علم قياسات المياه - الباب الثاني

1. المقدمهINTRODUCTION:-;
طبغرافيه قاع نهر يمكن تحديدها بعمل مجسات من سطح الماء اى بقياس عمق الماء فى عدد كافى من النقاط.
اذا المجسات يقصد بها اجراء مسح للنهر فتحديد الموقع المضبوط بالمحاور X وY لكل موقع مجس مهم .ومناسيب المجسات يجب ربطها مع بعضها او مع مرجع اسناد معلوم (Z) المنسوب.
للاعمال الروتينيه قياسات منسوب القاع يتم اجراؤها فى فترات مثلا مره كل سنه وحسب المطلوب لكل حاله.
عملية المجسات:-
المجسات المتكامله تشمل :-
v عمل تجهيزى ويشمل انشاء ومراجعة وحفظ الشكل الهندسى الذى يمكن من ايجاد مكان او موقع المجسات.
v عملية المجسات نفسها وتشمل تحديد مواقع ونقاط المجسات الخاصه بمنسوب الماء المحلى خلال المجسات والمجسات الحقيقيه .
v معالجة البيانات Processing of the data..
اهمال او الغاء احد المتطلبات اعلاه يمكن ان يهزم كل عملية التشغيل .ينبغى اتخاذ قرار فيما يختص بكثافة شبكة النقاط التى يراد اجراء المجسات عليها قبل التشغيل وهى تعتمد على كمية المعلومات المطلوبه.
القياسات بالمجسات تسمى ايضا بمجس الاعماق BATHYMETRY.المسح بالمجس المائى Bathymetric Survey مهم لانه يعطى معلومه عن شكل القاع لقطاع النهر ورؤى عن الاطماء او الاطمحلال وبذلك يعطى المعلومه الاساسيه للمهندس الذى يقوم بدراسة الحقل.
عملية المسح المائى بالمجسات:-
· محطات المجسات تخدم الابحار خلال تدنى منسوب الانهار غير المعرضه لمد البحار وخلال تدنى مد البحار فى الانهار المعرضه للمد.
· تفيد فى حسابات التصرف حيث قياسات القطاعات مع قياس السرعات يسهل عملية حساب التصرفات .
· عند اجراء عملية الحفر تحت الماء Dredging يمكن اجراء عملية المسح المائى بالمجسات قبل وبعد اجراء الحفر للتمكن من المراجعه والحصول على القاع المطلوب.
· متابعة التطورات المورفولوجيه (التشكيليهMorphology ).
· تصحيحات المنشاءآت الهايدرولوكيه مثل الهدارات والكبارى تتطلب بالضروره معلومه عن قاع النهر بدلالة الزمن.
المسح المائى يحتوى على المركبات الآتيه:-
o تحديد المواقع.
o المجسات (لايجاد العمق).
o مستوى منسوب الماء (عند اجراء المجسات).
اعتمادا على العمل المطلوب يمكن اجراء المسح المائى اما على خطوط مستقيمه على شبكه Grid من القطاعات أو بطريقه حره دون تحديد.
.aمجسات على خطوط مستقيمه:-
المحاسن:- اماكن نقاط المجسات فى مواقع ثابته تقريبا مما يمكن المقارنه فى الاغواط فى الازمنه المختلفه اضافه الى ان تحديد المواقع سهل .
المسوئ:- العمل الذى يتم على اساس هندسى منتظم عالى التكلفه ويحتاج لانتباه تام وربما تضيع بعض المواقع بسبب الحت او الاطماء.او تغطى بالحشائش ومن الضرورى ايجاد التصرف.
يتم تطبيق المسح المائى فى الانهار ويحتوى اساسا على قطاعات بمجسات على طول النقاط التى تمر على اكبر اعماق النهر .كما يمكن عمل المسح مقترنا مع قياسات السرعه لتحديد التصرف او كميات الطمى فى النهر .
.b المسح المائى الحر:-
المحاسن:- عدد النقاط سيكون محددا فى اماكن غير قابله للانجراف .
المساوئ:- التحديد السريع للمواقع باستعمال آليه اكترونيه عالية التكلفه وعند استعمال ال Sextent أو ال Range Finder سياخذ زمنا طويلا .
اختيار أحد الاثنين يعتمد على اعتبار الحاله المحليه مثل عرض النهر- امكانية الوصول الى الجسور – امكانية التخطيط الهندسى وتواجد العماله الماهره ويتم استعماله فى نهايات الانهر الداخله للبحار وعلى شواطئ البحار.
.2 تحديد المواقع:-POSITON FIXING:
.a المجسات على خط مستقيم:-
عندما تتم المجسات فى قطاع معروف مواقع نقاط المجسات تعرف بخط القطاع والمسافه بين النقاط ونقطة اسناد خط القطاع يحدد بعلامه على احد الشاطئين او الاثنين .احدهما تكون مرجع اسناد حيث يحدد موقعها هندسيا .
للحفاظ على مركبة المسح فى الخط هناك طريقتان يمكن اتباعهما اما على امتداد حبل او بالنظر.
على امتداد حبل:-
لنهر لا يزيد عرضه عن 150 يمكن شد سلك بونش على عرضه .عادة استعمال الكوابل يعتمد على عرض النهر والحاله الامنيه .ويشد شريط مع الحبل يوضح المسافات الافقيه .وهذه الطريقه تستعمل عندما لا تكون هناك حركه سفن مستمره على النهر.
بالنظر:-
عندما يتعذر استعمال الحبل يتم ذلك اعتمادا على النظر ولهذا الغرض تنشأ نقطتان على نفس الشاطئ للتمكن من امتداد الخط من القارب وتوضع على موقعى النقطتين بيرقين (علمين)
المسافه بين كل نقطه مجس ونقطة الاسناد يستحسن ان يتم قياسها من القارب مباشرة بشريط او منظار آلى او آله الكتورونيه وكلها تعتبر مباشره .والطريقه غير المباشره تستعمل عند عدم التمكن من القياس المباشر.الشكل رقم (1) يوضح مثال للقياس المباشر وغير المباشر حيث يتم قياس الزاويه بال SEXTANT
من النقطه A الى مرجع B C المعرفه بنقطتين على الشاطئ.
.b المجسات فى نظام حر :-Sounding in a free sounding system:-
فى حالة تطبيق النظام الحر مطلوب عدد من نقاط اساسيه مع ضرورة معرفة مواقعها بالضبط .من النقاط ذات الخصائص المناسبه التى يتم اختيارها الصهاريج .موقع كل نقطه يتم تحديده لقياس آنى لزاويتين (بواسطة مساحين) كما بالشكل رقم (2).
لرسم النقطه X فى مخطط المجسات يمكن استعمال مؤشر مؤشر محطه Station Pointer .مؤشر المحطه تحتوى على 3 مساطر تشع Radiating فى اتجاهات متغيره من محور واحد بعد وضع الزاويتين المناسبتين Appropiate بين المساطر يمكن ازاحة ألآله فوق المخطط الى ان تتطابق النقاط A B C الثلاثه ِ مع الثلاثه مساطر ومن ثم موقع X يعلم فى المحور .































لتسهيل رسم عدد كبيرمن النقاط خلال او بعد المراقيه يمكن رسم مخطط من اقواس كل قوس بوضح مجال (محل هندسى Locus) تحرك نقطه تنشئ زاويه معلومه بين اثنين من النقاط الاساسيه A و B أو كما موضح بالشكل (3).
3.نظام المواقع العالمى:-GLOBAL POSITIONING SYSTEM:
نظام المواقع العالمى GPS تم استنباطه بواسطة مصلحة الدفاع الامريكيه United States Department Of Defence – Us (Dod) كمصدر عالمى لكلا الحالتين العسكريه والمدنيه.ويعتمد ال GPS على ثلاثه ابعاد مرجعيه عالميه وابراج COSTELLATION 24 قمر صناعى تدور حول الارض فوق 20 الف كيلومتر من سطح الارض.الاقمار الصناعيه تمثل نقاط مرجعيه التى تاخذ منها المحطات الارضيه شبكة مثلثات التثليث Triangulation لتحديد المواقع .مدارات الاقمار الصناعيه تتم متابعتها بدقه فى محطات ارضيه تشغلها مصلحة الدفاع الامريكى US (DoD) .
فى الهايدرومترى يتم استعمال ال GPS فى اغراض متعدده مثل قياسات قاعات الانهر مسارات الانهر وقطاعاتها وتحديد الموقع فى عدد من طرق قياسات التصرف بما فى ذلك قياسات السرعه ومساحات القطاعات التقليديه والتيار المقطعى الصوتى لدبلر A D C P
Acoustic Doppler Current Profiler الدقه فى ايجاد الموقع التى يمكن الحصول عليها تعتمد على المدى من m. 100 لمستلم يكلف $500
Single Receiver الى دقه احسن من Cm. 1 لطاقم اثنين من المستلمات وتعمل فى مجال متغير تكلف $25 000
2sophisticated Receivers --- فكرة ال GPS الاساسيه يمكن وصفها بعدد من الخطوات:-
1) التثليث من مواقع الاقمار الصناعيه – عباره عن اساس النظام :-
Triangulation from satellite positions is the basis of the system:-
· الموقع يتم حسابه من الاحداثات X Y Z من قياس المسافات على الاقمار الصناعيه .
· حسابيا المطلوب 3 اقمار صناعيه لتحديد الموقع مضبوطا.
· القياس الواحد يوضح ان الموقع فى مكان ما على كره خياليه ممركزه على القمر الصناعى ولها نصف قطر معلوم .






















· القياس الثانى يضيف الموقع فى تقاطع كرتين وهى تشكل دائره.
· القياس الثالث يقع فى تقاطع دائرتين وهما نقطتان كما بالشكل رقم (4).احدهما يرفضها ال GPSلانها غير حقيقيه والنقطه الثانيه تعطى الموقع الصحيح.
2) قياس المسافه من قمر صناعى
Measuring the distance from a satellite
· نظام ال GPS يعمل بالوقت الذى تستقرقه اشاره راديو لتصل للمستلم Receiver من قمر صناعى ومن حساب المسافه من السرعه المقاسه








الشكل رقم (4) القياس الثالث يقع فى تقاطع دائرتين وهما نقطتان

· Measured Speed وزمن السفر Travel Time سرعه الضوX الوقت = المسافه –امواج الراديو تتحرك بسرعه ضو حوالى 300 000 Km/sec. .عليه رسالة الراديو تأخذ حوالى Sec.0.06 لتصل للمستلم او المستقبل Receiver . أغلب المستلمات لها خطأ فى حدود
· تزامن Synchronizing الاقمار الصناعيه والمستقبل يقوما باعمال نفس الرساله (قانونCode ) فى وقت واحد يمكن معرفة الوقت الذى تصل فيه الاشاره من القمر الصناعى من مقارنة ساعتى القانونين.
3.الحصول على الزمن الصحيح Getting Perfect Time :-:
§ الاقمار الصناعيه لها 4 ساعات والمستقبلات لها ساعات مضبوطه لذلك فان التزامن سيكون غير متقن .
§ القياس الزياده الرابع (القمر الرابع ) ستتلخص من اى خطأ –بتطبيق المعادلات الاربعه المعروفه واربعه مجهولات (3 مجالات وساعه).
4.معرفة موقع القمر الصناعى فى الفضاء:-
Knowing Where a Satellite is in Space:-
o الاقمار الصناعيه الخاصه بال G P S عاليه جدا – مجال دورانها يمكن التنبؤ به مقدما .المستقبلات الارضيه بها آلية وذاكره كمبيوتر التى تخطر بمواقع كل قمر صناعى فى اى وقت.
o التغييرات الطفيفه فى المدارات يتم قياسها بواسطة مصلحة الدفاع الامريكى US DoD وعادة تأتى من الاقمار.
5.المؤخرات الكرويه المتآينه والجويه ومصادر الاخطاء الاخرى:-
ý بما ان اشارات ال G P Sتتحرك فى خلال الجو والتأين الارضى (أختلافات الطقس) يتسبب ذلك فى تأخير يسبب بالتالى مدى من الخطأ.
ý بعض هذه الاخطاء يمكن التخلص منها رياضيا او بنماذج .
ý أغلب الأخطاء سيتم الغاؤها بتشغيل مستقبلين بدلا من واحد وتسمى ال G P S المتغيره Differentional .
ال G P S المتغيره Differentional تتطلب تعاون بين مستقبلين احدهما يتجول من حوله والثانى ثابت .اذا كان المستقبلين قريبين من بعضهما فان الاشارات التى تصل كل منهما تكون قد تحركت نفس الجزئى من الجو ولهما تأخير متساوى .عليه معظم الاخطاء ستكون مشتركه فى كليهما ويكن استعمال المستقبل الثابت لقياس تلك الاخطاء ويوفر المعلومه لتلك الاخطاء للمستقبل المتجول.كل المطلوب ان يوضع المستقبل الاسنادى فى نقطه تم مسحها بدقه اى موقع معلوم X Y Z .
الخطأ النوعى باستعمال ال G P S المتغير صغير جدا او يمكن ازالته بالمقارنه مع ال G P S المعيارى . ال G P S المتغير يستعمل بواسطة حرس الشواطئ – فى الطيران Aviation وادارة الموارد الطبيعيه .....الخ.
المساحون الارضيون والمتخصصون فى الهايدرومترى يستعملون D G P S (المتغير (Differential للحصول على مسح صحيح جدا لتثبيت المواقع النسبيه بدقه على مدى mm. يستعملون المستقبلات المتعدده مثل ال D G P S .
فى اعمال المساحه الهيدرمتريه انشاء خط اساسى Set up للشبكه هام.القياسات ال D G P S(المتغير (Differential الكينماتيكيه تتطلب ان تيدأ فى نقطه معلومه الموقع.بعد عملبة البدايه احد المستقبلات يخدم كمحطة اسناد ثابته بينما الثانى يتحرك من نقطة مراقبه الى اخرى .فى كل نقطة مراقبه الاريل Antenna يجب ان يكون ثابتا لمدة دقيقه.لكن هذه المده يمكن تخفيضها مع تطورات المستقبلات الحاليه.
المستقبل المتحرك يجب ان يقفل بطريقة دائمه Lock Permanently على الاقل على 4 أربعه اقمار صناعيه.عدد الاقمار الصناعيه التى يمكن استقبالها خلال الازاحه تتغير حسب حالة التضاريس وبمجرد ان يقل عدد الاقمار عن 4 (كما فى المناطق المغطاه بالمبانى او الغابات الكثيفه) سيحدث فقدان للقفل والمستقبل المتجول سيعطى انذار باشاره.اذا حدث ذلك يعاد المسح من نقطة مراقبه سابقه مسجله.
تحويل مواقع الG P S الى نظام مرجعيه محلى :-X Y Z
النتائج النهائيه لتحديد المواقع فى المسح الهايدرومترى سيعطى فى نظام اسناد (عادة وطنى) محلى .عليه مواقع ال G P S يجب تحويلها الى موقع محلىX Y و H او Z . الارتفاعات عادة يعبر عنها بالرجوع الى قطع مكافئEllipsoid او مسطح مستوى Plane Level او جويد Geoid الشكل (5) يوضح صوره للمرجعيات.
من الشكل (5) يمكن معرفة الآتى:-

















1. مرجع الاسناد Geoid :-
تقريب جيد لمستوى سطح البحر فى كل العالم .عموما هذه المرجعيه دائما لها شكل غير منتظم فى مستوى العالم ولذلك معقده جدا ويصعب التعبير عنها رياضيا للارتفاع الارثومترى Orthometric H الجويد Geoidيخدم كنقطة اسناد.
2. القطع المكافئ المشابه للكره المفلطحه Ellipsoid
يعتبر البديل الجيد للجويد Geoid واسهل وصفا واحسن تقديرا لمستوى البحر عالمبا .الارتفاع الGeodetic (h) يشير الى القطع المكافئ كمرجع اسناد والتطابق الكلى بين القطع المكافئ والجويد غير موحود ,الفرق بين الاثنين يعرف بالتعرج الجودى Geoid Undulation N
· القطع المكافئ على مستوى العالم يظهر قيم عاليه ل N
(حوالى Max = 20 m.) .مواقع ال G P S تعطى باحداثيات مرتبطه مرجعيا World Geodetic System -1984 (W G S 84 Ellipsoid ) النظام الجوداتك العالمى 1984 الذى قدمته U S Do D .
· القطع المكافئ على المستوى المحلى يعطى احسن التقريب لمستوى البحر المحلى (كل بلد لها قطعها المكافئ).
3. السطح المستوى Level Plane
النقاط المتواجده على نفس المستوى المطح (متساويه فوق الجاذبيه الارضيه Equal potential of gravity) كلها متساوية الارتفاع الدايناميكى بغض النظر عن الارتفاع .عموما نقطتان على سطحين مستويين على ارتفاعات مختلفه كثيرا ليس لها فرق ثابت فى الارتفاع الاورثومترى (Orthometric height –H-) وذلك لعدم ثبوت الجاذبيه الارضيه على مختلف الحقول .الشكل (6) يوضح نظام العمل لتغيير مواقع الG P S الى X Y و H المحليه .مواقع الG P S معطاه بالطول العرض والارتفاع الى المرجع W G S 84 .


4.الاجهزه لتحديد المواقع التقليديه :-
عند تحديد المواقع يتم استعمال الاجهزه الآتيه:-
ý أجهزة نظرInstruments Opticalمثل ال
ý Range Finder – Theodolite – Sextant
ý اجهزه الكترونيه مثل Trisponder Loran DECCA
الاجهزه الالكتورونيه يتم استعمالها عندما يكون قياس المسافات باجهزه نظر لا تاتى بدقه مقبوله.الاجهزه الالكترونبه ليس فقط عالية التكلفه بل ايضا معقده وتتطلب فنيين مهره للخدمه والصيانه .عموما الاجهزه الالكترونيه تسهل عمليات القياس المتتاليه بسرعه وبمكن استفلالها لتعطى ناتج رقمى مباشر يتم من خلال كمبيوتر.
واجد المدى: Range Finder:-
The coincidence range finder واجد المدى المتطابق عباره عن جهاز يحدد المسافه بين نقطتين بالمراقبه من نقطه واحده فقط .كل Range Finder بها مرآتان او منشوران two mirrors or two prisms
v الثابته على جانب اليد اليسرى
v الدائره او المزاحه Rotating على الجانب اليمين .
الشكل (8) يوضح التفصيلات لاحد انواع ال Range Finder .فى معظم ال Range Finder التى بها المرآه او المنشور المتحرك الصوره (العفريته )المباشره للنقطه المقاسه تاتى من المرآه او المنشور الثابت موقغها فى محور النصف السفلى للدائره والصوره غير المباشره تاتى من المرآه او المنشور المتحرك موقعها فى النصف العلوى للدائره .الصورتين يتطبقا بتحريك المرآه او المنشور المتحرك.












استعمال ال Range Finder
o امسك المرآه او المنشور الثابت باليد اليسرى Fixed prismمع الحفاظ على المقياس Scale bar افقيا.
o قدر المسافه نظريا Visually وشغل Switch مفتاح قياس المسافه لمسافه اطول او اقصر Distance Scale knob .
o دور عجلة النظر Eye piece الى ان تتم رؤية نقطة المماس (اعتمادا على نظر المستعمل).
o أنظر الى الصورتين فى دائرة التلسكوب وحرك المرآه او المنشور المتحرك شمالا ويمينا الى ان يتتطابق العلوى مع السفلى صحيحا وواضحا.
o اقرأ المسافه على المقاس حسب مقاس المسافه .
الخطأ الأعظمى لل Range Finder
[IMG]file:///C:/DOCUME~1/u/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] المسافه القصيره m.(8 - 100) -1 % من المسافه المقاسه .
[IMG]file:///C:/DOCUME~1/u/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] المسافات الطويله m.(500 - 100)- 3 % من المسافه المقاسه .

يتم استعمال ال Range Finders يدويا على الشاطئ او على قارب وللقياسات التى تؤخد على الشاطئ يمكن استعمال سيبا Tripod للدقه.
الثوودلايت Theodolite:-:
يمكن استعماله لقياس الزاويه الرأسيه او الافقيه .اجود جهاز للقياس لكن اكثرها تكلفه هى الثودلايتات الرقميه الالكترونيه. لتحديد المواقع تستعمل الثودلايت لقياس الزوايا الافقيه من موقع ثابت على احد الشاطئين وهى طريقه غير مباشره كما موضح بالشكل رقم (9).









الSextant :-
كما بالشكل (10) تم تصميم الSextantاصلا لقياس الزوايا الرأسيه مثل ارتفاع الشمس والنجوم على ظهر سفينه ويخدم ايضا بدرجه جيده فى قياس الزوايا الافقيه خاصه على ظهر السفن عند عدم توفر الثوديلايت.
مدى القياس من صفر الى بينما القوس المدرج يحمل والتى اتى منها اسم الجهاز.

المبادئ Principles:-:
روبرين بيكنس R and L Two Beaconsلقياس الزاويه بينهما يتم احضارهما ليتطابقا فى التلسكوب.يتم توجيه التلسكوب الى الجهه اليسرى Lواتى ترى مباشرة من خلال التلسكوب الروبرين البيكنس اليمنى يتم انعكاسها مزدوجا عن طريق المرآه الدائره Rotating - G والمرآه الثابته K امام التلسكوب .
المقاس المدرج الدائرى مربوط مع محور الدائره المرآه G تدور حول محور رأسى خلال محور الدائره .التلسكوب فقط تخدم فى تكبير واظهار المنظر .خط وسط التلسكوب يقاطع الطرف العلوى للمرآه الثانيه K بحيث ان المنظر المباشر للنقطهL يتم الحصول عليها فى النصف العلوى للتلسكوب بينما فى النصف السفلى المنظر المنعكس مزدوجا للنقطه R يمكن رؤيته.عندما تتطابق هاتين الصورتين يمكن قراءة الزاويه على القاس بدقه تبلغ نصف دقيقه.
دقة جهاز الSextantصغيره مقارنة مع الثودلايت.لتحديد الموقع داخل شبكه تثليث قائم تعطى دقه كافيه .محاسن الSextant انه يمكن استعماله يدويا على ظهر السفن.
5.أمثله لتحديد مواقع تقليديه فى مدى خط مستقيم:-
الطرق الكثيره جدا لتحديد الموقع تعتمد على:-
ý الظروف المحليه (امكانية الوصول للشواطئ – تواجد العماله الماهره والتسهيلات المطلوبه).
ý متطلبات المساح الخاصه ومقدرته.
ý الدقه المطلوبه.
كمثال لتحديد الموقع على مدى خط فى قطاع عرضى الطريقه الزاوييه والطريقه الخطيه سيتم التعرض لهما وكلاهما غير مباشره .
الطريقه الزاوييه:-Angular Method :
كما بالشكل رقم (11) يتم وضع الثودلايت على احد الشاطئين ويتم اخد اى قياس للزاويه على القارب او المركبه .يمكن ايضا اخد الزاويه بالSextant من القارب الى بيرق فى خط المدى Range Line والى نقطة اسناد .هذه الطريقه مناسبه لتحديد موقع القارب الذى يأخذ مجسات الموقع وهو:-



القياسات الخطيه Linear Measurements:-:
كما موضح بالشكل رقم (12) البوارق Flags A B C an D محددات فى خط المدى Range Line البيرق E مثبت على طول الخط المتعامد على A D وعلى مسافه معلومه من B .المراقب الراصد عند O يتحرك على طول خط ايضا متعامد على A D الى








ان يصير كل من البيرق E والبيرق V على القا رب وبيرق الراصد O فى خط واحد .عليه المسافه C O يتم تحديدها ويمكن حساب V C .
اذا كان النهر عريضا لدرجة عدم امكانية رؤية البوارق على الشاطئ الآخر يمكن تحديد موقع القارب بالطريقه فى الشكل رقم (13) حيث البيرق E مثبت على نفس الشاطئ للمرقب O.

6 .أمثله لتحديد مواقع تقليديه فى نظام حر:-
تحديد المواقع فى نظام حر يمكن عمله لغرضين:-
1) عمل مجسات فى منطقه كبيره وواسعه جدا حيث عمل الخطوط المستقيمه يكون صعبا او مستحيلا.
2) شبكة التثليث مثلا لتعريف شكل النهر الهندسى (المسار - العرض) عند عدم توفر الخرائط التى يمكن الاعتماد عليها.
عدد كبير من الانظمه يمكن استعماله لتحديد مواقع المسح وسط نظام قائم به نقاط اساسيه (واحده – اثنين – او ثلاثه لها احداثيات معلومه ) الشكل رقم (14) يوضح عدد من تحديد المواقع فى نظام حر.
الشكل (14) يعطى عدد من الامثله عن كيفية تحدبد احد المواقع باستعمال اجهزه مبسطه مثل ال Range Finder – Sextant - Compass .
(الخط الرئيسى Leading Line هو خط مستقيم يمر بنقتطين رئيسيتين حيث موقع الراصد على ذلك الخط.)
7.المجسات واجهزة المجسات:-
SOUNDING AND SOUNDING INSTRUMENTS:-
فى الانهر تتم المجسات على خطوط تحويل Transit Lines متعامده على خط وسط محور النهر وعلى مسافاتمتباعده ثابته على طول النهر.
تحديد المواقع يتم بطريقه مباشره (شريط Range Finder) او بطريقه غير مباشره (الخطيه والزاوييه).فى نفس الوقت تثبيت الموقع يشار اليه فى تسجلات مجسات الصدى Echo Sounder.
على نهايات الانهر فى البحار او على شواطى البحار المفتوحه يتم اخذ المجسات على خطوط متعامده على ادنى خط كنتورى Bottom Contour Line من اجل الحصول على ادق طريقه لتحديد تلك الخطوط .التباعد بين الطرق Tracksتعتمد على
الغرض من المسح والدرجه التى يرجى ان يتم بيانها فى مخططتات..
انواع متعدده من الاجهزه يتم استعمالها لعمل المجسات:-
قضيب المجسات وخط المجسات Sounding Rod and Sounding Line كانت فى السابق الآله المصطلح عليها لقياس عمق الماء.الدقه فى كلاهما محدوده وصدى المجسات Echo Souder وجد تطبيقات واسعه بدلا عنهما لانه لا يتأثر بسرعة الجريان والعمق ولذلك فهى اكثر استعمالا وقبولا عالميا اكثر من المعدات المصطلح عليها سابقا.وايضا لانها تعطى قياسات سريعه للعمق.
قضيب المجسات Sounding Rod:-:
عباره عن قضيب مصنوع من الخشب مدرج بالسم او الديسم .فى نهايه القضيب يوجد لوح اساسى يمنع القضيب من التخلل فى قاع النهروكذلك يخدم كوزن يبقى القضيب فى وضع رأسى على القاع.مصادر الخطا هى ازاحة القضيب من الوضع الرأسى وسمت الركود الناتج عن السرعه Stagnation Head خاصه عندما تكون هناك تيارات قويه .لذلك استعمال هذه الآله فى المياه الجاريه محدود.
خط المجسات:-Sounding Line:
خط المجسات يستعمل عندما تكون سرعه الجريان او عمق المياه يمنع استعمال القضيب.يحتوى على جنزير او سلك مربوطا عليه وزن تقيل .به علامات Tags مربوطه للدلاله عن المتر والدبسم .فى حالات اخرى استعمال تقل David وونش يتم قراءه العمق من عداد فى القارب.يتم اجراء تصحيح لازالة اخطاء الازاحه من الوضع الراسى فوق سطح الماء من الهواء وتحت الماء من البلل للعمق الذى يمكن قياسه بواسطة خط المجسات محدود فى مدى 12 الى 15 متر .مصادر الخطأ من تخلل الوزن فى قاع النهر واعوجاج وانحناء السلك .اضافه لذلك من الصعب التأكد من ان الوزن وصل قاع النهر.
المجسات الصوتيه:-Echo Sounders
المجسات الصوتيه Echo or Ultrasonic Sounders التى استعمالها غير محدودا بسرعه الجريان اوالعمق هى انسب آله للمجسات.تسهيل عمليات قياس صحيحه وسريعه للعمق اعتمادا على سرعة تخللات الصوتPropagation Speed فى الماء وقياسات جريان الوقت Running Time لموجة الصوت .سرعة تخللات صوت الموجه فى الماء يعتمد على درجة الحراره والملوحه.زيادة كل واحد منهما تؤدى لزياده فى سرعه الصوت فى الماء كما موضح بالشكل رقم (15) . الشكل رقم (15) يعطى سرعة نخللات الصوت للموجه فى الماء كموظيفه او كداله على درجة حراره الماء والكثافه النسبيه.

المبادى:-Principles: كما يلى:-
يتم توفير نبضه كهربائيه قصيره لكنها قويه من مولد اشارات Signal Generator ويتم تعديلها ِAmplified وترسل مكبره الى مبدل طاقه Transducer الذى يحولها الى اشارات صوتيه Acoustic Signals التى ترسل الى قاع النهر .الاشارات من ثم تنعكس من القاع وتستلم بمبدل الطاقه Transducer وتحول الى نبضات كهربائيه Electrical pulses والتى تصحح Amplified .فرق الزمن The Time Lapse او معدل انقضاء الزمن بين الارسال والاستلام للاشارات يتم قياسه ويحول الى عمق الماء تحت مبدل الطاقه.الاعماق توضح على مدلل مناسب يسجل على لفة ورق او يعطى كنتاج رقمى.بسبب علو تردد الارسال الاعماق المنفصله تظهر على ورقة التسجيل كانه مقطع قاع متصل كما موضح بالشكل رقم (16)




مبدل الطاقه Transducer يو ضع على مسافه محدده (0.20 الى 0.50 ) متر تحت سطح الماء.وعند قياس المسافه بين الموقع تحت مبدل الطاقه والسطح المعكوسReflected لقاع النهر الغاطس Draught لمحول الطاقه ينبغى اضافته للعمق المسجل وبذلك يعطى العمق الصحيح للماء كما بالشكل رقم (17).مبدل الطاقه يمكن ان يكون على المركب مركب على قاع المكب او بالخارج مثبت على القارب بقفيس.أغلب المجسات الصوتيه تشغل ببطاريه Volts12.
يجب معايره المجس الصوتى من وقت لاخر .بالاضافه الى ذلك فى البدايه ونهاية كل يوم صفر المجس الصوتى يجب مراجعته بواسطة قضيب Bar .الصفر يعتمد على عمق مبدل الطاقه تحت سطح الماء والذى ربما يختلف من يوم لاخر.فى حالة مبدل الطاقه المثبت على جانب القارب لوح حديدى مدلى على خط معلم يتم انزاله فى الماء ويمسك على عمق محدد تحت مبدل الطاقه .عمق مسجل قضيب الاختبار ينبغى ان يتطابق مع عمق قضيب الاختبار الحقيقى تحت سطح الماء.تتم مراجعة ذلك فى مختلف الاعماق.اذا لم يحدث التطابق يتم تعديل فى سرعة الصوت ليتوائم مع الكثافه ودرجة الحراره للمياه الى ان تتطابق قراءة المجس الصوتى مع العمق الحقيقى للوح الاختيار.فقاعات الهواء تحت مبدل الطاقه ينبغى تجنبها بتحديد السرعه.السرعات العاديه 1.5 to 2.00 m/sec.
المجس الصوتى يستعمل فى المجسات للقطاعات العرضيه للنهر والمجسات للقطاعات الطوليه على The Talweg اى نقاط اعمق مواقع على القاع فى القطاع الطولى ومجسات كامله محليه لجزء من نهر او خليج او بحيره.
سرعة الورق يمكن موائمتها لمختلف انواع المجسات .
§ فى القطاعات العرضيه للانهر اعلى سرعة ورق.
§ فى القطاعات الطوليه سرعه ورق دنيا .
اجهزة مجسات الصوت التى تستعمل فى المسح الهايدرولوجى لها ترددات 30 KHz. اوKHz. 210 .
اذا كانت هناك طبقات هشه Soft من الطين Mud متوقعه او المسح يقصد به مسح اولى للحفر او مسح نهائى بعد الحفر يتم استعمال مجس صوت ذو تردد متدنى من اجل استنتاج الطبقات والطمى والاطمحلال لان صوت نبضات التردد المتدنى يتخلل بقدر اعمق واكبر فى القاع,مجس صوت بترددات عاليه يعطى فقط تسجيل لاعلى مستوى القاع بغض النظر عن تركيبة القاع .باستعمال الترددين آنيا الطبقات المتعدده فى قاع النهر سيتم استنباطها.
تحديد منسوب الماء:-Determination of Water Level:
لتحويل عمق الماء المقاس الى منسوب مرجعيا الى مرجع للااسناد ينبغى قراءة المقاس خلال عملية المجسات .عادة منسوب الماء فى المنطقه التى يتم فيها اجراء المجسات بحدد بالاستكمال بين قرائتين على محطات قائمه.اذا نتج خطأ عن هذا الاستكمال يزيد عن يعض سنتيمترات ينبغى تركيب مقاس مؤقت بالقرب من المنطقه التى يتم فيها المجسات ,لان الخطأ بسبب الاستكمال الخطى مع مرور الزمن ينبغى ان لا يزيد عن بعض السنتيمترات .تردد القراءآت يعتمد على معدل تغيير منسوب الماء.لذلك عندما يكون التغيير فى المنسوب سريعا قراءة المقاس ينبغى ان تكون مستمره.
8.معالجة البيانات:-DATA PROCESSING:
كل من مركبات الطريقه المتبعه للمجسات اى تحديد مواقع نقاط المجسات لمنسوب المياه والعمق التى تقاس بمرجعيه الى منسوب المياه سينتج عنها عدد من البيانات.للوصول الى تقديم مناسب عن نتائج المجسات هذه البيانات ينبغى معالجتها.
عندما تتم عمليه المجسات على قطاع عرضى البيانات الخاصه بتحديد مواقع نقاط المجسات تحتوى على نمره القطاع العرضى موقع علامة المرجعيه فى القطاع العرضى والمسافه لمنطقة المجس الى العلامه المرجعيه.عند استعمال المجسات الحره تحتوى البيانات مثلا على احداثيات النقاط الاساسيه التى استعملت وزاويتين تم قياسهما آنيا.الموقع من ثم يمكن تحديده رياضيا او بمخطط بيانى Graphical.
منسوب المياه عند نقطة المجس تحدد باستعمال تسجيلات من مقاس او مقاسين .من هذه البيانات وصفر المقاس ومواقعها يتم الحصول على منسوب الماء المطلوب بالاستكمال الخطى على المسافه وذا كان من الضرورى ايضا على الوقت.علاقه الوقت مع المجسات ومنسوب المياه ضروريه.منسوب المياه والعمق الذى تم جسه الذى يتم الحصول عليه من مخطط مجسات Echo Gram او من سجل اعماق تم قياسها يتم استعمالها لتحديد ارتفاع النقاط التى اجريت فيها المجسات لقاع النهر بمرجعيه الى مرجع اسناد افقىM S L .
كل المركبات للمعالجات الى حد ما بسيطه يمكن عملها يدويا.عموما اذا كان امتداد العمل يتيح ذلك يمكن وضعها فى برنامج كمبيوتر .البيانات الاخرى مثل قراءآت المقاس والزمن محدودة العدد ويمكن وضعها فى شكل رقمى زالشكل رقم (18) مثال لشبكة تثليث للحصول على مسار طول نهر.
نتائج المجسات يتم عادة تقديمها فى شكل قطاع طولى او عرضى او مخططات التى توضح النقاط التى تم قياسها بالمجسات واعماقها منسوبه الى مرجع اسناد.
للمجسات الماخوذه فى نهر من قطاع عرضى اعماق المياه مرتبطه مع مرجع اسناد لكل نقطه فى القطاع يمكن رسمها فى ورق mm. مثل ما يتم لقطاع عرضى كما بالشكل رقم (19).اذا كان مطلوب عمل كنتورمخطط لكل النهر يمكن اخذه من مقطع القطاعات العرضيه .
فى مخطط المجسات خطوط الكنتور التى توضح الاعماق المتساويه يمكن رسمها . هذا العمل يتطلب خبره وفهم طريقة الرسم.
























الشكل رقم (20) يوضح مخطط مجسات وخطوط كنتوريه .التباعد بين خطوط المجسات (طرق المجسات وخطوط التحويل ) لعمل مخطط مجسات يعتمد على :-














v عمق الماء ومسار النهر.
v شكل قاع النهر.
v الغرض من المسح.
فى اغلب الحالات تباعد m. 100 مقبول لمخططات انهار اعتمادا على عرض النهر ومساره.التحسينات فى التقدم development in progress
ý رادارات للمسح المائى.Radar for Bathymetryز
ý ليزر هوائى..Air borne Laser