Мероприятия по предупреждению заморных явлений можно подразделить на:

·организационные;

·профилактические;

·оперативные;

·экстренные.

В состав организационных, включены мероприятия, направленные на обеспечение специалистов Минприроды Республики Беларусь информационными материалами, позволяющими оценивать количественные и качественные характеристики водоёмов, потенциально предрасположенных к заморным явлениям, а также информацией о погодных условиях, влияющих на состояние водных объектов:

— составление базы данных водоёмов, потенциально предрасположенных к заморным явлениям (по морфометрическим и гидрологическим параметрам);

— составление базы данных малых водотоков, потенциально предрасположенных к заморным явлениям (по гидрологическим параметрам, условиям формирования гидрохимического стока);

— составление среднесрочных прогнозов, влияющих на формирование предзаморных явлений, в частности ‑ прогнозов по определению температурного режима воды, являющегося летальным для рыб, летних паводочных явлений, влияющих на вынос органических веществ в водные объекты и др.

Комплекс профилактических мероприятий направлен на предотвращение заморных явлений на водных объектах, а именно:

· скашивание и уборка жёсткой растительности в заморных водоемах;

· создание сплошных лесокустарниковых полос вдоль берегов рек, предотвращающих смыв органических и тонкодисперсных веществ;

· расчистка притоков, организация дополнительного водообмена на водных объектах.

Оперативные мероприятия по предотвращению заморных явлений на водных объектах включают быстрое (оперативное) предотвращение заморных явлений, и направлены на увеличение содержания растворённого кислорода в воде:

— аэрация воды – механическая, либо воздушная;

— известкование водных объектов;

— очистка водоёмов от снега, обустройство прорубей, лунок.

Экстренные мероприятия:

— тотальный облов заморных водоёмов.

В настоящем разделе даётся краткая характеристика некоторых мероприятий, направленных на повышение содержание растворённого кислорода в водных объектах, а также предотвращению заморных явлений в целом.

Известкование водной толщи

В соответствии с «Инструкцией о порядке известкования прудов рыбоводных организаций» [26] в летнее время в интенсивно эксплуатируемых прудах с целью осаждения чрезмерно большого количества органических веществ, находящихся в толще воды, а также нормализации содержания кислорода и предупреждения заморов рыб применяется внесение извести по воде.

Внесение извести по воде способствует улучшению кислородного режима за счёт «консервации» органического вещества в бескислородных донных слоях и ускорение процесса фотосинтеза одноклеточных водорослей.

В водоёмах донные отложения имеют активный слой, часто толщиной не более 1-2 см, в котором происходят процессы окисления органического вещества. Глубже кислород практически отсутствует и там происходят процессы анаэробного, т.е. бескислородного окисления. Наличие известкового материала способствует переходу части органического вещества из водной толщи в более глубокие слои донных отложений, тем самым растворённый кислород, который мог быть израсходован на окисление этого органического вещества, остаётся в водной толще.

Переход части органического вещества в бескислородные слои донных отложений таит в себе опасность анаэробного разложения, конечными продуктами которого могут быть ядовитые для рыб сероводород (Н₂S), метан (СН₄) и аммиак (NН₃). Попавшая с органическим веществом известь тормозит процессы разложения, как бы «консервирует» его.

Для известкования прудов применяют в основном три вида извести : окись кальция СаО, которая называется негашеной известью, гашеная известь Са(ОН), и известняк, состоящий в основном из углекислого кальция СаСО.

Природный известняк применяется в виде порошка. Действие его значительно более медленное, чем гашеной и негашеной извести из-за малой растворимости, в связи с чем, снижается риск передозировки его при использовании.

При обжиге природного известняка получают негашеную известь СаО. При соединении с водой негашеная известь «гасится» и превращается в гашеную. Нейтрализующая способность разных видов извести различна. Для гашеной извести она в 1,3 раза, а для известняка в 1,8 раза меньше, чем для негашеной. Чаще всего для известкования водоёмов используют гашеную известь, представляющую собой тонкий порошок серовато-белого цвета, «пушонку».

Нормы внесения извести необходимо применять в соответствии с «Инструкцией о порядке известкования прудов рыбоводных организаций» [29], таблица 5.1.

Таблица 5.1 – Нормы известкования ложа прудов, ц/га

Вместе с этим следует помнить, что известкование является эффективным мероприятием только в том случае, если в водоёме имеется достаточное количество органического вещества.

Аэрация водоёмов

Накоплен достаточно большой опыт аэрации водоёмов с целью предотвращения заморных явлений [30-37] и др. Следует отметить, что выбор метода аэрации водной толщи определяется типом водоёма, видом хозяйственного использования водного объекта, характером и причинами заморных явлений, а также экономической целесообразностью.

Аэрацией называется процесс, при котором воздух тесно контактирует с водой, путем распыления воды в воздухе, или пропуская пузырьки воздуха через воду. Аэрация может использоваться при насыщении воды кислородом для окисления таких веществ как железо, или способствовать удалению из воды растворенных газов, таких как двуокись углерода или сероводород. Наряду с этим, применяется способ аэрации, использующий гидромеханическое перемешивание водной толщи [34].

Существуют аэраторы четырех типов: гравитационные, поверхностные, диффузионные и турбинные, а также конструкции, в которых сочетаются различные признаки. Выделяют также распылительные, эжекторные, U-образные аэраторы.

В данном разделе рассматриваются два наиболее доступные способа аэрации водной толщи – диффузионный (основанный на методе распыления воздуха в водной толще) и гидромеханическое перемешивание воды.

Диффузная аэрация водоёмов

Известно, что скорость насыщения воды кислородом зависит от площади границы раздела двух сред (вода/воздух), коэффициента переноса и градиента концентрации кислорода.

Интенсивность перехода воздуха (кислорода) в воду И зависит от ряда факторов, по разному влияющих на эффективность аэраторов:

И = f ( D_t, K, A_ф/ W_в),

где D_t = (С_н-С _t); дефицит кислорода в воде = разность между концентрацией кислорода при 100%-ном насыщении воды С_н и текущей концентрацией С _t ; К – коэффициент переноса кислорода; A_ф/ W_в – отношение площади контактирования фаз газ-жидкость A_ф к объёму аэрируемой жидкости W_в [34].

Величины, входящие в формулу, характеризующие массообмен, в свою очередь, нелинейно зависят от начальных, граничных и текущих условий процесса, потребления кислорода констант и наличия примесей в фазах.

Дефицитом кислорода D_t контролируется скорость перехода кислорода в воду. Концентрация кислорода в воде при насыщении С_н зависит от его парциального давления и концентрации в воздухе, температуры и солёности воды, а также наличия органических и неорганических примесей. При этом, повышение парциального давления и концентрации кислорода в воздухе, увеличение гидростатического давления, снижение температуры и солёности воды, отсутствие в ней примесей и выравнивание концентрации кислорода увеличивают скорость и объём насыщения кислородом.

Коэффициент переноса кислорода К зависит от скорости диффузии кислорода через пограничный слой. Турбулизация поверхности раздела фаз уменьшает толщину этого слоя и увеличивает скорость диффузии, а конвекция в глубинных слоях воды усиливается с повышением температуры.

Отношение A_ф/ W_в характеризует удельную площадь контакта воды с воздухом и при неизменных остальных факторах увеличивает массообмен.

Таким образом, факторами интенсификации массобмена, которые целесообразно оценивать и использовать при создании и эксплуатации технических средств аэрирования водных объектов являются: повышение давления в фазах, изменение температуры среды (при снижении повышается растворимость, а при повышении увеличивается конвекция), очистка воды от примесей, выравнивание концентрации кислорода в массе воды, турбулизация пограничного слоя фаз, усиление конвекции воды в глубинных слоях воды, увеличение площади и времени контактирования фаз.

С учётом этого приведённое выше выражение может быть представлено в следующем виде:

И = f { ( C' _t → C" _t), K_тг, S_k, t_k,

где ( C' _t и C" _t – соответственно концентрации кислорода в отдельных слоях и полученной смеси; K_тг – коэффициент турбулизации границы раздела фаз; S_k и t_k – площадь в время контактирования фаз.

Хотя это выражение не имеет аналитического решения в замкнутом виде, оно позволяет классифицировать способы аэрации и построить структурную схему аэрирования водного объекта, которые с разных сторон обобщают и конкретизируют определённые аспекты, позволяя выбрать схему и технические средства аэрации.