25 března roku 2015 bylo provedeno průzkum Matičního jezera v Pardubicích.
Výhled na Matiční jezero
Účelem geofyzikálních měření je výpočet objemu technogenného náplavu, který tvoří horní část minerální vrstvy Matičního jezera v Pardubicích v České republice.
Pro splnění tohoto úkolu bylo provedeno GPR plošné skenovaní na síti profilů. Celkem bylo získáno15 příčných profilů a jeden podélný profil v délce 13 až 106 metrů. Celková délka profilů- 740 běžných metrů.
Výkres profilů
Skenování probíhalo pomocí geologického radaru „Oko-2″s anténní jednotkou AB-250 s centrální frekvencí 250 MHz, v paralelní síti profilů
Instalace GPR na lodi
Použítá anténní jednotka AB-250 nabízí rozlišení 0.2 m a hloubku průzkumu až do 6 m. Anténní jednotka byla umístěná v plastové lodi. V téže lodí byl i operátor. Průzkum byl proveden v kontinuálním režimu. Vázání profilů bylo provedeno pomocí kompaktního GPS přijímače GARMIN MAP76 (WGS-84, UTM).
Řízení přístroje a nahrávání informací bylo provedeno pomocí počítače.
- Parametry měření:
- Krok sondování – 5 cm;
- Doba registrace – 400 ns;
- Stack – 8.
Výsledkem georadarového skenování jsou časové úseky nahráné metodou různé hustoty. Horizontálně je naznačená vzdálenost v metrech, vertikálně – doba pohybu odražených elektromagnetických vln v nanosekundách.
Podstata zpracování georadarových dat spočívá především ve výběru užitečného signálu a potlačení šumu a poruch v pozadí pomocí různých technik.
Zpracování dat GPR bylo provedeno v programu „GeoScan-32. V procesu byly použít následující postupy:
- korekce stupnice a délky profilu;
- nastavení parametrů antény (pro kontrastní záznam po celé délce);
- nastavení parametrů vizualizace dat;
- odečtení průměrné hodnoty (odstranění přímého signálu nebo přímé vlny)
- filtrace pásem (zlepšení poměru signál/šum).
Účelem interpretace dat georadarového skenování je převedení základní informace do uceleného obrazu, který znázorňuje způsob ukládání konstrukčních vrstev a ostatních objektů.
V procesu interpretace byly použity následujicí body:
- určení odrážejících povrchů. Dosavadní zkušenosti ukázaly, že osy pozorování jsou obvykle vázané na hranice různorodných vrstev.
- lokalizace objektů a anomálních zón.
- určení hloubky pomocí informace o době pohybu elektromagnetické vlny.
Pro výpočet hloubky uložení odrážejících povrchů je třeba určit hodnoty dielektrické propustností (e), nebo rychlosti šíření vln (V, cm/ns) v izolovaném areálu.
Alokované reflexe ze dna Matičního jezera, stejně jako z podeševy bahno.
Radarogramy identifikovaly následující konstrukční vrstvy:
- vrstva – voda (ε = 81)
2 vrstva – bahno.
Na základě údajů z referenčních zdrojů bylo zjištěno, že hodnota dielektrické propustností pro danou vrstvu je 60. Přesná definice rychlosti elektromagnetické vlny ve vrstvě je umožněná při práci se studní nebo z jiných dat o hustotě bahna. V tloušťcé bahna jsou označeny odrážející hranice různých stupnů hustoty. Základní půdou se pravděpodobné představila hlína. Tento závěr je důsledkem silného tlumení elektromagnetického signálu ve spodní části úseku.
Pro výpočet dnešního objemu bahna, který tvoří horní část úseku minerálního základu Matičního jezera, byl vybrán následující postup:
- Stanovení hloubky horního a dolního sedimentů;
- Digitalizace měření podle profilů pozorování, v kroku 0,5 m;
- Rekonstrukce povrchu bahna;
- Rekonstrukce podlahy bahna;
- Vypočet objemu bahna pomocí moderních matematických přístrojů programu Surfer 9.
- Vytvoření 3D modelů pomocí softwaru Voxler.
Dle výkladu výsledků radarogramu výška vodní vrstvy v severní části nádrže dosahuje 0,8 m. V centralní časti jezera ona se zvýšuje na 1,2. – 1.3 m. Nejhlubší místa se vyskytují podél severovýchodního břehu jezera, nejmělčí – podél jihozápadního břehu.
Výška vrstvy bahna k dnešnímu dni je v rozmezí 0,8 m – 1,2 m. Nejtenčí vrstva bahna je zaznamenána podél jihozápadního pobřeží a je 0,4m – 0,7 m. Ve střední částí jezera bylo zaznamenáno zvýšení vrstvy bahna do 1 -1,2 m. Podél severovýchodního břehu je označena oblast 4 – 10 m, kde je podlaha vrstvy bahna v hloubce 2-2,4 metru od povrchu vody. Tím pádem se vrstva bahna na označeném místě se zvýšila na 1,5 m.
Profil na severní části jezera
Profil na centrální části jezera.
Výsledkem toho je spravována mapa hloubky bahna, a mapa povrchu dolní části vrstvy bahna.
Mapa hloubky k povrchu aktuálního bahna
Mapa hloubky ke spodní části aktuálního bahna
Další výpočet je realizovan pomocí matematických nástrojů a programu Surfer 9. Byl vypočítán objem bahna, který dosáhl 6662 m3. Při nastavování vlastností vrstvy bahna (například, podle informace z vrtů), chyba v určení objemu bahna nepřesahuje 7%. Pomocí programu Voxler byl vytvořen 3D model zkoumané plochy jezera, který názorně ukazuje změny v topografii povrchu dna nádrže a spódku vrstvy bahna.
3D model testovánou oblasti jezera
Závěry
Podle výkladu výsledků radarogramu se došlo k následujícím závěrům:
– Maximální hloubka jezera dosahuje 1,2 m.
– Maximální síla vrstvy bahna je zaznamenána podél severovýchodního břehu Matičního jezera a je 1,2-1,5 m.
– Objem bahna je 6662 m3.