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汽水域・塩分躍層動態観測システムの開発

西村清和*・徳岡隆夫**・三瓶良和**・亀井健史**・須崎聡***・松田滋夫****・安間恵****・井内美郎*・久保田俊輔******
*工業技術院地質調査所,**島根大学総合理工学部,***千本電機(株), ****クローバテック(株), *****川崎地質(株),******(株)ワイ・オー・システム
Development of the long-term observation system for the study of halocline behaviour in brackish lakes and estuaries.
Kiyokazu NISHIMURA*, Takao TOKUOKA**, Yoshikazu SAMPEI**, Takeshi KAMEI**, Satoshi SUZAKI***, Shigeo MATSUDA****, Kei ANMA*****, Yoshio INOUCHI* and Syunsuke KUBOTA******
*Geological Survey of Japan, **Faculty of Science and Engineering Shimane University, ***Senbon Denki Co. Ltd.,****Clovertech Inc., *****Kawasaki Geological Engineering Co. Ltd., ******Y.O. Systems inc.
ABSTRACT
We have developed a long-term observation system for the study ofhalocline behaviour in brackish lakes and estuaries. The system consists of an acoustic observation system and a lake bottom thermometrv system using an optical fiber distributed sensor. The acoustic observation system measures acoustic reflection caused by the rapid change ofacoustic impedance at the boundary of the halocline in water. The lake bottom thermometry system detects movement of the lower part of the lake water by means of temperature change.
Basic specifications of the system are as follows:
(1)Acoustic observation system for the study of halocline behavior
Transducer: Ultrasonic frequency 200kHz. Beam angle approx. 6 degrees
Transmitter and receiver: Transmission pulse width 15 -60sms. Sensitivity adjustment 0 to 30dB
Systemcontroller and data logger: A/D converter l2bit. Sampling rate 1ms(max),CPU i80486DX-2 66MHz,RAM 16Mbytes, MO disk drive 230Mbytes
(2)Lake bottom thermometry s stem using an optical fiber distributed temperature sensor.
Optical fiber cable: PVC sheath code. diameter 3mm, total length 2-4km
Fiber configuration: loop type
Spatial resolution: 1m
Measuring distance: up to 8km/loop
Temperature range: -200〜+500℃(depend on fiber type)
Number of channel: 4(loop type)
Long-term observations using the system were successfully carried out in Lake Nakaunu. We obtained records of the halocline movement from acoustic profiles. temperature distributions in the lake bottom waters from the thermometry system.
Key words: halocline behaviour, long-term observation system, acoustic profile. optical fiber, distributed temperature sensor
1. はじめに
内湾や河口部には、海水と河川水が入り混じった汽水域が見られ、その一部が閉じられたものは汽水湖をと呼ばれる。我が国の代表的な汽水湖として中海・宍道湖がある。汽水湖では流入する海水と河川水の密度差からほぼ2層構造となっており、塩分が急変する部分に塩分躍層が形成される。
塩分躍層およびその下部の塩水層の分布、動態を知ることは水産資源の確保、環境保全を行う上で重要である。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水塊が漁場に侵入すると、魚介類が死滅するなどの被害が発生する。
筆者らはまず、塩分躍層の存在、分布を把握するため、デジタル収録付きの水中音響探査装置を開発した1),2)。
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の異なる境界での音波の一部反射を捉えるもので、航走しながら水中の音響断面を得るものである。この装置を中海・宍道湖へ適用し塩分躍層の分布、層厚を把握することができた。Fig.1は中海において同装置で得た水中音響探査記録である。探査記録をみると水深3m付近に塩分躍層による反射面がみられる。同図における実測による塩分および水温の垂直プロファイルでも3m付近に急変点が存在し、塩分、および水温の異なった2つの水塊が存在することが理解できる。
この探査装置では、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た。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、音源の音厚,受信部の利得を一定として、常に同一の条件で探査を行えば、塩分躍層の時間変動を精度良く観測できることがわかった。

 

 

 

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