A Magyar Hidrológiai Társaság XIX. Országos Vándorgyűlése II. kötet (Gyula, 2001. július 4-5.)

8. SZEKCIÓ: INFORMATIKAI ELJÁRÁSOK ALKALMAZÁSA A VÍZGAZDÁLKODÁSBAN - Prónay Zsolt–Törös Endre: Szonár mérések hidrogeológiai alkalmazásai

SZONÁR MÉRÉSEK HIDROGEOLÓGIAI ALKALMAZÁSAI PRÓNAY ZSOLT, TŐRÖS ENDRE EÖTVÖS LORÁND GEOFIZIKAI INTÉZET (ELGI) A digitális adatrögzítés és a GPS-es navigációs lehetőségek elterjedése jelentősen előrevitték a vízben, vagy vízfelszínen végzett geofizikai kutatásokat az elmúlt időszakban. A leggyakrabban alkalmazott vízi geofizikai módszerek többnyire a már rutinszerűen végzett szárazföldiek változtatás nélküli adaptációi, mások a speciális vízi környezetet figyelembe vevő fejlesztések eredményeképpen váltak önálló módszerré. Ez utóbbi kategóriába tartoznak a szonár mérések is. Az ELGI-ben a részben jelentős múltra visszatekintő szárazföldi szeizmikus mérések és a mérnöki alkalmazásokban viszonylag új ú.n. NDT (Non Destructive Testing) akusztikus, vagy ultrahangos anyagvizsgálati módszerek terén elért kutatási eredmények adták az alapját és ösztönöztek a vízen végzett kísérletek lefolytatására. A kísérleteket a környezetállapot felmérés projekt keretében a Balatonon, a Velencei- tavon, a Dunán valós feladatok követték, ezekből válogattunk néhányat az alábbiakban. A SZONÁR MÉRÉSEK FIZIKAI ALAPJAI A szonár legelterjedtebb alkalmazási módja az egyszerű távolságmérés. Az adóból kibocsájtott nagyfrekvenciás impulzus alig csillapodó longitudinális hullámként terjed a vízben, majd ha akusztikus impedanciában (az anyag sűrűsége és a benne terjedő hullám sebességének szorzata) jelentős kontraszttal bíró objektummal találkozik, onnan a jel egy része visszaverődik és a vevőbe jutva az adó-tárgy távolsággal arányos terjedési idő függvényében leképezi az objektumnak azt a pontját ahonnan reflektálódott. A jelenség lefolyása igen gyors, ráadásul a mérés teljesen automatizálható, a sok leképezett pont felületté áll össze. A jel egy része az új közegbe belép, továbbhaladva ismét reflektálódhat, ami újabb felület leképezését teszi lehetővé. Mivel a vízben a látható fény tartományába eső tájékozási lehetőségek eléggé korlátozottak, a szonár a víz alatti „látás" egyik fontos eszköze. Több felület kutatásának a rugalmas energia csillapodása szab határt a különböző rétegekben, ahogy azt az 1. ábrán konstans frekvenciára bemutatjuk. A behatolás függ az alkalmazott mérési frekvenciától, ami szonár esetben a néhányszor száz Hztől a MHz-es tartományig terjedhet. A nagyobb frekvencia kevésbé hatol be az anyagokba, de hullámtani okok miatt jobb felbontást ad, mint a kis frekvenciás jel. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy az egyes adó-objektum távolságokat és ezáltal a geológiai határfelületet pontosabban tudjuk megmérni, illetve az egymáshoz közel lévő felületek (vékonyabb rétegek) is leképezhetők általa. A mérési frekvencia és a várható behatolás közötti összefüggés közel lineáris [1,2]. Adott frekvencián a csillapodás, így a behatolás is a szemcseméret függvénye, de az összefüggés nem lineáris. A frekvencia növekedésével a csillapodás 0,1 mm-es szemcsenagyságig növekszik, majd nagyobb szemcsenagyságokra csökken [3] Ezek az adatok a tengeri alkalmazások szakirodalmából származnak, mivel a vízzel telített kis szemcseméretű folyóvízi vagy tavi üledékekre elvétve találunk adatokat. 725