплённые сани снегохода, внутри которых расположен гидроакустический комплекс и находится оператор, производящий его запуск и остановку. Устройство саней. В качестве основы используются пластиковые сани-волокуши для снегохода шириной 0,87 м, длиной 1,85 м. Для саней изготавливают верхнюю каркасную часть, состоящую из трёх дуг, имеющих П-образную форму и изготовленных из металлической проволоки круглого сечения с D = 7 мм, шириной дуг 0,85 м, высотой 0,54 м; на расстоянии 0,1 м от нижнего края к дугам приварены стопорные цилиндры, ограничивающие глубину крепления дуг. Отверстия для установки дуг просверливают в бортиках саней. Первую дугу устанавливают возле задней торцевой части саней, вторую и третью дуги устанавливают таким образом, чтобы каркасная часть занимала 2/3 от длины саней. Тент, устанавливаемый на дуги, изготавливают из дорнита. В своей передней части тент из дорнита имеет откидную шторку, которая при транспортировке саней с оборудованием фиксируется в закрытом положении и предотвращает попадание снега под тент, в период проведения съёмки шторка открыта. Дополнительно тент по своему периметру крепится с наружной стороны саней с помощью резиновых багажных стяжек ниже борта саней (рис. 2). Рис. 2. Модернизированные утеплённые сани-волокуши для проведения гидроакустической съёмки в период ледового покрытия водоёмов (вид сверху и сбоку): 1 - пластиковое основание (корыто); 2 - каркасные металлические дуги; 3 - металлические цилиндры, ограничивающие установку дуг; 4 - тент из дорнита; 5 - защитная шторка тента; 6 - багажные стяжки с металлическими крючками, обеспечивающие крепеж тента; 7 - задняя полка, установленная с помощью болтов и металлических уголков; 8 - боковое отверстие тента для отведения выхлопных газов бензоэлектрогенератора; 9 - паронитовые пластины, предотвращающие оплавление краев тента; 10 - амортизационный столик для размещения гидроакустического комплекса и полевого планшета; 11 - багажные стяжки с металлическими крючками для монтажа столика; 12 - сиденье для оператора гидроакустической съёмки; 13 - дышло прицепа; 14 - прицепной амортизационный крюк В задней 1/3 части саней с помощью металлических уголков и болтов производят крепеж полки из фанеры толщиной 18 мм и размером 0,74 × 0,3 м к боковым стенкам саней, высота установки полки над днищем саней составляет 0,1 м. В своей передней части полка имеет бортик высотой 18 мм из фанеры, который предотвращает соскальзывание оборудования с данной полки. На полку устанавливают электрогенератор, обеспечивающий питанием полевой планшет. Для безопасной работы людей в боковой стенке тента изготавливают отверстие для выноса выхлопной трубы генератора. Для придания жёсткости и предотвращения оплавления краев дорнита на место выхлопного отверстия крепятся предварительно изготовленные пластины из листового паронита размером 0,2 × 0,2 м с отверстием с наружной и внутренней сторон тента. В средней части саней устанавливают амортизационный столик, изготовленный из древесной плиты ОСБ размером 0,44 × 0,7 м, толщиной 7 мм. Столик по своему периметру имеет бортики, изготовленные из фанеры толщиной 18 мм, ширина бортиков 0,04-0,06 м. По углам столика в бортиках установлены резиновые багажные стяжки с металлическими крючками. Монтаж столика осуществляется с помощью данных стяжек - крючками в предварительно установленные металлические петли в борту саней. На столике в процессе проведения съёмки устанавливают гидроакустический комплекс и полевой планшет. Тряска оборудования, возникающая при передвижении по неровной поверхности снежно-ледового покрытия, сводится к минимуму за счёт эластичности стяжек. Перед столиком в передней 1/3 части саней устанавливается сиденье для оператора, производящего гидроакустическую съёмку, здесь же устанавливают автомобильный аккумулятор для питания гидроакустического комплекса. Сиденье изготавливают из фанеры и крепят к бортам саней с помощью металлических уголков и болтов; ширина сидения - 0,3 м, толщина - 18 мм. В период проведения гидроакустической съёмки бензоэлектрогенератор дополнительно можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи гидроакустического комплекса. Кроме того, за счёт воздушного охлаждения работающего генератора под тентом сохраняется положительная температура, достаточная для нормальной работы гидроакустического комплекса, полевого планшета и самого оператора. Заключение Описываемый способ проведения гидроакустических съёмок успешно опробован и применён сотрудниками Тобольской комплексной научной станцией УрО РАН в полевых условиях при отрицательных температурах воздуха в зимне-весенний период на р. Тобол, Иртыш в пределах Тобольского и Уватского районов Тюменской области в период 2016-2018 гг.
1. Hülsmann S., Wagner A., Pitsch M., Horn W., Paul R., Rother A., Zeis B. Effects of winter conditions on Daphnia dynamics and genetic diversity in a dimictic temperate reservoir // Freshwater Biology. 2012. N. 57. P. 1458-1470. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2012.02810.x.
2. Jeppesen E., Jensen J. P., Søndergaard M., Fenger-Grøn M., Bramm M. E., Sandby K., Møller P. H., Rasmussen H. U. Impact of fish predation on cladoceran body weight distribution and zooplankton grazing in lakes during winter // Freshwater Biology. 2004. N. 49. P. 432-447. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2004.01199.x.
3. Kemp P. S., Vowles A. S., Sotherton N., Roberts D., Acreman M. C., Karageorgopoulos P. Challenging convention: the winter ecology of brown trout (Salmo trutta) in a productive and stable environment // Freshwater Biology. 2017. N. 62. P. 146-160. DOI:https://doi.org/10.1111/fwb.12858.
4. Sulak K. J., Randall M. T., Edwards R. E., Summers T. M., Luke K. E., Smith W. T., Norem A. D., Harden W. M., Lukens R. H., Parauka F., Bolden S., Lehnert R. Defining winter trophic habitat of juvenile Gulf Sturgeon in the Suwannee and Apalachicola rivermouth estuaries, acoustic telemetry investigations // Journal of Applied Ichthyology. 2009. N. 25. P. 505-515. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1439-0426.2009.01333.x.
5. Baktoft H., Aarestrup K., Berg S., Boel M., Jacobsen L., Jepsen N., Koed A., Svendsen J. C., Skov C. Seasonal and diel effects on the activity of northern pike studied by high-resolution positional telemetry // Ecology of Freshwater Fish. 2012. N. 21. P. 386-394. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1600-0633.2012.00558.x.
6. Béguer-Pon M., Castonguay M., Benchetrit J., Hatin D., Legault M., Verreault G., Mailhot Y., Tremblay V., Dodson J. J. Large-scale, seasonal habitat use and movements of yellow American eels in the St. Lawrence River revealed by acoustic telemetry // Ecology of Freshwater Fish. 2015. N. 24. P. 99-111. DOI:https://doi.org/10.1111/eff.12129.
7. Midwood J. D., Gutowsky L. F. G., Hlevca B., Portiss R., Wells M. G., Doka S. E., Cooke S. J. Tracking bowfin with acoustic telemetry: Insight into the ecology of a living fossil // Ecology of Freshwater Fish. 2018. N. 27. P. 225-236.
8. Yudanov K. I., Kalihman I. L., Tesler V. D. Rukovodstvo po provedeniyu gidroakusticheskih s'emok. M.: VNIRO, 1984. 1124 s.
