Оценка коэффициента уловистости орудий лова как относительной меры промыслового усилия

УДК 639.2.081.117

К. А. Мельников

ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА УЛОВИСТОСТИ ОРУДИЙ ЛОВА КАК ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МЕРЫ ПРОМЫСЛОВОГО УСИЛИЯ

К. A. Melnikov

ASSESSMENT OF CATCHABILITY COEFFICIENT OF FISHING GEAR AS A RELATIVE MEASURE OF A FISHING EFFORT

Рассмотрена оценка абсолютного коэффициента уловистости орудий лова с учетом основных уравнений лова рыбы и его применение как показателя промыслового усилия. Приведены примеры расчета коэффициента для тралового лова.

Ключевые слова: коэффициент уловистости, промысловые усилие, количественная оценка.

The assessment of the absolute coefficient of catchability of fishing gear, taking into account some basic equations of fishing and its use as an indicator of a fishing effort, is considered in the paper. Several examples of coefficient calculation of for trawling are shown.

Key words: coefficient of catchability, fishing effort, quantitative assessment.

Общая характеристика уловистости орудий лова

Основной показатель уловистости орудий лова - абсолютный коэффициент уловистости. Этот коэффициент является относительным показателем промыслового усилия, равным отношению улова к количеству рыбы в зоне облова, например, за цикл лова.

Необходимость подробного изучения абсолютного коэффициента уловистости как относительного показателя промыслового усилия очевидна. Он входит в основные уравнения лова и промысла и в значительной степени определяет величину улова и производительности лова как основных обобщенных показателей промыслового усилия [1, 2].

Кроме абсолютного коэффициента уловистости, улавливающую способность и промысловое усилие характеризуют относительным коэффициентом уловистости как отношением абсолютных коэффициентов уловистости рассматриваемого и эталонного орудия лова [1-4]. Часто относительный коэффициент уловистости как показатель промыслового усилия принимают равным отношению уловов сравниваемых орудий лова, работающих в одинаковых условиях. Однако, как следует из элементарных выражений для величины улова, такое допущение обычно справедливо лишь при равенстве обловленных объемов и концентрации в них рыбы.

С учетом современных представлений коэффициент уловистости увязывают с долей рыбы р, которая уходит из зоны облова различными путями, тогда как остальная часть рыбы ф улавливается, при этом ф = 1 — р.

Абсолютный коэффициент уловистости часто определяют без учета размерного видового и полового состава облавливаемых скоплений. Особое практическое значение имеет различие улавливающей способности в отношении рыб промысловых и непромысловых размеров, рыб разного вида при облове многовидовых скоплений.

Иногда при оценке промыслового усилия полезно оценивать дифференциальный коэффициент уловистости, определяя его значение для отдельных размерных или возрастных групп с диапазоном 1, 2, 5, 10 см или для возрастных групп с интервалом в один год.

При оценке абсолютного коэффициента уловистости как показателя промыслового усилия количество рыбы можно определять как в штучном, так и в массовом выражении.

С учетом значительных колебаний величину коэффициента уловистости целесообразно оценивать отдельно в различное время суток, сезона лова, района промысла.

В ряде случаев для определения путей повышения эффективности лова полезна оценка средней вероятности ухода не из всей зоны облова, а из её отдельных участков. Так, если разбить весь обловленный объем произвольным образом на n объемов, в каждом из которых вероятность улавливания рыбы равна pi, количество рыб - N, а общее количество рыб в зоне облова N , то коэффициент уловистости

X PiNi

9п =

Если обозначить функции, которые характеризуют соответственно относительное количество рыб и объемную плотность в каждой точке с координатами х, у, z через f (x, у, z) и w(x, у, z), то получим общее выражение для коэффициента уловистости:

Ф« =

/

где V - обловленный объем водоема.

Большое влияние на коэффициент уловистости как относительную величину промыслового усилия оказывает селективность орудия лова. Селективный уход рыб через ячею из концентрирующих частей орудий лова практически изменяется от 10-15 до 50-60 % при постоянных колебаниях этой величины. При этом селективность концентрирующей части орудий лова учтем, представив коэффициент уловистости в следующем виде:

^макс

Фср =Фнс \ g

^мин

где фнс - среднее значение коэффициента уловистости при условно неселективном лове; g (I) -функция плотности распределения облавливаемых скоплений; S() - функция кривой селективности; /макс - максимальная длина рыб в облавливаемых скоплениях; /мин - минимальная длина рыб в облавливаемых скоплениях.

Выражение (3) можно ввести в любое уравнение для оценки величины улова или производительности лова и таким образом учесть влияние селективности на эти показатели промыслового усилия.

Колебания поведения и распределения объекта лова, условий лова приводят к изменению коэффициента уловистости практически всех орудий лова. Так, коэффициент уловистости донных тралов колеблется от 0,2 до 0,9, разноглубинных тралов - от 0,1 до 0,8, закидных неводов -от 0,1 до 0,7, сетей - от 0,05 до 0,4, ставных неводов - от 0,2 до 0,8 и т. д. [3, 4].

Коэффициент уловистости как величина, ограниченная с двух сторон [0; I], подчиняется закону бета-распределения. Приближенно при интервальной оценке закон распределения коэффициента уловистости можно принять нормальным, особенно если среднее значение коэффициента уловистости не слишком отличается от 0,5.

Абсолютный коэффициент уловистости не дает представления о путях ухода рыбы из орудия лова и из его зоны облова, а следовательно, о путях повышения эффективности лова.

С учетом вероятности ухода рыбы из зоны облова предложено разрабатывать частные и общие статистические модели поведения объекта лова (статистические модели уловистости орудия лова) [3, 4].

Для разработки статистических моделей уловистости процесс лова разбивают на несколько этапов. Обычно каждый этап лова соответствует определенному участку зоны облова или самого орудия лова и характеризуется определенными путями ухода рыбы с этого этапа. При этом часть рыбы поступает с одного этапа лова на другой и улавливается.

Частная статистическая модель уловистости дает представление о вероятности ухода рыбы из зоны облова различными путями на некотором этапе лова.

Частные статистические модели целесообразно разрабатывать для этапов лова, на которых уход рыбы из зоны облова изменяет коэффициент уловистости более чем на 10-15 %.

Общая статистическая модель уловистости учитывает вероятность ухода рыбы из зоны облова различными путями на всех этапах лова.

В общем случае рыба уходит из зоны облова на нескольких этапах и на каждом из этапов различными путями. Если лов состоит из п этапов и на каждом из них рыба уходит из зоны облова несколькими путями, то

( г Л( 1 Л

j =

І

k

/

Pkn

J

где і, у,к - количество возможных путей ухода рыбы соответственно на 1, 2 и последующих этапах.

Определение коэффициента уловистости через вероятности ухода рыбы различными путями является основной и наиболее сложной частью оценки производительности лова любым способом.

При разработке статистических моделей уловистости вероятность ухода рыбы из зоны облова можно определить двумя способами.

Первым способом вероятность определяют по результатам длительных подводных наблюдений для различных условий лова и поведения объекта лова. По второму способу вероятность увязывают с влияющими на неё факторами различного вида зависимостями. Как показано ранее [3], обычно такая связь соответствует экспоненциальным зависимостям вида

P = І - a exp

с exp (X 2

b d

где X1 и X2 - факторы, влияющие, например, на вероятность ухода рыбы из зона облова; a, b, с и d - эмпирические коэффициенты, при этом значения первого и третьего коэффициентов часто принимают равными 1.

Во втором случае, в отличие от первого, экспериментальным путем устанавливают величину вероятности для одного-двух значений влияющих факторов, а затем эти данные используют для оценки эмпирических коэффициентов в выражениях (4) и (5). Второй полуэмпирический путь является наиболее перспективным, т. к. позволяет после накопления экспериментальных данных получать статистические модели без проведения экспериментов или с проведением минимального числа экспериментов.

На вероятность ухода из зоны облова может влиять нескольких факторов, и тогда выражение для вероятности ухода содержит значения нескольких факторов. Чаще выражение для вероятности ухода представляет собой произведение двух или нескольких экспоненциальных зависимостей вида (4) или (5).

Оценка уловистости разноглубинных тралов

Рассмотрим, в качестве примера, особенности влияния некоторых показателей лова на вероятность ухода рыбы из зоны облова разноглубинного трала различными путями и на величину промыслового усилия. Для этой цели используем уточненные выражения для вероятности ухода, входящие в математические модели производительности разноглубинного тралового лова [3, 4].

Вероятность ухода рыбы из предустьевого пространства трала зависит от размеров устья трала Fy ; дальности реакции на элементы трала Ьр ; степени подвижности рыбы, которая характеризуется коэффициентом степени подвижности кп, скоростным коэффициентом ку; критической скорости рыбы Укр . Величину коэффициента рпу (/р), характеризующего уход рыбы заданного размера /р из этой зоны, в диапазоне скорости траления 2-3 м/с определяют по формуле

Рпу

Выражение (7) учитывает, что в условиях зрительной ориентации разноглубинный трал с площадью устья меньше 200-250 м2 практически не ловит достаточно подвижную рыбу, а при больших размерах устья уход рыбы из предустьевого пространства невелик.

Общая вероятность рпу ухода из предустьевого пространства рыб любых размеров

¥

о

При скорости траления, близкой к оптимальной, и площади устья трала более 1 500-2 ООО м2, что характерно для разноглубинного тралового лова с крупнотоннажных судов, уход рыбы из предустьевого пространства обычно не превышает 8-10 %. Соответственно, в таких условиях невелико влияние биологических показателей на вероятность ухода рыбы из предустьевого пространства трала.

По мере уменьшения скорости траления и площади устья трала вероятность ухода рыбы возрастает. Когда хотя бы один из этих показателей достигает критического значения (например, нулевой скорости траления), практически вся рыба уходит из предустьевого пространства трала. При этом резко возрастает значение биологических показателей, и прежде всего критической скорости и степени подвижности рыбы.

На рис. 1 для лова ставриды в районе Юго-Восточной Атлантики (ЮВА) приведена зависимость вероятности ухода рыбы из предустьевого пространства трала от скорости траления Утр при различной степени подвижности рыбы.

0,4

0,8

1,2 Утр, м/с

Рис. 1. Зависимость вероятности ухода ставриды в ЮВА из предустьевого пространства трала от скорости траления Утр при различной степени подвижности рыбы:

1 - малоподвижная; 2 - средней подвижности; 3 - подвижная

Обратный выход рыбы через устье трала при дневном и сумеречном световом режиме на глубине лова зависит в основном от отношения скорости траления V к критической скорости

рыбы Укр. В меньшей степени вероятность ухода в условиях зрительной ориентации зависит

от площади устья трала, дальности реакции на элементы трала и степени подвижности рыбы. Вероятность обратного выхода рыбы длиной 1р равна:

,(/) = ехр

0,Щ,

3 2______________________-____-____________________

І

- -Мр ехр[- к

/ /р

Мр { - ехр[- К ру/ £р Г

0

где Ые - номинальная мощность главного двигателя судна; ітх - горизонтальное раскрытие трала; іту - вертикальное раскрытие трала; - площадь сопротивления нитевидных материалов обо-

лочки трала; ^ф, - фиктивная площадь оболочки трала; ку - коэффициент пропорциональности между скоростью и длиной рыбы.

Если известна вероятность ухода рыбы из трала каждого размера ру (/р) и плотность

распределения размерного состава рыб g (і), попадающих в трал, то общая вероятность обратного выхода рыбы из трала

¥

0

При отношении V /Укр, близком к оптимальному (0,9-0,95), уход рыбы через устье трала невелик или отсутствует совершенно. При отношении V /V, равном 0,7-0,8, уход может достигать 50 % и более, а при нулевой скорости из трала уходит вся рыба.

На рис. 2 показан характер зависимости вероятности обратного выхода рыбы через устье разноглубинного трала в функции отношения V / Vкр .

Рис. 2. Характер зависимости вероятности ру обратного выхода ставриды в ЮВА через устье разноглубинного трала от отношения скорости траления Утр к критической скорости рыбы Укр в различных условиях лова

Вероятность ухода рыбы через крупноячейную оболочку трала в наибольшей степени зависит от затененности оболочки трала, скорости траления, степени подвижности рыбы и дальности реакции рыбы на элементы трала. Наиболее велика вероятность ухода рыбы через оболочку трала, когда зрительная ориентация отсутствует, при лове в любое время малоподвижных и мелких рыб, когда рыба наиболее легко просеивается или выжимается через оболочку. Уход рыбы может быть большим при малой затененности оболочки веревочно-канатными элементами, когда не вся плоскость оболочки перекрыта эффективно действующим гидродинамическим полем оболочки.

Например, вероятность ухода рыбы через крупноячейную оболочку разноглубинного трала в зависимости от отношения максимальной скорости плавания рыбы Ур к скорости траления

Ут, дальности видимости оболочки £в, размера ячеи оболочки А и для углов атаки оболочки передней части тралов 8-12° равна:

Роб = 1-

V

1 - е

~{2Ьв +0,б)|е-

т /

где ау - эмпирический коэффициент.

На рис. 3, в соответствии с выражением (11), показаны графики зависимости роб от отношения скорости рыбы к скорости траления для различных размеров ячеи оболочки.

В отличие от других составляющих коэффициента уловистости, вероятность ухода через ячеи тралового мешка легко регулировать, например, изменением размера ячеи, и задача состоит прежде всего в том, чтобы обеспечить минимальный уход рыбы промысловых размеров при допустимом прилове рыб непромысловых размеров.

В общем случае вероятность ухода рыбы через ячеи тралового мешка определяют по формуле

Рм = 1 — | Я м (I )$ (IК

где ям (I) - функция плотности распределения размерного состава рыб, попадающих в траловый мешок; £(I) - функция кривой селективности для сетного мешка с внутренним размером ячеи А .

0,75

0,5

0,25

1

Г' N

3  — ч N ' ^ * 1 ч \ \ х ^. 'ч

.РЦц, I - “ з

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1 V /V

у тр' г кр

Рис. 3. Зависимость вероятности роб ухода ставриды в ЮВА через оболочку передней части разноглубинного трала от отношения скорости траления Утр к критической скорости рыбы Укр . Размер ячеи оболочки, м; 1 - 10; 2 - 20; 3 - 30; 4 - 40

оо

0

Р

0

Используя в (12) в качестве соответствующих пределов интегрирования промысловую меру на рыбу 1нп, можно получить формулы для вероятности ухода из тралового мешка рыбы непромысловых и промысловых размеров.

Расчеты показывают, что увеличение промысловой меры на рыбу приводит к увеличению доли непромысловых размеров в облавливаемых скоплениях и, соответственно, к уменьшению в улове рыб промысловых размеров. Кроме того, при увеличении промысловой меры на рыбу необходимо увеличивать размер ячеи, чтобы обеспечить прилов рыб непромысловых размеров не больше заданного. Это также приводит к повышению вероятности ухода рыбы из тралового мешка. Как показывают расчеты, увеличение промысловой меры на рыбу всего на один сантиметр иногда приводит к увеличению вероятности ухода рыбы на 50 % и более (рис. 4).

Чем меньше допустимый прилов рыб непромысловых размеров, тем больше уход через ячеи тралового мешка рыб промысловых размеров, а выбор размера ячеи становится менее определенным

часто приводит к уходу из тралового мешка до 50-60 % рыб промысловых размеров, и лов рыбы становится практически нецелесообразным. Особенно часто это возможно при одновременном завышении промысловой меры на рыбу и занижении допустимого прилова рыб непромысловых размеров.

- Рм

0,75

0,50

0,25

60 70 80 90 А, мм

Рис. 4. Зависимость вероятности рм ухода скумбрии в ЮВА

через ячею тралового мешка от размера ячеи А для рыб промысловых размеров-

и рыб непромысловых размеров-------. Промысловая мера на рыбу, см: 1 - 33; 2 - 34; 3 - 35

Увеличение количества крупных рыб в облавливаемых скоплениях в общем приводит к снижению вероятности ухода рыбы из тралового мешка. Влияние вероятности ухода от размерного состава облавливаемых скоплений в некоторой степени эквивалентно уменьшению промысловой меры на рыбу.

На вероятность ухода рыбы из тралового мешка влияет не только сдвиг кривой размерного состава вправо или влево, но и ширина диапазона размерного состава. Чем он шире, тем меньше, при прочих равных условиях, вероятность ухода. Когда он узок, общий уход рыбы может быть 50 % и более при прилове рыб непромысловых размеров 5-8 %.

Значительное влияние на вероятность ухода из тралового мешка оказывает величина улова, который в большой степени зависит от концентрации рыбы в водоеме. С увеличением улова возрастает доля рыб, которые не подвергаются селективному действию ячеи.

При разовых уловах более 20-25 т доля таких рыб может достигать 40-50 %. Это приводит к снижению вероятности ухода рыбы из тралового мешка на 20-30 %, в том числе рыб непромысловых размеров.

Вероятность ухода рыбы из тралового мешка рыб промысловых размеров при допустимых значениях прилова рыб непромысловых размеров (5-10 %), обоснованно выбранных размере ячеи и промысловой мере на рыбу, составляет в основном 10-30 %. При несоблюдении этих условий уход рыбы промысловых размеров из тралового мешка может достигать 50 % и более.

Обобщая данные о вероятности ухода рыбы из зоны облова разноглубинных тралов, можно заключить, что при значениях параметров устья тралов, скорости траления, характеристик оболочки передней части тралов, размера ячеи в траловом мешке, допустимого прилова рыб непромысловых размеров и промысловой меры на рыбу, близких к оптимальным, коэффициент уловистости разноглубинных тралов обычно располагается в диапазоне от 0,3 до 0,5.

При существенном нарушении оптимальности одного или нескольких из перечисленных показателей коэффициент уловистости снижается до 0,1-0,15. В наиболее благоприятных условиях коэффициент уловистости может достигать 0,60-0,65.

Из-за ошибки наведения тралов часто облавливается лишь часть скопления, например по высоте, и снижение производительности лова по этой причине можно увязать со снижением уловистости трала в среднем на 10-20 %, а при больших ошибках наведения - до 50 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мельников К. А. Новая система показателей промыслового усилия для управления процессами лова рыбы // Материалы Междунар. конф. «Перспективы международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна». - Астрахань: Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2005. - С. 34-38.

2. Мельников К. А. Особенности определения промыслового усилия тралов и кошельковых неводов в задачах управления ловом и запасами промысловых рыб // Материалы семинара «Совершенствование лова и управления запасами промысловых рыб». - Астрахань: Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2006. - С. 41-45.

3. Мельников В. Н. Качество, надежность и работоспособность орудий промышленного рыболовства. -М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1982. - 264 с.

4. Мельников В. Н. Биотехническое обоснование показателей орудий и способов промышленного рыболовства. - М.: Пищ. пром-сть, 1979. - 375 с.

Статья поступила в редакцию 17.02.2011

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Мельников Кирилл Александрович - Астраханский государственный технический университет; аспирант кафедры «Промышленное рыболовство»; kirillmv@rambler.ru.

Melnikov Kirill Aleksandrovich - Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Industrial Fishery"; kirillmv@rambler.ru.