JP2780157B2 - A method for observing the dynamics of a brackish layer by acoustic waves - Google Patents

A method for observing the dynamics of a brackish layer by acoustic waves

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JP2780157B2
JP2780157B2 JP8005383A JP538396A JP2780157B2 JP 2780157 B2 JP2780157 B2 JP 2780157B2 JP 8005383 A JP8005383 A JP 8005383A JP 538396 A JP538396 A JP 538396A JP 2780157 B2 JP2780157 B2 JP 2780157B2
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brackish
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良和 三瓶
健史 亀井
聡 須崎
滋夫 松田
恵 安間
美郎 井内
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音響の反射を利用
して汽水域塩分躍層の動態観測を行う方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for observing dynamics of a brackish layer in a brackish water region using acoustic reflection.

【0002】[0002]

【従来の技術】内湾や河口部には、海水と淡水が入り混
じった汽水域が見られ、その一部が閉じたものが汽水湖
(中海・宍道湖等)である。この汽水湖では、塩水と淡
水がその密度差からほぼ二層構造となっていて、塩分が
急変する部分には塩分躍層が見られる。そして、塩水層
の分布、その動きを知ることは、水産資源の確保、環境
保全を行ううえで極めて重要である。例えば、塩水の流
動により良好な湖底環境が生じ、一方、酸素が消費され
た貧酸素塩水塊が漁場に侵入すると、魚介類が斃死する
などの被害が発生するという問題がある。
2. Description of the Related Art A brackish water area in which seawater and freshwater are mixed is seen in an inner bay and an estuary, and a part of which is closed is a brackish lake (Nakaumi, Shinji lake, etc.). In this brackish lake, salt water and fresh water have a nearly double-layered structure due to the difference in density, and a salinity jump layer can be seen in areas where the salt content changes rapidly. It is extremely important to know the distribution and movement of saltwater layers in order to secure fishery resources and preserve the environment. For example, there is a problem in that a favorable lake bottom environment is generated due to the flow of salt water, and when a poorly oxygenated salt water body having consumed oxygen enters a fishing ground, damage such as death of fish and shellfish occurs.

【0003】上述した塩水層の分布やその動き、あるい
は塩水層と淡水層の層厚は、塩分躍層を捉えることによ
りほぼ知ることができる。しかし、従来は、塩分濃度を
塩分計で直接測定していたので、観測能率及び観測精度
はよくなかった。このような問題に対処し、本発明者ら
は、先に、塩分躍層の存在、分布を把握するため、デジ
タル収録機付きの水中音響探査装置を開発している。こ
の音波を用いた塩分躍層の検出は、魚群探知機や音響測
深機と同様に、媒質中の音響インピーダンス(密度×音
速)の異なる境界での音波の一部反射を捉えるものであ
るが、そのデジタル化により、忠実な波形記録を行うこ
とができ、反射波の振幅も定量データとして保存するこ
とができるものであり、その水中音響探査装置を船上に
設置し、探査域を航走しながら水中の音響断面を得るよ
うにしている。
[0003] The distribution and movement of the above-mentioned saltwater layer, or the thicknesses of the saltwater layer and the freshwater layer can be almost known by grasping the salinity layer. However, conventionally, since the salt concentration was directly measured by a salt meter, the observation efficiency and the observation accuracy were not good. In order to cope with such a problem, the present inventors have previously developed an underwater acoustic exploration apparatus with a digital recorder in order to grasp the existence and distribution of the salt-cave layer. The detection of the salt-cave layer using this sound wave captures the partial reflection of the sound wave at the boundary where the acoustic impedance (density x sound speed) in the medium is different, like the fish finder and the sound sounder. The digitization enables faithful waveform recording, and the amplitude of the reflected wave can be stored as quantitative data. Try to get an underwater acoustic section.

【0004】この装置は、本発明者らが中海・宍道湖へ
適用し、塩分躍層の分布、塩分層の層厚等を把握するこ
とができた。また、河川における性能評価のため、長良
川で使用したところ、河口から16km上流まで遡上し
た塩水楔を捉えることができた。そして、この既開発の
装置では、受信した反射波をデジタル化してコンピュー
タ処理可能とし、この反射波のデジタル化により、定量
的な反射波の振幅データが得られることから、音源の音
圧、受信部の利得を一定として、常に同一の条件で探査
を行うことにより、塩分躍層の時間変動を精度よく観測
できることを確かめている。
The present inventors have applied this apparatus to Nakaumi and Lake Shinji, and have been able to ascertain the distribution of the salinity layer and the thickness of the salinity layer. In addition, when used in the Nagara River for performance evaluation in a river, a saltwater wedge that had run up to 16 km upstream from the estuary could be captured. In this developed device, the received reflected wave is digitized and can be processed by a computer, and the digitized reflected wave provides quantitative reflected wave amplitude data. It has been confirmed that the time variation of the salinity layer can be observed accurately by always performing the exploration under the same conditions while keeping the gain of the section constant.

【0005】しかしながら、このような水中音響探査装
置は、それを船上に設置して探査域を航走しながら、あ
るいは適宜測点で反射波の検出を行うため、荒天、荒波
等で送受波器が揺れる場合には観測が困難になり、ま
た、強風や台風など、気象条件が悪くて船を出すことが
できない場合には観測することができない、という問題
がある。そして、この気象条件が良くない場合の方が塩
分躍層に変動が生じる可能性が高く、気象条件との関連
において塩分躍層の時間変動等を精度よく観測できるよ
うにすることが望まれている。また、塩分躍層の時間
的、空間的な動態をダイナミックに捉えるためには、多
数の測点で連続した観測を行うことが必要になるが、上
記船上からの音響探査では多数の船を多数の測点に常時
配置する必要があり、水面付近に水中音響探査装置を設
置するにも、風波に耐えるやぐら等を湖底に設置する必
要があるため、経済性等の観点からも困難である。
However, such an underwater acoustic search device is installed on a ship and travels in the search area, or the reflected wave is detected at an appropriate measuring point. If the ship fluctuates, it will be difficult to make observations, and if the weather conditions, such as strong winds and typhoons, make it impossible to leave the ship due to bad weather conditions, observation will not be possible. Then, when the weather conditions are not good, there is a high possibility that fluctuations occur in the salinity layer, and it is desired to be able to accurately observe time fluctuations and the like of the salinity layer in relation to the weather conditions. I have. In addition, in order to dynamically capture the temporal and spatial dynamics of the salinity crest, it is necessary to conduct continuous observations at a large number of measurement points. It is necessary to always arrange the underwater acoustic surveying device near the water surface, and it is necessary to install a tower that can withstand wind waves at the bottom of the lake, which is difficult from the viewpoint of economic efficiency and the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、上記水中音響探査装置により、強風や台風などの気
象条件とは無関係に適宜測点で反射波の検出を行うこと
ができ、また、簡易な手段により多数の測点で連続した
観測を行うことを可能にし、結果的に、気象条件に拘わ
らず塩分躍層の時間的、空間的な動態をダイナミックに
捉えることを可能にした汽水域塩分躍層の動態観測方法
を提供することにある。
The technical problem of the present invention is that the underwater acoustic sounding device can detect reflected waves at measuring points as appropriate regardless of weather conditions such as strong winds and typhoons. , Which enabled continuous observations at a large number of measuring points by simple means, and as a result, it was possible to dynamically capture the temporal and spatial dynamics of the salinity layer regardless of weather conditions. It is an object of the present invention to provide a method for observing the dynamics of a salinity layer in a water body.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の汽水域塩分躍層の動態観測方法は、汽水域に
おける水底に、水中音響探査装置の送受波器を固定的に
設置し、上記送受波器により水中に音波を発信すると共
に、水中における音響インピーダンスの異なる二つの層
の境界で反射する反射波を受信し、この反射波の検出に
よる上記境界の音響探査を連続的に行うことにより、上
記汽水域の塩分躍層の時間的、空間的な動態を捉えるこ
とを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a method for observing the dynamics of a brackish water layer in a brackish water region, in which a transducer of an underwater acoustic sounding device is fixedly installed at the bottom of a brackish water region. Along with transmitting a sound wave into the water by the transmitter / receiver, receiving a reflected wave reflected at a boundary between two layers having different acoustic impedances in the water, and continuously performing acoustic detection of the boundary by detecting the reflected wave. Thus, the temporal and spatial dynamics of the salt-carrying layer in the brackish water region are captured.

【0008】上記塩分躍層の動態観測方法においては、
反射波の検出による塩分躍層の時間的、空間的な変化に
基づき、汽水域における塩分層の移動方向及び移動速度
を計測することができ、更に、反射波の振幅情報に基づ
き、汽水域における塩分層の垂直パターンを計測するこ
とができる。また、上記動態観測方法においては、水中
音響探査装置の送受波器に無線送受信部を備えた音響送
受信機を接続し、この音響送受信機により検出した反射
波の信号を無線で収集し、塩分躍層の動態をリアルタイ
ムで計測表示することができる。
In the method for observing the dynamics of the salt-cave layer,
Based on the temporal and spatial changes of the salinity layer due to the detection of reflected waves, the direction and speed of movement of the salinity layer in the brackish water area can be measured. The vertical pattern of the salinity layer can be measured. Further, in the above dynamic observation method, an acoustic transceiver equipped with a wireless transceiver is connected to the transducer of the underwater acoustic probe, and a signal of a reflected wave detected by the acoustic transceiver is wirelessly collected, and a salt jump is performed. The dynamics of the layer can be measured and displayed in real time.

【0009】上記汽水域塩分躍層の動態観測方法によれ
ば、水中における音響インピーダンスの異なる二つの層
の境界で一部反射する反射波を送受波器において受信
し、この反射波の検出による上記境界の音響探査を連続
的に行うことにより、汽水域の塩分躍層の時間的、空間
的な動態を捉えることができる。すなわち、上記反射波
の振幅は、二層の音響インピーダンスの差によって生じ
る反射係数(入射波と反射波の振幅比)に相関するの
で、反射波の振幅から音響インピーダンスを復元し、更
に音速・密度を計算することにより、二層の塩分の相対
値を求めることができる。
According to the method for observing the dynamics of a brackish-water salinity layer, a reflected wave partially reflected at a boundary between two layers having different acoustic impedances in water is received by a transducer, and the reflected wave is detected. By performing acoustic surveys of the boundary continuously, it is possible to capture the temporal and spatial dynamics of the salt-carrying layer in brackish waters. That is, since the amplitude of the reflected wave is correlated with the reflection coefficient (amplitude ratio between the incident wave and the reflected wave) caused by the difference in acoustic impedance between the two layers, the acoustic impedance is restored from the amplitude of the reflected wave, and the sound velocity / density is further improved. Is calculated, the relative value of the salt content of the two layers can be obtained.

【0010】また、上記送受波器を汽水域の水底に設置
しているので、水上に設置する場合に比してその設置が
簡単で、波浪等により送受波器が揺れることがなく、強
風や台風などの気象条件とも無関係に多数の測点で反射
波の連続的な検出を行うことができ、反射波の振幅情報
を定量的に把握して、その振幅記録から塩分躍層の時間
的、空間的な動態をダイナミックに捉えることができ
る。
Further, since the transducer is installed at the bottom of the brackish water area, it is easier to install as compared to the case where it is installed on water, and the transducer is not shaken by waves or the like, and strong wind or Regardless of weather conditions such as typhoons, continuous detection of reflected waves can be performed at many measurement points, amplitude information of the reflected waves is quantitatively grasped, and the temporal record Spatial dynamics can be captured dynamically.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の音響による汽水域塩分躍
層の動態観測方法は、上述したように、汽水湖その他の
汽水域における単一または多数地点の水底(湖底、海
底、川底)に、水中音響探査装置の送受波器を固定的に
設置し、その汽水域における塩分躍層を検出するもので
あり、それにより塩水層と淡水層の概略的な層厚を知る
ことができる。上記水中音響探査装置は、魚群探知機や
音響測深機と同様に、送受波器により狭い指向角で水面
に向けて音波を発信すると共に、水中において音響イン
ピーダンス(密度×音速)を異にする二つの層(塩水層
と淡水層)の境界で一部反射した反射波を受信するもの
である。そして、この反射波の検出による上記境界の音
響探査を多数の測点で連続的に行うことにより、上記汽
水域の塩分躍層の時間的、空間的な動態を捉えることが
できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, the method for observing the dynamics of a brackish water layer in a brackish water region using acoustic waves according to the present invention can be applied to the water bottom (lake bottom, sea floor, river bottom) in a brackish lake or other brackish water region. In this system, the transmitter / receiver of the underwater acoustic sounding device is fixedly installed, and the salt-carrying layer in the brackish water area is detected, whereby the approximate layer thickness of the saltwater layer and the freshwater layer can be known. Like the fish finder and the sound sounder, the underwater acoustic sounding device transmits sound waves toward the surface of the water at a narrow directional angle using a transducer, and has a different acoustic impedance (density x sound speed) in water. It receives reflected waves that are partially reflected at the boundary between two layers (saline and freshwater layers). Then, the acoustic exploration of the boundary by the detection of the reflected wave is continuously performed at a large number of measuring points, so that the temporal and spatial dynamics of the salt cliff in the brackish water area can be grasped.

【0012】ここで、図面を参照して上記本発明の方法
を実施するための水中音響探査装置の構成例について説
明する。図1は、上記水中音響探査装置の基本構成を示
すもので、汽水湖等の湖底に設置する電歪式等の送受波
器1、それに接続される音響送受信機、受信した反射波
の信号をデジタル化するA/D変換器、及びシステム制
御機能を備えたデータ収録器(コンピュータ)により構
成される。
Here, an example of the configuration of an underwater acoustic sounding apparatus for carrying out the method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of the underwater acoustic sounding device. An electrostrictive transducer 1 installed at the bottom of a lake such as a brackish lake, an acoustic transceiver connected thereto, and a received reflected wave signal are transmitted. It is composed of an A / D converter to be digitized and a data recorder (computer) having a system control function.

【0013】上記送受波器1は、図2に示すように、そ
の下面に円形の鉄板を台座2として取付けたものとする
のが望ましく、それにより、この送受波器1を湖底に設
置する場合の固定が容易になるばかりでなく、送受波器
1の沈下防止を図ることができ、しかも、波浪その他の
気象条件の影響を受けることなく常に安定した反射波の
データを得ることができる。また、上記システム制御機
能を備えたデータ収録器は、送受波器1における発信の
時間制御及びA/D変換された信号の収録を行うもの
で、発信のトリガ信号を音響送受信機の送信部に送った
後、送受切替回路により反射波の受信信号が高速のA/
D変換器に入力されるようにし、その信号がデータ収録
器においてデジタル収録される。上記反射波の受信信号
は、それをデジタル化することにより忠実な波形記録を
行うことができ、反射波の振幅も定量データとして保存
することができる。
As shown in FIG. 2, the transducer 1 is preferably provided with a circular iron plate as a pedestal 2 on its lower surface, so that the transducer 1 can be installed at the bottom of a lake. Not only is it easy to fix, but also the sinking of the transducer 1 can be prevented, and stable reflected wave data can always be obtained without being affected by waves and other weather conditions. The data recorder equipped with the system control function controls the transmission time in the transducer 1 and records the A / D-converted signal, and transmits the transmission trigger signal to the transmitter of the acoustic transceiver. After the transmission, the transmission / reception switching circuit converts the received signal of the reflected wave into a high-speed A /
The signal is input to a D converter, and the signal is digitally recorded in a data recorder. The received signal of the reflected wave can be faithfully recorded by digitizing it, and the amplitude of the reflected wave can be stored as quantitative data.

【0014】このような水中音響探査装置においては、
データ収録部を構成するコンピュータから音響送受信機
の送信部に発信のトリガ信号が送られると、その送信部
からの信号により送受波器1から湖水面に向かって水中
に音波が発信され、水中における音響インピーダンスの
急変する塩分躍層、すなわち、音響インピーダンスの異
なる二つの層(塩水層と淡水層)の境界でその音波が一
部反射し、その反射波が送受波器において受信される。
この反射波の振幅は、二層の音響インピーダンスの差に
よって生じる反射係数に相関するので、常に音源の音
圧、受信部の利得を一定として計測を行い、データ収録
装置において反射波の振幅から音響インピーダンスを復
元することにより、汽水域の塩分躍層を捉えることがで
き、更に、上記振幅から音速・密度を計算することによ
り、二層の塩分の相対値を求めることができる。
In such an underwater acoustic search device,
When a trigger signal for transmission is sent from the computer constituting the data recording unit to the transmission unit of the acoustic transceiver, a sound wave is transmitted from the transducer 1 toward the lake surface by the signal from the transmission unit, and the sound wave is transmitted to the underwater. Part of the sound wave is reflected at the boundary between two layers (saltwater layer and freshwater layer) having different acoustic impedances, that is, a salinity layer where the acoustic impedance changes rapidly, and the reflected wave is received by the transducer.
Since the amplitude of this reflected wave is correlated with the reflection coefficient caused by the difference in acoustic impedance between the two layers, measurement is always performed with the sound pressure of the sound source and the gain of the receiving unit kept constant. By restoring the impedance, the salinity layer in the brackish water area can be grasped, and the relative value of salinity of the two layers can be obtained by calculating the sound velocity and density from the amplitude.

【0015】図3は、本発明の塩分躍層の動態観測方法
を実施するための上記水中音響探査装置の複数(3個)
を備えた動態観測装置の構成を示している。この動態観
測装置における3個の送受波器1は、図2の構成を有し
て湖底に設置されるもので、それぞれケーブルを介して
地上または湖上の観測塔等に設置された音響送受信機に
接続される。音響送受信機においては、中央制御装置C
PUを備えたデータ収録器からのトリガ信号が送信部に
送られた後には、送受切替回路SWにより反射波の受信
信号が受信部で受信され、その信号が増幅、検波の後
に、データ収録器におけるA/D変換器に入力され、こ
れが繰り返されるようにしている。データ収録器におけ
るA/D変換器に入力された信号は、そこでデジタルに
変換して光磁気ディスク等の記憶部にデジタル収録され
る。また、上記データ収録器は、システム全体の制御機
能を有し、送受波器1における発信の時間制御等を行う
ものである。なお、上記音響送受信機またはデータ収録
器にはCRTモニタを接続し、上記信号の収録と同時
に、時系列の観測記録をそれらのCRTモニタにカラー
表示させることができる。
FIG. 3 shows a plurality (three) of the above-described underwater acoustic sounding apparatuses for carrying out the method for observing the dynamics of a salt cliff according to the present invention.
1 shows a configuration of a dynamic observation device provided with a. The three transducers 1 in this dynamic observation device are installed at the bottom of the lake with the configuration shown in FIG. 2, and are respectively connected to acoustic transceivers installed on the observation tower or the like on the ground or on the lake via cables. Connected. In the acoustic transceiver, the central controller C
After the trigger signal from the data recorder equipped with the PU is sent to the transmission unit, the reception signal of the reflected wave is received by the transmission / reception switching circuit SW in the reception unit, and after the signal is amplified and detected, the data recorder is Is input to the A / D converter in the above, and this is repeated. The signal input to the A / D converter in the data recorder is converted into a digital signal there and digitally recorded in a storage unit such as a magneto-optical disk. Further, the data recorder has a control function of the whole system, and performs time control of transmission in the transducer 1 and the like. Note that a CRT monitor can be connected to the acoustic transceiver or the data recorder so that the time-series observation records can be displayed in color on the CRT monitor simultaneously with the recording of the signal.

【0016】上記構成を有する動態観測装置によれば、
湖底に設置した3台の送受波器1から湖水面に向かって
発信された音波の一部が、水中における音響インピーダ
ンスの急変する塩分躍層で反射し、その反射波がそれぞ
れの送受波器において受信されるので、それらの反射波
の検出により塩分躍層の時間的、空間的な変化を求める
ことができ、それに基づいて汽水域における塩分層の移
動方向及び移動速度を計測することができ、更に、反射
波の振幅情報に基づき、汽水域における塩分層の垂直パ
ターンを計測することができる。
According to the dynamic observation device having the above configuration,
Some of the sound waves transmitted from the three transducers 1 installed at the bottom of the lake toward the lake surface are reflected by the salinity-climbing layer where the acoustic impedance in water changes rapidly, and the reflected waves are reflected by the respective transducers. Since it is received, the temporal and spatial change of the salt cliff can be determined by detecting those reflected waves, and based on that, the moving direction and moving speed of the salt stratum in the brackish water area can be measured, Further, the vertical pattern of the salinity layer in the brackish water area can be measured based on the amplitude information of the reflected wave.

【0017】また、上記動態観測装置は、図4に示すよ
うに、湖の任意の複数地点の湖底に設置する送受波器1
に、無線送受信部を備えた電池駆動の音響送受信機3を
接続したものとすることができる。この音響送受信機3
は、図5に示すように、音響送受信部と、A/D変換部
と、アンテナ4を備えた無線送受信部と、それらを動作
させる電池とを備え、浮体等を備えることにより湖面に
浮遊状態とするものである。このような動態観測装置に
よれば、音響送受信機において検出した反射波の信号
を、A/D変換部でデジタル信号に変換した後、無線で
陸上のデータ収録部へ送信し、塩分躍層の動態をリアル
タイムで計測表示することができる。このデータ収録部
は、無線で送受信を行う点を除いて、図3におけるデー
タ収録部と変わるところがないものである。
Further, as shown in FIG. 4, the dynamic observation device includes a transmitter / receiver 1 installed at a plurality of arbitrary locations on the bottom of a lake.
And a battery-driven acoustic transceiver 3 having a wireless transceiver. This acoustic transceiver 3
As shown in FIG. 5, a radio transmission / reception unit, an A / D conversion unit, a radio transmission / reception unit including an antenna 4 and a battery for operating them are provided. It is assumed that. According to such a dynamic observation device, the signal of the reflected wave detected by the acoustic transceiver is converted into a digital signal by the A / D converter, and then transmitted to the land-based data recording unit wirelessly, thereby forming the salt layer. Movement can be measured and displayed in real time. This data recording unit is the same as the data recording unit in FIG. 3 except that transmission and reception are performed wirelessly.

【0018】[0018]

【実施例】次に、図3に示す3個の水中音響探査装置を
備えた動態観測装置を用いて塩分躍層の動態観測を行っ
た実施例を示す。図3における3個の送受波器1のそれ
ぞれには、全長200mのケーブルを接続し、それによ
り地上の音響送受信機に接続した。この音響送受信機に
おける3チャンネルの受信部において受信された反射波
の受信信号は、アナログ信号でデータ収録器に送られ、
データ収録器においてデジタル信号に変換(サンプリン
グ周波数:1MHz)して収録した。これと同時に、3
チャンネルの時系列の観測記録はCRTモニタにカラー
表示させた。上記送受波器は、周波数200kHzの音
波を出力する電歪式のもので、指向角は、半減全角が約
6°のものである。また、音響送受信機は、送信パルス
幅が15〜110μs、感度調整0〜30dBのもので
ある。
EXAMPLE Next, an example in which the dynamic observation of the salt cliff layer was performed using the dynamic observation device having three underwater acoustic sounding devices shown in FIG. 3 will be described. Each of the three transducers 1 in FIG. 3 was connected to a cable having a total length of 200 m, thereby being connected to a terrestrial acoustic transceiver. The received signal of the reflected wave received by the three-channel receiving unit in the acoustic transceiver is sent as an analog signal to the data recorder,
The data was converted into a digital signal (sampling frequency: 1 MHz) and recorded by the data recorder. At the same time, 3
The time-series observation records of the channels were displayed in color on a CRT monitor. The transducer is an electrostrictive type that outputs a sound wave having a frequency of 200 kHz, and has a directivity angle of about 6 ° at half-duration full angle. The acoustic transceiver has a transmission pulse width of 15 to 110 μs and sensitivity adjustment of 0 to 30 dB.

【0019】観測は、中海大根島湖岸付近で行い、大根
島入江港の沖合約200m先に送受波器3台を設置し
た。この送受波器はケーブルの範囲内でできるだけ沖合
に設置するようにし、また、音響送受信機及びデータ収
録器は、電源設備のある観測小屋に設置した。上記送受
波器の他に、オフラインの小型サーミスタ水温計3本及
び流向流速計1台も湖底に設置した。送受波器を設置し
た地点は水深3.5m程度で、通常、水面から湖底まで
淡水が卓越しており、塩分躍層は存在しない地点であ
る。
The observation was performed near the shore of Lake Nakaumi-Donejima, and three transducers were installed at about 200 m offshore from Iejima Port. The transducer was installed offshore as far as possible within the range of the cable, and the acoustic transceiver and data recorder were installed in an observation hut equipped with power supply equipment. In addition to the transducer, three off-line small thermistor water temperature gauges and one current velocimeter were also installed at the bottom of the lake. The point where the transducer was installed is at a depth of about 3.5 m, and usually freshwater is dominant from the water surface to the bottom of the lake, and there is no salinity layer.

【0020】図6に、観測開始より1週間の音響プロフ
ァイルを示す。これは、2分毎に送受波を行って記録・
表示したものである。下部の太い帯は、発信線であり、
上部の波状の帯は水面での反射を示す。深度のスケール
は、湖底を0mとして表示した。この記録には、塩分躍
層は現れていない。水面の反射面の変動は水位を反映し
ており、主に潮汐で変化している。このことから、上記
水中音響探査装置、あるいはそれを備えた動態観測装置
は、音響式水位計としても機能することがわかる。
FIG. 6 shows an acoustic profile for one week from the start of observation. This is done by transmitting and receiving every 2 minutes and recording and
It is displayed. The thick band at the bottom is the transmission line,
The wavy bands at the top indicate reflections on the water surface. The depth scale is displayed with the lake bottom as 0 m. The record does not show a halocline. Fluctuations in the reflection surface of the water surface reflect the water level and mainly change with the tide. From this, it can be seen that the underwater acoustic sounding device or the dynamic observation device provided with the same also functions as an acoustic water level meter.

【0021】観測データの中で、典型的な塩分躍層の現
れたプロファイルを図7に示す。記録の左半分に見える
雑音は波浪によるものと思われる。記録の中央部分の水
中には塩分躍層が現れている。これは5月11日8時頃
から送受波器付近に塩水が到来し、12時〜14時には
水面下約50mまで塩分躍層が上昇したことを示してい
る。
FIG. 7 shows a profile of a typical salinity crest in the observation data. The noise visible in the left half of the record is probably due to waves. A salinity crest appears in the water at the center of the record. This indicates that salt water arrived near the transducer at about 8 o'clock on May 11, and the salt-cave layer rose to about 50 m below the water level between 12:00 and 14:00.

【0022】塩分層が到来した時の気象条件、湖底水温
の変化について検討すると、以下のようである。図8の
(A)には、4月8日に送受波器で検出した音響プロフ
ァイルを、同図(B)にはサーミスタ水温計による湖底
水温を、同図(C)には観測域より東方約7kmの米子
空港における気温及び風速データを示し、これらの各グ
ラフはその時間軸を合わせてある。音響プロファイルを
見ると、11時頃から水中雑音が多くなり、それが16
時頃まで継続している。その後、雑音の振幅は小さくな
り、19時頃で消失している。一方、風速データを見る
と、風の強さは15時でピーク(8.7m/s)とな
り、17時には4.6m/sに減じ、さらに8時には2
m/s以下になっている。このことから、音響記録に現
れる雑音は、風の強さに相関することが明らかである。
The changes in the weather conditions and the temperature of the lake bottom water when the salinity layer arrives are examined as follows. 8 (A) shows the acoustic profile detected by the transducer on April 8, FIG. 8 (B) shows the lake bottom water temperature measured by a thermistor thermometer, and FIG. 8 (C) shows the eastward direction from the observation area. Temperature and wind speed data at Yonago Airport, about 7 km, are shown, and each of these graphs has its time axis aligned. Looking at the acoustic profile, underwater noise increased around 11 o'clock,
It continues until about time. Thereafter, the amplitude of the noise became smaller and disappeared at about 19:00. On the other hand, looking at the wind speed data, the wind intensity peaked at 15:00 (8.7 m / s), decreased to 4.6 m / s at 17:00, and decreased to 2 m / s at 8:00.
m / s or less. From this it is clear that the noise appearing in the acoustic recording correlates with the wind strength.

【0023】また、16時頃から音響記録に現れる塩分
躍層は、18時でその高さがピークとなっている。これ
に対し、付近の湖底水温は16時から急激に低下し、1
9時頃から上昇に転じている。これは、温度の低い塩水
塊が到来し、塩分躍層を形成するともに、湖底水温が低
下したことを表している。このような観測結果から、通
常、塩分躍層が現れていない水深の浅い湖岸付近では、
主に強風(観測域付近では西風)が吹いた後、湖水下層
の塩分塊が湖岸に到来することがわかった。
The height of the salinity layer which appears in the acoustic record from around 16:00 peaks at 18:00. On the other hand, the temperature of the nearby lake bottom rapidly decreased from 16:00,
It has been rising since about 9 o'clock. This indicates that a saltwater mass having a low temperature has arrived, a salt-cliff formation has occurred, and the temperature of the lake bottom has dropped. From these observations, usually near the shallow lake shore where the salinity crest does not appear,
After a strong wind (west wind near the observation area) mainly blown, it was found that the salt mass in the lower part of the lake reached the lake shore.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上に詳述した本発明の汽水域塩分躍層
の動態観測方法によれば、強風や台風などの気象条件と
は無関係に適宜測点で水中音響探査装置により反射波の
検出を行うことができ、また、簡易な手段により多数の
測点で連続した観測を行うことを可能にし、結果的に、
気象条件に拘わらず塩分躍層の時間的、空間的な動態を
ダイナミックに捉えることができる。
According to the method for observing the dynamics of a brackish water salinity layer according to the present invention described above in detail, detection of a reflected wave by the underwater acoustic sounding device at an appropriate measuring point regardless of weather conditions such as a strong wind or a typhoon. In addition, it is possible to perform continuous observation at a large number of measurement points by simple means, and as a result,
It is possible to dynamically capture the temporal and spatial dynamics of the salt cliff regardless of weather conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法において用いる水中音響探査装置
の基本構成を示すブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an underwater acoustic search device used in the method of the present invention.

【図2】送受波器の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a transducer.

【図3】本発明の塩分躍層動態観測方法を実施するため
の水中音響探査装置の複数(3個)を備えた動態観測装
置のブロック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of a dynamic observation device including a plurality (three) of underwater acoustic sounding devices for performing the salt cliff dynamic observation method of the present invention.

【図4】湖底に設置する送受波器に無線送受信部を備え
た音響送受信機を接続した動態観測装置の構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of a dynamic observation device in which an acoustic transceiver having a wireless transceiver is connected to a transducer installed at the bottom of a lake.

【図5】図4における音響送受信機の詳細を示すブロッ
ク構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing details of an acoustic transceiver in FIG. 4;

【図6】観測した音響プロファイルを示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing an observed acoustic profile.

【図7】観測データの中で塩分躍層の現れた音響プロフ
ァイルを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an acoustic profile in which a salinity crest appears in observation data.

【図8】(A)は送受波器で検出した音響プロファイル
を、(B)はサーミスタ水温計による湖底水温を、
(C)は観測域に近い位置での気温及び風速データを、
それらの時間軸を合わせて示すグラフである。
FIG. 8A shows an acoustic profile detected by a transducer, FIG. 8B shows a lake bottom water temperature measured by a thermistor thermometer,
(C) shows temperature and wind speed data near the observation area,
It is a graph which shows those time axes together.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送受波器 3 音響送受信機 1 Transceiver 3 Sound Transceiver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01N 29/18 G01N 29/20 29/20 G01F 23/28 S (72)発明者 須崎 聡 静岡県富士市宮下513−6 (72)発明者 松田 滋夫 東京都港区白金台2−12−7 (72)発明者 安間 恵 神奈川県横須賀市三春町6−80−15 (72)発明者 井内 美郎 茨城県つくば市東1丁目1番3号 工業 技術院地質調査所内 (56)参考文献 特開 昭56−72337(JP,A) 特開 昭49−133061(JP,A) 特開 平6−58912(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 15/88 G01C 13/00 G01D 21/00 G01F 23/28 G01H 15/00 G01N 29/18 G01N 29/20──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G01N 29/18 G01N 29/20 29/20 G01F 23/28 S (72) Inventor Satoshi Suzaki 513-6 Miyashita, Fuji City, Shizuoka Prefecture ( 72) Inventor Shigeo Matsuda 2-12-7, Shirokanedai, Minato-ku, Tokyo (72) Inventor Megumi Anma 6-80-15, Miharu-cho, Yokosuka-shi, Kanagawa-ken (72) Inventor Miro Inuchi 1-3-1 Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki (56) References JP-A-56-72337 (JP, A) JP-A-49-133061 (JP, A) JP-A-6-58912 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 15/88 G01C 13/00 G01D 21/00 G01F 23/28 G01H 15/00 G01N 29/18 G01N 29/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】汽水域における水底に、水中音響探査装置
の送受波器を固定的に設置し、上記送受波器により水中
に音波を発信すると共に、水中における音響インピーダ
ンスの異なる二つの層の境界で反射する反射波を受信
し、この反射波の検出による上記境界の音響探査を連続
的に行うことにより、上記汽水域の塩分躍層の動態を捉
えることを特徴とする音響による汽水域塩分躍層の動態
観測方法。
1. A transmitter / receiver of an underwater acoustic sounding device is fixedly installed on a water bottom in a brackish water area, and a sound wave is transmitted into the water by the transmitter / receiver, and a boundary between two layers having different acoustic impedances in the water. Receiving the reflected waves reflected by the basin, and continuously detecting the boundary by acoustic detection of the reflected waves, thereby capturing the dynamics of the salt basin in the brackish water area. How to observe layer dynamics.
【請求項2】請求項1に記載の動態観測方法において、
少なくとも複数地点に送受波器を設置し、それらの送受
波器で検出した反射波の時間的変化に基づき、汽水域に
おける塩分層の移動方向及び移動速度を計測することを
特徴とする音響による汽水域塩分躍層の動態観測方法。
2. The dynamic observation method according to claim 1,
Acoustic waves characterized by installing transducers at least at multiple points and measuring the direction and speed of movement of the salt formation in the brackish water area based on the temporal changes in the reflected waves detected by those transducers. How to observe the dynamics of the water salinity layer.
【請求項3】請求項1に記載の動態観測方法において、
送受波器で検出した反射波の振幅情報に基づき、汽水域
における塩分層の垂直パターンを計測することを特徴と
する音響による汽水域塩分躍層の動態観測方法。
3. The dynamic observation method according to claim 1, wherein
A method of observing the dynamics of a brackish-water salinity layer by acoustically measuring a vertical pattern of a salinity layer in a brackish water area based on amplitude information of reflected waves detected by a transducer.
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の動態観測方法において、水中音響探査装置の送受波器
に無線送受信部を備えた音響送受信機を接続し、この音
響送受信機により検出した反射波の信号を無線で収集
し、塩分躍層の動態をリアルタイムで計測表示すること
を特徴とする音響による汽水域塩分躍層の動態観測方
法。
4. The dynamic observation method according to any one of claims 1 to 3, wherein an acoustic transceiver having a wireless transceiver is connected to the transducer of the underwater acoustic probe, and the acoustic transceiver uses the acoustic transceiver. A method for observing the dynamics of a brackish water layer by acoustically collecting the detected reflected wave signals wirelessly and measuring and displaying the dynamics of the saline layer in real time.
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