Контрольная работа: Методы поиска и оценки численности гидробионтов

Контрольная работа: Методы поиска и оценки численности гидробионтов

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Камчатский государственный технический университет»

Факультет заочного обучения

Кафедра «Водных биоресурсов, рыболовства и аквакультуры»

Специальность 110901.65 «Водные биоресурсы и аквакультура»

Дисциплина «Прикладная гидроакустика»

Контрольная работа

по теме «Методы поиска и оценки численности гидробионтов»

Петропавловск-Камчатский, 2011

1. Общая характеристика особенностей поиска

Скопления антарктического криля образуются главным образом в районах шельфа и континентального склона, в местах, где наблюдаются многочисленные локальные вихревые образования и формируются фронтальные зоны. Обычно такие скопления располагаются на периферии циклонических круговоротов вод или в центре антициклонических круговоротов. Поиск скоплений антарктического криля осуществляется с помощью гидроакустических приборов, но в некоторых случаях он может осуществляться и визуально.

Визуальные наблюдения позволяют обнаружить скопления криля по так называемым «пятнам», представляющим собой сравнительно плотные поверхностные концентрации рачков, хорошо видимые с борта судна на расстояния до 5 кб. Косвенными признаками образования таких полей являются скопления птиц, тюленей и усатых китов, которые также обнаруживаются визуально.

Существует основное средство наблюдений, с помощью которого можно обнаружить, нанести контуры, количественно оценить и прицельно обловить скопления криля и рыб. Используя гидроакустическую аппаратуру, можно выявить те участки и районы, где находятся скопления, установить ритм их суточных вертикальных перемещений и периоды наибольших концентраций.

При проведении гидроакустического поиска следует иметь в виду, что звукорассеиваюшая способность антарктического криля заметно меньше чем у большинства рыб. Учитывая эту особенность, рекомендуется в начале поисковых работ установить большое усиление гидроакустической станции (ГАС). Пределом уровня усиления может служить появление фона на эхо-ленте при отключенном ВАРУ (временная автоматическая регулировка усиления).

Скопления криля могут не регистрироваться на эхо-ленте, если они находятся в рассеянном (разреженном) состоянии (например, в ночное время) или если их основная концентрация приходится на поверхностный слой глубиной до 6 м (поверхностное поле). Такие скопления обнаруживаются (при недоступности визуальных наблюдений) и оцениваются по результатам контрольных тралений.

Поиск скоплений антарктических рыб, обитающих главным образом в придонных слоях, осуществляется гидроакустическими приборами с высокими разрешающими способностями и соответствующими частотными характеристиками (например, FVGT-23 японского производства). Антарктические рыбы (серебрянка, щука-хаматус, трематомы, макрурус) фиксируются на ленте или дисплее эхолота в дневное время на участках шельфа или континентального склона на глубинах до 500 м в виде отдельных «косяков» высотой до 50 м, плотно прилегающих к грунту.

В отличие от биологических методов, связанных с многолетними наблюдениями и большим объемом статистики, гидроакустический экспресс-метод количественной оценки биомассы морских животных позволяет оперативно оценивать сырьевые ресурсы применительно к конкретной ситуации.

В зависимости от ряда факторов регистрация промысловых объектов штатной рыбопоисковой аппаратурой может быть разрешающей, когда цель одиночная и объекты регистрируются раздельно, или неразрешающей, когда цель множественная и объекты регистрируются слитно.

В реальных условиях величина эхосигналов от скоплений сильно флуктуирует от посылки к посылке, поэтому можно определять лишь усредненные за серию импульсов значения плотности скоплений. Усреднение эхосигналов за ряд посылок выполняют с помощью интегратора.

Интегрирование эхосигналов позволяет определять поверхностную плотность скоплений вдоль галсов гидроакустической съемки. Выполнив в обследуемом районе серию галсов и нанеся измеренные значения плотности на карту-планшет, можно построить распределение объектов и оценить биомассу скоплений.

Оценка достоверности результатов гидроакустических съемок проблема достаточно сложная и мало исследованная. Источниками погрешностей эхометрических съемок являются: неточное знание акустических характеристик скоплений и водной среды; несовершенство используемых методов оценки плотности и биомассы; ограниченные возможности гидроакустической и измерительной аппаратуры; особенности биологического состояния, поведения и распределения обследуемых объектов; субъективные факторы и т.д. Необходимые для анализа исходные данные часто отсутствуют, поэтому значения ряда погрешностей могут быть оценены лишь ориентировочно.

Совместное использование биологических методов и регулярных гидроакустических съемок, дополняющих друг друга, дают лучшие результаты и позволяют контролировать величину запасов с погрешностью 20-30%, в некоторых случаях достаточной для практических нужд.

Состав используемой при гидроакустических съемках аппаратуры определяется способом обработки эхосигналов. Опыт применения гидроакустической аппаратуры в различных районах Мирового океана показал, что ее возможности применительно к обнаружению и количественной оценке скоплений промысловых объектов в большой степени зависят от условий проведения эхометрической съемки. На основании оценки возможностей аппаратуры выбирают режим ее работы.

Гидроакустические съемки выполняют с использованием судовых рыбопоисковых приборов эхолотов или, гидролокаторов в вертикальном режиме. В качестве устройств обработки эхосигналов применяют интеграторы. Достоверные результаты могут быть получены только в случае использования аппаратуры с ВАРУ по линейному и квадратичному законам, а также с достаточно стабильными и хорошо регулируемыми параметрами.

Из отечественной аппаратуры наиболее удовлетворяет требованиям эхосъемок ГАС «Сарган. Комплекс состоит из гидролокатора и эхолота, которые могут работать одновременно на разных частотах. Гидролокатор и эхолот имеют одинаковые пьезокерамические антенны с диаграммой направленности шириной 14° на низкой частоте, а также 4° и 2° - на высокой. Длительность зондирующих импульсов изменяется ступенчато в широких пределах, соответственно варьируется полоса пропускания усилителя. Предусмотрена возможность изменения акустической мощности излучения. ВАРУ имеет регулируемые параметры, однако ее характеристики не соответствуют линейному и квадратичному законам. Это обстоятельство существенно затрудняет использование станции для количественной оценки скоплений, поэтому рекомендуется переделка схемы ВАРУ с целью улучшения ее точностных характеристик.

Из зарубежных рыбопоисковых приборов, предназначенных для судов большого и среднего тоннажа, наибольшее распространение получили эхолоты ЕК фирмы «Симрад» (Норвегия). Эти приборы имеют сравнительно точные характеристики ВАРУ, регулируемые мощность излучения, длительность импульсов, полосу пропускания; предусмотрено подключение дополнительного мощного генератора. Имеется также возможность ступенчато изменять направленность антенны. В эхолоте ЕК-400 используются микропроцессор и цифровые схемы; он может работать на двух частотах в указанном диапазоне, имеет большие функциональные возможности и высокие точностные характеристики. Режим работы прибора устанавливается с цифрового пульта.

Специально для эхосъемок в системе рыбного хозяйства используют два типа отечественных интеграторов: СИОРС (система информационная для оценки рыбных скоплений) и АЦЭИ (аналогово-цифровой эхоинтегратор), а также интеграторы зарубежного производства: QD и QM фирмы «Симрад»; комплекс FQ-50 фирмы «Фуруно» (Япония).

Цифровой интегратор СИОРС является точным прибором, он предназначен для работы на исследовательских и поисковых судах. Интегратор может подключаться к гидроакустическим приборам. Для использования СИОРС с ГАС «Сарган» разработан специальный усилитель УСОД (устройство сопряжения СИОРС с датчиками эхосигналов), который подключается непосредственно к антенне и имеет цифроуправляемую ВАРУ с точными характеристиками по линейному и квадратичному законам на частотах 20 и 136 кГц.

Аналоговый интегратор QM обычно подключают к норвежским эхолотам, работающим на частотах 12-120 кГц. Интегратор имеет два канала, динамический диапазон 35 дБ. Вывод информации: в первой модели на собственный самописец; во второй (QM МкП) на самописец гидроакустического прибора.

В последнее время наметилась тенденция к созданию аппаратурных комплексов, состоящих из эхолота и интегратора. Такой системой является комплекс FQ-50 фирмы «Фуруно». Комплекс выполняет интегрирование эхосигналов в 12 каналах на различных глубинах; на эхо-граммах печатаются установленные параметры аппаратуры, коэффициент объемного рассеяния и график вертикального распределения плотности скоплений за выбранный участок пути. Имеется также устройство для печатания журнала съемки. Комплекс обладает высокими точностными характеристиками.

Для оценки достоверности результатов эхосъемок нужно хорошо знать возможности аппаратуры, которые сильно зависят от распределения промысловых объектов. Гидроакустические приборы часто не регистрируют плотные концентрации глубоководных рыб, рассредоточенные скопления мелких рыб и криля, а также объекты вблизи поверхности моря или у дна. Поэтому необходимо иметь ясное представление об особенностях распределения и поведения объектов эхосъемки, а также о возможностях используемой аппаратуры: максимальной глубине обнаружения скоплений различной плотности, разрешающей способности при регистрации приповерхностных и придонных объектов и т.д.

Дальность действия рыбопоискового прибора определяется его собственными параметрами, акустическими характеристиками объектов и среды, а также плотностью, глубиной расположения и вертикальной протяженностью скоплений.

Страницы: 1, 2