Metody identyfikacji nieczystości dna morskiego

Metody identyfikacji nieczystości dna morskiego

Wprowadzenie.

Podstawę dotychczasowego stanu naszej wiedzy o dnie Bałtyku stanowią przede wszystkim informacje uzyskane z badań wykonanych w rozproszonych punktach, z uzupełniającymi jedynie ciągłymi rejestracjami - prowadzonymi zresztą dla specjalistycznych, często odrębnych zadań. Zastosowanie nowoczesnych technik i metod badawczych, wdrożonych w ostatniej dekadzie, umożliwia obecnie dokonywanie szczegółowego i dokładnego rozpoznania charakteru dna morskiego z użyciem zintegrowanego systemu rejestracji hydroakustycznych.

Odnosi się to również do identyfikacji różnego rodzaju nieczystości występujących na dnie i/lub płytko pod powierzchnią dna. Konieczne jest więc pilne dokonanie szczegółowej inwentaryzacji obiektów (wraków, militariów, pojemników z chemikaliami czy zbiorników z ropą) mogących stanowić różnorodne zagrożenia, między innymi dla:

  • rybołówstwa (związane z rwaniem sieci na przeszkodach, ginięciem ryb w resztkach sieci oplatających przeszkody, możliwością wyciągnięcia w sieciach niebezpiecznych materiałów itp.)
  • bezpieczeństwa żeglugi i turystyki (wynikające, oprócz typowych przeszkód nawigacyjnych, także z możliwością pobrania z dna - np. kotwicą, czy wyrzucenia na plażę niebezpiecznych materiałów)
  • prowadzenia prac inżynieryjnych na dnie ( pogłębianie, eksploatacja surowców, kładzenie kabli, wznoszenie konstrukcji itp.) .
  • czystości wód oraz osadów dna i plaży (wskazując miejsce i rodzaj potencjalnych czy aktualnych źródeł zanieczyszczeń i skażeń).

Przeprowadzenie właściwej identyfikacji obiektów na dnie wymaga:

  • przeglądowego, systematycznego rozpoznania dna, wraz z ewentualną weryfikacją położeń obiektów znanych już uprzednio
  • wskazania rejonów wymagających przeprowadzenia szczegółowego rozpoznania dna
  • szczegółowej inwentaryzacji obiektów w obrębie wskazanych rejonów
  • prowadzenia monitoringu dna (dla określenia możliwych zmian dna i obiektów, związanych z czynnikami naturalnymi (np. erozją dna) oraz antropogenicznymi ( np. wleczenie kotwic, kładzenie kabla, dragowanie itp.) czy wywołanych procesami zachodzącymi w „obiektach" pod wpływem różnorodnych czynników (np. korozja beczek z paliwem)

2. Metodyka identyfikacji obiektów na dnie

Pierwszą i podstawową sprawą jest zapewnienie precyzyjnej i jednolitej lokalizacji obiektu. Zapewnia to (por. fig. 1-7) stosowanie :

  1. właściwego systemu satelitarnego pozycjonowania (DGPS) jednostki prowadzącej badania,
  2. systemu nawigacji podwodnej, dającego dokładne położenie holowanej aparatury,
  3. metod rejestracji o odpowiedniej dokładności (rozdzielczości),
  4. cyfrowych systemów zbierania, obróbki i przetwarzania danych (np. system CODA)

Przeglądową, systematyczna rejestrację dna dogodnie jest prowadzić z użyciem:

  1. sonara bocznego wysokiej rozdzielczości, dostosowanego do płytkowodnych akwenów (np. WESMAR SHD-700SS - 307 kHz),
  2. stowarzyszonego z równoczesnym profilowaniem echosondażowym (np. Echosonda DESO 15 - częstotliwość 210 kHz),
  3. z uzupełniającym rozpoznaniem budowy dna profilografem dennym (Subbotom Profiler ORETECH 3010-S - częstotliwość od 3,5 do 7 kHz), dającym informacje o budowie dna do głębokości ca 10-20 m pod poziom dna.

W wyniku otrzymać możemy przeglądową mapę powierzchni dna z znaczonym położeniem poszczególnych obiektów (fig. 1).

Szczegółowe badania poszczególnych obiektów (czy rejonów ich występowania) wykrytych w badaniach przeglądowych, prowadzone są z użyciem:

  1. sondy wielowiązkowej (np. typu SEABAT 9001 - częstotliwość 455 kHz)), dającej możliwość otrzymania precyzyjnego planu batymetrycznego obiektu (fig. 2), także trójwymiarowego (fig. 3),
  2. sonara bocznego (fig. 4),
  3. profilografu dennego (fig. 5),
  4. systemu ciągłej rejestracji obrazu TV (np. ROV SEAEYE 600DT) (fig. 6),
  5. ewentualnej, bezpośredniej obserwacji i pomiarów metodą swobodnego nurkowania
  6. określenia in situ wybranych cech chemicznych i fizycznych wody i osadu (sonda CTD, penetrometr) oraz pobór prób osadów (fig. 7) i wody,
  7. magnetometru protonowego.

3. Podsumowanie

Przedstawiona metodyka badawcza została wypróbowana z powodzeniem i wdrożona w Zakładzie Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku do rozpoznawania dna dla potrzeb kładzenia kabli energetycznych i telekomunikacyjnych, eksploracji i eksploatacji surowców mineralnych, monitoringu zmian poeksploatacyjnych, określania stanu i tendencji zmian dna, określania głębokości nawigacyjnej, stanu red i kotwicowisk, klasyfikacji wraków w aspekcie zagrożeń związanych z ich występowaniem.

Wypróbowana metodyka rozpoznawania dna w pełni może być zastosowana do inwentaryzacji obiektów na dnie stanowiących potencjalne zagrożenie (broń chemiczna, materiały wybuchowe, beczki z paliwem itp.).

Podstawowym warunkiem zapewnienia ochrony rybaków przed skażeniem amunicją chemiczną jest dokładna lokalizacja miejsc występowania tej amunicji na dnie.

Szereg instytucji prowadzi obecnie różnorodne badania dna związane z:

  • inwentaryzację zaczepów (Morski Instytut Rybacki),
  • inwentaryzację zatopionej amunicji (Akademia Marynarki Wojennej),
  • inwentaryzację wraków pod kątem zanieczyszczenia środowiska (Instytut Morski Gdańsk i Centralne Muzeum Morskie),
  • archeologię morską (Centralne Muzeum Morskie),
  • inwentaryzację przeszkód nawigacyjnych (Urząd Morski),
  • inwentaryzację zatopionej amunicji chemicznej.

Realizacja powyższych zadań wymaga stworzenia powszechnego programu systematycznej identyfikacji dna sonarem bocznym z pełnym pokryciem dla Polskiej Strefy Ekonomicznej.

Gajewski L., Jezionek E. & Rudowski S.

Zakład Oceanografii Operacyjnej

Instytutu Morskiego w Gdańsku

4. Bibliografia

  • Cieœlak A., Gajewski J. & Gajewski L. 1998. Seabed dynamics and coastal erosion in HVDC cable near Ustka area. Wyd. Wewnêtrzne IM Gdañsk, no. 5347A. 18 pp.
  • Gajewski J., Rudowski S. & Stachowiak A. 1998. Summary of seabed condition within the cable route corridor. Wyd. Wewnêtrzne IM Gdañsk. No. 5382. 17 pp.
  • Jezionek E. & Gajewski L. 1998. Spectral analysis of side-scan sonar images as a tool for characterising ripple-marks. Baltic Sea Science Conference, Warnemuende 23-27 Nov. 1998; Abstracts: 84.
  • Rudowski S. & Gajewski L. 1998. Classification of sea floor geology by complex acoustic methods at Chlapowo, Poland. Baltica, 11: 41-44.