Nghiên cứu ứng dụng đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số trong xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng

Tận dụng lớp bùn loãng mới hình thành giúp nâng cao hiệu quả khai thác tuyến luồng

Đối với lĩnh vực giao thông hàng hải, nhằm đảm bảo an toàn hàng hải, công tác khảo sát và thành lập bình độ độ sâu của các tuyến luồng luôn nhận được sự quan tâm đặc biệt của nhà nước. Đây còn được xem là một nhiệm vụ có tính đặc biệt quan trọng, cần được thực hiện định kỳ hằng năm để các phương tiện tàu thuyền có thể di chuyển trên các tuyến luồng hàng hải một cách an toàn.

Vấn đề bồi lắng thường xuyên xuất hiện trên các tuyến luồng giao thông đường thủy. Lớp bồi lắng này chủ yếu là lớp phù sa hạt mịn nồng độ thấp, còn được gọi là bùn loãng. Trên thực tế, với một mức độ nhất định, lớp bùn loãng này vẫn có thể được sử dụng để chạy tàu.

Bên cạnh đó, bằng cách tận dụng một phần của lớp bùn loãng mới được hình thành tại đáy luồng, độ sâu dự trữ dưới sống tàu cũng được giảm, đồng thời nâng cao hiệu quả khai thác luồng tàu thông qua việc tăng kích cỡ tàu ra vào luồng và tăng lượng hàng chuyên chở. Do đó, khảo sát độ sâu để xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng là một công việc cần thiết để có được những thông tin về độ sâu một cách đầy đủ.

Nguyên lý hoạt động và một số kỹ thuật khi đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số

- Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số

Hầu hết các máy đo sâu hồi âm đều hoạt động dựa trên nguyên lý phát đi sóng âm thanh từ thiết bị xuống đến đáy biển hoặc đáy sông, rồi thu nhận tín hiệu được phản xạ trở lại.

Độ sâu được tính dựa theo công thức:

Với:

• D là giá trị độ sâu cần tính.
• V là tốc độ âm thanh tại môi trường nước (thông thường giá trị này khoảng 1500m/s và tùy thuộc vào các môi trường nước khác nhau).
• t là thời gian kể từ lúc phát đến khi thu được sóng phản xạ.

Hình 1. Nguyên lý hoạt động của đo sâu hồi âm.

Máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số hoạt động trên một tần số cao và một tần số thấp. Khi thiết bị hoạt động cùng một lúc trên 2 tần số thì có thể cung cấp một số thông tin về chất đáy như độ dày của lớp bùn thông qua đồ thị được ghi trên băng giấy.

Đối với công việc nghiên cứu xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng, sử dụng máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số giúp:

• Xác định rõ bề mặt giữa nước phía trên bùn loãng khi đo ở tần số cao (100 - 210kHz).
• Xuyên sâu lớp bùn và phản hồi đáy cố kết khi đo ở tần số thấp (15 - 33kHz).

Hình 2. Xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng bằng cách sử dụng máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số.

- Một số kỹ thuật sử dụng trong đo sâu đơn tia 2 tần số và định vị trên mặt nước

• Kỹ thuật đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số kết hợp xác định vị trí và độ cao với công nghệ GPS - RTK

Đối với kỹ thuật này, cần sử dụng kết hợp giữa máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số và một máy thu tín hiệu GPS 2 tần số có độ chính xác cao ở mức mm hay cm. Công nghệ GPS RTK cho phép xác định vị trí cần phát của máy đo sâu và độ cao vị trí anten thông qua di chuyển máy thu trên tàu. Kỹ thuật này đáp ứng được độ chính xác cao tại thời điểm đo ngay cả tại vị trí mặt bằng hay độ cao.

Hình 3. Kỹ thuật đo sâu hồi âm kết hợp công nghệ GPS RTK.

Trong kỹ thuật này, trạm Base ở vị trí trên bờ phải được định vị với một mốc tọa độ và cao độ đã được biết trước. Máy thu đặt tại trạm Base phải thu nhận và phát đi số hiệu chỉnh với định dạng dữ liệu phù hợp cho việc truyền tải dữ liệu. Các số hiệu chỉnh thông thường sẽ được phát bằng sóng Radio, Internet 3G/4G để truyền đến trạm Rover trên tàu.

• Kỹ thuật đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số kết hợp với quan trắc mực nước

Vị trí điểm được xác định với công nghệ DGPS - Beacon định vị với sóng dài và thu thập tín hiệu từ các trạm phát sóng DGPS. Công nghệ này có đặc điểm cơ bản là cho phép phát và thu tín hiệu cải chính đối với phạm vi rộng lên đến 500km trên biển với độ chính xác đạt đến đơn vị mét. Độ cao được xác định dựa trên độ sâu và mực nước quan trắc lúc đo kết hợp với số liệu sóng triều.

Hình 4. Kỹ thuật đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số kết hợp quan trắc mặt nước.

Ứng dụng máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số trong xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng

Vị trí cần nghiên cứu và xác định lớp bùn loãng là khu vực luồng hàng hải dành cho các tàu biển có trọng tải lớn đi vào sông Hậu có độ dài khoảng 52.6km. Khu vực thực nghiệm bắt đầu từ phao số 0 đến hạ lưu phao số 37 giáp với luồng Định An - Sông Hậu, đi qua những đoạn luồng, bao gồm: đoạn luồng biển, đoạn kênh Tắt, đoạn kênh Quan Chánh Bố và đoạn sông thuộc địa bàn các xã Long Toàn, Long Khánh, Dân Thành, Long Vĩnh, Ngũ Lạc (huyện Duyên Hải), Đại An, Đôn Xuân, Đôn Châu, thị trấn Định An (huyện Trà Cú, Trà Vinh).

Thiết bị được sử dụng để thực nghiệm bao gồm:

• Máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số.
• Máy định vị DGPS Trimble.
• Phần mềm chuyên ngành thủy đạc Hypack. Tham khảo thêm: Hướng dẫn xử lý số liệu đo sâu đơn tia trên phần mềm Hypack>>>
• Trạm quan trắc mực nước theo dõi tại thời điểm đo.

Với phương án sử dụng máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số, dữ liệu về độ sâu mặt trên và mặt dưới của lớp bùn loãng được xác định và là cơ sở để các cơ quan quản lý luồng có thể khai thác và vận hành lưu thông hàng hải đạt hiệu quả. Bên cạnh đó, việc xác định chính xác được lớp bùn loãng đã giúp giảm độ sâu dự trữ dưới sống tàu, từ đó có thể tăng kích cỡ tàu thuyền chạy trên luồng hoặc tăng lượng hàng hóa chuyên chở.

Ứng dụng máy đo sâu hồi âm đơn tia 2 tần số được xem là phương án phổ biến và phù hợp để xác định lớp bùn loãng trên tuyến luồng. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào về máy đo sâu hồi âm đơn 2 tần số, cũng như những kỹ thuật đo sâu, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ!

>>> Xem thêm: MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM KNUDSEN ĐƯỢC TIN DÙNG TẠI HƠN 70 QUỐC GIA