Ridicări batimetrice pe suprafața lacului Cătușa din Galați

Abstract.

Tehnica single-beam este una dintre cele mai accesibile și utilizate metode de măsurare a adâncimilor pe suprafața unui lac, râu sau pentru utilizarea în alte proiecte batimetrice. Hidrologiștii și managerii resurselor de apă folosesc hărțile batimetrice și modelele batimetrice pentru calculul volumelor de apă a unui lac sau acumulări de apă. Studiul efectuat prezintă o metodă eficientă de a crea hărți batimetrice, folosind un sonar single-beam combinat cu un sistem de poziționare globală. Pentru realizarea scopului principal al lucrării au fost utilizate un echipament de măsurare a adâncimilor SonarMite și un GNSS SOUTH 82V. Pentru interpolarea datelor au fost utilizate mai multe metode și aplicată acea cu factor R2 cel mai mare. Generarea hărților batimetrice pe lacul Cătușa a fost realizată cu pachetul ArcGis. Rezultatele au fost scoase în evidență în funcție de importanța și calitatea acestora. Hărțile batimetrice, în general, sunt utile pentru calculul și evaluarea volumetrică a lacurilor, determinarea suprafețelor acoperite cu apă cât și pentru determinări ecologice subacvative.

INTRODUCERE

La momentul actual apa reprezintă cea mai importantă resursă natural. Aceasta este esențială pentru agricultură, industrie și sănătatea oamenilor. Astfel, apa devine o resursă care trebuie administrate correct. Există multe studii pentru determinarea calității apei, temperaturii globale a acesteia, salinității, măsurători volumetrice asupra lacurilor, masurători ale adâncimilor pentru dragaj, crearea de hărți batimetrice ale râurilor, lacurilor sau canalelor etc.

Adâncimile de obicei sunt măsurate cu ajutorul sonarelor de tip single-beam sau multi-beam. Sonarele de tip single-beam reprezintă încă un instrument cel mai utilizat, atât din punct de vedere financiar cât și accesibilitatea acestuia. Utilizarea acestuia permite generarea unor rezultate foarte bune, atâta timp cât aceasta unealtă este manipulată correct, într-un proiect bine planificat [1]. Valorile determinate prin tehnica single beam constau în măsurarea timpului parcurs a impulsului acustic generat, de la suprafață la sol și inapoi [2]. În figura 1 este reprezentată distanța măsurată (D) în cazul măsurătorilor cu sonar single-beam.

Fig. 1. Adâncimi măsurate cu sonar single-beam

Adâncimea corectată pentru suprafața de referință a apei este exprimată prin următoarea formulă generală:

d=1/2 (v*t)+k+d_r,

unde:

d = adâncime corectată

v = viteza medie a sunetului prin apă

t = distanța între traductor și suprafața terenului sub nivelul apei

k = constanta de index a sistemului

dr = distanta între suprafața de referință a apei și transducer

Cel mai important factor în măsurătorile batimetrice de tip single-beam o reprezintă viteza sunetului în apă. Acest element critic poate varia de la 1400 la 1500m/s. Temperatura și salinitatea pot modifica semnificativ această valoare. O schimbare de temperatură de 50C poate modifica viteza sunetului prin apă cu 20m/s sau adancimea cu 25cm la 15 m adâncime.

Rezoluția spațială a datelor colectate în teren cu ajutorul echipamentului single-beam este influențată de 3 factori: caracteristicile senzorului utilizat, adancimea măsurată și forma liniilor de sondaj efectuate. Sonarele pot varia funcție de frecvența pulsului, rata de înregistrare a traductorului și lungimea de undă a impulsului [3].

ZONA DE STUDIU

Obiectivul principal a proiectului de batimetrie realizat este crearea modelului digital de elevație a suprafeței terenului sub nivelul apei a lacului Cătușa, cât și calculul volumului de apă a acestuia, la cota suprafeței apei în ziua măsurătorilor (figura 2). Lacul Cătușa reprezintă o resursă importantă pentru Combinatul Siderurgic din Galați. Lacul este situat în partea de vest a orașului Galați. Acesta reprezintă o acumulare de apă de tip tunel cu o lungime aproximativă de 2100 m (nord-sud) și maximum 225m în lățime. Suprafața maximă a lacului la cota apei 6.28 m față de nivelul Mării Negre (punct zero fundamental Constanța) este de aproximativ 36 ha.

Fig. 2. Zona de studiu - Lacul Cătușa

METODE ȘI MATERIALE

Pentru a atinge scopul principal a acestui studiu de caz, a fost utilizată o combinație între măsurătorile topografice și măsurătorile adâncimilor cu sonar single-beam. Determinarea poziționării punctelor a fost efectuată cu ajutorul unui GNSS în timp real. Utilizând setările avansate ale programului CarlsonCE au fost utilizate concomitent sistemul de poziționare globală South 82V și sonarul single-beam SonarMite V3 [4]. Aceasta a făcut posibilă înregistrarea directă a cotelor suprafeței fundului a lacului. Toate instrumentele au fost montate pe o platformă mobilă - o barca gonflabilă, iar înregistrările au fost memorate în carnetul de teren (figura 2).