Manual On Hydrography

**Mohamed Hashem** · 05-15-2009, 12:51 AM

بسم الله الرحمن الرحيم

أعزائي .. كما وعدناكم نستكمل فى هذه المقالة – وهى الثامنة - موضوع أخطاء القياس فى الـ SBES
وبرغم أنها خارج عن نطاق مانيوال الهيدروغرافيا إلا أننا - كما أوضحنا سابقا - رأينا ضرورة
شرحها لتكتمل الفائدة ونستطيع أن نكمل بعد ذلك مع المانيوال فى موضوع الـ Multi-Beam Echo Sounder إن شاء الله

The Limitations of a Single-Beam Depth Sounder

من مميزاته أن أجهزته تتميز برخص ثمنها نسبيا وبسيطة التركيب وسهلة الاستخدام نسبيا ولكن من عيوبه انه غير ملائم للمساحة الباثيمترية التى تتم لمسطحات مائية شاسعة ولهذا الغرض يناسب الـ MBES أكثر تلك الأعمال خصوصا إذا كان المطلوب مسح تلك المساحات الواسعة بدقة عالية لبيان طبوغرافية القاع الحقيقية وبدون إهدار وقت طويل فى خطوط مسح كثيرة
وكما سترى فان الـ SBES يفشل فى هذه النقطة والسؤال الآن عندما نستخدم SBES أين القاع ؟
فى الباثيمترى نفترض أن قياس العمق يتم فى نفس الوقت الذى تنطلق عنده النبضة تحت السفينة
ليس هذا فحسب بل نفترض أيضا أن قراءة العمق تأتى من نقطة وحيدة على القاع تقع أسفل مذبذب السفينة مباشرة ولكن إذا نظرنا للصورة التالية

نجد فيها القاع يظهر بشكله الحقيقى المتعرج : فأول نبضه مرتدة من القاع ترتد من نقطة لا توجد تحت السفينة وإنما خلفها حيث أن المسافة المائلة أقل ولا تعبر عن العمق والسبب فى ذلك أن النبضة تنطلق من المذبذب فى جميع الاتجاهات على شكل نصف كره مركزها المذبذب وفى هذا الوضع لا يمكن للمساح أن يعرف من أين ارتدت النبضة

Pings from the single-beam echo sounder, which spread out spherically from the sonar— equally in all directions— strike the bottom first at this point. There is no way for an operator on the survey vessel to know that the first return echo is not from the bottom directly below. This situation will produce an inaccurate measurement of the depth at this location

ويتعامل الـ SBES مع تلك المشكلة بتعديل فى التصميم عن طريق توجيه النبضة فى شكل شعاع ضيق وهنا تظهر المشكلة الأخرى أننا بهذا التصميم نقيس العمق كما ذكرنا عند نقطة وحيدة تحت السفينة وهو ما يظهر فى الصورة التالية

فعلى سبيل المثال لو كان تردد المذبذب 12 كيلوهرتز فسينتج شعاع مخروطى زاوية رأسه 30 درجة عندها يقيس العمق عند قاعدته التى سيبلغ قطرها 25 سم فقط ..!! أى أن قياس العمق يحصل لنقاط محدودة الاتساع و يهمل المساحات فيما بينها فإذا رجعنا إلى الصورة المرفقة رقم 2 سنجد أنه من التسجيلات التى تمت على سبيل دراسة هذه الظاهرة تبين أن القاع يوجد فى مكان ما خلال زاوية رأس المخروط والمدى المحسوب وحتى هذه المنطقة تعتمد مساحتها على العمق نفسه فكلما زاد المسافة التى تسيرها النبضة كلما زادت المساحة التى يغطيها الشعاع الخارج من المذبذب وبشكل عام تتناسب تلك المساحة مع زاوية رأس مخروط الشعاع ومربع العمق
فى الحقيقة هناك العديد من العوامل التى تؤدى إلى الحصول على قياسات خاطئة للأعماق يمكن تصنيفها كالتالى :
أخطاء قياس الأعماق : مثل أثر اختلاف سرعة الصوت فى الماء
أسباب طبيعية: كأسراب الأسماك وطبيعة القاع الخ التى تسبب ما يسمى الأصداء الزائفة False Echo
أخطاء ذاتية للقياس : مثل سرعة السفينة وأثر الأمواج
وقد وجدت أكثر المراجع والكتب التى تناولت هذا الموضوع بشكل منسق هو كتاب الدكتور رفعت رشاد ولذا اسمحوا لى بنقل تلك الفقرات من كتابه الأقمار الصناعية والملاحة الإلكترونية .. وقد قمت بتلخيصها وإدخال بعض التعديلات لتتناسب وسياق الموضوع
أخطاء قياس الأعماق: Echo Sounding Measurement Error
من الضرورى قبل إجراء عمليات جس الأعماق أن نقوم بمعايرة الأجهزة المستخدمة بعد تثبيت المذبذبات فى أماكنها وبعد وضع باقى المعدات والوحدات فى أماكنها

خطأ المؤشر index error
عندما لا ينطبق صفر التدريج مع خط الإرسال يكون ذلك بسبب :

تأخر بيان النبضة المرسلة على وحدة البيان
ضبط تركيب رولات ورق التسجيل

وفى حقيقة الأمر فإن عملية تحديد نقطة الإرسال والاستقبال تكون صعبه لأنه عندما يطلق المذبذب الطاقة الصوتية فإن جزء من هذه الطاقة ينتقل إلى جهاز الاستقبال بطريقتين الأولى سريعه من خلال حديد بدن السفينة والثانية خلال المياه المجاورة لكل من المذبذب والمستقبل فى حين أن ارتداد النبضة من القاع يولد خط الأعماق هذا يعنى أن دائرة الاستقبال تنشط وتتسبب فى إظهار أصداء العمق قبل وصول الطاقة الفعلية المرتدة من القاع وهنا يجب معايرة الجهاز قبل العمل بحيث نأخذ فى الحسبان مقدار الغاطس ( الذى هو عمق المذبذب فى المياه ) وذلك حتى يكون العمق المسجل هو العمق من سطح البحر وحتى القاع ويستخدم لذلك قائم المعايرة calibration check bar
استخدام قائم الاختبار من أفضل الطرق للتصحيح فى أعمال المساحة حيث يعطى نتائج مباشرة لقيم التصحيح تضاف أو تطرح مباشرة على قراءات جهاز التسجيل للأعماق وتستغرق العملية من 10 دقائق إلى ساعة ولكنها تعطى فى النهاية نتائج مضمونة ويراعى أن يكون البحر هادئاً والعمق أكبر من 30 متر
ويتكون قائم الاختبار من قطاع معدنى ( دائرى أو مستطيل ) يبطن سطحه الداخلى بالإسفنج أو الفلين الصناعى بسمك 1.5 سم وذلك يمثل عاكس جيد للموجات الصوتية وقد يكون عرض القائم مساوياً لعرض القارب المستخدم كما يجب أن يكون سمكه كبير حتى لا ينحنى أثناء تعليقه ويتم إنزاله إلى عمق معلوم تحت المذبذب ويفضل أن تكون حبال الإنزال من السلك الصلب حتى لا تتعرض للشد وزيادة الطول
خطوات العمل :
1. شغل جهاز الجس لمدة 10 دقائق قبل إنزال القائم فى الماء يجب ضمان عدم حركة السفينة أو المركب ويفضل أن يكون العمق أكبر من 30م وحاله البحر ساكن هادئ
2. ننزل القائم مسافة 15م أسفل المذبذب ونسجل الأعماق على ورق التسجيل
3. ننزل القائم 5 أمتار ونكرر التسجيل
4. نضيف قيمة الخطأ الجانبى إن وجد

وجدير بالذكر أن باستخدام قائم الاختبار يمكن تلافى الأخطاء العشوائية وخطأ المؤشر وخطأ سرعة دوران الموتور وتصحيح اختلاف سرعة انتشار الصوت فى الماء انظر الصورة التالية

وسيكون شكل ورق التسجيل كما بالشكل التالى

إنخفاض الحركة settlement & squat
يتسبب تغير حالة قارب المسح من السكون للحركة فيما يسمى Settlement ، كما يتسبب تغير سرعته إلى انخفاض مستوى الماء تحت السفينة أو ما يسمى Squatراجع الشكل التالى

ويتوقف هذا التأثير على العمق أسفل السفينة وشكل البدن وسرعة السفينة فى الماء ولكنه لا يغير من مقدار الغاطس بل يتسبب فى ظهور الأعماق المسجلة أقل من العمق الحقيقى لمستوى سطح الماء
هذا التأثير يكون ذا قيمة إذا كان العمق أقل من 7 أضعاف الغاطس : فبفرض أن الغاطس 2 متر فإن تأثير الانخفاض يظهر عندما يكون العمق 14 متر
ويزداد هذا التأثير كلما قل مقدار العمق وهنا يفضل تثبيت المذبذب قرب نقطة التعادل أو مركز الدرفلة الطولية أو العرضية ..... وللحديث بقية .. تابعونا