Realizace – výzkum, vývoj a výroba

Transkript

Research, Development and Processing of Computerized Measuring System of Soils Moisture with EIS Metod
E!3838- EUROENVIRON RDPCMSSMM
Projekt č. E!3838 programu EUREKA
Realizace – výzkum, vývoj a výroba
automatizovaného systému sledování
změn vlhkosti zemin metodou EIS
Oponovaná průběžná zpráva za rok 2007
Brno, leden 2008
__________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________
2
_______________________________________________________________________________________________________________
GEOtest Brno, a.s.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, LVV ÚVST
3
_______________________________________________________________________________________________________________
Název
REALIZACE - VÝZKUM - VÝVOJ A VÝROBA AUTOMATIZOVANÉHO
SYSTÉMU SLEDOVÁNÍ ZMĚN VLHKOSTI ZEMIN METODOU EIS
Editor
Ing. Jana Pařílková, CSc., RNDr. Lubomír Procházka
Rok vydání 2007
Vydání
první
GEOtest Brno, a.s., Šmahova 112, 659 01 Brno
Tel.:
+ 420 548 125 204, Fax: +420 545 217 979
e-mail:
[email protected]
Laboratoř vodohospodářského výzkumu Ústavu vodních staveb FAST VUT v Brně,
Veveří 95, 602 00 Brno, Česká republika
Tel.:
+420 54114 7284, Fax: +420 54114 7288
e-mail:
[email protected]
© 2007 Jana Pařílková
Publikace neprošla redakční ani jazykovou úpravou, její části nemohou být žádným způsobem
reprodukovány bez písemného svolení autorů.
4
_______________________________________________________________________________________________________________
OBSAH
OBSAH......................................................................................................................................5
1
ÚVOD................................................................................................................................7
2
Projekt E!3838...................................................................................................................7
2.1.1
2.1.2
2.1.3
3
Dílčí části projektu .........................................................................................................................8
Realizační výstupy a stupně inovace...............................................................................................8
Rozpočet projektu E!3838...............................................................................................................9
Projekt OE240 .................................................................................................................10
3.1
VĚCNÝ POPIS PROJEKTU .....................................................................................................................11
3.2
PŘEDPOKLÁDANÉ CÍLE A VÝSLEDKY PROJEKTU V ROCE 2007 ............................................................12
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.3
Předpokládané úkoly a cíle v roce 2007.......................................................................................12
Předpokládané projektované práce a jejich časový harmonogram..............................................12
Předpokládané dílčí výstupy řešení ..............................................................................................12
CELKOVÉ SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ DOSAŽENÝCH V ROCE 2007 ...............................................................13
3.4
SLOŽENÍ ŘEŠITELSKÉHO KOLEKTIVU V ROCE 2007.............................................................................15
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.5
Pracoviště řešitele projektu ..........................................................................................................15
Pracoviště spoluřešitele projektu .................................................................................................16
Externí spolupráce........................................................................................................................16
PLÁN ŘEŠENÍ PROJEKTU OE240 V ROCE 2008 ....................................................................................17
4
Řešení projektu OE240 v roce 2007 včetně komparace
s obdobnými řešeními
v České republice a v zahraničí ...............................................................................................20
4.1
STRUČNÝ PŘEHLED VHODNÝCH MONITOROVACÍCH METOD ...............................................................22
4.2
PŘEDPOKLÁDANÁ SPOLUPRÁCE S PODNIKEM POVODÍ MORAVY, S.P..................................................25
4.3
ZVOLENÉ MĚŘICÍ METODY A REALIZOVANÉ PŘÍSTROJE ......................................................................28
4.3.1
4.3.2
5
Věcné plnění a shrnutí dosažených poznatků..................................................................33
5.1
LABORATORNÍ MĚŘENÍ.......................................................................................................................34
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
Měření změn teplotního skalárního pole zeminy hráze při jejím zatěžování ................................34
Sledování šíření znečistění na fyzikálním modelu vodního toku metodou EIS..............................37
Fyzikální model přelivného objektu hráze poldru Žichlínek.........................................................45
Monitorování morfologie terénu metodou EIS .............................................................................46
MĚŘENÍ NA REÁLNÝCH OBJEKTECH ...................................................................................................46
5.2.1
5.2.2
5.2.3
Instalace měřicích elektrod na sledovaných lokalitách ................................................................47
Hráz vodní nádrže Kobeřice.........................................................................................................49
Monitorování morfologie dna odkalovací nádrže.........................................................................57
DEMONSTRAČNÍ MĚŘENÍ V CH ..........................................................................................................65
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
Projekt a jeho plnění.....................................................................................................................65
Obsah a termín .............................................................................................................................66
Výsledky experimentů ...................................................................................................................68
Zhodnocení, poznatky pro další aplikace a efekt ..........................................................................69
ZHODNOCENÍ MĚŘENÍ NA REÁLNÝCH OBJEKTECH ..............................................................................70
5.2
5.3
5.4
6
Sledování změn teplotního skalárního pole, přístroj TERM .........................................................28
Elektrická impedanční spektrometrie, přístroj Z-metr xy .............................................................30
Přístrojová technika realizovaná v r. 2007 ......................................................................70
6.1
ÚVOD .................................................................................................................................................70
6.2
NAPÁJECÍ MODUL (OZNAČENÍ SOURCE Z2A) .....................................................................................71
6.3
MODUL MULTIPLEXERU (OZNAČENÍ SWITCH Z2A) ............................................................................72
5
_______________________________________________________________________________________________________________
6.4
MODUL SVORKOVNICE ELEKTROD (OZNAČENÍ CONECT Z2A) ........................................................... 73
6.5
MODUL MĚŘIČE IMPEDANCE (OZNAČENÍ IMP Z2A)........................................................................... 73
6.6
ŘÍDICÍ MODUL (OZNAČENÍ CONTROL Z2A)........................................................................................ 74
6.7
PAMĚŤOVÝ MODUL COMPACT FLASH ................................................................................................ 78
6.8
GPRS MODEM .................................................................................................................................... 78
7
Úpravy programového vybavení a testy přístroje v provozních podmínkách .................79
7.1
OBSLUŽNÝ PROGRAM PRO OVLÁDÁNÍ MĚŘICÍHO PŘÍSTROJE Z-SCAN V1.7 ......................................... 79
7.1.1
7.1.2
7.1.3
7.1.4
7.1.5
7.2
SERVICE ...................................................................................................................................... 80
MEASURE .................................................................................................................................... 80
SELECT ........................................................................................................................................ 81
CALIB........................................................................................................................................... 82
SORTING...................................................................................................................................... 82
PROGRAM MĚŘICÍHO PŘÍSTROJE (DSP) .............................................................................................. 83
7.3
ZÁVĚR................................................................................................................................................ 84
8
Realizace, výstupy a přidané hodnoty projektu OE240...................................................84
8.1
PRÁCE PUBLIKOVANÉ V SOUVISLOSTI S ŘEŠENÝM PROJEKTEM V ROCE 2006..................................... 84
8.1.1
8.1.2
8.2
Příspěvky tuzemské publikované v přípravné fázi projektu v roce 2006 ...................................... 85
Akce pořádané v roce 2006 v souvislosti s řešením projektu ....................................................... 86
PRÁCE PUBLIKOVANÉ V SOUVISLOSTI S ŘEŠENÝM PROJEKTEM V ROCE 2007..................................... 87
8.2.1
Publikované příspěvky tuzemské a posterové prezentace v roce 2007 ......................................... 87
8.2.2
Dosud nepublikované příspěvky tuzemské v roce 2007 ................................................................ 88
8.2.3
Publikované příspěvky zahraniční (Slovensko) ............................................................................ 88
8.2.4
Nepublikované přednášky............................................................................................................. 89
8.2.5
Prezentování výsledků projektu na setkáních se zástupci zahraničních universit a pracovišť ..... 91
8.2.6
Prezentování výsledků projektu ve výuce studentů bakalářského, magisterského a doktorského
studijního programu ................................................................................................................................... 92
8.2.7
Akce a výstupy v roce 2007 v souvislosti s řešením projektu........................................................ 93
9
Literatura..........................................................................................................................95
10
Seznam obrázků...............................................................................................................97
11
Seznam tabulek................................................................................................................98
6
_______________________________________________________________________________________________________________
1 ÚVOD
Vztah člověka k vodě se promítá do dějin každého osídlení a epochy. Dostatek vody byl vždy
důležitou podmínkou lidské existence a lidé se snažili zavést účelné a soustavné hospodaření
s vodou. Svá sídla zakládali obvykle v blízkosti řek a potoků a hledali za nimi
i přirozenou ochranu. Postupem času využívali primitivními prostředky i vodní energii a voda se
stávala nezbytným pomocníkem také v jejich výrobní činnosti. Německý výraz pro
vodohospodářskou odbornost, Wasserbaukunst - umění vodních staveb, je dostatečně výmluvný.
V současnosti jsou vodohospodáři bráni k odpovědnosti za vznik povodní, podíl odpovědnosti
je jim připisován i v obdobích sucha, kdy je vody místně nedostatek. Opomenuty ovšem
zůstávají důvody, které se na současné situaci nemalou měrou podílely a podílejí, ať již se jedná
o dopad klimatických změn, intenzivního zemědělského hospodářství, lesnictví či rozvoj
průmyslu a těžby nerostných surovin.
Pravdou zůstává, že poslední desetiletí 20. století a vstup do století 21. provází nejen Evropu,
a Českou republiku nevyjímaje, extrémní povodňové situace, které jsou střídány obdobími
extrémně vysokých teplot, jejichž důsledky jsou mnohdy katastrofální. Je zřejmé, že úplná
technická ochrana proti jakékoli přírodní katastrofě, která by vyloučila veškeré škody, není
možná. To platí v plné míře jak pro povodně, tak i pro období sucha. Náklady vynaložené na
jakoukoli ochranu před uvedenými extrémními stavy by pravděpodobně převýšily efekt
uskutečněných opatření. Kromě toho vývoj klimatických změn nevylučuje, že budoucí povodně,
stejně jako extrémně vysoké teploty, by svým rozsahem a průběhem mohly přesáhnout
dosavadní zkušenosti.
Jedním z technických opatření eliminujících či snižujících škody způsobené extrémními
stavy, ať už se jedná o škody povodňové či způsobené v důsledku sucha, je užívání
monitorovacího systému. Stále větší pozornost se v současnosti věnuje vývoji a realizaci
moderních elektronických měřicích systémů včasného varování včetně prvků dlouhodobého
monitoringu. Je však třeba znovu zdůraznit známou pravdu, že jakýkoli systém (řídicí, měřicí,
ochranný, varovný apod.) je jen tak spolehlivý, jak spolehlivý je jeho nejslabší článek, což
s jistou mírou nadsázky může být uvedeno i slovy - čím „jednodušší“ systém, tím „spolehlivější“
výsledek.
2 Projekt E!3838
Předmětem řešení projektu je realizace automatizovaného systému monitorování změn
vlhkosti zemin. K dosažení uvedeného cíle byla vybrána nepřímá neinvazivní metoda sledování
změn neelektrické veličiny prostřednictvím veličin elektrických. Jedná se o sledování elektrické
impedance zemin elektrickou impedanční spektrometrií (EIS). Pozornost je věnována změnám
elektrické vodivosti zemin vyvolaným jejich zatěžováním vodou. Uvažovány jsou zejména
změny vlhkosti zemin způsobené jejich sací schopností a infiltrací vody (břehovou,
indukovanou, ze srážek). Složitost problému spočívá zejména v nestacionárním proudění vody
nenasyceným zemním prostředím. Experimentálně je prokázáno, že součinitel hydraulické
vodivosti zeminy nenasycené je o 3 - 4 řády nižší než u zeminy nasycené.
Studium problematiky proudění vody zeminou vedlo k návrhu a ověření vysoce citlivého
laboratorního elektrického měřicího zařízení založeného na uvedené metodě, která umožňuje
indikaci změn vlhkosti a průběhu volné hladiny v prostoru a v čase. Laboratorní ověření měřicí
metody i zařízení zahrnujícího přístroj Z-metr1 bylo provedeno řešením projektu Grantové
Agentury České republiky číslo 103/01/0057. V průběhu řešení grantového projektu číslo
103/04/0741 byl vyvinut prototyp zařízení Z-metr2, umožňující monitorování změn vlhkosti
v reálných podmínkách. Cílem řešení projektu s mezinárodním označením E!3838 resp. Jeho
české části s označením OE240 je vyvinout automatizovaný systém měření uvedených změn
7
_______________________________________________________________________________________________________________
a aplikovat jej při měřeních na reálných objektech v různých lokalitách. Zvolenou metodu EIS
a měřicí systém tím ověří praxe a připraví jej k dalšímu komerčnímu využití. Monitorování změn
vlhkosti zemin a pohybu volné hladiny bude možno využít pro kalibraci a verifikaci
matematických modelů, lokalizaci poruch soudržnosti zemin, sledování vlhkosti zemin
z hlediska závlah, případně dalších úloh. Počáteční návrh projektu a spolupráce při jeho řešení
vycházel z jednání se dvěma zahraničními partnery, a to se Slovenskou republikou
a Švýcarskem.
2.1.1 Dílčí části projektu
Řešení dílčích částí projektu bylo rozvrženo dle následujícího schématu:
•
Vývojem, výzkumem a výrobou automatizovaného systému měření změn vlhkosti se
zabývá český nositel - koordinátor projektu s týmem spoluřešitelů. Řešení zahrnuje
realizaci pěti měřicích přístrojů Z-metrů včetně systémů dálkového přenosu dat.
V návrhu projektu stanovená doba řešení uvedené části je 18 měsíců od jeho zahájení.
•
V průběhu stanovené doby budou vybrány dvě vhodné lokality, jedna v České
republice a jedna ve Slovenské republice, pro sledování uvedených změn. Na
partnerském pracovišti – Slovenská technická univerzita, Fakulta stavební, bude
zaškolena obsluha zařízení, zajišťující průběžný monitoring změn vlhkosti zeminy ve
zvolené lokalitě, zpracování a vyhodnocení zjištěných údajů a jejich poskytování
nositeli projektu. Předpokládaná doba monitorování zvolených lokalit je 14 měsíců od
instalace zařízení.
•
Souběžně bude probíhat experimentální měření rozstřiku a proudění slané vody
v zeminách kolem silniční komunikace při jejím ošetřování v zimních měsících
s dosahem na kvalitu podzemní vody odebírané pro pitné účely. Uvedené zkoušky
budou prováděny pod vedením švýcarského partnerského pracoviště - Technická
univerzita Basel, a jejich výsledky budou sloužit k verifikaci a kalibraci
matematických modelů a optimalizaci uživatelského softwaru vyvíjeného pro uvedený
typ úloh na tomto pracovišti. Dílčím výsledkem je rovněž hledání možností dálkového
přenosu dat při sledování hladiny podzemní vody metodou EIS v piezometrických
sondách (metoda porušující kompaktnost zeminy).
Závěrečná část projektu – 4 měsíce bude věnována komplexnímu zpracování výsledků
monitorování, jejich zhodnocení a nabídce automatizovaného měřicího systému praxi
(především organizacím Povodí, místní správy a TBD).
2.1.2 Realizační výstupy a stupně inovace
Rozhodující realizační výstupy projektu E!3838 programu Eureka jsou:
•
•
•
•
•
•
výroba inovovaného Z-metru, sond a technologií jejich osazování,
vývoj a výroba systému dálkového přenosu dat,
vývoj a realizace zpracovatelského a vyhodnocovacího softwaru,
výsledky monitorování ve zvolených lokalitách,
výsledky dosažené matematickým modelováním,
odezva praxe,
budou zpracovány ve formě dílčích ročních zpráv a v závěrečné zprávě o průběhu řešení.
Dále budou prezentovány na konferencích a v odborných časopisech. Je předpoklad tržního
uplatnění výsledků projektu především vzhledem k neinvazivnosti zvolených monitorovacích
postupů.
Řešení projektu umožní kvalitativní povýšení přístroje využívajícího metodu EIS – Z-metru
digitalizací měřicí trasy a realizací dálkového přenosu dat (zvýšení komfortu pro uživatele
a usnadnění využitelnosti v praxi). Z konstrukčního hlediska je rovněž věnována pozornost
8
_______________________________________________________________________________________________________________
řešení měřicích elektrod. Výhodou je jejich vertikální dělení, které umožňuje vysílání budicího
signálu a snímání odezvy v určité vrstvě zeminy. Nutností je umístění referenčního snímače
elektrické vodivosti ke sledování změn kvality zatěžovací vody. Věcně jsou údaje zpracovány
v tabulce 1 a promítají se do řádů 0, 2, 4 a 6.
TAB.01
SCHÉMA KLASIFIKACE ŘÁDŮ INOVACE (z návrhu projektu)
řád
-n
označení
degenerace
0
regenerace
1
2
3
změna kvanta
intenzita
reorganizace
4
kvalitativní
co se zachovává
nic
co se mění
příklad
úbytek vlastností
opotřebení
vlastnosti přenosové
zkvalitnění
přístroj
trasy signálu
monitorovacího systému
RACIONALIZACE
všechny vlastnosti
četnost faktorů
další pracovní síly
kvality a propojení
rychlost operací
dálkový přenos dat
kvalitativní vlastnosti
dělba činnosti
přesuny operací
technologická
kvalita pro uživatele vazba na jiné faktory
konstrukce
adaptace
5
6
7
8
9
KVALITATIVNÍ KONTINUÁLNÍ INOVACE
varianta
konstrukční řešení
dílčí kvalita
rychlejší stroj
generace
konstrukční koncepce konstrukční řešení
stroj s elektronikou
KVALITATIVNÍ DISKONTINUÁLNÍ INOVACE
druh
princip technologie konstrukční koncepce
tryskový stav
rod
příslušnost ke kmeni princip technologie
vznášedlo
TECHNOLOGICKÝ PŘEVRAT - MIKROTECHNOLOGIE
kmen
nic
přístup k přírodě
genová manipulace
2.1.3 Rozpočet projektu E!3838
Celkové předpokládané náklady vynaložené na řešení všech mezinárodních účastníků celého
projektu činí 0,4277 MEuro (12 900 tis.Kč). Celkové předpokládané náklady vynaložené na
řešení českého účastníka celého projektu činí 0,5883 MEuro (17 650 tis.Kč).
Podíly účastníků CZ (58% celk.) v roce 2007 0,2017 MEuro (celkem 0,5883)
CH (23% celk.)
0,1000 MEuro (celkem 0,2334)
SK (19% celk.)
0,0638 MEuro (celkem 0,1943)
Jednotlivé sumy byly specifikovány v návazných smlouvách mezi partnery a byly provázány
na projekty zahraničních partnerů. Předpokládané náklady řešení v roce 2007 byly 6050tis. Kč
(tab.02). Jejich členění do jednotlivých položek bylo rozvrženo následovně:
Mzdové náklady činí 960 tis. Kč s odvody sociálního a zdravotního pojištění ve výši 35,42%
z objemu vyplácených mzdových prostředků. Jejich výše byla stanovena na 350,03 tis. Kč.
Nákupy a služby činí 3135,84 tis. Kč. Režie je stanovena dle interních pokynů řešitelských
pracovišť na 17,5% z celkového objemu požadovaných neinvestičních prostředků a činí
354,13 tis. Kč. Příspěvek poskytovatele (MŠMT) byl plánován ve výši 3 000 tis. Kč.
Pro účely projektu bude vedeno oddílné účetnictví a vyčleněn zvláštní sektor účtu.
Pozn. Informace uvedené v kapitole 2 zprávy jsou převzaty z formuláře VES_07_prihlaska,
který je nedílnou součástí přihlášky koordinátora řešeného projektu a z přihlášky mezinárodního
projektu JMeureka_projectForm.
9
_______________________________________________________________________________________________________________
3 Projekt OE240
V návaznosti na zkušenosti z předchozích výzkumů bylo snahou řešitelského týmu ověřit
metody a realizovat zařízení umožňující prohloubení znalostí dějů identifikovatelných změnou
vlhkosti zemin. Jedná se především o děje probíhající v tělese a na povrchu zemních hrází během
zatěžování vodou a podle možnosti promítnutí jejich vlivu do matematického modelu, případně
přímo do hodnocení bezpečnosti konstrukcí hrází. Pozornost byla věnována metodě sledování
změn teplotního skalárního pole pomocí matice 128 termistorových čidel účelně rozmístěných
v zemině hráze (přístroj TERM, obr.1) a dále metodě elektrické impedanční spektrometrie
(přístroj Z-metr2 resp. modulární přístroj Z-metr2A, obr.2). K realizaci vytyčeného cíle byla na
pracovišti spoluřešitele projektu LVV ÚVST FAST využita samostatná stanoviště, která
umožnila sledovat stav zeminy při různých režimech zatěžování vodou a sledování obtékání
pevných překážek nacházejících se v zemině.
OBR.1
PŘÍSTROJ TERM
Měřicí systémy byly ověřovány při laboratorních experimentech, v rámci kterých byly,
zejména u metody elektrické impedanční spektrometrie (EIS), stanoveny možnosti dalšího
využití. Laboratorní experimenty související s využitím metody EIS prokázaly vhodnost použití
měřicího systému pracujícího ve dvou odlišných zapojeních. Konstrukčně jednodušší aplikace
párového elektrodového systému (vhodné ke sledování pohybu hladiny vody v toku či v zemině)
najde uplatnění při sledování šíření znečistění v tocích a nádržích, v zemědělství příp. sportu při
stanovení nutnosti zavlažování (vláhového deficitu) na základě znalosti vlhkosti půdy
(dostupnosti pro kořenový systém rostlin), při skládkové činnosti na základě znalosti povrchové
vlhkosti stanovení nutnosti skrápění proti prašnosti. Měření při důsledném oddělení budicích
a měřicích elektrod (vhodné k monitorování povrchových nerovnoměrností vůči výchozímu
stavu) ukazují na její další možnosti využití např. při sledování břehové abraze, sesuvu svahů,
deformace dna toku, uložení potrubí a vznik sufoze či dalších poruch, úniky z potrubí apod.
OBR.2
10
DESKA S 16 MĚŘICÍMI KANÁLY, MĚŘICÍ SESTAVA Z-METR 2 S PC
_______________________________________________________________________________________________________________
Druhým cílem projektu bylo nasazení navrhovaných systémů ve vodohospodářské praxi. Zde
byla věnována pozornost zejména vývoji a realizaci modulárního přístroje Z-metr2A, který
pracuje s metodou EIS. Při použití zařízení v reálném prostředí je nutno věnovat pozornost
rovněž měřicím elektrodám a technice jejich zabudování do zeminy, měřenému prostředí
a účelu, ke kterému je systém využit. V současných experimentech probíhajících v reálném
prostředí je využit párový elektrodový systém s vertikálně dělenými elektrodami. Nezbytnou
podmínkou eliminace parazitních vlivů je těsný kontakt měřicí elektrody a zeminy, neměnnost
polohy elektrod a vyhodnocení změn elektrického odporu resp. elektrické vodivosti zeminy vůči
definovanému vztažnému stavu.
OBR.3
LABORATORNÍ ELEKTRODY, ELEKTRODY VYUŽITÉ IN SITU
3.1 Věcný popis projektu
Celkový věcný (odborný) popis řešení projektu byl rozdělen do následujících celků:
•
Rekognoskace terénu, určení lokalit pro osazení měřicích elektrod (předprojektová
příprava 09/2006 – 12/2006) v rámci CZ a SK po rozhodnutí o zařazení projektu
k řešení bude určeno množství a délka měřicích elektrod, stanovisko bude sděleno
partnerovi v CH 03/2007 – 06/2007.
•
Realizace měřicích elektrod a jejich umístění ve zvolených lokalitách:
o 01-04/2007 výroba elektrod pro CZ, osazení elektrod 04-06/2007;
o 05-08/2007 výroba elektrod pro SK, osazení elektrod 09-11/2007;
o 09-10/2007 výroba elektrod pro CH, osazení elektrod 11/2007-05/2008.
11
_______________________________________________________________________________________________________________
•
Vývoj a realizace měřicího přístroje Z-metru:
o do 06/2007 výroba 1 ks pro CZ, další 2 ks do 12/2007;
o do 09/2007 výroba 1 ks pro SK;
o do 11/2007 výroba 1 ks pro CH.
•
Vývoj a realizace dálkového přenosu dat:
o 03/2007 až 11/2007;
o realizace 5 ks jednotek dálkového přenosu dat do 12/2007.
•
Měření na zvolených lokalitách:
o v CZ od 05/2007 průběžně do 12/2009;
o v SK od 11/2008 průběžně do 12/2009;
o v CH od 12/2008 průběžně do 12/2009.
(V případě potřeby bude měření realizováno nad rámec projektu.)
•
Zpracování výsledků měření a tvorba uživatelského software:
o CZ a SK v rozmezí 01/2008 – 12/2009;
o CH
01/2007 – 12/2009.
3.2 Předpokládané cíle a výsledky projektu v roce 2007
Úkoly, cíle a předpokládané výsledky projektu v roce 2007 byly stanoveny následovně:
3.2.1 Předpokládané úkoly a cíle v roce 2007
V návrhu projektu byly v prvním roce jeho řešení předpokládány následující úkoly a cíle:
- koordinace činnosti s partnery domácími i zahraničními včetně smluvního zajištění činností,
- rekognoskace terénu a určení typu elektrod (případně zajištění potřebných atestů pro užité
materiály elektrod),
- výroba a osazení elektrodového systému pro lokality v CZ a partnerská pracoviště (SK a CH),
- vývoj, výzkum a výroba měřicích přístrojů Z-metrů pro aplikace in situ,
- vývoj, výzkum a výroba zařízení dálkového přenosu dat pro partnery zúčastněné na řešení
projektu,
- vlastní měření, zpracování výsledků a tvorba softwaru v rozsahu vymezeném projektem,
- prezentace, reklamní a obchodní činnost,
- hodnocení spolupráce po stránce věcné, termínové, nákladové a vytyčení úkolů pro roky 2008
a 2009 s výhledem postupu při další navazující spolupráci v letech 2010 až 2019 s cílem úspěšné
návratnosti vynaložených prostředků.
3.2.2 Předpokládané projektované práce a jejich časový harmonogram
Z rekognoskace terénu (částečně již připravené) a na základě pilotních zkoušek aplikací
v terénu z roku 2006 bude znám rozsah a požadavky na elektrodový systém, a to jak z hledisek
požadovaných délek elektrod, jejich konstrukčního materiálu, možností osazení, tak z hlediska
jejich osazování (v CZ v termínu 01 až 06/2007, na Slovensku v termínu 05 až 11/2007 a ve
Švýcarsku v termínu 09/2007 až 05/2008). Výroba přístrojů k měření Z-metrů a zařízení
dálkového přenosu dat (5ks) v termínech 06 až 12/2007.
Vlastní měření bude probíhat na konkrétních lokalitách dle zakázkové náplně v CZ, SK, CH
a dále s partnery (Povodí Moravy, státní podnik, ZVHS aj.), se zpracováním výsledků a tvorbou
softwarového zabezpečení dle náplně projektu a jeho částí se zahraničními partnery z CH a SK.
3.2.3 Předpokládané dílčí výstupy řešení
Jsou předpokládány následující dílčí výstupy řešení v roce 2007:
12
_______________________________________________________________________________________________________________
•
•
vývoj, výroba a osazení elektrodového měřicího systému (měřicích sond) vycházející
z rekognoskace terénu – CZ 06/2007, SK 11/2007 (CH 05/2008),
vývoj, výzkum a výroba měřicích přístrojů Z-metrů a jednotek dálkového přenosu dat
– 5ks – 12/2007,
Hodnotící a koordinační porada se stanovením prací pro rok 2008 proběhne do 15.12.2007
(uskutečněno 5.12.2007).
Prezentace dosažených zkušeností a výsledků na tuzemských i zahraničních konferencích,
formou seminářů, prostřednictvím webových stránek partnerských pracovišť a spoluřešitelů
projektu s odkazem na stránky MŠMT a Eureka.
3.3 Celkové shrnutí výsledků dosažených v roce 2007
Z návrhu mezinárodního projektu E!3838 i upřesnění prací v projektu OE240 českého
koordinátora vyplynul závazek realizovat v roce 2007 vývoj, výzkum a výrobu měřicích přístrojů
Z-metrů a jednotek dálkového přenosu dat v celkovém počtu 5 ks a dále vývoj, výrobu a osazení
elektrodového měřicího systému. Na hodnotící a koordinační poradě, která se uskutečnila dne
5.12.2007 na pracovišti řešitele byly konstatovány skutečnosti řešení projektu v roce 2007
a stanoveny upřesněné cíle řešení pro rok 2008.
Vytyčené cíle roku 2007 dle předpokládaného harmonogramu projektu:
•
Vývoj a realizace měřicího přístroje Z-metru:
o do 06/2007 výroba 1 ks pro CZ, další 2 ks do 12/2007;
o do 09/2007 výroba 1 ks pro SK;
o do 11/2007 výroba 1 ks pro CH.
•
Vývoj a realizace dálkového přenosu dat:
o 03/2007 až 11/2007;
o realizace 5 ks jednotek dálkového přenosu dat do 12/2007.
Předpokládaný harmonogram prací nebylo možno jednoznačně dodržet. V následujících
bodech jsou shrnuty důvody vedoucí k odchylkám od předpokládaného harmonogramu prací
i výstupy, kterých bylo dosaženo.
-
Dotační prostředky určené pro realizaci měřicích přístrojů Z-metrů a jednotek
dálkového přenosu dat byly požadovány jako prostředky investiční, avšak tyto nebyly
pro řešení projektu poskytnuty, rovněž plánované výše dotačních prostředků nebylo
dosaženo (necelých 50%) a obdobná situace byla i u partnerů, z nichž SK (0%), CY
stále v jednání.
-
Na základě přehodnocení rozpočtu projektu OE240 pro rok 2007 byl realizován vývoj
a výroba 3 ks měřicích přístrojů Z-metrů a jednotek dálkového přenosu a dále 4 ks
uživatelského programu Z-Scan v1.7 a programu pro hradlové pole a záznamovou
jednotku. V současné době jsou přístroje ve fázi oživování, kalibrace a verifikace
jednotlivých modulů, které byly realizovány tak, aby byly splněny uvedené inovační
stupně. O řešení přístrojové části je pojednáno podrobněji v části „Přístrojová technika
realizovaná v roce 2007“ průběžné zprávy za rok 2007.
-
Do projektu E!3838 se přihlásil zástupce z CY (University of Cypru) – Ing. Nicholas
Polydorides, Ph.D., spolupráce se rozvinula úspěšně v oblasti teoretické při
matematickém modelování změn vlhkosti zemin sledovaných metodou EIS.
V důsledku změny pravidel pro podávání projektů programu Eureka na Kypru vyvstaly
problémy s dotačními prostředky. Ing. Polydorides je v současné době na dvouleté stáži
na Massachusetts Institute of Technology, USA. Spolupráce s universitou na CY
pokračuje prostřednictvím Dr. Andreas Kyprianou.
13
_______________________________________________________________________________________________________________
-
V důsledku špatné komunikace s národním koordinátorem programu Eureka v SK
(stěhování ministerstva) došlo ke zpoždění vyhlášení rozhodnutí o poskytování
dotačních prostředků. V září 2007 byla zveřejněna informace, že se dotace projektů pro
rok 2007 nepřidělují. Bylo nutno přehodnotit schéma řešení projektu slovenského
partnera.
-
Ve dnech 30.5. – 1.6.2007 byla realizována pracovní cesta ke švýcarskému partnerovi
projektu a jeho spolupracujícím organizacím. Bylo úspěšně provedeno demonstrační
měření na dvou místech zvolené lokality v oblasti zásoby pitné vody pro Basilej, což si
vyžádalo užít pro měřicí sondy materiály splňující předpisy pro zásobování pitnou
vodou a doložit je mezinárodními certifikáty. K řešení projektu E!3838 byly rovněž
provedeny přednášky a prezentace.
-
Na sledované lokalitě v CZ se podařilo obnovit povolení vjezdu do lokality a od
července bylo realizováno měření na zemní hrázi vodní nádrže Kobeřice. V období do
března 2007 bylo rovněž realizováno měření morfologie dna v odkalovací nádrži. Obě
měření byla uskutečněna s využitím systému EIS.
-
K řešení projektu proběhly dvě pracovní schůzky se zahraničními partnery, na nichž
byly diskutovány aktuální otázky a problémy:
o
Na schůzce 3.5. – 4.5.2007 byly specifikovány požadavky CH na demonstrační
měření a stanoven termín specifikace základních parametrů přístroje Z-metru do
15.7.2007. Rovněž byl stanoven termín 10.7.2007 doplňující schůzky s řešiteli
z SK, na níž byly upřesněny požadavky na měřicí systém vzhledem ke zvolené
lokalitě.
o
Na schůzce 8.11. – 9.11.2007 byly diskutovány zkušenosti a závěry z prvního roku
řešení mezinárodního projektu. Tomuto jednání byla přítomna zástupkyně IT paní
Ing. Maria Clementina Caputo z Bari se zájmem o účast na řešení projektu. Řediteli
IRSA-CNR na Bari byl zaslán dopis, v němž byl upozorněn na dvě možnosti
zapojení se do řešení projektu - samostatný člen IT, spolupracující organizace
švýcarského partnera.
-
O hledání potenciálních partnerů projektu E!3838 v A projevil zájem rakouský
koordinátor programu Eureka (kancelář programu Eureka v A - Ing. Petra Zwirn). Pro
zveřejnění potřeb řešení projektu na interních webových stránkách v A byly poskytnuty
požadované informace, současně byla zaslána i publikace shrnující výsledky řešení
roku 2007.
-
Výsledky prvního roku řešení projektu OE240 v programu Eureka byly prezentovány na
jednání na podniku Povodí Odry, státní podnik dne 16.11.2007. Publikace shrnující
výsledky byla předána zástupcům PL - Dr inż. Robert Kasperek a inž. Robert Głowski
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, kteří projevili o řešenou problematiku zájem.
Výsledky řešení projektu byly zpřístupněny širší odborné i laické veřejnosti formou publikací
ve sbornících tuzemských i zahraničních konferencí, seminářů, přednášek a prezentací. Podrobný
výčet uvedených výsledků projektu je uveden v kapitole „Realizace, výstupy a přidané hodnoty
projektu OE240“. V přípravné fázi projektu E!3838 v roce 2006 bylo uveřejněno celkem 24
publikací ve sbornících konferencí a byly uspořádány 3 akce, na nichž byl projekt prezentován.
V roce 2007 bylo publikováno celkem 15 příspěvků ve sbornících konferencí, z uvedeného
počtu byly 4 příspěvky zahraniční, dosud nepublikovány byly 3 příspěvky. Dále byly
v souvislosti s projektem uspořádány 4 akce, na nichž byl projekt prezentován a byly
uskutečněny 4 nepublikované prezentace tuzemské a 3 v zahraničí. Při přezentaci projektu na
konferenci „Sedimenty vodných tokov a nádrží“ v SK byla navázána spolupráce se
zástupkyněmi Ústavu hydrologie SAV Ing. Yvettou Velískovou, PhD. a Ing. Renátou
14
_______________________________________________________________________________________________________________
Dulovičovou. Byly diskutovány možnosti využití systému s metodou EIS při monitorování dna
v kanálech dunajské nivy. Jednání pokračovala dne 26.11.2007 na pracovišti spoluřešitele
projektu, kdy byl monitorovací systém zájemkyním předveden v praktických úlohách. Všechny
výsledky jsou v souvislosti s řešeným projektem uvedeny v databázi RIV. Dále byly cíle
projektu E!3838 programu Eureka propagovány na světovém tunelářském kongresu WTC 2007
konaném ve dnech 7. – 11. 5. 2007 a na semináři Polní geotechnické metody 2007 v Ústí nad
Labem 6. – 7. 9. 2007.
Mimoto byl program Eureka propagován v zahraničí při cestách v souvislosti s přípravou
aplikace jeho výsledků, a to v Bosně a Hercegovině i na Filipinách (při cestě v rámci jiného
výzkumného úkolu). V souvislosti s řešením úkolu a jeho aplikace se uskutečnila zahraniční
cesta do Itálie k firmám SISGEO v Masate a PAGANI v městě Piacenza s cílem nákupu
a kalibrace zařízení sloužícího pro kontrolu dosažených výsledků sondou EIS.
Projekt byl rovněž představen studentům bakalářského, magisterského i doktorského
studijního programu. V předmětech 5R2, BS01, BR51, BR05 a 0R2 byla metoda EIS
a realizovaná měřicí technika součástí praktických laboratorních cvičení. V doktorském
studijním programu byl projekt představen i zahraničním studentům z Belgie a ze Slovinska
a v rámci realizovaného programu Sokrates/Erasmus byl uskutečněn týdenní výukový kurz pro
studenty TU Luzern, v němž byl rovněž představen projekt E!3838 a metoda EIS byla součástí
praktických úloh.
3.4 Složení řešitelského kolektivu v roce 2007
3.4.1 Pracoviště řešitele projektu
Řešitel projektu, organizace, pracovní zařazení
Ing. Jiří Pavlík, CSc., GEOtest Brno, a.s.
- specialista oboru geotechniky, vedení projektu se
zaměřením v aplikační sféře, řešení dílčích úkolů
jméno, titul
Bláha Pavel, Doc. RNDr.,
DrSc.
Dufková Jitka
Forster Zdeněk
Fousek Jan, Ing.
Janků Hynek, Ing. PhD.
Klímek Lubomír, RNDr.
Kropáček Alexej, Ing.
Malík Jiří
Mazura Václav, RNDr.
Mikulášek Miroslav, Ing.
Pavlík Ivo, Ing.
Pazdírek Otakar, RNDr.
Pivnička Lubomír, Mgr.
Procházka Lubomír, RNDr.
Prokeš Václav,
Rupp David, Ing.
Řezníčková Hana, RNDr.
Štěpánek Pavel
Zábojová Rita, Ing.
organizace
pracovní zařazení v projektu
GEOtest Brno, a.s.
měření, aplikace
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
administrativní práce
terénní měření
prezentace, aplikace
výpočty, software
prezentace,
správce počítačové sítě
správce počítačové sítě
prezentace
výpočty, software
terénní měření, aplikace
měření, teorie
ekonomika, aplikace
prezentace
výpočty, grafika
měření, aplikace
výpočty, grafika
terénní měření
ekonomika
generální ředitel GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
GEOtest Brno, a.s.
ekonomka GEOtest Brno, a.s.
15
_______________________________________________________________________________________________________________
3.4.2 Pracoviště spoluřešitele projektu
Spoluřešitel projektu, organizace, pracovní zařazení
Ing. Jana Pařílková, CSc., odb. asistentka FAST VUT v Brně
– návrh měřicího systému, koordinace prací, měření
a jeho zpracování, prezentace
jméno, titul
organizace
Brožek Tomáš, Ing.
Gardavská Zuzana, Ing.
Grundová Marie
Jandíková Danuše
Pařílek Luboš
Šafář Robert, Ing.
Šulc Jan, Prof. Ing. CSc.
Veselý Jaroslav, Doc. Ing. CSc.
Zachoval Zbyněk, Ing. Ph.D.
doktorand ÚVST, FAST,
VUT v Brně
doktorandka ÚVST, FAST,
VUT v Brně
EO, FAST, VUT v Brně
technička LVV ÚVST,
FAST, VUT v Brně
řemeslník specialista LVV
ÚVST, FAST, VUT v Brně
doktorand ÚVST, FAST,
VUT v Brně
profesor
LVV
ÚVST,
FAST, VUT v Brně
docent, LVV ÚVST, FAST,
VUT v Brně
odb. asistent, LVV ÚVST,
FAST, VUT v Brně
pracovní zařazení v projektu
měření, prezentace
vedení projektu v systému SAP
technické a administrativní
práce
realizace měřicích elektrod,
osazení v terénu, měření
aplikace v obl. vodního
hospodářství, prezentace
aplikace v obl. vodního
hospodářství, měření
měření, zpracování výsledků
a jejich prezentace
3.4.3 Externí spolupráce
3.4.3.1 Externí spolupracovníci z tuzemska
Benža Roman, Ing.
Glac František, Ing.
Hrdlička Milan, Mgr.
Janšta Lubomír, Ing.
Ježek Jan, Ing.
Julínek Josef
Juříčková Michaela, Ing.
Kerber Milan, Ing.
Kouba Vladimír, Ing.
Kunc Jaroslav, Ing.
Málek Bohuslav
Marek Jan, Ing.
Martinec Josef, Ing.
Machačová Martina
Nehyba Jan, Ing.
Parkán J., Ing., Jelínek L.
Pavlík Ivo, Ing.
Pehal Mojmír, Ing.
Příhoda Jiří
Purket
16
fyzická osoba
Povodí Odry s.p.
Povodí Moravy s.p.
ZVHS Brno
Povodí Moravy s.p
technický pracovník HIM, Lesy České republiky – Lesní
správa Bučovice
Povodí Moravy s.p.
Povodí Moravy s.p.
ředitel Ekostavby, a.s. – aplikace
u vodohospodářských a lesnických staveb
prokurista, vedoucí technického úseku Hobas CZ, spol. s r.o.
SEVEn, o.p.s.
ředitel odboru mezinárodní spolupráce ve výzkumu a vývoji
ČR MŠMT
MŠMT, národní koordinátor programu EUREKA
pracovník poz. evidence, Lesy České republiky – Lesní správa
Bučovice
manažer staveb, Ekostavby, a.s.
PVK, a.s. – provoz ÚV Rýzmburk
Golf Club Svratka 1932
Povodí Moravy s.p.
Golf Club Svratka 1932
Český rybářský svaz Jevíčko
_______________________________________________________________________________________________________________
Skalníková Kateřina, Ing.
Stoklásek Radek, Ing.
Ševčík Robert, Ing.
Šimoník Zdeněk, Ing.
Tupý Oldřich
Tureček Břetislav, Ing.
Tůma Antonín, Ing. Ph.D.
Vajík Libor, Ing.
Zedníček Jiří, Ing.
ZVHS Brno, MZe – prevence povodní u malých toků a nádrží
fyzická osoba, realizace Z-metrů a dálkového přenosu dat,
řídicího a vyhodnocovacího software
fyzická osoba, revizní technik – revize měřicích přístrojů
PVK, a.s. – Veolia voda
revírník Svatá, Lesy ČR - Lesní správa Bučovice
Povodí Odry s.p.
technický ředitel Povodí Moravy, s.p.
– využití k prevenci povodní u velkých toků
výrobní ředitel, Ekostavby, a.s.
Povodí Moravy s.p.
3.4.3.2 Externí spolupracovníci ze zahraničí
Baranovičová Ľubica
Caputo Maria Clementina,
Džaferagič Emir, Bc.
Giuglielmetti Giuseppe
Kadič, Ing.
Kailides Michael
Mikita Martin, Ing. Ph.D.
Miracapillo Cinzia, Dr.-Ing.
Možiešik Ludovít, Doc. Ing. Ph.D.
Mulaomerovič Rešad, Ing.,B.Sc.C.E.
Pejčinovič Boris, Ing.
Pojskič Senad, Ing.
Polydorides Nicholas, Ph.D.
Quieti Mauro
Sütterlin Alfons, Dpl. Chem. Ing.
Zwirn Petra, Ing.
GEOtest Bratislava, s.r.o.
IRSA-CNR, Bari
GEOtest Brno, d.o.o. Sarajevo
PAGANI, Piacenza, Itálie
Željeznice Federacje BiH
BBL Basler Baulabor AG, Basel
GEOtest Bratislava, s.r.o.
FHNW Basel
STU Bratislava
Željeznice Federacje BiH
GEOSONDA Zenica, BiH
Geoprojekt d.o.o. Tuzla, BiH
University of Cyprus
SISGEO Marate, Itálie
BBL Basler Baulabor AG, Basel
Eureka Project Officer, Rakousko
3.5 Plán řešení projektu OE240 v roce 2008
Řešení projektu OE240 českého koordinátora bude v roce 2008 vycházet především
z hlavních cílů vyplývajících z návrhu postupů a prací uvedených v projektu E!3838 a vázaných
mezinárodními závazky. Dále bude nutno dořešit úkoly, které vzhledem k výraznému krácení
rozpočtu projektu OE240 v roce 2007 nebylo možno realizovat a rovněž je nutno dořešit detailní
otázky spolupráce se zahraničními partnerskými pracovišti.
Z předpokládaného postupu v původním návrhu řešení projektu E!3838 v roce 2007
vyplývají následující úkoly:
•
Realizace měřicích elektrod a jejich umístění ve zvolených lokalitách;
o Výroba a osazení elektrod v CH na základě upřesněného a dohodnutého
požadavku partnera.
Demonstrační měření u švýcarského partnera projektu proběhlo oproti původnímu
harmonogramu projektu dříve, vzhledem k požadavkům jeho spolupracujících organizací. Bylo
realizováno ve dvou vybraných místech v Basileji ve dnech 30.5. – 1.6.2007. Obdržené výsledky
jsou uvedeny ve zprávě sborníku vydaného na 3. pracovní setkání. Je předpoklad osazení
elektrod na dalším místě, o situaci se jedná. Vzhledem k tomu, že od řešení projektu odstoupila
spolupracující organizace švýcarského partnera projektu – firma Hardwasser ag, zastoupená
Ing. Thomasem Gabrielem, není možné realizovat úlohu měření rozstřiku slané vody
z komunikace. Poněvadž však pro tuto úlohu již byly na pracovišti spoluředitele projektu
17
_______________________________________________________________________________________________________________
provedeny některé laboratorní zkoušky, bude v CZ proveden průzkum, zda by o uvedenou úlohu
byl zájem.
Měření na zvolených lokalitách v případě potřeby bude realizováno nad rámec projektu;
o v CZ od 03/2007 probíhá průběžně do 12/2009, počet lokalit se rozšiřuje;
o v SK se průběžně připravuje a proběhne v období od 11/2008 průběžně do
12/2009;
o v CH od 12/2008 průběžně do 12/2009.
Již v přípravné fázi projektu v roce 2006 bylo zahájeno testovací měření na lokalitě Leskava,
výsledky byly prezentovány v projektu GAČR 103/04/0741 a jejich pokračování se předpokládá
v dalších publikovaných výstupech. V terénu byl systém rovněž aplikován na měření změn
vlhkosti zeminy zemní hráze vodní nádrže v důsledku kolísání hladiny v nádrži.
K dlouhodobému monitorování byla zvolena hráz vodní nádrže v Kobeřicích. Měření na této
lokalitě byla zahájena v červenci 2006 a ukončena v listopadu 2006, v roce 2007 pokračovala
v období srpen až prosinec. Poněvadž měření ukazuje velmi dobré výsledky, uvažuje se o jeho
rozšíření pro zjištění dalších fenoménů. Pro rok 2008 bylo povolení vjezdu vyřízeno 18.12.2007.
Na lokalitě je předpoklad sledování zájmových úloh po celou dobu řešení projektu, včetně
konfrontace realizovaného měřicího systému se systémem GEM2 ve spolupráci s podnikem
Povodí Moravy, státní podnik.
Systém měření EIS byl dále využit pro měření rozvrstvení sedimentovaných kalů
v odkalovací nádrži. Z hlediska krátkodobého monitoringu bylo v měsíci březnu 2007 provedeno
proměření vrstvy kalu v odkalovací nádrži. Na základě vyhodnocení zjištěných dat z hlediska
dlouhodobého monitoringu je možné konstatovat, že hodnoty nevykazovaly výrazné odchylky
proti předešlým zjištěním a metodu je tak možno považovat za vhodnou i pro uvedenou,
z hlediska prostředí, inverzní úlohu.
Jsou hledány další lokality a úlohy, v nichž by bylo vhodné využít a ověřit vyvíjený
monitorovací systém.
•
Zpracování výsledků měření a tvorba uživatelského software;
o CZ a SK v rozmezí 01/2008 – 12/2009;
o CH
01/2007 – 12/2009.
K dořešení z roku 2007 zůstávají následující úkoly:
•
výroba a osazení elektrod v SK.
o Řešení projektu slovenského partnera nebylo možno zahájit v oblasti věcného
plnění vzhledem k velkým časovým prodlevám při vyhlašování výsledků veřejné
soutěže a vzhledem k závěrečnému rozhodnutí neposkytovat v roce 2007 dotační
podporu projektům programu EUREKA (vzdálenost projednané lokality pro
sledování, délka a instalace měřicích elektrod, zabezpečení obsluhy systému).
Zájem slovenského partnera podílet se na řešení projektu E!3838 trvá, ovšem je
nutno přehodnotit možnosti realizace projektu v podmínkách stanovených v SK
(návrh monitorovacího systému, výběr zkušební lokality a její osazení,
zabezpečení a zaškolení obsluhy, apod.).
o V jednání zůstává spolupráce se SAV při monitorování morfologie vybraných
kanálů
18
•
V jednání zůstává spolupráce s CY. Vzhledem k zahraniční stáži jednoho z hlavních
řešitelů projektu je pravděpodobné, že spolupráce se bude i nadále rozvíjet v rovině
matematického modelování sledovaných jevů.
•
Do věcného plnění projektu má zájem se zapojit nový člen pracovního týmu z IT.
V jednání zůstávají možnosti jeho pracovní náplně.
_______________________________________________________________________________________________________________
Metoda EIS se jeví jako velmi výhodná pro použití v geotechnické praxi. Znalost obsahu
vody v horninovém masivu a zemních těles přirozeného i umělého původu je velmi důležitá pro
návrh případné výstavby, resp. sanace postižení těchto těles v důsledku zvýšení nebo i snížení
vlhkosti prostředí. Změny vlhkosti mají vliv na smykovou pevnost zemin, zejména na totální,
uplatňující se při zakládání staveb i na efektivní především u písčitých materiálů, u nichž malý
obsah vody způsobuje vlivem povrchového napětí při styku se zrny pískového skeletu nepravou
soudržnost, projevující se zvýšením celkové smykové pevnosti.
Zvýšená vlhkost dále signalizuje vznik pórových tlaků v zatíženém prostředí s negativními
účinky na jeho únosnost a stabilitu, při vztlaku na smykovou plochu těles sesuvů způsobujících
jejich aktivizaci, případně bočního hydrostatického tlaku v puklinách skalních masivů výrazně
snižující stabilitu skalních těles.
Užití metody EIS se uvažuje na následujících akcích:
Průsak a stabilita hrází vodních nádrží.
Kromě již zahájeného měření na rybniční hrázi byly započaty přípravné práce pro měření
vlhkosti v nitru hráze budované nádrže u Jevíčka s cílem stanovení průsakové křivky po
napuštění nádrže vodou významně ovlivňující stabilitu vlastního hrázového tělesa. Stav
materiálu zemního tělesa v závislosti na vlhkosti měřené sondou EIS bude nadále zjišťován
penetračními sondami při různých vodních stavech. Pro úpravu a kalibraci měřicího zařízení
sloužícího k tomuto účelu se již v roce 2007 uskutečnilo jednání s italskými výrobci –
firmami PAGANI a SISGEO.
Břehová eroze vodních nádrží.
Metodu EIS lze výhodně využít i pro sledování obsahu vody v zeminách, jež jsou v přímém
kontaktu s hladinou vody v nádržích, zejména ve kterých změna obsahu vody má výrazný
vliv na její smykovou pevnost. Vzhledem k možnosti dálkového odečtu lze metodu EIS
využít i jako náhradu limnigrafu pro sledování pohybu hladiny v nádrži. Nejvíce citlivé na
změnu vlhkosti jsou spraše, jež jsou navíc prosedavé. Pokud v nádrži dochází k rychlému
poklesu hladiny (což často nastává v přehradních nádržích), vytváří se v zemním tělese
strmá průsaková křivka mající velmi nepříznivý vliv na stabilitu, způsobující spolu se
sníženou smykovou pevností a náporu vlnobití, k sesouvání zemin do nádrží a v případě
soudržných zemin k vytváření strmých abrazních srubů. Severovýchodní břeh Brněnské
přehrady v prostoru Sokolského koupaliště a Osady je vytvořen ve spraších. Zde se již
vytvořily několik metrů vysoké abrazní sruby, proto se zde uvažuje o osazení měřících
elementů pro sledování vlhkosti zeminy v různých úrovních, jehož cílem budou podklady
pro návrh opatření k zamezení uvedených nepříznivých účinků abraze. Měření budou
doplněna laboratorními zkouškami vzorků zemin odebraných na této lokalitě pro posouzení
výsledků měření sondou EIS, což dále poslouží pro stanovení korelačních vztahů mezi
jednotlivými vlastnostmi zkoušeného materiálu.
Sledování změn vlhkosti v obezdívkách zavodněných tunelů.
Toto sledování je významné zejména v případech vysoké agresivity vody, která v důsledku
nedostatečné funkce izolace za rubem obezdívky působí destruktivně na beton ostění.
Měření metodou EIS se připravuje na lokalitě v Bosně v silně zavodněném tunelu č. 16 na
trati Sarajevo – Mostar, kde bude měřen nejen obsah vody v betonu, ale i v hornině za
rubem obezdívky, umožňující sledování vodních cest v masivu. Výsledky měření budou
sloužit pro vypracování projektu rekonstrukce zmíněného tunelu.
Měření nepravé soudržnosti v píscích s minimálním obsahem jemnozrnných frakcí.
Jedná se o zeminy tříd S1 SW a S2 SP (ČSN 73 1001), které v suchém stavu nemají žádnou
soudržnost a jejichž smyková pevnost je dána úhlem tření odpovídající úhlu přirozené
sklonitosti. Již nepatrný obsah vody zvyšuje smykovou pevnost. Cílem sledování vlhkosti je
stanovení vztahu mezi naměřenou smykovou pevností a obsahem vody, k čemuž bude sloužit
19
_______________________________________________________________________________________________________________
metoda EIS. Měření in situ se uskuteční ve stěnách pískoven a na haldách vytěženého
materiálu, na nichž budou současně měřeny sklony svahů a zpětným výpočtem stanoveny
smykové pevnosti. Výsledky měření budou konfrontovány se vztahy stanovenými
v laboratoři. Předpokládá se stanovení závislosti smykové pevnosti cca 5 typů písčitých
materiálů, přičemž pro laboratorní stanovení uvedené závislosti bude nutno stanovit
smykovou pevnost při minimálně 5 různých vlhkostí.

Sledování obsahu vody v tělesech sesuvů. Stabilita svahů závisí jednak na geometrii
horninového tělesa, jednak na jeho geotechnických vlastnostech, především smykové
pevnosti. V sesuvných oblastech, kde horninový masiv je prostoupen smykovými
plochami recentních i fosilních sesuvů je smyková pevnost značně snížena v těchto
plochách, přičemž se zde zvýšenou měrou projevuje závislost smykového odporu proti
pohybu po predisponovaných plochách na vlhkosti. Měření vlhkosti v tělesech sesuvů je
plánováno především v dalších obdobích, pro rok 2008 se uvažuje pouze se
zahájením měření obsahu vody v tělesech sesuvů v monzunové oblasti na Filipínách
sledovaných v rámci jiného úkolu.
Metodu EIS lze dále využít i pro další účely, například pro šíření znečištění vody v nádržích,
nebo pro sledování obsahu vody ve vrstvách travních porostů např. golfových hřišť, umožňující
určit systém zavlažování. Osazení sond EIS se na drahách s rozdílnými vlhkostními poměry se
pokusně připravuje na hřišti Golf Clubu Svratka 1932, kde bude měřena vlhkost v různých
úrovních pod povrchem terénu. Podle výsledků jednání se zástupci Golf Clubu Svratka 1932
bude nutno osadit měřící elementy na různá místa hřiště ještě před zahájením jarní sezóny.
Metoda EIS je stále ve vývoji. Její výhody vyplynou z nových laboratorních experimentů
a z výsledků měření na různých lokalitách, které umožní vypracovat metodiky pro užití metody
EIS pro jednotlivé konkrétní případy v praxi.
Výsledky měření metodou EIS – i dílčí – ukáží další možnosti aplikace této metody. Pokud se
ukáže její potřeba, budou tato měření realizována v následujících obdobích, případně již
i v roce 2008.
4 Řešení projektu OE240 v roce 2007 včetně komparace
s obdobnými řešeními v České republice a v zahraničí
Vzhledem k současnému vývoji a prognózám signalizujícím vyšší četnost extrémních
meteorologických situací se protipovodňová ochrana stává důležitou složkou našeho života.
Z tohoto hlediska je nutno věnovat pozornost jednomu z nejužívanějších ochranných prvků
přímé protipovodňové ochrany – stavu ochranných hrází. Jedná se obvykle o sypané zemní
hráze, a to jak hráze vzdouvací (přehradní, rybniční, suché), tak hráze ochranné. Současně však
je nutno zabývat se monitorovacími metodami, které by včas upozornily na jevy probíhající na
povrchu a v tělese zemních hrází při extrémním zatížení. Jedná se například o měření deformací
na objektech, u kterých je nebezpečí ztráty stability. Je však skutečností, že prvořadou úlohu při
projektování těchto objektů sehrává geologický průzkum a podcenění jeho úlohy se nevyplácí.
Naopak pro spolehlivost a ekonomickou úměrnost ochranných opatření bývá právě geologický
průzkum a geotechnické metody mnohdy rozhodující.
Ochranné hráze jsou objekty krátkodobě vystavené mimořádnému zatížení, při němž může
dojít k jejich porušení. Oproti přehradním hrázím, stále zadržujícím vodu a vytvářejícím nádrže,
mají ochranné hráze řadu specifik spojených zejména s nepravidelným, krátkodobým a často
mimořádným zatížením vodou. Zajištění dlouhodobé stability konstrukce hráze, a tím její
bezpečnosti za všech předpokládaných situací, je prvořadou podmínkou jejího návrhu, provedení
i provozu. Povodně posledních let poukazují na skutečnost, že ekonomický tlak na úspornou
realizaci a provoz ochranných hrází, stejně jako nedostatečná znalost jejich aktuálního stavu
může nepříznivě ovlivnit jejich bezpečnost. Uvedená skutečnost stále častěji a naléhavěji
20
_______________________________________________________________________________________________________________
upozorňuje na požadavek znalosti jejich stavu, a to i vnitřního, což vede k potřebě jejich
dlouhodobého monitorování. Zkušenosti z posledních let však upozorňují, že stejnou pozornost
si zaslouží i např. hráze rybniční, neboť i v jejich případě extrémní zatížení při povodních může
vést k jejich poškození až destrukci s mnohdy katastrofálními důsledky.
OBR.4
PROTRŽENÁ HRÁZ METELSKÉHO RYBNÍKA (13.8.2002)
V předložené průběžné zprávě za rok 2007 jsou uvedeny výzkumné postupy, cíle
a v souhrnu výsledky dosažené v průběhu řešení projektu s názvem „Realizace - výzkum - vývoj
a výroba automatizovaného systému sledování změn vlhkosti zemin metodou EIS“ přijatého
MŠMT České republiky pod registračním číslem OE240 v uvedeném období. Projekt studuje
možnosti dvou nepřímých metod snímání stavu (a jeho změn) zemních hrází na fyzikálních
modelech budovaných v laboratorních a reálných podmínkách, zabývá se optimalizací zvolených
metod měření i navržených a realizovaných měřicích aparatur TERM, Z-metr 1, Z-metr 2
a Z-metr 2A po stránce hardwaru i softwaru. Smyslem a hlavním cílem projektu bylo následně
ověření možnosti sledování dějů hydrauliky podzemních vod těmito aparaturami v reálných
podmínkách.
Cílem řešitelského týmu je vyvinout metody a měřicí zařízení, které by umožnily prohloubení
znalostí dějů probíhajících v tělese a na povrchu hráze během jejího zatěžování vodou a podle
možnosti promítnutí jejich vlivu do matematického modelu, případně přímo do hodnocení
bezpečnosti konstrukce hráze. Rozvíjeny jsou dvě měřicí metody - sledování změn teplotního
skalárního pole maticí 128 termistorových čidel účelně rozmístěných v zemině hráze a metoda
elektrické impedanční spektrometrie, kdy jsou v plné míře využívány poznatky a měřicí technika
realizovaná řešením projektů GA ČR 103/01/0057 a 103/04/0741. Obě metody lze z hlediska
měření chápat jako metody nepřímé, neboť informace o stavu tělesa zemní hráze je poskytnuta
prostřednictvím měření elektrických veličin a dále jako metody neinvazivní (do tělesa zemní
hráze není učiněn takový zásah, který by předurčoval průsakovou cestu či způsobil lokální
nestabilitu v místě instalování měřicích sond). Vzhledem ke skutečnosti, že měřicí elektrody
zůstávají trvale zabudovány v tělese zemní hráze, je možno z tohoto pohledu vyvinuté
a realizované měřicí systémy kvalifikovat jako stabilní a tedy předurčené k využití v místech,
která jsou z předem definovaných požadavků kladených na zemní hráz zájmová (např. ochrana
úložiště chemických látek v podhrází).
Praktickým naplněním řešení projektu bylo ověřit zjištěné poznatky a zkušenosti při
monitorování reálných objektů při měření pohybu hladiny vody (odporová metoda – měření
změn teplotního skalárního pole termistorovou prostorovou maticí, impedanční kapacitní metoda
– elektrická impedanční spektrometrie – EIS), zvýšit odolnost zařízení vůči vnějším vlivům
a aplikovat navržené metody na jednotlivé typy úloh při laboratorních experimentech i měřeních
na reálných objektech, kdy měření úzce souvisí se stavem hrází (především geometrie
a povrchové ošetření tělesa hráze) a zemin (především typ zemního materiálu, hutnost, vlhkost
a teplota) před započetím experimentu.
21
_______________________________________________________________________________________________________________
Výsledky získané v průběhu realizovaných laboratorních experimentů poskytly cenné
informace pro řešení složité problematiky nestacionárního proudění vody zpravidla
nenasyceným prostředím tělesa zemní hráze, které obsahuje všechny tři složky (pevnou –
zemina, kapalnou – voda, plynnou – vzduch v pórech). Je však třeba upozornit na skutečnost, že
úloha je o to komplikovanější, že se neodehrává pouze v tělese zemní hráze, ale i v jeho podloží
a vzhledem k ekonomickému hledisku stavby se vlastní těleso hráze buduje z materiálů, které
jsou místně dostupné. Je tedy možno hovořit o zemních hrázích homogenních, pokud je materiál
podloží i hráze dostatečně nepropustný (silně zahliněné štěrky, suťové hlíny, hlinitopísčité
zeminy, spraše a podobné materiály), či heterogenních, je-li použito silně propustných místních
materiálů pro vybudování stabilizační části (písčité a štěrkovité zeminy, v některých případech to
může být i kamenná sypanina) a nepropustných materiálů pro těsnicí část tělesa hráze i případné
nutné dotěsnění jejího podloží (jílovité, vysoce plastické zemní materiály s malým koeficientem
filtrace – řádově 10-7). V celé komplexnosti a rozmanitosti nebylo možno v laboratorních
podmínkách postihnout problematiku ani ověřit.
Z uvedeného je zřejmé, že vyřešení problému stavu zeminy tělesa hráze metodami klasické
mechaniky kontinua je obtížné teoreticky i prakticky. Nezastupitelný význam má proto měření,
a to jak kontinuální, tak diskrétní (z hlediska času i prostoru). Z provedených experimentů
a studií bylo možno vyvodit následující závěry a směry řešení:
Jednoznačným závěrem z hlediska metodologického je nutnost hodnotit experimenty jako
relativní měření, tj. změny probíhající v prostoru a čase sledovat vzhledem ke stavu zjištěnému
na počátku experimentu. Tímto přístupem je možné získat informace o stavu zemního tělesa
a jeho změnách při různých formách zatěžování (kolísání hladiny v toku či nádrži, pojezd
vozidel po nezpevněné či zpevněné koruně hráze, neodborné zásahy člověka, působení živočichů
apod.) ve sledované oblasti aniž by musel být např. vrtem odebrán vzorek zeminy,
a to i v případě, kdy je počáteční stav nějakým způsobem popsán.
Východiskem, které uvedený komplexní problém umožňuje řešit je vývoj monitorovací
techniky. V celkovém pojetí by měřicí technika měla zajistit informaci o poloze hladiny
podzemní vody, o jejím pohybu a také rychlosti proudění a tlaku. To by ověřilo bezpečnost
objektů, a tím i jejich spolehlivost a životnost, ale současně poskytlo informace potřebné ke
kalibraci matematických modelů. Zvýšila by se tak věcná přesnost výsledků matematických
modelů potřebná pro spolehlivou prognózu vývoje stavu objektu v mimořádných hydrologických
situacích. Avšak je nutno uvážit, že ani při současné expanzi elektrotechniky, ať v oblasti
technologie, záznamové a zpracovatelské techniky či vývoje nových měřicích přístrojů
poskytujících vzhledem k vyšší citlivosti, stálosti a přesnosti měření informace na kvalitativně
i kvantitativně vyšší úrovni nebude možné pro danou úlohu vyvinout měřicí systém, který by byl
schopen postihnout a řešit všechny varianty úlohy v plném rozsahu.
Výsledkem řešení je studie zabývající se aplikací zvolených nepřímých metod na měření
stavu zemních hrází, ověření chování realizované aparatury v podmínkách měření na reálných
objektech a zisk cenných informací pro účely matematického modelování proudění podzemní
vody při jejich aplikaci na stávající softwarové prostředky či případně nově vyvíjené. Monitoring
má svou nezastupitelnou úlohu i v této oblasti.
4.1 Stručný přehled vhodných monitorovacích metod
Existují různá hlediska, podle nichž je možné provést hodnocení a výběr metod vhodných pro
zjišťování stavu zeminy. Pokud byla při geologickém průzkumu stanovena riziková místa nebo
se tato objevila při provozování, je jistě vhodné vědět, jak se mění stav zeminy v průběhu jejího
zatěžování extrémními vlivy (sucho, zatížení extrémní vodní hladinou).
Vzhledem k charakteru sledovaných protipovodňových ochranných prvků – ochranných
hrází, liniové stavby mnohdy dlouhé i stovky kilometrů, by otázka monitorování v bezpečných
22
_______________________________________________________________________________________________________________
úsecích hrází měla být při pravidelných pochůzkách řešena vizuální kontrolou doplněnou
měřeními mobilními systémy pracujícími s nepřímými metodami typu:

Dipólové elektromagnetické profilování (DEMP) s aparaturou GEM – obr.5 [10].
a) snímání dat GEM2
b) GEM3 měření v reálném čase s GPS
c) navádění GPS
d) GEM-2: přepočet měřené vodivosti (7,290 kHz měřicí frekvence, trubice z nerezavějící
oceli umístěné 9,144 m pod povrchem ve vzdálenostech 0,4572 m) [10]
OBR.5
GEM-2 MULTIFREKVENČNÍ MOBILNÍ ELEKTROMAGNETICKÁ MONITOROVACÍ APARATURA [3]
Jak z uvedeného vyplývá, metoda DEMP pracující s aparaturou GEM2 patří mezi mobilní
monitorovací systémy. Pokud je na objektu místo, které si zasluhuje kontinuální sledování či
sledování v pravidelných časových intervalech, může být metoda DEMP doplněna o další
geofyzikální metody se srovnatelnou produktivitou měření. Monitorování vyžadují např. úseky
hrází s pravděpodobnějším výskytem poruch vedoucích k ohrožení životů či majetků. Při
monitorování je rovněž možno volit mezi nepřímými metodami se systémy mobilními či
stabilními, přičemž některé z nich lze v určitých konstrukčních řešeních uvažovat v obou
hlavních děleních. Pokud je však požadováno měření kontinuální, bude dána přednost systému
stabilnímu, který umožní např. nepřetržitou kontrolu stavu tělesa ochranné hráze resp. při každé
vzniklé situaci vedoucí k ohrožení.
V oblasti doplnění informací o stavbě hráze (upřesnění informací o konstrukční vrstvách
a jejich deformacích) se může jednat zejména o následující metody:

Geologický průzkum realizovaný geofyzikálními radary (GPR) (obr.6 [11,
12]) -pracuje na stejném principu jako jiné radary tj. vysílá do země
elektromagnetické vlnění a registruje jeho odrazy od anomálních struktur
s odlišnou hodnotou vlnového odporu (dielektrické konstanty, měrného
odporu), než má okolní prostředí. Výhodou GPR je jeho vysoká rozlišovací
schopnost. V CZ řeší např. společnost INSET – Mgr. Oskar Tkadleček.
23
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.6
MOBILNÍ GEORADAR A VÝSLEDEK MĚŘENÍ [11, 12]

24
Elektrická impedanční spektrometrie (EIS) [21, 22]– metoda užitá v měřicí
aparatuře Z-metr 2A vyvíjené a řešené v rámci projektu E!3838 programu
EUREKA. Dle uspořádání a konstrukčního řešení měřicích elektrod poskytuje
informace o změně elektrické impedance (v komplexním tvaru) ve vertikální
i horizontální rovině hráze. Max. počet měřicích míst je 128, což je ojedinělé.
Obdobná realizovaná zařízení (impedanční spektrometry) se srovnatelnými
technickými parametry, která jsou v současné době na trhu, jsou určena pro
vyžití v laboratorních podmínkách (např. Solartron Metrology) a jsou řešena
jako jednokanálová. Firmy zabývající se geofyzikálními měřeními (např. AGI,
Inc., Eijkelkamp, Solinst a další) nabízejí zařízení srovnatelných technických
parametrů při měření změn elektrické vodivosti zemin, avšak cenově přibližně
3x náročnější.
Vertikální odporové sondování (VES) - poskytuje informace o vertikální
odporové stavbě hrází. Klasická metoda VES přináší "bodovou" informaci
o vertikální stavbě, její výhodou jsou malé nároky na přístrojové vybavení
a vysoká mobilita měření.
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.7
METODA VES PŘI TERÉNNÍCH MĚŘENÍCH

Symetrické odporové profilování (SOP) – zpravidla slouží jako doplněk
měření VES v místech, kde vzhledem k extrémně vysokým elektrickým
odporům materiálu hráze (např. ledovcové části hráze) není možné použít
přesnější metody. Metodou SOP se zabývá např. Vysoká škola báňská
Ostrava - Doc. Ing. Jarmila Müllerová, CSc.
Metoda SP (spontánní polarizace) - pomocí metody SP lze zjistit existenci
průsaků vody (její filtraci) tělesem hráze. Při filtraci vody porézním
prostředím dochází k hromadění aniontů v místě vsaku a kationtů v místě
vývěru. Elektrické pole vzniklé touto redistribucí iontů rozpuštěných ve vodě
pomocí metody SP je možno měřit. Metodu SP je rovněž vhodná
k monitoringu anomálií v zemině. V CZ využívá např. GEOMIN Družstvo,
Jihlava a jiné organizace.
Mikrogravimetrie (MG) - slouží pro hustotní popis materiálu hrází. Naměřená
tíhová data opravená o všechny známé vlivy na měření (tzv. Bouguerova
anomálie) slouží pro sestavení hustotního modelu prostředí v místě měření.
Kombinací znalostí o odporové stavbě hrází a o hustotních anomáliích je
možno docílit přesnější interpretaci a popisu stavu hráze.
Magnetometrie – využívá se ve speciálních případech, vychází
z geomagnetického pole Země a jeho lokálních poruch, lze provést např.
mapování znečištění půd spady pevných částic pomocí měření magnetických
vlastností. Základem metody je skutečnost, že pevné spady obsahují
nezanedbatelnou koncentraci magnetických minerálů (zejména kysličníků
železa-magnetit, maghemit), které se po dopadu na povrch půd akumulují ve
svrchní vrstvě a lze je snadno detekovat, lze též využít při sledování struktur
např. v sedimentačních oblastech či přímo v sedimentech.
Radiometrie - využívá se ve speciálních případech, vychází z existence
přirozené radioaktivity v přírodě.
Další metody.
Z jednání s podniky praxe vyplynulo, že uvedená či obdobná užívaná měřicí technika je pro
mnohé z různých hledisek nedostupná (finance, zaškolená obsluha, schopnost vyhodnotit
zjištěná měření apod.), a proto využívají u hrázových objektů převážně metody přímé, které jsou
však kontaktní, tedy invazivní měřenému prostředí.
4.2 Předpokládaná spolupráce s podnikem Povodí Moravy, s.p.
Poněvadž je při měřeních na reálných objektech při užití nepřímých měřicích metod pro
korektní interpretaci zjištěných dat vhodná kombinace několika přístupů, byla navázána užší
spolupráce s podnikem Povodí Moravy, státní podnik, který je spolumajitelem měřicího systému
GMS. Pro verifikaci metody EIS a měřicího systému Z-metr 2A bylo dohodnuto, že bude
v průběhu řešení projektu realizováno kontrolní měření stavu zemin na vybrané lokalitě
systémem přístrojem GEM2 a metodou EIS s přístrojem Z-metr 2A. Níže je stručně uveden
25
_______________________________________________________________________________________________________________
princip GMS, s nímž pracuje podnik Povodí Moravy, státní podnik – Mgr. Milan Hrdlička
a který obsahuje 3 základní kameny:
– QTM: rychlé testovací měření (QTM - Quick Testing Measurement) – rychlé a levné
měření pro základní posouzení stavby a homogenity konstrukce hrází v rámci celého povodí.
Tato metodika je dále základem pro opakovaná (monitorovací) měření.
– DM: diagnostická měření – (DM - Diagnostic Measurement) detailní měření
v narušených (nehomogenních) úsecích pro vyhledávání skrytých defektů hrází. –
MGC:
měření geomechanických vlastností – (MGC - Measurement of Geotechnical Condition)
geofyzikální měření pro sledování geomechanického stavu narušených úseků hrází. Při analýze
geomechanických
vlastností
hrází
se
uplatní
zvláště
seismické
metody
a mikrogravimetrie.
V podniku Povodí Moravy, státní podnik je pro QTM použita metoda DEMP (dipole
electomagnetic profiling) + GPS, G-F přístroj GEM2 firmy Geophex, Ltd.
tlačítka obsluhy
pomocný RS232 (GPS)
Sensor uzavřený do “lyže”
display
RS232 pro PC
připojení nabíječky
LED indikace baterie
OBR.8
On-off Reset vypínač
KONZOLA PŘÍSTROJE GEM2 FIRMY GEOPHEX, LTD. [10]
Výsledek geologického průzkumu by měl, při jakékoli použité měřicí metodě, zajistit
následující informace:
•
•
•
•
•
hodnocení homogenity (resp. nehomogenity) použitých materiálů,
základní geologický popis použitých materiálů (jíly, písky, štěrky), popis relativní
propustnosti použitých materiálů,
lokalizace hranic, kde se materiály a konstrukce hrází ostře mění (členění na
kvasihomgenní bloky),
lokalizace míst starších oprav (v případě použití fyzikálně odlišných materiálů),
lokalizace potenciálně problematických míst (ostré hranice použitých materiálů,
úseky s vysokou relativní propustností v hrázi nebo podloží).
Výhody metody Dipólového ElektroMagnetického Profilování při použití aparatury GEM2:
•
•
•
26
možnost měření vodivosti (měrných odporů) pro více hloubkových úrovní současně
(současné měření pro více frekvencí primárního pole),
měřicí systém se neuzemňuje (jedná se o měření induktivní), nezáleží tak na kvalitě
povrchu vlastní koruny hráze (přírodní povrch, asfalt),
možnost automatického propojení měření vodivosti se systémem GPS,
_______________________________________________________________________________________________________________
•
vysoká produktivita a hustota měření (při rychlosti měření kolem 5 km/h je hustota
měření vodivosti cca 2 – 4 záměry na 1 m hráze),
kvalitní opakovatelnost měření, která dovoluje využít aparaturu pro monitorovací
měření,
snadná obsluha aparatury při měření (po zacvičení mohou sběr dat pomocí aparatury
GEM2 provádět zaměstnanci správce/majitele hrází i během visuální kontroly),
přijatelné pořizovací náklady, dostupnost na trhu s geofyzikálními přístroji (nejedná
se o prototyp).
•
•
•
Ukázka výstupu QTM měření: Měřené křivky zdánlivých odporů a jejich základní interpretace.
(Převzato z projektu FLOODsite)
app. resitivity (ohmm)
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
260
280
300
x (m)
app. resitivity (ohmm)
Block C
Block B
Block A
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
Problematic
segment
OBR.9
140
160
180
200
220
240
300
x (m)
63 25 H z
24 72 5 Hz
16475 Hz
35 62 5 Hz
PŘÍKLAD VÝSTUPU MĚŘENÍ SYSTÉMEM QTM
27
_______________________________________________________________________________________________________________
unikátní měření dvěma přístroji GEM2
OBR.10 UKÁZKA MONITOROVÁNÍ OCHRANNÉ HRÁZE S VYUŽITÍM PŘÍSTROJE GEM2 PRACOVNÍKY POVODÍ MORAVY, S.P.
4.3 Zvolené měřicí metody a realizované přístroje
4.3.1 Sledování změn teplotního skalárního pole, přístroj TERM
Metodu sledování změn teplotního skalárního pole zeminy v důsledku jejího zatěžování
vodou lze charakterizovat jako metodu nepřímou, neboť prostřednictvím změn elektrického
odporu zeminy je sledována její vlhkost resp. stupeň nasycení. Metoda byla ověřena
v laboratorních podmínkách při indikaci pohybu hladiny vody v zemině v prostoru a čase.
Měřicím čidlem umožňujícím definování hranice mezi zeminou nasycenou a nenasycenou je
polovodičový prvek – negativní perličkový termistor.
T e r m i s t o r je nelineární elektrická polovodičová součástka charakterizovaná vysokou
závislostí elektrického odporu na teplotě.
Změna elektrického odporu u tohoto polovodičového prvku se změnou teploty je nejméně
pětkrát, v některých případech i padesátkrát větší než u běžných kovových vodičů (např. mědi).
Uvedená vlastnost umožňuje výhodné použití termistorů v různých obvodech měřicí, regulační,
automatizační a sdělovací techniky. Proti nežádoucímu působení vnějších vlivů (atmosféry,
chemickému narušení či mechanickému poškození) jsou termistory povrchově chráněny lakem
nebo mechanickou ochranou (např. zátavem do skla).
Praktické využití termistorů vychází ze změny odporu termistorového čidla se změnou
teploty prostředí, z nelineárního průběhu statické voltampérové charakteristiky, z časové změny
odporu při zapnutí nebo vypnutí obvodu s přímo ohřívaným termistorem nebo ze změny
zatěžovací konstanty a tedy i statické voltampérové charakteristiky při změnách prostředí.
Negativní termistory (NTC) se vyznačují záporným teplotním součinitelem odporu. Znamená
to, že s narůstající teplotou počáteční hodnota jejich elektrického odporu nelineárně klesá.
Teplotní průběh elektrického odporu NTC termistorů lze vyjádřit Wilsonovým vztahem
R =
kde
28
A eB /T
,
(4.1)
R [Ω] odpor termistoru při teplotě T;
A [Ω] konstanta, jejíž velikost je závislá na materiálu a tvaru termistorového tělesa;
e
základ přirozených logaritmů (e = 2,718);
_______________________________________________________________________________________________________________
B [K] materiálová konstanta termistoru resp. ukazatel citlivosti;
T [K] absolutní teplota.
Pro další aplikaci v elektrických obvodech vzhledem úkolům řešeným v grantových
projektech 103/01/0057 [21] a 130/04/0741 [22] a navazujícímu řešenému projektu E!3838 byly
zvoleny NTC perličkové, u nichž se využívá zejména vysoké teplotní citlivosti jejich
elektrického odporu. Perličkové termistory jsou povrchově chráněny zatavením do skleněného
pouzdra nebo posklením. Pro sledovanou aplikaci byly testovány dva typy perličkových
termistorů. Oba typy jsou povrchově chráněny posklením a jejich velkou předností je malý
rozměr – 0,001 m až 0,002m. Jsou s označením13 NR 09/A2 (PRAMET Šumperk, samostatné
čidlo) a NR 354 20K U (PMEC spol. s r.o. Šumperk ve spolupráci se zahraničním dodavatelem,
párové čidlo). Pro praktické aplikace byly následně použity termistory NR 354 20K U o hodnotě
jmenovitého odporu 20 kΩ. Hodnoty odporů termistorů využívaných pro měření se řídí
předpokládaným teplotním rozsahem, v němž je měření realizováno.
Je zřejmé, že ohřev perličky termistoru je z fyzikálního hlediska způsoben teplem vlivem
elektrického proudu. Dodaná elektrická energie se v hmotě perličky termistoru přemění na teplo
a vytvoří se teplotní gradient mezi povrchem perličky a okolním prostředím. Změna některé
z veličin definujících okolní prostředí vyvolá změnu přestupu tepla z povrchu termistoru, čímž se
změní jeho elektrický odpor. Podle velikosti elektrické energie, která se v perličce termistoru
přemění na energii tepelnou, mohou nastat dva případy podle toho, zda je možné výkon
odpovídající přeměněnému teplu zanedbat či nikoli:
V případě zanedbatelného výkonu (řádově 10-6 W tj. při vyhřívacím proudu termistoru
5 μA až 20 μA dle typu termistoru) je teplotní spád mezi perličkou termistoru a okolní tekutinou
v ustáleném stavu nepatrný. Jelikož změna jeho elektrického odporu je funkcí pouze teploty
obklopujícího prostředí, je termistor využíván jako teplotní čidlo, v metodách stanovení
molekulových vah, v kalorimetrických měřeních apod.
V případě, že výkon přeměněný v perličce termistoru nelze zanedbat, (řádově 10-3 W až
10-2 W, tj. při vyhřívacím proudu termistoru cca nad 1 mA), termistor reaguje změnou
elektrického odporu současně na všechny působící veličiny. Zde změna elektrického odporu
termistoru kromě teploty okolí závisí především na vyhřívacím proudu a úhrnném součiniteli
přestupu tepla do okolí. V tomto tzv. proudovém režimu může být využíván jako čidlo lokální
rychlosti proudění, výšky hladiny, vlhkosti, tlaku, apod., ovšem za předpokladu vyloučení vlivu
jiných působících veličin než je veličina sledovaná, nebo po jejich převedení na definované
konstanty měření.
V obou kategoriích měření jsou termistory napájeny konstantním vyhřívacím proudem.
Vzhledem k zatěžovací konstantě D, která je dána příkonem nutným ke stálému ohřátí termistoru
o 1 K nad teplotu okolí, je možné vyslovit obecný závěr, že je v zásadě výhodnější volit nižší
proud procházející termistorem a vyšší citlivost následného záznamového a vyhodnocovacího
zařízení. Pro řešení úlohy stanovení hranice mezi zeminou nasycenou a nenasycenou bylo tedy
vhodné volit zapojení termistoru jako teplotního čidla a uzpůsobit přístroj TERM (realizace
HAAL Elektro, s.r.o.) včetně uživatelského programu TERM v1.5 této úloze [22].
OBR.11 TERMISTOROVÉ ČIDLO A REALIZOVANÁ TERMISTOROVÁ SONDA
29
_______________________________________________________________________________________________________________
4.3.2 Elektrická impedanční spektrometrie, přístroj Z-metr xy
Metoda elektrické impedanční spektrometrie (EIS) se pro svoji informační schopnost stala
populární analytickou metodou a zaujala přední místo při studiu fyzikálních a chemických
vlastností materiálů a živých tkání. Využita byla např. při zjišťování chemické čistoty materiálů,
obsahu vody, koncentrace roztoků, koroze materiálu, patologických změn buněk, atd.
Základním principem metody je měření kmitočtové charakteristiky impedance měřeného
objektu resp. materiálu. Kmitočtovou charakteristiku impedance Z lze obecně vyjádřit jako
funkci komplexní proměnné ve tvaru:
Z ( jω ) = R + jω X ,
kde
(4.2)
R je odpor tvořící reálnou část impedance nezávislou na kmitočtu,
X je reaktance, imaginární složka impedance, jejíž velikost se mění s kmitočtem,
ω je úhlová rychlost.
Některé z metod měření elektrické impedance jsou uvedeny např. v [1, 16, 17, 22]. Měření
impedance impedančními spektrometry vyvinutými v laboratoři firmy HAAL Elektro, s.r.o. [18]
používá srovnávací metodu, která spočívá v porovnání měřené impedance s normálovým
odporem Rn, jehož hodnota elektrického odporu je známá a jeho reaktance je v uvažovaném
kmitočtovém pásmu zanedbatelná.
Měřená data přijímaná v PC představují hodnoty impedance ekvivalentního obvodu
tvořeného paralelní kombinací odporu R a reaktance X tvořené kapacitou C a indukčností L, kde
X = j (ωL −
1
)
jωC .
(4.3)
Je nutno zdůraznit, že v případě paralelní kombinace prvků R a X výpočet celkové měřené
impedance Z vychází z jednotlivých admitancí Y těchto prvků a platí
Y=
1
1
+ j ,
R
X
(4.4)
1
představuje reálnou část admitance (vodivost) a imaginární část admitance je
R
1
možno psát jako B = . Přepsáním vztahu (4.4) pomocí uvedeného značení je možno obdržet
X
obdobu vztahu (1)
kde výraz G =
Z = G − jB.
(4.5)
Celková impedance v komplexním tvaru je potom vyjádřena výrazem:
1
RX 2
XR 2
Z= = 2
+ j 2
.
Y R +X2
R +X2
(4.6)
Na tomto principu pracují dva, v projektech GA ČR 103/01/0057 a 103/04/0741 realizované,
měřicí přístroje – Z-metr 1, který je určený pro měření v laboratorních podmínkách a Z-metr 2,
prototyp vyvinutý pro měření v laboratorním i reálném prostředí. Oba přístroje byly realizovány
firmou HAAL Elektro, s.r.o. a splňují vysoké nároky na přesnost a reprodukovatelnost měření.
Metrologicky byly ověřeny parametry uvedené v tabulce 08.
TAB.08
30
PARAMETRY PŘÍSTROJŮ Z-METR 1 A Z-METR 2
_______________________________________________________________________________________________________________
Parametry
Rozsah impedancí
Kmitočtový rozsah
Přesnost modulu impedance
Přesnost fáze
Úroveň měřicího napětí
Komunikace s PC sběrnicí
Integrovaný el. přepínač
Z-metr 1
10 Ω − 10 ΜΩ
10 Hz – 8 MHz
+/- 0.2 % z rozsahu
+/- 0.2°
10 mV – 700 mV
s krokem 5 mV
RS232 (COM port)
32 měřicích míst
po 4 elektrodách
Z-metr 2
10 Ω − 1 ΜΩ
100 Hz – 20 kHz
+/- 2 % z rozsahu
+/- 2°
500 mV – 5 V
s krokem 500 mV
USB (COM port)
128 měřicích míst
po 4 elektrodách
OBR.12 REALIZOVANÉ IMPEDANČNÍ SPEKTROMETRY LABORATORNÍ SESTAVA: PC, ELEKTRONICKÝ PŘEPÍNAČ, Z-METR 1,
SESTAVA PRO MĚŘENÍ V REÁLNÉM PROSTŘEDÍ: PC, Z-METR 2 (NUTNOST NAPÁJECÍHO ZDROJE, MĚNIČE NAPĚTÍ)
Řešení impedančního spektrometru Z-metru 2A, realizovaného řešením projektu OE240, je
na trhu ojedinělé. Z metod pro měření elektrické impedance je pro řešení měřiče elektrické
impedance zvolena metoda tří voltmetrů. Metoda je srovnávací, tj. měřená elektrická impedance
se porovnává s úbytkem napětí na normálovém odporu. Nezáleží tedy na velikosti protékajícího
proudu, ve výpočtech se nevyskytuje, a tedy se nemusí měřit. Impedanční spektrometr Z-metr
2A je koncipován jako modulární systém umožňující měření reálné (ohmický odpor)
a imaginární (odpor kapacitní) složky elektrické impedance, a to na celkovém počtu 128
měřicích kanálů uspořádaných po 16 na osmi deskách.
Parametry přístroje zůstávají stejné jako u Z-metru 2. Ke zvyšování chyb měření docházelo
pouze na hranicích rozsahů impedance při fázových úhlech blízkých 90° v důsledku kumulace
zaokrouhlovacích chyb. Tyto parametry řadí vyvinutý měřicí přístroj Z-metr 2 k ojedinělým na
trhu.
Vzhledem k požadavkům vyplývajícím z jednotlivých experimentů byl přístroj koncipován
tak, aby umožňoval i monitorování přechodového děje (kontinuální měření na jedné předem
zvolené frekvenci či měření v diskrétních časech na jedné frekvenci) nebo měření charakteristik
v diskrétních časech ve frekvenčním spektru. Vyšší efektivnosti měření je dosaženo digitalizací
celé měřicí trasy.
Z hlediska zapojení je možné využít dvouelektrodovou měřicí sestavu (obr.13) nebo
čtyřelektrodovou měřicí sestavu (obr.14).
31
_______________________________________________________________________________________________________________
Z = Zx + ZC1 + ZC2 + ZT1 +ZT2
OBR.13 DVOUELEKTRODOVÝ PRINCIP MĚŘENÍ (NEELIMINUJE PARAZITNÍ ODPORY)
Z = Zx
OBR.14 ČTYŘELEKTRODOVÝ PRINCIP MĚŘENÍ (ELIMINUJE PARAZITNÍ ODPORY)
Pro měření se používají sondy ve tvaru tyčí (obr.15) umísťovaných do zkoušeného prostředí
napojených na aparaturu Z-metr 2A pro měření jeho impedance po vybuzení střídavým
vysokofrevenčním napětím.
32
_______________________________________________________________________________________________________________
DATA LOGGER
DATA LOGGER
16
16
Number of channel
16
DATA LOGGER
16
16
16
Number of board
1
1
1
1
1
8
1
First pair
of electrode system
Non-saturated soil
16
16
1
7
1
8
Number of board
1
7
2
Number of channel
Electric field
between
active electrode
1
2
Non-saturated soil
Second pair
of electrode system
Electric field
between
active electrode
Cables to data
logger
Bo un da ry be twe en s atura ted
a nd n on -sa tu rate d so il
Electric field
between the two electrodes
in one probe
Bo un da ry be twe en s atura ted
a nd n on -sa tu rate d so il
Saturated soil
Saturated soil
OBR.15 RŮZNÉ KONSTROKČNÍ ŘEŠENÍ MĚŘICÍCH SOND (UMOŽŇUJE DVOU- I ČTYŘELEKTRODOVÉ ZAPOJENÍ)
Vyhodnocením měření pomocí speciálního programu Z-Scan v1.7 lze z naměřených hodnot
stanovit vlhkost s poměrně vysokou přesností (v laboratorních podmínkách 0,2 %), případně
i jiných vlastností, zejména granulometrie. Sledování změn impedance se provádí odečtem přímo
v terénu, lze rovněž využít mobilních sítí k dálkovému odečtu dat.
5 Věcné plnění a shrnutí dosažených poznatků
Laboratorní přístrojové vybavení, včetně programových prostředků, dovoluje snímání změn
průběhu teplotního skalárního pole a elektrické impedance materiálu sledované konstrukce
hráze. Byla sledována různá intenzita zatěžovacích cyklů tělesa hráze na návodním líci (strmost
nárůstu hladiny, kolísání hladiny), měření byla realizována při různých vlhkostech zeminy
(vlhkost, teplota, hutnost, granulometrie) a různých konstrukčních uspořádáních. Ukončena byla
při ustálení průsaku na vzdušném líci hráze. Hráz byla hutněna plošným vibrátorem.
Provedená měření realizovaná na fyzikálních modelech v laboratorních podmínkách, při
nichž byly ověřeny měřicí metody a vyvinutá měřicí zařízení je možné rozdělit do následujících
základních skupin:
•
základní testovací měření;
•
dlouhodobé a krátkodobé měření pohybu volné hladiny vody v zemní hrázi;
a)
b)
c)
d)
hráz vybudovaná na pevném podloží simulovaném ocelovým dnem měrného žlabu,
hráz vybudovaná na propustném podloží tvořeném stejným materiálem jako její těleso,
hráz s plošným drénem,
hráz s komínovým drénem.
•
měření deformačních procesů v průběhu zatěžování hráze;
e) vývoj nátrže při přelití koruny hráze,
f) vývoj výronové plochy na vzdušném líci hráze.
•
monitorování strukturálních změn;
g) sledování morfologie dna toků,
h) sledování objemových změn zemin (břehová abraze, sesuvy, působení živých organismů
v hrázi apod.).
33
_______________________________________________________________________________________________________________
•
monitorování šíření znečistění ve vodních tocích a nádržích tj. měření změn elektrické
vodivosti vyvolaných změnou měřeného prostředí (změny musí být detekovatelné
elektrickou cestou např. změna salinity vody dávkováním roztoku NaCl do proudicí
vody);
• sledování kapilárních jevů pro různé zrnitosti písčité zeminy;
• stanovení hydraulické vodivosti.
Rovněž byla realizována měření na reálných objektech. Některá z nich byla zahájena už
v roce 2006, kdy končil projekt GA ČR 103/04/0741 a projekt E!3838 byl ve fázi přípravy
k řešení. V roce 2007, po obdržení náležitých povolení, pokračovalo monitorování rybniční
hráze, bylo provedeno proměření morfologie dna odkalovací nádrže a bylo realizováno
demonstrační měření ve dvou zvolených místech v Basileji v lokalitě, která je součástí zásob
pitné vody pro město. Vzhledem k zájmu kolegů ze SAV o úlohu sledování šíření znečistění
v tocích a vzhledem k možnosti řešení úlohy rozstřiku slané vody z komunikace byla realizována
základní kalibrační měření určující rozsah použitelnosti přístroje (znečistění bylo simulováno
různou koncentrací roztoku kuchyňské soli NaCl ve vodě).
Měření provedená v reálných podmínkách lze zahrnout do následujících okruhů:
•
•
•
sledování pohybu volné hladiny podzemní vody;
sledování infiltrace vody do zeminy v důsledku srážek (simulace přívalových
dešťů);
sledování úrovně kalu v odkalovací nádrži.
5.1 Laboratorní měření
Laboratorní experimenty navázaly na výsledky řešení projektů GA ČR 103/01/0057
a 103/04/0741. Na základě nabytých zkušeností byl optimalizován uživatelský software
TERM v1.5 přístroje TERM a Z-Scan v1.7 přístroje Z-metr 2A. Nová koncepce přístroje
Z-metr 2A je nyní ve fázi oživování jednotlivých modulů a je uvedena v kapitole 6. Vychází
z prototypu přístroje Z-metr 2, který byl koncipován pro měření na reálných objektech a byl
testován při laboratorních úlohách (např. měření šíření znečištění na fyzikálním modelu toku
Ostravice, lokalita Hrabovský jez vybudovaném v měřítku délek 1 : 50) i při měřeních in situ
(rybniční hráz). V uvedených úlohách bylo měření realizováno při dvouelektrodovém zapojení
měřicího systému [21]. Níže jsou uvedeny některé příklady vyhodnocených experimentů
realizovaných na pracovišti spoluřešitele projektu v Laboratoři vodohospodářského výzkumu
Ústavu vodních staveb FAST, VUT v Brně.
5.1.1 Měření změn teplotního skalárního pole zeminy hráze při jejím
zatěžování
Měřicími čidly při aplikaci odporové měřicí metody snímání teplotního skalárního pole jsou
polovodičové prvky – negativní perličkové termistory typu NR 354 20K U. Podrobný fyzikální
rozbor jejich funkce, konstrukce sond, komunikace s přístrojem TERM a nadřízeným PC je
uveden v [22]. Termistorové snímače byly použity v zapojení teplotních čidel (hodnota
napájecího proudu je 10 μA). Velikost perličky termistoru je cca 1 mm, což je v podmínkách
prováděných laboratorních experimentů velikost srovnatelná s velikostí efektivního zrna zeminy
použité na modelech hrází (bratčický písek o def = 1,57 mm). Způsob zapouzdření termistorů do
sond a způsob jejich uložení v modelech hrází je zřejmý z obr.16.
34
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.16 ULOŽENÍ TERMISTOROVÝCH SOND V ZEMINĚ HETEROGENNÍ A HOMOGENNÍ HRÁZE
Realizovaný měřicí přístroj TERM zajišťuje měření ze 128 míst systematicky rozmístěných
v tělese hráze, měření a digitalizaci diference napětí na odporu sond. Snímaná změna teploty
z čidel není měřena jako absolutní hodnota, nýbrž jako relativní změna vůči teplotě při zahájení
experimentu v předpokládaném teplotním rozsahu zeminy hráze, teploty vody a vzduchu. Průběh
experimentu a jeho parametry jsou řízeny PC prostřednictvím standardní sériové linky RS 232
a vyhodnocovacího software TERM v1.5 (obr.17). Dle zkušeností z vyhodnocení předchozích
experimentů byl hardware měřicí aparatury upraven tak, aby použitý filtr zajistil výraznější
poměr signál/šum i při malých teplotních rozdílech materiálu zeminy hráze a průsakové vody.
OBR.17 UŽIVATELSKÉ PROSTŘEDÍ SOFTWARE TERM 1.5
Měření byla realizována dle dříve uvedeného schématu vždy při různých podmínkách na
počátku měření - počáteční relativní vlhkost materiálu hráze (měřeno vlhkostní sondou
a aparaturou TESTO 454), hutnění plošným vibrátorem, teplota prostředí, zatěžovací cykly.
Podrobný rozbor výsledků měření je uveden v lit. [21, 22], na obr.18 a 19 je uveden příklad
experimentů. Průsakové křivky byly stanoveny grafickým software Surfer, který umožnil, pro
následné zpracování, export zobrazení průsakových křivek jak do rastrového, tak do vektorového
formátu.
35
_______________________________________________________________________________________________________________
Pevné podloží,
homogenní hráz.
Propustné podloží,
homogenní hráz.
Pevné
podloží,
heterogenní hráz,
plošný drén.
Pevné
podloží,
heterogenní hráz,
komínový drén.
OBR.18 PŘÍKLAD VYHODNOCENÍ EXPERIMENTŮ MĚŘENÍM NAPĚŤOVÝCH “SKOKŮ” ∆V BĚHEM ZATĚŽOVÁNÍ KONSTRUKCÍ
HRÁZÍ (FOTO – VIZUÁLNÍ POZOROVÁNÍ, OBRÁZEK – VYHODNOCENÉ MĚŘENÍ V PODÉLNÉ OSE HRÁZE)
OBR.19 EXPERIMENTÁLNĚ STANOVENÉ PRŮSAKOVÉ PLOCHY (HETEROGENNÍ HRÁZ, PEVNÉ PODLOŽÍ, KOMÍNOVÝ DRÉN,
PERIODA MĚŘENÍ – 2 MIN)
Speciální skupinu realizovaných prací představuje matematické modelování. Na obr.20 je
uvedeno vyhodnocení jednoho z experimentů, kde plné křivky byly stanoveny fyzikálním
měřením a přerušovanou čarou je znázorněn výsledek numerického řešení. Numerická verifikace
matematického modelu byla provedena v programu ANSYS při využití analogie s teplotním
prouděním.
OBR.20 EXPERIMENT (PLNÁ ČÁRA) A NUMERICKÉ ŘEŠENÍ (PŘERUŠOVANÁ ČÁRA)
36
_______________________________________________________________________________________________________________
5.1.2 Sledování šíření znečistění na fyzikálním modelu vodního toku
metodou EIS
K simulaci šíření znečistění z výusti odlehčení kanalizační stoky do toku Ostravice (obr.21)
na fyzikálním modelu (Ml = 50) byl použit roztok kuchyňské soli NaCl především z důvodu
snadné dostupnosti a příznivé ceny. Z hlediska měřicí metody je důležitá skutečnost, že
rozpuštěná NaCl ve vodě vytváří roztok, který vyvolává měřitelné změny elektrické impedance
již při nízkých koncentracích.
Vzhledem k tomu, že je možno použít nízké koncentrace má vzniklý roztok jen nepatrně
vyšší hustotu než rozpouštědlo (voda), což má kladný vliv na eliminaci sedimentace případných
nerozpuštěných krystalů soli. Rovněž vzhledem k velkému objemu zásobní nádrže (cca 85 m3),
z níž je čerpána voda do recirkulačního systému, nedocházelo v průběhu jednoho experimentu ke
snížení kvality měřených dat změnou impedance vody. Pro korektnost výsledků měření byla
elektrická vodivost vody měřena vždy na počátku a konci experimentu.
OBR.21 MODEL JEZU PŘED ZATÍŽENÍM PRŮTOKEM VODY, VYÚSŤ OZNAČENA KROUŽKEM
Úloha si vyžádala poměrně rozsáhlou kalibraci měřicího systému, jejímž cílem bylo
stanovení konstanty měřicí elektrody resp. její citlivosti na rozdílné koncentrace roztoku NaCl.
Definována byla vzhledem k maximální měřitelné hodnotě elektrické impedance měřicím systém
s přístrojem Z-metr 2 (1 ΜΩ) a vzhledem k dodržení podmínek podobnosti při modelování šíření
znečistění. Změny koncentrace solného roztoku byly vyhodnoceny měřením reálné části
elektrické impedance [21], tedy prostřednictvím změn elektrického odporu R [Ω] resp. jeho
převrácené hodnoty elektrické vodivosti G [S]. Závislost mezi elektrickou vodivostí
a koncentrací solného roztoku je lineární. Rovněž i závislost mezi koncentrací solného roztoku
a velikostí měrného profilu je lineární. Kalibrační přímky byly získány měřením v kmitočtovém
pásmu 500 Hz až 64 kHz (obr.22), čímž byla současně ověřena přesnost měření ověřovaného
přístroje Z-metr 2.
37
_______________________________________________________________________________________________________________
G [mS]
40
35
0,25
30
25
0,5
0,75
20
15
10
1
1,25
1,50
5
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
h [m]
OBR..22 ZÁVISLOST ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G NA HLOUBCE PONOŘENÍ MĚŘICÍCH ELEKTROD PRO DANOU KONCENTRACI
ROZTOKU NACL
V uvedeném experimentu vykazoval měřicí systém nejvyšší citlivost při měřicím kmitočtu
f = 8 kHz, napájecí napětí bylo U = 400 mV, a proto byly tyto hodnoty pro měření použity.
Hledána byla maximální měřitelná koncentrace kuchyňské soli. Měřicími elektrodami byly
nerezové tyčové elektrody průměru 0,004 m a aktivní měřicí délky 0,450 m umístěné v osové
vzdálenosti 0,06 m.
Ze zjištěných charakteristik uvedených na obr.22 je zřejmé omezení přístroje z hlediska
měřitelného rozsahu elektrické vodivosti. Pro koncentrace roztoku NaCl vyšší než 1 % je
měřitelný objem omezen výškou hladiny 0,04 m.
Během měření šíření znečistění v toku dochází k nepřesnostem vyhodnocení sledovaného
jevu, které způsobuje vlnící se hladina vody. Vlněním dochází k nahodilým změnám plochy
v měřeném profilu a tím ke změnám elektrické vodivosti, které nejsou vyvolány dávkovaným
stopovačem. Pokud se v prostoru elektrického pole zmenší v důsledku kolísání hladiny v toku
průřez A na hodnotu A‘, dojde k nárůstu elektrického odporu R, a tedy i elektrické impedance Z,
resp. k poklesu elektrické vodivosti G. Obdobný závěr lze vyvodit i při opačném jevu, tedy
dojde-li ke zvětšení průřezu A na hodnotu A‘‘, dojde k poklesu elektrického odporu R resp.
nárůstu elektrické vodivosti G. Popsané je schematicky znázorněno na obr.23. Uvedené změny
měřené veličiny jsou však při sledování šíření znečistění v toku změnami nežádoucími. Vliv
kolísání hladiny ve sledovaném profilu vodního toku, jakož i vlnění hladiny je nutno
z experimentu z uvedeného důvodu vyloučit.
OBR..23 PRŮBĚH ELEKTRICKÉHO POLE PŘI DVOUELEKTRODOVÉM USPOŘÁDÁNÍ EXPERIMENTU PŘI NEDEFORMOVANÉ
HLADINĚ, (A) PŘI MINIMU VLNY, (B) PŘI MAXIMU VLNY
38
_______________________________________________________________________________________________________________
Eliminace vlivu parazitních změn elektrické vodivosti způsobených kolísáním hladiny vody
v měřeném profilu byla jedním z důvodů hledání nového konstrukčního uspořádání měřicích
elektrod. Dvouelektrodové zapojení měřicího systému [21] bylo provedenými experimenty
vyhodnoceno jako dostatečně citlivé a tedy vyhovující.
Požadavek odstranění vlivu kolísání úrovně hladiny v měřeném profilu zabezpečí bodové
měření. Bylo tedy nutno navrhnout, realizovat a kalibrovat konstrukčně odlišný elektrodový
systém [25] vycházející z uvedeného předpokladu. Pro realizaci měřicí elektrody byl použit
dvojitý izolovaný měděný drát, jehož konec byl kolmo seříznut (obr.24). Pro eliminaci efektu
vzdutí hladiny kolem elektrody při jejím obtékání proudící vodou bylo provedeno pravoúhlé
zalomení ve spodní části a tím předsazení měřicí části o 0,05 m. Plocha vodiče tvořícího jednu
měrnou elektrodu v páru je 3,14·10-6 m2, osová vzdálenost měřicích elektrod je 0,003 m, tloušťka
izolační vrstvy jedné měřicí elektrody je 0,001 m.
OBR.24 DETAIL MĚŘICÍ ČÁSTI ELEKTRODY
OBR.25
MĚŘICÍCH ELEKTRODY
Přístroj Z-metr 2 obsahuje integrovaný elektronický přepínač, což umožnilo měření
v několika bodech současně. Vzhledem ke geometrickému řešení fyzikálního modelu,
zvolenému souřadnému systému, měřeným průtokovým stavům a jim odpovídajícím
předpokládaným rychlostem šíření znečistění bylo stanoveno, že současné měření bude probíhat
v 10 bodech osy y zvoleného souřadného systému 10 páry měřicích elektrod, které byly
upevněny v liště z čirého organického skla (obr.25). Přenos dat byl zajištěn izolovaným vodičem
délky 3 m. Kalibrace byla provedena následujícím způsobem:
Měřicí elektrody byly současně ponořeny do stejné úrovně pod hladinu vody do žlabu
z čirého organického skla (obr.25), v němž bylo na počátku měření 0,005 m3 vody o teplotě
17 °C odebrané z recirkulační nádrže v laboratoři. Proudění vody a později vody s rozdílnou
koncentrací roztoku kuchyňské soli v testovacím žlabu bylo zabezpečeno akvaristickým
čerpadlem, čímž byly omezeny případné nehomogenity měřeného prostředí vyplývající z rozdílu
hustot slané a sladké vody či vzniklé případnými rozdíly teplot mísených kapalin (vzhledem
k požadavku současné kalibrace všech 10 měřicích elektrod nebylo možno využít termostatu,
současně byl uvedený postup měření dodržen i při vlastním experimentu na fyzikálním modelu).
Čerpadlo ponořené pod hladinou promíchávalo vodný roztok kuchyňské soli s vodou při
postupném zvyšování jeho koncentrace. Koncentrace byla zvyšována v 0,25 % intervalech od
0% (jen voda) do 1,5%. Naměřené hodnoty elektrického odporu (tab. 09) byly přepočteny na
reciproké hodnoty elektrické vodivosti (tab. 10), z nichž byl vytvořen kalibrační graf (obr.26).
39
_______________________________________________________________________________________________________________
MĚŘENÉ HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G [μS] PŘI KALIBRACI SOND
TAB.09
elektroda
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0
137.22
126.32
112.65
109.34
114.60
129.37
125.45
121.34
99.49
137.59
0.25
927.14
907.10
818.09
787.57
607.55
983.45
894.77
867.77
710.08
1174.22
Koncentrace c [%]
0.5
0.75
1
1878.50 2512.82 3138.63
1789.84 2438.73 3096.07
1591.39 2161.51 2704.24
1539.57 2082.60 2645.50
1214.92 1641.20 2054.48
1805.80 2345.44 2983.38
1740.13 2387.89 3015.77
1659.34 2245.22 2834.00
1389.18 1906.18 2405.23
1984.72 2730.67 3462.72
1.25
3709.47
3693.31
3218.54
3143.07
2405.93
3518.65
3571.81
3363.48
2878.69
4131.89
1.5
4249.89
4268.58
3713.74
3600.23
2743.48
4027.71
4125.07
3867.23
3325.57
4750.82
TAB.10
HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G [μS] PO ODEČTU ELEKTRICKÉ
VODIVOSTI POZADÍ (VODA)
elektroda
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.25
789.92
780.77
705.44
678.23
492.95
854.08
769.32
746.44
610.59
1036.63
Koncentrace c [%]
0.5
0.75
1
1741.28 2375.60 3001.42
1663.52 2312.41 2969.75
1478.74 2048.86 2591.59
1430.24 1973.26 2536.17
1100.32 1526.60 1939.89
1676.43 2216.06 2854.01
1614.68 2262.44 2890.32
1538.00 2123.89 2712.67
1289.69 1806.69 2305.75
1847.13 2593.09 3325.14
1.25
3572.26
3566.99
3105.89
3033.74
2291.33
3389.28
3446.36
3242.15
2779.21
3994.30
1.5
4112.68
4142.26
3601.09
3490.89
2628.88
3898.34
3999.62
3745.90
3226.09
4613.23
(Pozn.: Hodnoty byly naměřeny při teplotách Tvzduchu = 21,1 °C a Tvody = 17,0 °C)
Z grafu je možné usuzovat, že vodivost přímo úměrně vzrůstá se vzrůstající koncentrací.
Závislost mezi těmito dvěma veličinami je lineární, jak uvádí literatura resp. po částech lineární,
jak je zřejmé z provedeného experimentu. Jednotlivými křivkami byla proložena přímka
a zjištěna její směrnice. Směrnice přímky poté slouží jako konstanta pro převod naměřené
impedance neznámého vzorku na koncentraci. Každá elektroda je unikátní, a proto bylo nutné
zjistit konstantu pro každou zvlášť. Hodnoty experimentálně stanovených konstant pro jednotlivé
elektrody jsou uvedeny v tab. 11. Hodnota R udává rozptyl změřených hodnot při proložení
lineární závislosti. Je-li tedy výraz R2 = 1, je závislost G = f(c) lineární.
5000.00
G [μS]
elektroda 4
4500.00
elektroda 5
elektroda 6
4000.00
elektroda 7
elektroda 8
3500.00
elektroda 9
3000.00
elektroda 10
elektroda 11
2500.00
elektroda 12
2000.00
elektroda 13
1500.00
1000.00
500.00
0.00
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
OBR.26 KALIBRAČNÍ KŘIVKY (G = F(C)) JEDNOTLIVÝCH ELEKTROD SESTROJENY Z DAT
40
1.2
1.4
c [%]
1.6
_______________________________________________________________________________________________________________
TAB.11
PŘEVODNÍ KONSTANTY JEDNOTLIVÝCH ELEKTROD
elektroda
k
R2
#
[S.%-1]
[-]
4
2898.6
0.9850
5
2884.1
0.9912
6
2519.2
0.9883
7
2449.1
0.9888
8
1857.7
0.9853
9
2752,0
0.9822
10
2794.6
0.9897
11
2625.5
0.9882
12
2245.5
0.9914
13
3229.1
0.9877
Pro měření byl testován přístroj Z-metr 2 vyvinutý pro měření v reálném prostředí a speciální
měřicí sondy. Aparatura splňuje vysoké nároky na přesnost a reprodukovatelnost měření.
Z-metr 2 je ovládán PC, který vykonává funkci inteligentní konzoly sloužící vizuálnímu
kontaktu obsluhy z měřicím systémem. Mezi hlavní úkoly PC patří před měřením
zprostředkování nastavení typu experimentu (frekvenční charakteristika, měření na jedné
frekvenci), parametrů experimentu (frekvence měřicího signálu nebo frekvenční rozsah měření,
krok nárůstu frekvence, úroveň měřicího signálu), způsob interpretace výsledků, archivace
výsledků, kontrola základních funkcí Z-metru 2 jako vlastního měřiče impedance a spuštění
experimentu. Během měření přijímá data ze Z-metru 2, zobrazí je a případně archivuje. Po
ukončení experimentu lze výsledky rozbalit a dále zpracovat tabulkovým procesorem, např. MS
EXCEL. K přenosu dat mezi Z-metrem 2 a PC slouží rychlé komunikační rozhraní Universal
Serial Bus (USB).
Programové vybavení přístroje Z-metr 2 je tvořeno dvěma programovými bloky. Jedná se
o obslužný program ovládání přístroje pomocí nadřazeného PC, který je označen jako Z-SCAN
va.b, kde označení va.b představuje určitou fázi vývoje uvedeného uživatelského softwarového
vybavení. Druhý blok představuje program zabudovaného signálového procesoru ADSP 2181,
který je v modulu „service“ nastavován tlačítkem „HW Version“. Program signálového
procesoru je značen jako DSP va.b, kde značení va.b má stejný význam jako v předešlém
případě.
Program Z-SCAN v0.1 v případě první verze ověřované laboratorním měřením šíření
zněčistění v toku obsahoval tři základní moduly, diagnostický, měřicí a kalibrační. Jedná se
základní moduly, kterými lze zajistit komfort obsluhy během oživování či vyhledávání
provozních problémů, přehledné hodnocení výsledků během experimentu a uložení výsledků pro
další zpracování. Následující obrázky ukazují některé možnosti programu. Uživatelské rozhranní
pro použití dostupných příkazů oživování a diagnostika (obr.27, 28). Provedená měření však
ukázala vhodnost rozšíření počtu modulů vzhledem k charakteru realizovaného měření. Ukázalo
se např., že ne vždy bude probíhat měření na všech 128 kanálech, a proto byl vznesen požadavek
volby měřicí desky a kanálu. Z důvodu usnadnění práce s tabulkovým procesorem byl vznesen
požadavek záznamu měřených dat z jednotlivých desek a kanálů do samostatných souborů s listy
označenými číslem odpovídajícího kanálu. Aktuálně využívané verze programového vybavení
měřicího systému obsahujícího Z-metr 2A nesou označení Z-SCAN v1.7 a DSP v1.6 (kap.6).
41
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.27 DIAGNOSTICKÉ OKNO PRO TESTOVÁNÍ ZÁKLADNÍCH FUNKCÍ MODULŮ PŘÍSTROJE
OBR.28 UŽIVATELSKÉ OKNO EXPERIMENTÁLNÍ ČÁSTI PROGRAMU S MOŽNOSTÍ ULOŽENÍ DAT DO SOUBORU DATA.DAT
Na obr.29 je uvedeno schéma měření šíření znečistění na fyzikálním modelu. Měření bylo
realizováno jako bodové ve čtvercové síti, kdy měřený úsek byl rozdělen po 0,05 m ve směru
obou os. Ve směru osy x 13 pozic, ve směru osy y byl počet pozic stejný jako počet elektrod 10,
souřadnice z zůstala po dobu měření konstantní a byla umístěna do úrovně spodní hrany výusti
odlehčení kanalizace.
42
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.29 SCHÉMA MĚŘENÍ ŠÍŘENÍ ZNEČISTĚNÍ METODOU EIS NA FYZIKÁLNÍM MODELU TOKU OSTRAVICE (ML = 50)
Pro testování konstrukce, měřicího systému a verifikaci měření byl zvolen průtok 100 m3/s.
Měření a úpravy fyzikálního modelu probíhala při průtoku 150 m3/s, který odpovídá jednoletému
průtoku na řece Ostravici. V souvislosti s ověřením měřicího systému, jsou uvedeny výsledky
pouze první části provedeného experimentu.
Z teorie podobnosti za podmínky platnosti Froudova kriteria byl skutečný průtok přepočítán
na modelový dle následujícího vztahu:
Qm = Qs Ml2,5
[m3/s],
kde je Ml je rozměrové měřítko (1 : 50), Qm je modelový průtok, Qs je skutečný průtok.
Qs = 100 m3/s
Ml = 50
Qm = 100 . 0,022,5
Qm = 5,66 l/s
Qs = 150 m3/s
Ml = 50
Qm = 150 . 0,022,5
Qm = 8,49 l/s
Po ustálení průtoku modelem na požadované hodnotě byly elektrody ponořeny pod hladinu
(obr.30) a bylo zahájeno měření. Roztok soli byl dávkován do ústí odpadní výpusti, což simuluje
skutečnou situaci. Dávkování bylo kontinuální s průtokem cca 4·10-6 m3/s. Použita byla gumová
hadička a desetilitrová zásobní nádoba.
OBR.30 ELEKTRODY VE VÝCHOZÍ POZICI PONOŘENÉ 1CM POD HLADINU A DETAIL DÁVKOVÁNÍ ROZTOKU DO ÚSTÍ VÝPUSTI
Nejprve byla měřena elektrická vodivost vody jako přirozeného pozadí tzv. „slepý pokus“
(tab. 12) na výchozí pozici. A poté bylo spuštěno dávkování roztoku soli a měření postupně ve
všech 10 pozicích. Hodnota elektrického odporu z každé elektrody byla odečtena 10×
s prodlevou 1,5 min. Z 10 uvedeným způsobem získaných hodnot elektrického odporu byla
aritmetickým průměrem stanovena jeho výsledná hodnota a vypočtena reciproká hodnota
elektrické vodivosti.
43
_______________________________________________________________________________________________________________
TAB.12
PRŮMĚRNÉ HODNOTY IMPEDANCE VODY
Elektroda Elektrická vodivost
#
[μS]
4
189.57
5
188.45
6
164.00
7
148.81
8
175.35
9
217.32
10
202.00
11
235.66
12
127.19
13
197.38
Bylo sledováno chování elektrod ponořených do proudící vody, stabilita výstupního signálu
a možnosti softwaru Z-SCAN. Předpoklad, že elektrody se budou prohýbat či kmitat se
nepotvrdil, konstrukce se ukázala jako dostatečně tuhá a bylo možno přistoupit k měření. Průtok
byl nastaven na Qm = 0,00566 m3/s a koncentrace dávkovaného roztoku soli byla 0,5 %.
TAB.13
PRŮMĚRNÉ HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G[μS] PO ODEČTENÍ VODIVOSTI
POZADÍ Z TAB.12
Staničení y
[cm]
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
TAB.14
Staničení y
[cm]
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
630
3.48
0.00
6.22
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
635
5.17
0.00
8.54
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
640
13.61
0.00
9.08
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Staničení x [cm] (10 pozic)
645
650
655
660
129.16
88.30
72.02
241.34
0.00
0.00
0.00
37.93
5.75
9.18
1.55
6.46
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
665
0.00
44.30
2.10
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
670
0.00
50.22
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
ZBYTKOVÁ KONCENTRACE V %. C=0,5 % BRÁNA JAKO 100%
630
0.2399
0.0000
0.4934
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
635
0.3565
0.0000
0.6777
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
640
0.9388
0.0000
0.7205
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
Staničení x [cm] (10 pozic)
645
650
655
660
8.9115 6.0923 4.9696 16.6524
0.0000 0.0000 0.0000 2.6304
0.4566 0.7285 0.1230 0.5125
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
665
0.0000
3.0723
0.1668
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
670
0.0000
3.4826
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
Po přepočtu byla data zpracována do grafické podoby pomocí programu Surfer 8 (obr.31).
44
_______________________________________________________________________________________________________________
13
0
12
5
1
7
1
6
1
5
1
12
0
11
5
4
1
3
1
2
1
1
1
11
0
0
9
8
7
10
5
6
5
4
3
10
0
2
1
0
1
9
5
9
0
8
5 23
0
23
5
24
0
24
5
25
0
25
5
26
0
26
5
27
0
OBR.31 GRAFICKÁ INTERPRETACE TAB.113. VODOROVNÁ OSA – STANIČENÍ X, SVISLÁ OSA – STANIČENÍ Y, GRADIENTNÍ
STUPNICE –% Z PŮVODNÍ KONCENTRACE, VÝŘEZ SITUACE JEZU S UMÍSTĚNOU MAPOU ŠÍŘENÍ ZNEČISTĚNÍ
Pro názornější interpretaci byla gradientní mapa invertována a vložena do výřezu situace
(obr.32). V uvedeném schématu je dobře vidět jak se šíří „mrak“ znečistění v toku.
OBR.32
A MRAK TVOŘENÝ DÁVKOU POTRAVINÁŘSKÉ MODŘI
Výsledek měření patrný z obr.32 byl konfrontován s vizuálním pozorováním, kdy do toku
bylo místo transparentního roztoku kuchyňské soli dávkováno barvivo (potravinářská modř). Na
obr.32 je patrné, že mrak barviva je identický s mrakem vymodelovaným z výsledku měření
metodou EIS za užití přístroje Z-metr 2 při dvouelektrodovém zapojení měřicích elektrod.
O uvedené výsledky měření a popsanou metodiku projevily zájem kolegyně SAV a je rovněž
předpoklad aplikace zkušeností při případné úloze měření rozstřiku roztoku slané vody
z vozovky.
5.1.3 Fyzikální model přelivného objektu hráze poldru Žichlínek
Využití metody EIS se uvažuje při její aplikaci na přelivném objektu hráze poldru Žichlínek,
a to jak v laboratorních podmínkách měření na fyzikálním modelu v měřítku délek 1 : 10, tak při
případné aplikaci na budovaném reálném objektu (obr.33).
OBR.33 VÝSEKOVÝ FYZIKÁLNÍ MODEL (ML = 10) A REÁLNÝ OBJEKT
45
_______________________________________________________________________________________________________________
5.1.4 Monitorování morfologie terénu metodou EIS
Při hledání možností využití metody elektrické impedanční spektrometrie byly v roce 2007
zahájeny obsáhlé studie a kalibrační měření, které se týkají aplikace metody a vyvíjeného
měřicího systému při sledování morfologie dna vodních toků a břehové obraze. Uvedená témata
jsou řešena v jedné bakalářské a jedné doktorské práci. Vzhledem k velkému počtu měření
a časové náročnosti jejich zpracování je předpoklad pokračovat v práci v roce 2008. Na obr.34 je
nová konstrukce sondy pro „bodová“ měření reliéfu terénu, která byla poprvé využita při
mapování výmolu za vývarem.
OBR.34 OVĚŘOVÁNÍ NOVÉHO KONSTRUKČNÍHO USPOŘÁDÁNÍ MĚŘICÍ SONDY, KONTROLA MĚŘENÍ ZAMĚŘENÍM TVARU
VÝMOLU HROTOVÝM MĚŘIDLEM
5.2 Měření na reálných objektech
Práce vykonané při řešení projektu GA ČR 103/04/0741 a zahájené při přípravě projektu
E!3838 v roce 2006 se týkaly vývoje a testování měřicích elektrod pro měření v reálných
podmínkách, ověření citlivosti a spolehlivosti měřicího přístroje Z-metr 2, reprodukovatelnosti
měření, detailní funkční testy byly orientovány na časovou stálost údaje přístroje v průběhu
jednoho měření a při opakování měření, uzpůsobení uživatelského softwaru Z-SCAN přístroje.
Optimalizovaný přístroj Z-metr 2 v1.4 včetně uživatelského softwaru Z-SCAN v1.6 byl využit
při měřeních v reálném prostředí ve třech odlišných úlohách (tok Leskava, hráz vodní nádrže
Kobeřice, odkalovací nádrž Rýzmburk) a na dvou místech jedné lokality v Basileji
u švýcarského partnera projektu. Dvě lokality v CZ byly voleny tak, aby bylo možno definovat
hladinu podzemní vody (studna) nebo úroveň hladiny při zatížení sledovaného profilu (vodní
nádrž). Speciálním případem měření v CZ bylo sledování úrovně kalu v odkalovací nádrži. Při
všech experimentech bylo využito dvou elektrodové zapojení. Měření bylo ve všech případech
provedeno při frekvenci 8 kHz s přepínací periodou 400 ms. Sledovány byly následující úlohy:
•
•
•
•
pohyb volné hladiny podzemní vody;
infiltrace vody do zeminy v důsledku srážek (simulace přívalových dešťů),
úroveň kalu v odkalovací nádrži,
demonstrační měření v CH.
Vzhledem k povětrnostním podmínkám roku 2006 (dlouhotrvající sněhová pokrývka
a následné povodně na konci měsíce března a na počátku dubna) nebylo možné zahájit
experimenty na zvolených lokalitách dle harmonogramu prací.
46
•
První zkušební monitorovací prostor se nachází cca 8 m od toku Leskava. Zeminu lze
charakterizovat jako hlinitojílovitou (dno bývalého rybníku). Měřicí elektrody v uvedené
lokalitě se podařilo instalovat 11.3.2006, měření bylo zahájeno 22.4.2006. Z hlediska
dlouhodobého monitoringu je předpoklad pokračovat v započatých měřeních.
•
Ve druhém případě se jedná o sledování změn úrovně podzemní vody na hrázi třetí vodní
nádrže Kobeřice (Bezedník III), kde je možné zeminu charakterizovat jako
_______________________________________________________________________________________________________________
hlinitojílovitou, místy s příměsemi písku. Systém měřicích elektrod byl instalován
21.6.2006, měření probíhalo od 5.7.2006 do 17.11.2006 jedenkrát měsíčně. Z důvodu
opravy návodního líce hráze byla nádrž v průběhu října 2006 vypuštěna. V následujícím
roce byla měření obnovena 17.8.2007 a ukončena 19.12.2007. V roce 2008 monitoring
bude pokračovat.
•
Ve třetím případě se jednalo o měření úrovně kalu v odkalovací nádrži Rýzmburk. Na
tuto lokalitu se podařilo instalovat dvě stabilní měřicí sondy 20.7.2006, měření byla
zahájena 15.10.2006 a pokračovala v roce 2007.
•
Při demonstračních měřeních realizovaných 30.5.2007 na dvou místech v lokalitě
zásobující pitnou vodou město Basilej byla měřena vlhkost zeminy, provedena simulace
přívalové vlny a zjišťován průsak vody do zeminy a předvedena ukázka monitorování
změn hladiny vody.
5.2.1 Instalace měřicích elektrod na sledovaných lokalitách
Pro sledování pohybu volné hladiny podzemní vody a vlivu vody infiltrované do zeminy
změnou elektrické vodivosti je vhodné využít jednodušší dvou elektrodový systém zapojení
vertikálně dělených měřicích elektrod, u nichž se střídá elektricky vodivá (nerezová trubka
s tloušťkou stěny 0,002 m a délkou 0,15 m) a nevodivá část (polyamid s tloušťkou stěny 0,005 m
a délkou 0,15 m). Celková délka měřicích elektrod (obr.3 a 35) je volitelná. Počet měřicích
profilů je limitován počtem měřicích kanálů přístroje Z-metr 2 resp. Z-metr 2A tj. tedy 128.
OBR.35 HROT MĚŘICÍ ELEKTRODY, SKLADEBNÝ SYSTÉM STABILNÍCH MĚŘICÍCH ELEKTROD
Elektrody byly do zeminy instalovány manuálně (obr.36), což si vyžádalo vyvinutí
speciálních postupů a technických prvků.
a) lokalita Leskava
47
_______________________________________________________________________________________________________________
b) lokalita „Vodní nádrž Kobeřice“
OBR.36 MANUÁLNÍ INSTALACE MĚŘICÍCH ELEKTROD DO ZEMINY
Manuální instalace měřicích elektrod do zeminy je fyzicky namáhavá, ale možná. Vnější
průměr měřicí elektrody je 0,025 m a předvrtávaný otvor nemůže být větší, neboť je nutno
dodržet podmínku kontaktu vnějšího obvodu stěny měřicí elektrody s obklopující zeminou
z důvodu eliminace vlivu parazitních odporů. Průměr elektrody byl volen z důvodu minimalizace
zásahu do tělesa hráze. Bylo zjištěno, že nejmenší průměr otvoru, jehož vrtání je proveditelné
vrtnou soupravou je 0,035 m.
48
_______________________________________________________________________________________________________________
Druhým rozhodujícím hlediskem pro rozhodnutí manuální instalace bylo hledisko finanční.
Přesto je nutno konstatovat, že uvedený způsob instalace – předvrtání otvoru v zemině
a následná instalace měřicí elektrody – není aplikovatelný ve všech prostředích. Jedná-li se
o instalaci do materiálů hlinitých či mírně hlinitopísčitých a je-li možno hovořit
o homogenních materiálech, není s instalací do hloubek 5 m problém. Pokud se však jedná
o materiály hlinitopísčité s převahou písku nebo materiály heterogenní není prakticky možné
dělené měřicí elektrody ručně do uvedeného prostředí instalovat. Pokud nelze jinak, je nutné se
v tomto případě zamyslet nad konfigurací experimentu, a to především měřicích elektrod, aby
byly požadované informace o měřeném prostředí získány.
5.2.2 Hráz vodní nádrže Kobeřice
V roce 1979 byly v lesním prostoru Kněžák – Bezedrák jihovýchodně od obce Kobeřice
v místě, kde byla půda vlivem vysoké hladiny podzemní vody silně zamokřena, na bezejmenném
levostranném přítoku Kobeřického potoka vybudovány dvě malé vodní nádrže. Kvalita lučního
porostu byla jak svou druhovou skladbou, tak výnosem zcela podřadná a svědčila o nízké bonitě
pozemku. Vybudováním vodních nádrží vznikl krajinotvorný prvek a zdroj vody pro lesní zvěř.
Nádrže jsou přístupné po zpevněné lesní cestě „Salajková“, která navazuje na okresní silnici
Slavkov – Žarošice (obr.37). Zdroj pitné vody ani zdroj elektrické energie nikde v blízkosti není.
Terén je členitý, nepřehledný, obtížně přístupný. Výškově stavba není navázána na státní
nivelaci, ale jsou zvoleny relativní výšky. Pevný výškový bod byl zvolen na ochranném rámu
vypouštěcího zařízení a má kótu 300,67 m. Polohově byla všechna měření provedena v místním
souřadnicovém systému.
Po napuštění dolní nádrže v roce 1980 se začalo projevovat prosakování hráze mimo
vypouštěcí potrubí. Tento jev nastal patrně vlivem závady v těsnicím jádře [8]. Na základě
geologického posudku byla závada odstraněna dodatečnou těsnicí vrstvou z jílovité zeminy na
návodní straně hráze. Časem se však závada objevila opět.
OBR.37
HRÁZ TŘETÍ Z KASKÁDY VODNÍCH NÁDRŽÍ BLÍZKO KOBĚŘIC U BRNA
V roce 1998 bylo vydáno povolení ke stavbě „Obnova vodní nádrže Kobeřice“
v k.ú. Kobeřice, okres Vyškov. Řešení spočívalo v úpravě vodní nádrže Bezedník III. pro účel
zadržení vody v krajině a účel estetický. Správcem a uživatelem soustavy nádrží jsou Lesy České
republiky, s.p., Lesní správa Bučovice. Zájmové území se nalézá v úzké údolní nivě
levostranného bezejmenného přítoku Kobeřického potoka v km 0,850 v nadmořské výšce
cca 250m n.m. Nádrž je svým charakterem průtočná, vybudovaná k účelu retence a akumulace
vod s významem pro estetiku okolní krajiny. Zdrojem vody pro nádrž je bezejmenný levostranný
přítok Kobeřického potoka. Z pohledu TBD a.s. Brno je dílo zařazeno v kategorii IV. Základní
parametry nádrže jsou uvedeny v tab.15.
49
_______________________________________________________________________________________________________________
TAB.15
ZÁKLADNÍ PARAMETRY VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE
Hydrologické pořadí
Plocha povodí
Plocha zátopy
Šířka hráze v koruně
Délka hráze
Maximální hloubka nádrže
Objem stálého nadržení
Zátopa při Hmax
Neovladatelný retenční prostor
Celkový objem nádrže
Odtok návrhového množství Q100
Průměrný roční průtok Qa
Minimální asanační průtok v profilu pod
nádrží
Kóta hladiny stálého nadržení
Dimenze bezpečnostního přelivu
Kapacita spodní výpusti Qv
Sklon a světlost výpusti
Opevnění návodního líce hráze
Opevnění vzdušného líce hráze
sklon návodního líce hráze
Sklon vzdušného líce hráze
Způsob těsnění návodního líce hráze
4-15-03-084
2,12 km2
3 586 m2
3,5 m
72,5 m
2,0 m
4 792 m3
3 912 m3
2 558 m3
7 350 m3
6,5 m3/s
0,005 m3/s
Qm = 0,001 m3/s
300,20 m relativní výšky (výškově není navázáno
na státní nivelaci)
Bezpečné převedení Q100
0,126 m3/s
I = 2 %, DN = 300
Bet. panely
Vegetační, zatravněním
1:3
1 : 2 – 2,5
Hydroizolační fólie
Hráz vodního díla bude chráněna při převedení vod do úrovně Q100. Na vodním díle se
nachází bezpečnostní přeliv, vypouštěcí zařízení, sedimentační prostor před výpustným
objektem.
Z orografického hlediska patří zájmové území k západnímu okraji orografického celku
Chřibů tzv. Ždánickému lesu, který zde navazuje na orografický celek dyjsko-svrateckého úvalu.
Po stránce geologické náleží zájmové skupině terciéru, útvaru paleogénu, oddílu svrchního
oligocénu k tzv. ždánicko-hustopečskému souvrství. Geologický podklad je tvořen flyšoidním
a molasovým vývojem jílovců a pískovců zde překrytých vrstvou hlín a jílových hlín, které
vznikly zvětráním a fluviálním nebo eolitickým způsobem. V mělkých zvodnělých terénních
depresích se vyskytují černé organické půdy, které bývají často zrašelinělé.
Z hlediska hydrogeologického má zájmové území poměrně malou jímavost a zdroje vody
jsou jen v depresních lokalitách. Klimatické poměry v zájmovém území byly zjištěny podle
údajů ze srážkoměrné stanice Ždánice, nadm. výška 251 m n.m. a jsou uvedeny v tab.16.
TAB.16
KLIMATICKÉ POMĚRY – VODNÍ NÁDRŽ KOBEŘICE
Klimatické poměry
Průměrné roční srážky
593 mm
Průměrné srážky za veg. období 366 mm
Průměrná roční teplota
8,6 °C
Průměrná teplota za veg. období 15,2 °C
Posouzení vlhkostních poměrů podle
Langova dešťového faktoru
D = 68,9
α = 14,5
Minářovy vláhové jistoty
50
Oblast suchá
Oblast středně až mírně suchá s pravděpodobností
výskytu suchých let 15 – 25 %
_______________________________________________________________________________________________________________
Údaje uvedené v tab.16 zahrnují hodnoty do roku 1998 a bylo by vhodné je aktualizovat.
Přesto je zřejmý důvod obnovy vodních nádrží. Voda je cenným a nenahraditelným přírodním
zdrojem a v uvedené lokalitě základním a limitujícím faktorem jejího rozvoje. Její potřeba
zasahuje do všech částí života, je součástí živé i neživé přírody, složkou potravy, podmínkou
zdraví i civilizačního a kulturního rozvoje lidské společnosti.
Hydrologické poměry pro zájmové povodí v Kobeřicích jsou stanoveny ČHMÚ Brno,
Kroftova 43, z hydrologické řady za období 1931 – 1980 a jsou uvedeny v tab.17.
TAB.17
M-DENNÍ PRŮTOKY Qmd [l/s]
M
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 355 364
Qmd 13 8 6 5
4
3,5 50 2,5 2
1,5 1
0,5 0,1
TAB.18
N-LETÉ PRŮTOKY QN [m3/s], tř.III.
N 1
2
5
10 20 50 100
QN 0,5 0,9 1,7 2,5 3,5 5,0 6,5
Zemní hráz nádrže (obr.38) byla vybudována z místních materiálů. Po opakovaných
pozorovaných průsacích bylo rozhodnuto o jejím opravení. Dle [20] byla v roce 1998 provedena
oprava těsnícího prvku návodního líce hráze fólií HDPE tl. 1,5 mm, která byla uložena
oboustranně v ochranném štěrkopískovém loži. Rovněž bylo opraveno původní opevnění
z tvárnic IZT, část návodního líce byla opevněna polovegetačními tvárnicemi s výplní štěrku a
v oblasti zavázání do terénu doplněno kamennou rovnaninou. Lokální snížení koruny hráze bylo
dosypáno a koruna hráze byla opevněna drceným kamenivem, protože nebude zatěžována
pravidelným pojezdem. Na levé straně hráze byl zřízen zpevněný bezpečnostní přeliv
dimenzovaný na Q100 lichoběžníkového příčného profilu se sklony svahů 1 : 5. Přeliv je příčně
přejezdný, opevnění je provedeno z kamenné dlažby s vyspárováním a uložením do betonového
lože, vývar je upraven kamenným záhozem s ukončením příčným prahem, na návodním líci jsou
kamenné schody. Pramenný vývěr byl podchycen potrubím PVC DN110. dále je na délce cca
10,0 m příčný profil zemního koryta zužován s postupným navázáním na stávající koryto toku.
Před výpustným zařízením - požerákem byl vybudován sedimentační prostor o rozměrech 5,0 m
x 6,0 m x 0,5 m pro akumulaci jemných splavenin, po obvodě stabilizovaný panely. Požerák je
tvořen dvěma rourami umístěnými jako mezikruží kryté ocelovým plechem. Do provozního
stavu vypouštění vody se uvádí pootočením šoupěte umístěného ve vnitřním válci. Tento válec
svojí výškou definuje hladinu stálého nadržení. Proti neoprávněné manipulaci je zabezpečen
uzamykatelným zařízením. Součástí projektu stavebních úprav (investor stavby L ČR, OI Brno,
dodavatelsky stavbu prováděla firma Ekostavby a.s. Brno) je manipulační řád nádrže upravující
zásady hospodaření s vodou v nádrži.
Přes veškeré stavební úpravy se prosakování vody objevilo opět. V době od cca 3.10.2006
byla tedy nádrž vypuštěna a provedena oprava návodního líce hráze podsypáním a přeložením
tvárnic IZT, polovegetačních tvárnic včetně jejich zavázání do terénu. Poškozený materiál byl
nahrazen novým. Oprava byla dokončena 12/2006, ovšem monitorování bylo obnoveno až
v 08/2007, neboť se dříve nepodařilo zajistit povolení vjezdu k objektu.
Návodní líc hráze
51
_______________________________________________________________________________________________________________
Vzdušný líc hráze
OBR.38 ZEMNÍ HRÁZ VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE – TŘETÍ NÁDRŽ ZVANÁ BEZEDNÍK III.
Měření na hrázi kobeřického vodní nádrže (obr.39, 40), byla vyvolána zvýšeným
pozorovaným průsakem na vzdušné straně hráze a zahájena v 08/2006. V koruně hráze na hraně
návodního líce bylo osazeno 7 vertikálně dělených tyčových elektrod ve vzájemné vzdálenosti
2 m - systémem byla sledována přibližně polovina hráze v profilech značených 0_1 až 5_6, které
v páru vytvářejí měřicí sondu s 12-ti monitorovacími vertikálními profily, celková délka každé
tyčové elektrody je 3,5 m.
OBR.39 SCHÉMA MONITOROVANÉ HRÁZE S VYZNAČENÍM MĚŘICÍCH ELEKTROD
OBR.40 SCHÉMATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ DETAILU MONITOROVANÉHO ÚSEKU HRÁZE
52
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.41 DETAIL VERTIKÁLNÍHO DĚLENÍ SONDY (JEDNA SONDA SE SKLÁDÁ ZE DVOU MĚŘICÍCH ELEKTROD)
Elektrody včetně připojovacích kabelů byly v zemině hráze umístěny v hloubce 0,15 m pod
povrchem, nejsou tedy na koruně ani návodním líci hráze pozorovatelné (obr. 41). Již při jejich
manuální instalaci byla zřejmá rozdílná struktura materiálu hráze. Přibližně od hloubky 1,5 m od
koruny hráze bylo téměř ve všech profilech možno sondu speciální vrtací soupravy (k tomu
účelu vyvinutou v LVV ÚVST) „zatlačit“ do zeminy rukou; v hloubce cca 2,9 m se objevuje
vrstva jiného „tvrdšího resp. hutnějšího“ materiálu a po jeho překonání lze uvedenou vrtací
elektrodu dále opět zatlačit manuálně, přičemž do vrtu natéká voda. Vlastní manuální instalace
vertikálně dělené měřicí elektrody proběhla ve všech vrtech bez vážnějších problémů.
Komplexní zpracování měření z tohoto monitorovacího systému si žádá větší pozornosti. Na
obr.42 a 43 je uveden příklad vyhodnocení měřeného profilu 0_1 ve všech měřených hloubkách
v jednotlivých měsících resp. v jedné hloubce ve všech měřených profilech. Na obr.44 je
zpracován výsledek dosavadních monitorování souhrnně pro všechny měřené profily a všechny
hloubky. Pro sledování gradientu vodivosti zeminy hráze se uvažuje osazení měřicích sond
v koruně hráze na hraně vzdušného líce.
Vyhodnocení měřené změny elektrické impedance resp. elektrické vodivosti zeminy ve
sledovaném profilu je vždy provedeno v tzv. virtuálním bodě, který se nachází uprostřed
horizontálně i vertikálně děleného měřeného profilu.
a) stav 21.6.2006
b) stav 18.7.2006
c) stav 19.8.2006
53
_______________________________________________________________________________________________________________
d) stav 17.10.2006
3 ,5
e) stav 17.11.2006
3 ,2
2 ,9
2 ,6
2 ,3
2
1 ,7
1 ,4
1 ,1
0 ,8
0 ,5
0 ,2
G [mS]
15
10
5
0
061117
061017
61014
060819
060718
d e n [ r o k ; m ě s íc ; d e n ]
OBR.42 ELEKTRICKÁ VODIVOST ZEMINY ZA RŮZNÝCH PODMÍNEK (HLOUBKA 0,2 M AŽ 3,5 M; PROFIL 0_1)
f) stav 17.8.2007
g) stav 18.9.2007
h) stav 18.10.2007
i) stav 17.11.2007
54
_______________________________________________________________________________________________________________
j) stav 19.12.2007
Časový vývoj poměrné změny G zeminy v hloubkách profilu 0_1
3,5
3,2
2,9
2,6
2,3
2,0
1,7
1,4
1,1
0,8
0,5
0,2
35
30
G/Gp [-]
25
20
15
10
5
0
060718
060819
061014
061017
061117
070817
čas [rok/měsíc/den]
070918
071018
071117
071219
Časový průběh poměrné změny G zeminy v hloubce 1,4 m
7,6
9,6
11,65
13,65
15,5
17,4
G/Gp [-]
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
060819
061014
061017
061117
070817 070918
čas [rok/měsíc/den]
071018
071117
071219
OBR.43 PŘÍKLAD VYHODNOCENÍ MONITOROVÁNÍ HRÁZE VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE
55
_______________________________________________________________________________________________________________
56
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.44 MONITOROVANÉ ZMĚNY VLHKOSTI VYHODNOCENÉ JAKO POMĚRNÉ ZMĚNY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI VŮČI
POČATEČNÍMU ZJIŠTĚNÉMU STAVU (VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ PROVEDENO SOFTWAREM SMS 9.2)
5.2.3 Monitorování morfologie dna odkalovací nádrže
V odkalovací nádrži Rýzmburk (obr.45), se z hlediska měřeného prostředí jednalo o inverzní
úlohu. Ve vodním prostředí bylo třeba sledovat mocnost pevné vrstvy – kalu produkovaného při
úpravě vody ve vztahu k nutnosti jeho odtěžování.
57
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.45 ODKALOVACÍ NÁDRŽ RÝZMBURK
K měření byly na základě dosavadních zkušeností upraveny dva páry stabilních vertikálně
dělených elektrod o celkových požadovaných délkách 4 m a 6 m (obr.46). Ukázalo se však, že
podmínky pro jejich instalaci i pro následné měření jsou zcela specifické [28, 29, 30, 31, 32, 33].
OBR.46 STABILNÍ VERTIKÁLNĚ DĚLENÉ MĚŘICÍ ELEKTRODY VE DVOUELEKTRODOVÉM ZAPOJENÍ
Konstrukce měřicích elektrod se pro tuto úlohu ukázala ne zcela vhodnou. Již v průběhu
instalace vyvstaly problémy s obtížnou manipulací a současně se při této délce elektrod začala
projevovat nedostatečná tuhost jejich konstrukce (spoje měřicí a izolační části elektrody byly
těsněny nevodivým silikonovým tmelem), kdy se v místech spojů začaly oddělovat. Nedostatek
byl odstraněn přímo na místě sešroubováním jednotlivých dílčích prvků měřicích elektrod
a jejich přetěsněním silikonovým tmelem. Pevné měřicí elektrody byly s ukotvením osazeny
v definovaných místech odkalovací nádrže dne 20.7.2006 (obr.47).
3m systém měřicích elektrod
58
6m systém měřicích elektrod
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.47 INSTALACE A UMÍSTĚNÍ STABILNÍHO ELEKTRODOVÉHO SYSTÉMU V ODKALOVACÍ NÁDRŽI RÝZMBURK
Systém kotvení, který byl využit (bójka s betonovou dlaždicí) se ukázal jako ne zcela
optimální, neboť docházelo k postupnému dosedání měřicích elektrod (obr.48) na pevné dno
odkalovací nádrže. Nezanedbatelný je rovněž vliv větru (obr.49), kdy dochází k lokálním
přesunům značného množství pohyblivé vrstvy kalu, což rovněž vedlo k ovlivňování kotvení
bójek. Je nutno konstatovat, že se ukázalo jako nedostatečně stabilní.
OBR.48 POSTUPNÉ DOSEDÁNÍ 6M MĚŘICÍCH ELEKTROD NA PEVNÉ DNO ODKALOVACÍ NÁDRŽE
OBR.49 VLIV VĚTRU PŘI MANIPULACI S MĚŘICÍM SYSTÉMEM NELZE ZANEDBAT
Kolísání úrovně hladiny vody v nádrži potvrdilo opodstatněnost použití vertikálně dělených
sond (eliminace vlivu kolísání hladiny). Byť je závislost elektrické vodivosti vody na hloubce
G = f(h) lineární, přepočet není třeba provádět, protože měřený profil je pro všechny úrovně
konstantní. K volbě uvedeného konstrukčního řešení vedla i snaha zachytit objemové změny
kalu v nádrži a lokalizovat lokální deformace, neboť tento typ úloh vyžaduje postupné
generování elektrických polí pomocí „bodových“ zdrojů střídavého elektrického proudu
59
_______________________________________________________________________________________________________________
umístěných ve sledovaném prostoru. Splnění uvedených požadavků nejsou schopny zajistit
původně uvažované plné nerezové tyčové elektrody tvořené dvojicí nebo čtveřicí tyčí vetknutých
do sledovaného prostředí, neboť nedovolují jednoduše určit výšku hladiny vody (vliv změny
objemu měřeného prostředí např. působením větru) a už vůbec neodhalí výškovou souřadnici
případné tvarové změny.
Negativním faktorem byl nedostatečně stabilní kotvicí systém obslužného plavidla, kdy i za
mírného vánku bylo velmi obtížné udržet plavidlo v měřicím bodě a provést měření. Zanedbat
nelze ani vliv měřeného prostředí na měřicí elektrodový systém (obr.50), stejně jako „proměny“
kalu (obr.51) během ročních období (vliv teplotní stratifikace vody v nádrži, provozu úpravny
vody, režimů těžby kalu atd.).
OBR.50 UMÍSTĚNÍ ELEKTROD V ODKALOVACÍ NÁDRŽI (VLIV PROSTŘEDÍ)
OBR.51 PŘÍKLADY ZJIŠTĚNÉHO KALU V RŮZNÝCH MÍSTECH NÁDRŽE A V RŮZNÝCH ROČNÍCH OBDOBÍCH
60
_______________________________________________________________________________________________________________
Na základě laboratorních testů sledování změn elektrické impedance Z s různou mocností
vrstvy kalu, kdy byly zjištěny značné změny Z, bylo pro měření úrovně rozhraní mezi vodou
v nádrži a vrstvou kalu zvoleno jednodušší dvou elektrodové měření Z. Měření je sice zatíženo
značnou systematickou chybou, ale vzhledem k rozsahu snímaných Z není výrazně ovlivněna
jeho přesnost. Počáteční testy sice byly provedeny pro jeden typ kalu (časový vývoj ukázal
změny, viz obr.51) a měřicí elektrody byly na povrchu čisté tj. neporostlé ani řasou ani
usazenými částečkami kalu či jinými látkami (obr.50), avšak snímané změny Z zůstaly natolik
výrazné, že kvalitativní hodnota měření nebyla snížena. Výše uvedená poznání vyplynula až
z dlouhodobějších pozorování sledované lokality.
Pouze na základě zkušeností s obtížnou manipulací se stabilními elektrodami byl pro měření
úrovně kalu zkušebně vyvinut a ověřován i mobilní systém (obr.52). Princip zapojení zůstal
zachován (dvou elektrodové), stejně jako vertikální dělení měřicích sond. Vyšší tuhost
konstrukce sondy byla dosažena umístěním vodivých částí na celistvé novodurové trubce DN50.
Jednodušší manipulovatelnost je docílena skladebností systému v délkách 3 m, kdy první 3 m
elektrody jsou řešeny jako měřicí, další prodloužení zajišťuje instalace prodlužovaní novodurové
trubky, která se přidává ke středové vyztužovací části.
Měření na odkalovací nádrži bylo více než kdekoli jinde komplikováno povětrnostními vlivy,
neboť bylo proveditelné pouze za naprostého bezvětří. Ze zkušeností nabytých při sledování
lokality je možno konstatovat, že podmínku bezvětří lze i za předpokladu příznivé předpovědi
počasí dodržet max. do 10:00 hod., odpoledne potom asi od 16:00 hod. I mírný vánek zabrání
měřicímu plavidlu udržet se v místě měřicích bodů a realizovat měření (poznatek se vztahuje na
všechny použitelné kontaktní měřicí metody).
OBR.52 MOBILNÍ SYSTÉM MĚŘICÍCH ELEKTROD
Poněvadž nebyly k dispozici žádné informace o měření úrovně kalu, byla snaha ověřit měření
dalšími nezávislými měřicími postupy. Pomocí měření rozhraní prostředí dvou rozdílných hustot
byl využit systém dle obr. 53a. Olovnice (0,3 kg) byla připevněna na pásmo a zvolna spouštěna
do nádrže. První „odpor“ prostředí byl zaznamenán v hloubce 1,50 m, výraznější potom
v hloubce 2,65 m, kdy klesání bylo výrazně pomalejší, avšak neustávalo. Jelikož délka sondy
v daném místě je 3,6 m, byl experiment ukončen a vyhodnocen jako průkazný. Echolotem bylo
zaznamenáno první rozhraní v oblasti 1,4 m až 1,8 m (málo ostré rozhraní pravděpodobně
zapříčinily plovoucí kusy kalu), na měření dalšího rozhraní nebyl při tomto měření rozsah
přístroje nastaven (obr.53b).
61
_______________________________________________________________________________________________________________
a)
b)
OBR.53 OVĚŘENÍ ÚROVNĚ ROZHRANÍ DVĚMA DALŠÍMI NEZÁVISLÝMI METODAMI
Před zahájením měření úrovně kalu v nádrži v definovaných bodech dle obr.54 (měření
navazovalo na systém zavedený pracovníky firmy Vodní díla - TBD a.s.) byl proveden test
shody měření stabilním a mobilním systémem měřicích sond (obr.55). Měření bylo provedeno
v obou místech stabilních sond. Je možné konstatovat kvalitativní shodu průběhu změny měřené
Z resp. vyhodnocované převrácené hodnoty její reálné části tj. elektrické vodivosti G (obr.56).
Identity výsledků měření prakticky není možné dosáhnout už např. z důvodu, že není možné je
realizovat v identickém místě. Jak již bylo uvedeno pro ověření správnosti údajů o úrovni
hranice voda - kal byly použity další dvě nezávislé metody (měření vycházející z identifikace
rozhraní dvou hustotně odlišných prostředí, měření pomocí echolotu).
OBR.54 SÍŤ MĚŘENÝCH A VYTYČOVACÍCH BODŮ – ODKALOVACÍ NÁDRŽ
Postup je zřejmý z obr.51, vyhodnocený výsledek měření je uveden na obr.52. Zde je jako
„stara elektroda“ označen stabilní a jako „nova elektroda“ mobilní elektrodový systém, přičemž
„0“ na ose h[m] značící hloubku představuje úroveň hladiny.
OBR.55 OVĚŘENÍ MOBILNÍ A STABILNÍ SONDY
62
_______________________________________________________________________________________________________________
stara dlouha
3,6
3,3
3,0
2,7
2,4
2,1
1,8
1,5
1,2
0,9
0,6
0,3
0,0
5,7
5,4
5,1
4,8
4,5
4,2
3,9
3,6
3,3
3
2,7
2,4
2,1
1,8
1,5
1,2
0,9
0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
0,6
0,3
G [S]
OBR.56
nova u dlouhe
6
061015
h [m]
h [m]
stara elektroda
nova elektroda
0
0,003
0,005
0,007
G [S]
0,009
SROVNÁNÍ MĚŘENÍ STABILNÍ A MOBILNÍ SONDOU
Rozdíly vyhodnocené elektrické vodivosti zjištěné oběma měřicími systémy (obr.56) je
možné vysvětlit manévrováním měřicího plavidla v místě měření, což vedlo k pohybu masy
vody v místě měření a mohlo i zvířit hladinu kalu při instalaci mobilní měřicí sondy. Dále je
nutno upozornit, že vyhodnocená elektrická vodivost není přepočtena na měrnou hodnotu tj. není
vztažena na jednotku délky (sledována byla hloubka, v níž ke změně došlo, nikoli chemismus
vrstvy kalu), což do výsledku zavádí chybu způsobenou možnými rozdíly ploch měřicích
vodivých částí dělených elektrod. Přesto je ze závislosti zřejmá shoda měření odlišnými sondami
metodou EIS (ukazuje i na skladebnost různých vrstev) s měřením olovnicí. Měření echolotem
zde není zcela průkazné, neboť nebyl správně nastaven měřicí rozsah přístroje.
Testovací a kalibrovací měření proběhlo ve dvou zvolených bodech nádrže stabilní sondou
a celkově ve třech bodech sondou mobilní. Měření morfologie dva nádrže bylo uskutečněno
15.3.2007. Z celkového počtu 48 měřených míst bylo 23 míst ověřeno metodou EIS. Mobilní
systém měření byl použit do celkové hloubky 6,6 m. Z povětrnostních a následně časových
důvodů nebylo možno měření opakovat vícekrát, proto je vyhodnoceno jako absolutní. Dosažené
výsledky jsou však konfrontovány se dvěma uvedenými nezávislými metodami. Z porovnání
výsledků měření oběma měřicími systémy využívajícími metodu elektrické impedanční
spektrometrie a obou nezávislých metod je zřejmé, že metodu EIS je možné použít i pro měření
výšky kalu. Příklady dosažených výsledků jsou uvedeny v následujících tabulkách a grafech.
TAB.19
MĚŘENÍ ROZHRANÍ VODA – KAL DVĚMA NEZÁVISLÝMI METODAMI
Den měření
15.3.2007
Nezávislé měřicí metody
Místo měření
Stabilní
sonda 3,6m
Místo měření
Stabilní
sonda 6m
Rozhraní
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Olovnice
1,2 m
2,2 m
2,9 m
2,3 m
2,9 m
3,7 m
5,7 m
Echolot Piranha 2x
1,5 m
7,22 ft
2,1 m
3,2 m
-
EIS
1,2 m
2,1 m
2,7 m
2,1 m
2,3 m
2,9 m
3,3 m
3,7 m
3,9 m
4,1 m
4,5 m
5,1 m
5,7 m
63
_______________________________________________________________________________________________________________
TAB.20
PŘÍKLAD VYHODNOCENÝCH VELIČIN
deska-elektroda Z-metru 2
R [Ω]
90
115
120
124
133
132
131
174
190
190
147
4-1
4-2
4-3
4-4
4-5
4-6
4-7
4-8
4-9
4-10
4_11
G [S]
hloubka [m]
0,011111
0,008696
0,008333
0,008065
0,007519
0,007576
0,007634
0,005747
0,005263
0,005263
0,006803
3,3
3,0
2,7
2,4
2,1
1,8
1,5
1,2
0,9
0,6
0,3
Pozn.: sloupec se zeleným podbarvením představuje měřenou veličinu
Na obr.53 je uvedeno vyhodnocení měření stabilním měřicím systémem provedené ve stejný
den jako dvěma nezávislými metodami. Jak již bylo uvedeno, měření bylo vyhodnocováno jako
absolutní bez přepočtu na jednotku délky aktivních elektrod.
061027
070315
061015
061015
061027
70315
6
5,7
3,6
5,4
3,3
5,1
4,8
3,0
4,5
2,7
4,2
3,9
2,4
3,6
3,3
3
1,8
2,7
h [m ]
h [m ]
2,1
1,5
2,4
2,1
1,2
1,8
0,9
1,5
1,2
0,6
0,9
0,6
0,3
Stabilní sonda 3,6 m
0,3
0,0
0
0,002
0,004
0,006
G [S]
0,008
0,01
0,012
Stabilní sonda 6 m
0
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
G [S]
0,012
OBR.53 VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ STABILNÍ SONDOU DNECH 15.10.2006, 27.10.2006 A 15.3.2007
TAB.21
VYHODNOCENÁ MĚŘENÍ METODOU EIS – MOBILNÍ SONDA, PROFIL 1
Vyhodnocená elektrická vodivost G [S] v měřených bodech profilu 1
bod
11_5stabilní
bod 11
bod 12
bod 13
bod 14
bod 15
0,010309278
0,008620690 0,012345679 0,014925373 0,015151515 0,009259259
0,008333333
0,007692308 0,012345679 0,011764706 0,011627907 0,008620690
0,006508824
0,000025394 0,000024986 0,000025358 0,000025364 0,006410256
0,008264463
0,006578947 0,010869565 0,010309278 0,009523810 0,006896552
0,009803922
0,005952381 0,011494253 0,014084507 0,012345679 0,006993007
0,008333333
0,005952381 0,014492754 0,010752688 0,008695652 0,007352941
0,006849315
0,006944444 0,000044168 0,009174312 0,009615385 0,006802721
0,007299270
0,004784689 0,009174312 0,009615385 0,010309278 0,007142857
0,006493506
0,006024096 0,009433962 0,010416667 0,009433962 0,006060606
0,005405405
0,004464286 0,008474576 0,008333333 0,008771930 0,005208333
0,004347826
64
h/m
3,3
3,0
2,7
2,4
2,1
1,8
1,5
1,2
0,9
0,6
0,3
_______________________________________________________________________________________________________________
bod 11
bod 11_5
3,5
3,5
3,0
3,0
3,5
bod 12
bod 13
bod 15
bod 14
3,5
3,5
3,5
3,0
3,0
3,0
2,5
2,5
2,0
2,0
3,0
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,0
0,0
1,5
2,5
2,0
h [m]
h [m]
h [m]
h [m]
h [m]
2,0
2,0
h [m]
2,5
2,5
2,5
1,5
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,000000000
0,0
0,000000000
0,004000000
0,008000000
0,012000000
0,004000000
0,008000000
0,012000000
0,000000000 0,005000000 0,010000000 0,015000000 0,020000000
0,0
0,000000 0,005000 0,010000 0,015000 0,020000
000
G [S]
G [S]
OBR.54
0,0
G [S]
000
000
000
G [S]
000
0,000000 0,005000 0,010000 0,015000 0,020000
000
000
000
G [S]
000
000
0,0
0,000000000
0,004000000
0,008000000
0,012000000
G [S]
MĚŘENÍ MOBILNÍ SONDOU DNE 15.3.2007 V PROFILU 1ODKALOVACÍ NÁDRŽE
OBR.55 VÝSLEDKY MĚŘENÍ Z 27.10.2006 A 15.3.2007
5.3 Demonstrační měření v CH
5.3.1 Projekt a jeho plnění
V rámci přípravy záměru, zpracování projektu a jeho realizace byla švýcarská strana, při
vlastním řešení zastoupená TU Basel a osobně řešitelkou C. Miracapillo J., pozitivním
a důležitým partnerem s významnými postupy při realizaci projektu.
Uvedená skutečnost se projevuje např. v tom, že jako nečlenský stát EU s národním centrem
respektuje většinu zásad programu Eureka s odlišným přístupem k tvorbě zdrojů, které si musí
řešitel zajistit pouze od sponzorů (bez státní dotace). Protože si většinou právně neošetřuje
přísliby, má to později dopady na dílčí záměry, cíle, účast firem. Při přípravě projektu byla
v roce 2006 realizována úspěšná pracovní cesta pracovníků LVV ÚVST FAST VUT v Brně,
která podpořila realizaci záměru a přijetí projektu. Termíny a rozsah měření oproti projektu se
zúžily na 1 spolupracující firmu i s obchodně-technickým zázemím. Při relativně složitém
zahájení projektu si vyžádala jako podmínku setrvání a podpory projektu urychlení termínu
osazení elektrod a demonstračního měření, což bylo realizováno 30.5. až 1.6.2007.
Proto musela být urychlena výroba sond pro osazení v pásmu vodárenského zdroje
s přirozenou infiltrací v lokalitách. Celkem 6 párů elektrod z vybraných druhů materiálů,
vhodných do vodárenského pásma včetně příslušných certifikátů použití v délkách 1,5 m, 2,5 m
65
_______________________________________________________________________________________________________________
a 3,5 m se čtyřmi náhradními díly délky a šesti náhradními hroty. Na základě upřesnění
požadavku na zajištění měření v CH na druhém pracovním jednání konaném v Brně byly
vyrobeny skladebné elektrody, kdy vodivá část (nerezová trubka) byla v délce 0,1 m a izolační
část (polyamidová trubka) byla dlouhá 0,4 m. Nerez trubky bylo nutno zajistit dovozem
dodavatelem firmou Italinox v Brně od výrobce v Itálii včetně všech potřebných certifikátů,
obdobně tomu bylo s dalšími komponentami sond. Po odsouhlasení spolupracovníky partnera
z CH byla výroba realizována ve skladebných rozměrech pro snazší převoz.
Místo 1
Místo 2
OBR.56 SITUACE MĚŘICÍCH MÍST V BASILEJI
5.3.2 Obsah a termín
Termín, proti přihlášce projektu, byl požadován v 1. pololetí roku 2007. Příprava včetně
formálních náležitostí proběhla v těchto krocích:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
specifikace demonstračních měření,
upřesňování materiálu sond,
výroba sond ve skladebných délkách l = 0,5m, průměru d = 0,025 m,
vyřízení celních náležitostí,
vlastní cesta vč. celnice,
prezentace a prověření v BBL Basel,
osazení sond a měření, diskuse výsledků s provozovatelem IWB, BBL a TU Basel,
převoz a vyřízení celních záležitostí pro návrat měřicí techniky zpět do CZ,
vlastní cesta vč. vyřízení celních náležitostí v CZ.
Cílem bylo na lokalitě v nivě řek Rýn a Wiese instalovat měřicí sondy v požadované
hloubce. Metoda ražení do zeminy, uplatněná BBL Basel má svoje přednosti ve specifických
podmínkách, homogenní velmi jemnozrnný materiál, zvodnělý a do hloubek kolem 2m, ukázalo
se však, že ve zvolených místech uvedené lokality není optimální.
66
_______________________________________________________________________________________________________________
Bylo dohodnuto, že v průběhu pracovního setkání, odpoledne 30.5.2007 se uskuteční
prezentace měřicího přístroje Z-metr 2, měřicích sond a zkušeností z terénních měření
u spolupracující firmy BBL Basel, která zajišťovala instalaci měřicích sond na vybraných
místech vodárenského pásma metodou zarážení. Současně byla provedena kontrola použitých
materiálů na sondy v BBL Basel.
31.5.2007 byl vymezen pro terénní měření. Na statku v blízkosti prvního monitorovaného
místa byly švýcarští kolegové seznámeni s praktickým měřením úrovně volné hladiny vody
(obr.57).
OBR.57 MĚŘENÍ VOLNÉ HLADINY VODY V PŘÍRODNÍM ŽLABU
Následovala instalace měřicích sond na prvním místě (obr.58). Zde se ukázal problém ve
špatném geologickém průzkumu resp. chybně zvolenou metodou instalace sond. Odpor zeminy
byl tak velký, že se zvolenou metodou zarážení podařilo instalovat měřicí sondy pouze do
hloubky 0,67 m oproti plánované hloubce 1,5 m.
Elektroda 1
Elektroda 2
L12
10 cm
úroveň 1
vodič
25 mm
40 cm
izolant
úroveň 2
10 cm
7 cm
hrot sondy
OBR.58 MĚŘICÍ SONDY V MÍSTĚ 1
67
_______________________________________________________________________________________________________________
10 cm
40 cm
L= 52.5
10 cm
úroveň 1
elektrody
25 mm
40 cm
úroveň 2
10 cm
40 cm
úroveň 3
10 cm
7 cm
OBR.59 MĚŘICÍ SONDY V MÍSTĚ 2
V místě 2 byly instalovány sondy v délce.1, 67 m. (obr.59), na třetím místě z důvodu časové
náročnosti nebylo možno experiment realizovat.
Vlastní prezentace byly provedeny pro TU Basel, pro BBL Basel a pro uživatele.
Demonstrační měření, funkce sond a jednotlivá měření proběhla spolehlivě a zařízení byla
plně funkční. Výsledky odpovídaly odpovídajícím měřením, dosaženým provozovatelem jinými
metodami a našim poznatkům z obdobných měření při laboratorních či měřeních in situ.
5.3.3 Výsledky experimentů
Experimenty byly z hlediska monitorovací metody, metodiky měření i obdržených výsledků
vyhodnoceny jako průkazné a vhodné. Výtka byla udělena skladebnosti měřicích sond ve smyslu
netěsnosti. Při instalaci sond na trvalá stanoviště však tento jev nenastává – bylo kolegům z CH
vysvětleno. Měření upozornilo na nutnost dobrého geologického průzkumu (obtížnost instalace
měřicích sond). Na obr.60 je uveden výsledek experimentu z místa 2, kdy byla v prostoru
měřicích sond simulována přívalová vlna vylitím 0,05 m3 vody v diskrétních časech.
hloubka
1,05 m
0,55 m
0,05 m
500
450
R [Ω]
400
350
300
250
200
0
50
100
150
200
250
t [s]
68
300
350
400
450
_______________________________________________________________________________________________________________
hloubka 0,05 m
225
220
R [Ω ]
215
3
0,05 m postupně vylito do meřeného prostoru
210
205
200
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
t [s]
OBR.60 SIMULACE PŘÍVALOVÉ VLNY V MÍSTĚ 2 S DETAILEM POVRCHOVÉ VRSTVY
5.3.4 Zhodnocení, poznatky pro další aplikace a efekt
Prezentace byla náročná na přípravu, neboť byly nedostatečně zajištěny podklady pro osazení
sond, což nelze bez předchozího geologického průzkumu. Situaci ztížily specifické podmínky
realizace v I. pásmu. hygienické ochrany vodárenského zdroje. Tato rekognoskace terénu, kterou
je třeba před zabudováním sond bezpodmínečně dodržet a ošetřit, byla provedena.
Při realizaci mimo území CZ je nutno splnit celní předpisy, což bylo realizováno. V daném
případě akt vyžaduje potřebný časový prostor, jelikož se nejedná o čistý obchod, nýbrž
o výzkum a dlouhodoběji trvající. Komplikací byla dále skutečnost, že se část měřicí sestavy
převáží nazpět a vše se řeší se zemí mimo EU. I tato úskalí se podařilo při přípravě měření
a realizace dodávky sond a při převozu měřicí, napájecí i vyhodnocovací techniky zajistit
a vzniklé problémy na místě operativním způsobem zvládnout.
Měření u švýcarského partnera projektu znamenalo pro řešitelský kolektiv velmi cennou
zkušenost pro případné další aplikace a tvoří základ pro možné rozšiřování projektu o nové
partnery. Lze konstatovat, že se řešitelský kolektiv dokáže vyrovnat téměř s libovolnými
realizovatelnými podmínkami pro aplikaci metody EIS v řešeném rozsahu.
Při rozšiřování metody je důležitá prezentace metody včetně pořízení potřebné dokumentace
(foto, prezence, poskytnutí demonstračních výsledků) a její poskytnutí partnerům i zájemcům,
s informací také těch míst, které by mohly nějakým způsobem aplikaci ovlivnit (odborné kruhy,
nadřízené apod.).
Demonstrace včetně prezentací splnila účel, avšak je třeba, aby byla následně jednoznačně
prezentována a měla by být poskytována na základě ekonomických pravidel, aby měla rovněž
svůj závazný charakter pro všechny zúčastněné (zájem o výsledky a potřebnou formu získání,
požadovanou četnost měření, zajištění dlouhodobého trvání měření). Sondy lze bez problémů
osadit do stávajících vrtů, vystrojených kovovými trubkami. Pro osazování sond do zeminy je
vhodnější metoda předvrtání, úspěšně realizovaná LVV ÚVST na jiných lokalitách v CZ.
Jak je zřejmé z dalších jednání a materiálů o projektu, měla prezentace a demonstrační
měření pozitivní dopad, např. v tom, že se objevují noví zájemci, a to nejen ze Švýcarska, ale
také např. z Itálie.
69
_______________________________________________________________________________________________________________
5.4 Zhodnocení měření na reálných objektech
Z vyhodnocených měření realizovaných metodou EIS a přístrojem Z-metr 2 v podmínkách
reálného prostředí lze konstatovat, že metoda poskytuje očekávané výsledky. Jako u všech
praktických úloh je třeba dobrá znalost měřeného prostředí, neboť od ní se odvíjí geometrie
experimentu, volba zapojení (dvou- či čtyřelektrodové), konstrukce sond, pracovní režim (jedna
frekvence či frekvenční spektrum), parametry přístroje a další tak, aby získané výsledky poskytly
s dostatečnou přesností očekávané, nezpochybnitelné a interpretovatelné informace
o sledovaném ději. Je vhodné současné experimenty probíhající v reálném prostředí rozšířit
o měření se čtyřelektrodovým zapojením citlivějším na objemové změny [21, 22].
Dosažené výsledky upozorňují na možnost zkvalitnění vypovídací schopnosti metody
konfigurací délek měřicích (vodivých) částí elektrod zvláště za předpokladu alespoň částečné
znalosti skladby zeminy, úrovně hladiny podzemní vody či výšky vrstvy kalu atd. Rovněž
konstrukčnímu řešení sond je věnována pozornost.
6 Přístrojová technika realizovaná v r. 2007
6.1 Úvod
Při používání přístroje vyrobeného v roce 2005 vyplynuly další požadavky, které jsou
zahrnuty do návrhu nové verze přístroje s označením Z-METR2A.
Původní koncepce měřicího přístroje byla vhodná pro měření v laboratorních podmínkách,
zejména z důvodu nutnosti síťového napájení 220V s příkonem cca 5W. Toto bylo doposud
obcházeno použitím bateriového střídače, což nezaručuje optimální účinnost a maximální dobu
provozu akumulátoru.
Druhou nevýhodou byl pouze režim on-line měření, kdy naměřená data byla průběžně
odesílána na vestavěný port USB, bez možnosti archivace naměřených dat v přístroji. Z toho
vyplývá nutnost stálého připojení PC.
Pro plánované dlouhodobé experimenty v terénu bylo tedy nutno přístroj upravit. A sice mít
možnost provozovat měření bez síťového napájení, pouze z vestavěného, případně externího
olověného akumulátoru. S tím souvisí i požadavek na minimalizaci příkonu pro dosažení
maximální doby provozu s danou kapacitou akumulátoru.
Druhý stěžejní požadavek je na datové rozhranní měřiče. Jednak bylo požadováno mít
možnost archivovat naměřená data přímo v přístroji pro pozdější hromadné načtení do PC
a dále mít možnost vzdáleného přístupu. Jako nejvhodnější se jevilo přistupovat prostřednictvím
sítě internet. Ať už přímo prostřednictvím Wi-Fi sítě poskytovatele internetového připojení nebo
pomocí sítě některého GSM operátora.
Z ohledem na tyto nové požadavky bylo nutné změnit koncepci přístroje. Zvolený systém
19“ skříně umožnil snadné rozšíření o další moduly. Jedná se tedy o nový napájecí modul
a o přidání řídicího / komunikačního modulu.
70
_______________________________________________________________________________________________________________
PC
Anténa
Terminál
USB
RS232
Nabíječ
Zdroj
GPRS
modem
Z-METER
Akumulátor
Měřič
impedance
Řídicí jednotka
LAN
CF
karta
LED
indikace
WiFi
AP
MUX
Měřicí
elektrody
OBR.61 BLOKOVÉ SCHÉMA PŘÍSTROJE Z-METR 2A
6.2 Napájecí modul (označení Source Z2A)
Jak už bylo zmíněno, napájení celého přístroje je pouze z olověného akumulátoru o napětí
12 V. Odpadá tedy stávající napájecí modul se síťovými transformátory a lineárními
stabilizátory.
Pro vytváření potřebných napájecích napětí jsou použity DC/DC konvertory s širokým
vstupním rozsahem (9-18V) z nové řady výrobce XP Power [13]. Oproti lineárním
stabilizátorům jsou sice podstatně dražší, ale zato mají vyšší účinnost což je při bateriovém
provozu rozhodující.
Napájecí modul je řízen mikrokontrolérem (dále MCU) Z8 Encore XP firmy Zilog. Tento
obvod je výhodný nízkou cenou, absencí externích součástek, integrovaným 10-bitovým A/D
převodníkem, FLASH pamětí, LED driverem a komunikačními periferiemi. (jmenovány pouze
periferie, které jsou v této aplikaci využity) V neposlední řadě je velkým přínosem snadné ladění
programu pomocí JTAG rozhranní z vývojového prostředí C-jazyka.
Modul je osazen DC/DC konvertorem JCA0212S03, který generuje napětí 3.3V pro napájení
řídící logiky zdrojového bloku a zajišťuje provoz řídícího modulu.
71
_______________________________________________________________________________________________________________
Tento konvertor je aktivován HEXFET tranzistorem T3 – vyniká velmi nízkým odporem
v sepnutém stavu, řádově setiny ohmu. T3 je spínán klopným obvodem IC1. Použití tohoto bloku
je nezbytné z důvodu automatického odpojení akumulátoru při jeho úplném vybití, čímž se
předejde jeho poškození. Odpojování se děje na základě signálu OFF z MCU.
Napájení modulu měřiče impedance je realizováno DC/DC konvertory:
DC2: 5 V, DC3: +9 V,-9V, DC4: +5 V, -5 V.
Tyto konvertory se připojují pouze po dobu měření tranzistorem T11, z důvodu dalšího
snížení příkonu zařízení.
Poslední konvertor DC5 zajišťuje napájení GPRS modemu opět jen po dobu přenosu dat.
Aktivován je tranzistorem T9.
Nabíjení olověných akumulátorů je řešeno připojením externího zdroje napětí 14,4 V (Typ
XXX.YYY Výrobce BKE). Přítomnost nabíjecího napětí (signál UCHARGE) je detekována
MCU a pokud to měřené napětí baterie vyžaduje (signál V+), sepne se tranzistorem T1 nabíjecí
proud. Obdobně se na základě měřeného napětí, případně času, nabíjení ukončí.
Přístroj je vybaven jednak kolébkovým hlavním vypínačem – řeší nouzové vypnutí, odpojení
od vnitřního akumulátoru. A dále ovládacím tlačítkem – obdobné funkce jako napájecí zdroj
standardu ATX. Toto tlačítko je jednak přivedeno na vstup klopného obvodu CMOS (funkce
zapnutí) a také na vstup MCU (funkce regulérního vypnutí – pokud je tlačítko stisknuto déle jak
2 s)
LED driver MCU zajišťuje indikaci provozu přístroje - zelená LED (f = 1 Hz), stavu baterií
červená led (nabíjení f = 0, vybití baterie f = 1 Hz).
Komunikace s řídicí jednotkou (požadavek na vypnutí přístroje) je prostřednictvím protokolu
IIC, signály SDA, SCL.
Při návrhu DPS se podařilo snížit délku desky a integrovat panel indikačních LED.
6.3 Modul multiplexeru (označení Switch Z2A)
Tento modul je zajišťuje jednotlivé připínání 128 čtyř elektrodových systémů na modul
měřiče impedance. Vzhledem k počtu signálů a rozměrům relé je nutno modul rozdělit do osmi
desek po šestnácti kanálech.
Ve stávající verzi [15] byly pro vybavování cívek relé použity výkonové budiče 7407
technologie LS. Velkou výhodou je integrace šesti budičů v jednom pouzdře SO14, a tím
zjednodušení DPS a procesu osazování.
Avšak jak se ukázalo, při bateriovém napájení je neúnosný příkon, který sice činí 30 mA na
jedno pouzdro, ale v celkovém počtu 6 pouzder x 8 desek již dosahuje 1,4 A.
Proto bylo nutné přejít na buzení cívek pomocí řadiče z diskrétních součástek a proud nyní
odebírají pouze dvě cívky relé aktuálně měřeného kanálu. Nevýhodou zůstává vyšší množství
součástek, tj. 32 x SOT23 a 32 x R0805 oproti 6 x SO14.
Druhou změnou je použití demultiplexeru 1 z 16 (4514) pro výběr aktivního kanálu.
Výhodou je použití jen jednoho obvodu namísto 2 x 74245 a pouze čtyř vybavovacích signálů
namísto šestnácti. Tento obvod vstupem INH řeší i adresaci desky, obdobně jako u předchozí
verze s obvody 74245.
Při návrhu DPS se podařilo snížit délku desky a tím vzniklo více místa pro uložení
propojovacích kabelů s čelním panelem a usnadnilo jeho montáž.
72
_______________________________________________________________________________________________________________
6.4 Modul svorkovnice elektrod (označení Conect Z2A)
U stávající verze bylo pro připojení elektrodového systému použito 128 čtyřsvorkových
šroubovacích svorkovnic. V praxi se ukázalo takovéto připojování velmi nesnadné a zdlouhavé.
Jako zjednodušení se jeví připojení pomocí nasouvacích konektorů FASTON, které bylo
realizováno v této verzi.
Jako další vylepšení je použití pomocného relé na desce měřiče impedace, které v případě
dvouelektrodového měření (dáno konfigurací měření) za multiplexerem propojí napěťové
a proudové svorky elektrod. Tím odpadá nutnost toto propojení realizovat na konektorové desce
a situace se dále zjednoduší.
6.5 Modul měřiče impedance (označení IMP Z2A)
Tento modul vychází z koncepce číslicového impedančního spektrometru popsaného v [17].
Vzhledem k potřebě rozšíření o další datových rozhranní, kromě stávajícího USB portu bylo
nezbytné zpracovat nový návrh DPS, do kterého byly při této příležitosti začleněny další změny.
Komunikace s modulem měřiče impedance, tj. programování experimentu a přejímání
výsledků je nyní výhradně prostřednictvím synchronní sériové linky s řídicí jednotkou.
Další změnou je nahrazení DSP Analog devices ADSP 2181 novějším DSC (digital signal
controller) od Freescale s označením MC56F8145. Tento DSC je založen na tzv. duální
harwardské architektuře, kde jsou tři samostatné paměťové bloky včetně datových a adresových
sběrnic - paměť programu (šíře 21 bit), primární a sekundární paměť dat (šíře 24 bit). Při
proudovém (pipeline) zpracování instrukcí, je v jenom cyklu možno vykonat současně – ALU
operaci, vygenerovat dvě adresy (dva přístupy do paměti dat) a načíst další instrukci.
Hlavním důvodem bylo nesrovnatelně komfortnější ladění aplikace pomocí JTAG rozhranní
z prostředí C-jazyka.
Tato změna CPU ale přinesla i další zjednodušení. Paměť programu typu FLASH je přímo na
čipu, takže odpadá externí EPROM i EEPROM. Je integrován Watchdog - není třeba používat
externí. Je zde dostatek GPIO portů, takže odpadají záchytné registry na datové sběrnici.
Analogová část je prakticky totožná s řešením popsaným v [17]. Pouze na výstupu budicího
generátoru jsou pro zjednodušení použity operační zesilovače téhož typu jako na vstupu.
Při generování vzorkovacího signálu (čtyřikrát vyšší frekvence než měřicí signál) se ukázal
problém vytvořit spouštěcí signál pro vzorkování AD převodníků s dostatečnou fázovou
přesností. Proto byl jako generátor vzorkovacího signálu použit DDS typu AD9833, který má
vyveden nejvyšší bit čítače adres sinusové LUT.
Jak již bylo zmíněno v části popisující svorkovnici elektrod, při používání přístroje vyvstal
požadavek zjednodušit připojování dvou elektrodových systémů bez nutnosti externě propojovat
napěťové a proudové svorky. Tuto funkci zastává relé ovládané DSC podle zadané konfigurace
experimentu.
73
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.62 ARCHITEKTURA JÁDRA DSC MC56F8145
6.6 Řídicí modul (označení Control Z2A)
Je založen na MCU firmy Zilog s označením eZ80 Acclaim. Důvodem pro použití tohoto
obvodu je SW i HW zvládnutá konektivita do sítě internet. Na čipu je integrován EMAC
(Ethernet media access controller), který je prostřednictvím MII (media independent interface –
čtyřnásobná sériová linka s taktem 25 MHz) navázán na fyzickou vrstvu Ethernet PHY od AMD
Am79C874. Těmito prostředky je možné připojení do sítě 10/100BaseT konektorem RJ45.
Druhou alternativou je využití PPP protokolu a připojení pomocí modemu na RS232, zde
reprezentováno GPRS modemem Siemens TC63.
eZ80 Acclaim vychází z velmi populárního procesoru Z80, s nímž je dokonce v jednom ze
svých módů zpětně kompatibilní. Šíře datové sběrnice je 8 bitů, což má za následek velmi
úsporný kód co se týká velikosti paměti programu, kdy celý operační systém i s podporou
Ethernet protokolů zabírá necelých 200 KB. Adresová sběrnice byla naproti tomu rozšířena na
24 bitů, což umožňuje lineárně adresovat až 16 MB paměti. (režim ADL) V režimu Z80 se
horních 8 bitů pevně nastaví a CPU pracuje v okně 64 KB. (režim kompatibility Z80). V obou
případech je použita Neumannova architektura.
74
_______________________________________________________________________________________________________________
Pracovní frekvence CPU je 50 MHz, interně generovaná pomocí PLL z externího krystalu
5 MHz.
MCU je vybaven řadou užitečných periferií, zmíníme ty které jsou v této aplikaci využívány:
•
Watch dog (maximální perioda 4 s),
•
zálohovatelné hodiny reálného času,
•
dva asynchronní sériové porty UART (Universal asynchronous receiver transmitter) ,
plně vybaveny modemovými signály s příslušnou logikou, včetně 16 B fronty FIFO –
využito pro připojení GPRS modemu (druhý port využit pro připojení servisního
terminálu),
•
komunikační linka IIC (Inter integrated circruit) – využita pro komunikaci s modulem
zdroje,
•
sériová synchonní linka SPI (Serial peripheral interface) – použita pro komunikaci
s modulem měřiče impedance,
•
až čtyři signály pro výběr čipu, bohatě
a časování,
•
EMAC (Ethernet media access controller) – pro připojení do LAN / WAN.
konfigurovatelné co se týká rozsahů adres
Pro připojení PC prostřednictvím portu USB je stejně jako u předchozí verze použit obvod
FTDI FT245 – USB převodník s paralelním přístupem.
TCP/IP stack i operační systém je náročný na operační paměť RAM, kde již nevystačíme
s 16 KB integrovanými na čipu a je použita rychlá SRAM AS7C34096 o velikosti 512 KB. Pro
uložení naměřených hodnot a vytvoření obrazů FAT paměťové karty je použita Low Power
SRAM BSI BS62LV1600 zálohovaná 3 V baterií (společně s obvodem RTC), takže je zajištěna
konzistence dat i při havarijním výpadku napájení.
75
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.63 ARCHITEKTURA MCU EZ80 ACCLAIM
Nezanedbatelnou výhodou při použití eZ80 Acclaim je vstřícná obchodní politika firmy
Zilog, kdy je zcela zdarma poskytováno IDE prostředí pro ladění aplikace pomocí ZDI (Zilog
debug interface), nikterak limitovaný překladač C-jazyka a podrobně zdokumentované knihovny
TCP stack a RZK (Realtime Zilog kernel). Komunikace s cílovým systémem je pomocí
USB/ZDI adaptéru a vzhledem k přenášenému objemu dat velmi rychlá.
76
_______________________________________________________________________________________________________________
Z pohledu programového vybavení tedy na MCU běží preemptivní multitaskingový operační
systém RZK, který umožňuje vysoký komfort programování real time aplikací.
OBR.64 ARCHITEKTURA OPERAČNÍHO SYSTÉMU RZK
Nadstavbou tohoto operačního systému je ZTP (Zilog TCP/IP software suite), jež umožňuje
pomocí BSD rozhranní pohodlný datový přístup proudově (TCP) nebo blokově (UDP) do sítě
Ethernet. Dále je možno využít připravené vyšší vrstvy podporující protokoly TELNET, TFTP,
FTP, SNMP, DNS, DHCP, SMTP, HTTP, TIMEP, SNTP.
Je zde také možnost využít zabezpečení SSL, ale tato funkce již podléhá licenci a není
obsažena v této volné instalaci.
OBR.65 ARCHITEKTURA ZTP
77
_______________________________________________________________________________________________________________
6.7 Paměťový modul Compact Flash
Pro archivaci naměřených dat je využita paměťová karta typu Compact Flash. Tento typ byl
vybrán z důvodu dosažitelné podrobné dokumentace přístupového protokolu. Jediné co by se
tomuto médiu snad dalo vytknout jsou relativně větší rozměry ve srovnání se standardem SD.
OBR.66 ARCHITEKTURA CF KARTY
CF karta podporuje následující režimy přístupu:
•
I/O transfer mode,
•
Common memory transfer mode,
•
true IDE mode IO.
V této aplikaci je použit režim Common memory transfer, kdy se za pomoci již zmíněného
signálu pro výběr čipu, generovaného MCU adresuje okno o velikosti 512 B, představující jeden
sektor.
V době testování přístroje byla použita CF karta s kapacitou 2 GB.
6.8 GPRS modem
Jak již bylo zmíněno, alternativní přístup do sítě internet je zde realizován za pomoci GPRS
modemu Siemens TC63. Jedná se o velmi pokročilou a vysoce integrovanou telekomunikační
techniku.
78
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.67 ARCHITEKTURA GPRS MODEMU SIEMENS TC63
VF signál je SMA konektorem a koaxiálním kabelem vyveden na zadní panel přístroje, kde
je možno připojit všesměrovou prutovou anténu, nebo v místech se zhoršeným signálem
směrovou anténu Yagi.
SIM karta operátora se vkládá do držáku na řídící desce, pokud by se předpokládala častá
výměna, je možné osadit zásuvným modulem přístupným vně přístroje.
7 Úpravy programového vybavení
v provozních podmínkách
a
testy
přístroje
Programové vybavení přístroje Z-metr 2A je tvořeno dvěma programovými bloky,
obslužným programem pro ovládání přístroje pomocí nadřazeného počítače PC, Z-Scan,
a programem zabudovaného signálového procesoru ADSP 2181. V následujících odstavcích jsou
popsány základní funkce verze obou programů Z-Scan v1.6 a DSP v1.4 Malá nepřesnost
v označení vyšší verze programu (bude odstraněna po oživení) Z-Scan v1.7 a DSP v1.5 nastala
tím, že nebyly do programu přidávány nové záložky, ale stávající byly uživatelsky
„zpříjemněny“.
7.1 Obslužný program pro ovládání měřicího přístroje Z-Scan v1.7
Programový blok Z-Scan pracuje s podporou operačních systémů Windows 98 a vyšších,
a proto jej tvoří řada okének, která dovolují komfortní nastavení přístroje, zobrazení měřených
veličin, diagnostiku mezivýsledků, archivaci a přípravu výsledků pro zobrazení v programu MS
EXCEL. Program je rozčleněn do několika samostatných panelů (záložek).
79
_______________________________________________________________________________________________________________
7.1.1 SERVICE
V tomto okénku se nastavují parametry Z-metru pro diagnostické měření na zvoleném
kanálu pomocí PC. K tomu slouží jednotlivé složky okénka, které jsou:
- HW version
- EEPROM
- Set Freq.
- Set Phase
- Set DAC
- Num Boards
- ADC
- Set Range
- Set Channel
zjištění verze firmware,
přečtení / zápis konkrétní adresy paměti EEPROM, paměti parametrů,
přímé nastavení frekvence měřicího signálu (DDS),
nastavení / změna počáteční fáze jednotlivých DDS,
přímé nastavení amplitudy měřicího signálu,
zjištění počtu aktuálně nainstalovaných měřicích desek,
přímé jednorázové měření zvoleného parametru,
na tomto rozsahu,
na tomto kanálu.
OBR.68 DIALOGOVÉ OKNO „SERVICE“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7
7.1.2 MEASURE
Zde se zadávají parametry a zobrazují naměřené hodnoty vlastního experimentu na
zvolených kanálech s automatickým nastavením rozsahu na zvoleném kmitočtu, amplitudě
měřicího signálu a prodlevě mezi měřeními.
Parametry
- Data File zvolí se umístění a název souboru, do kterého jsou ukládány naměřená data,
- Freq nastavení frekvence měřicího napětí,
- Amp nastavení aplitudy měřicího napětí,
- Switch Latency nastavení prodlevy mezi přepnutím měřicího kanálu a sejmutím
naměřené hodnoty (nutné pro ustálení přechodových dějů na měřicí trase).
Měřené hodnoty
- Board číslo aktuálně měřené desky,
- Channel číslo aktuálně měřeného kanálu v rámci desky,
- Range aktuálně použitý rozsah (volí se automaticky),
- Id jedinečný identifikátor provedeného měření,
- Ug hodnota měřicího napětí,
- Un hodnota napětí na normálovém rezistoru,
80
_______________________________________________________________________________________________________________
- Ux0 hodnota měřeného napětí soufázová složka,
- Ux90 hodnota měřeného napětí složka 90°,
- Ux0’ přepočítaná hodnota napětí na měřené impedanci,
- UN přepočítaná hodnota napětí na normálovém rezistoru,
- Rp výsledná hodnota reálné části měřené impedance (rezistor paralelní kombinace),
- Xp výsledná hodnota imaginární části měřené impedance (reaktance paralelní
kombinace).
Experimentální měření se spouští tlačítkem Start a zastavuje tlačítkem Stop.
OBR.69 DIALOGOVÉ OKNO „MEASURE“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7
7.1.3 SELECT
V případě, že je elektrodový systém připojen pouze na některé kanály nebo je požadováno
měření na vybraných kanálech, je zde možnost vybrat aktivní kanály na jednotlivých deskách
zatržením čísla desky a vybraného kanálu.
Zadané kombinace je třeba odeslat do měřicího přístroje tlačítkem „Select“.
OBR.70 DIALOGOVÉ OKNO „SELECT“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7
81
_______________________________________________________________________________________________________________
7.1.4 CALIB
Pro zvýšení přesnosti měření jsou kalibrovány normálové odpory a kompenzována
frekvenční závislost měřicí trasy. Kalibrační konstanty jsou uloženy v paměti EEPROM
v přístroji. Před spuštěním experimentu je třeba je vyčíst, aby se mohly zahrnout do výpočtu
impedancí. To lze provést zde tlačítkem „Retreive“ nebo tlačítkem „Calib“ přímo na panelu
„Measure“. Na této stránce jsou vždy zobrazeny aktuální hodnoty použité při výpočtu obou
složek impedance.
POZOR! Změna těchto parametrů přísluší pouze výrobci
přístroje. Nekvalifikovaný zásah do parametrů může zcela
znehodnotit výsledky!
OBR.71 DIALOGOVÉ OKNO „CALIB“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7
7.1.5 SORTING
Pro účely dalšího vyhodnocení a případného grafického zpracování naměřených hodnot je
zde nástroj pro export do sešitu MS EXCEL. Ze zvolené desky se exportuje každý vstup (1-16)
do samostatného listu.
OBR.72 DIALOGOVÉ OKNO „SORTING“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7
82
_______________________________________________________________________________________________________________
7.2 Program měřicího přístroje (DSP)
Tento programový blok je napsán v assembleru použitého signálového procesoru ADSP
2181. Na základě příkazů zadaných prostřednictvím komunikačního kanálu USB programem
Z-Scan nastaví parametry svých periférií, tj. připraví měření na vybraném kanálu, změří
příslušná napětí a odešle je do PC k výpočtům impedance.
Projekt je pro přehlednost rozčleněn do následujících modulů (souborů):
Main.dsp - hlavní smyčka programu, inicializace systému,
Task.dsp - řídicí smyčka experimentu a diagnostiky,
Timer.dsp - obsluha přerušení od časovače, časová základna,
SPI.dsp - konfigurační rutiny sériového portu, obsluha přerušení,
ADC.dsp - inicializační a obslužné rutiny AD převodníku AD7714 pro měření napětí,
USB.dsp - obslužné rutiny USB portu,
ModBus.dsp - implementace protokolu Modbus RTU pro komunikaci s PC,
Eeprom.dsp - obslužné rutiny externí paměti parametrů typu EEPROM,
DAC.dsp - obslužné rutiny DA převodníku pro nastavení amplitudy měřicího signálu,
DDS.dsp - inicializační a obslužné rutiny DDS pro generování měřicího a referenčního
signálu požadovaných kmitočtů a fází,
MUX.dsp - inicializační a obslužné rutiny multiplexoru rozsahů, měřicích desek a kanálů.
Zařízení komunikuje prostřednictvím USB rozhranní, protokolem v následujícím
formátu:
[Hlavička] [Příkaz] [Délka] [Data] [Kontrolní_součet]
Jsou implementovány následující příkazy:
VersionInfo
- vrátí aktuální číslo verze SW,
SetDAC
- nastaví výstup D/A převodníku na požadovanou hodnotu,
GetEEWord
- vyčte obsah daného paměťového místa EEPROM,
SetEEWord
- nastaví obsah daného paměťového místa EEPROM na požadovanou
hodnotu,
GetADCVals
- nastaví A/D převodník na požadovaný vstup, provede autokalibraci
a vrátí naměřenou hodnotu,
SetDDSphase
SetFreq
GetBrdNum
GetRnCalib
GetX0Calib
SetChoose
GetChoose
SetSelCh
SetNextBrd
SetSelRange
StartDiag
StopDiag
StartExp
StopExp
GetLast
-
nastaví požadovanou počáteční fázi obou syntezátorů,
nastaví požadovanou frekvenci obou syntezátorů,
vrátí počet detegovaných měřicích desek,
vrátí kalibrační konstanty normálových odporů,
vrátí kalibrační konstanty frekvenční kompenzace,
nastaví kanály, na kterých bude probíhat experiment,
vrátí vybrané kanály,
nastaví požadovanou měřicí desku a kanál,
přepne na následující měřicí kanál,
nastaví požadovaný měřicí rozsah,
start diagnostického režimu,
stop diagnostického režimu,
start měření (experimentu); parametrem je frekvence a amplituda
měřicího napětí,
- stop měření,
- zopakuje naposled měřená data (při event. nesouhlasu kontrolního
součtu).
Program umožňuje dva autonomní režimy (v modulu Task.dsp):
Diagnostika:
83
_______________________________________________________________________________________________________________
a) nastavení kmitočtu 1kHz, přepnutí na 1. kanál,
b) nastavení maximální amplitudy měřicího signálu,
c) měření hodnoty napětí Ug, odeslání do PC,
d) nastavení amplitudy měřicího signálu na 50%,
e) měření hodnoty napětí Ug, odeslání do PC,
f) přepnutí na následující kanál,
g) proces pokračuje od bodu c).
Experiment:
a) nastavení požadovaného kmitočtu, amplitudy měřicího napětí,
b) nastavení nejvyššího rozsahu impedance,
c) měření napětí Ug se zesílením převodníku = 1,
d) pokud je hodnota měřeného napětí menší než 16384 (polovina rozsahu
převodníku), zvýší se zesílení převodníku; tato procedura se může opakovat až do
max. zesílení převodníku = 128,
e) s nastaveným zesílením se změří napětí Ux0,
f) pokud je napětí Ux0 menší než 0.5Ug, sníží se rozsah měřené impedance; tato
procedura se může opakovat až do nejnižšího rozsahu měřené impedance,
g) změří se zbývající napětí Un a Ux90,
h) naměřená napětí se uloží do paměti dat procesoru a odešlou do PC,
i) přepne se na následující kanál a pokračuje od bodu b).
7.3 Závěr
Cílem projektu OE240 v oblasti přístrojové techniky bylo vytvoření měřicího systému pro
terénní měření. Systém se skládá z modulárního řešení přístroje s označením Z-metr 2A, který
obsahuje rovněž jednotku dálkového přenosu dat, zdrojovou jednotku a jednotku pro zálohování
dat. Součástí přístroje je rovněž programové vybavení umožňující komunikace uživatele
s přístrojem Z-metr 2A prostřednictvím PC ve funkci obslužné konzoly. Přístroj byl realizován
a je nyní oživován a testován tak, aby mohl být v roce 2008 předán na pracoviště smluvních
partnerů projektu v SK a CH. Požadavky na něj vyplynuly z jednání s partnery a ze zkušeností
z laboratorních a z terénních měření provedených přístrojem Z-metr 2 na vybraných lokalitách,
které jsou zmíněny na jiném místě zprávy. Vytvoření číslicové měřicí trasy včetně dalších
realizovaných úprav vytváří inovativní stupně řešeného zařízení.
8 Realizace, výstupy a přidané hodnoty projektu OE240
Dále si dovolujeme upozornit na tuzemské i zahraniční prezentace výsledků řešení projektu,
jak z přípravné fáze projektu v roce 2006, tak v roce 2007, jež jsou uvedeny v systému RIV.
8.1 Práce publikované v souvislosti s řešeným projektem v roce 2006
Závěry vyplývající z realizovaného grantového projektu GA ČR 103/04/0741 byly v roce
2006 zveřejněny formou příspěvků přednesených na mezinárodních konferencích či
konferencích s mezinárodní účastí, prezentací na universitách a pracovištích z praxe
a posterovými prezentacemi v tuzemsku i v zahraničí. Téma související s řešenou měřicí
technikou bylo náplní úspěšně obhájené diplomové práce.
V průběhu prezentace výsledků grantového projektu na FHNW Basel byly diskutovány
otázky možností spolupráce institucí při řešení společných mezinárodních projektů. Obdobná
prezentace proběhla na STU v Bratislavě. Jednání vyústila v návrh mezinárodního projektu
v programu EUREKA, který byl přijat pod evidenčním číslem E!3838 jako samostatný projekt
zařazený v technologické oblasti ENV, s akronymem RDPCMSSMM a dobou řešení 1/2007 –
12/2009. K řešení tohoto projektu proběhlo v Brně ve dnech 6. – 7.9.2006 první pracovní
jednání, na němž byly blíže specifikovány úkoly a cíle řešení pro rok 2007. Současně byla
84
_______________________________________________________________________________________________________________
odsouhlasena prezentace projektu na konferenci „Hydrodynamika 2006“. Projekt programu
EUREKA je zveřejněn na stránkách http://www.eureka.be/contacts/member.do?memId=CZ.
8.1.1 Příspěvky tuzemské publikované v přípravné fázi projektu v roce
2006
Bízek, O.: Možnosti využití metody EIS v měření na kanalizačních sítích. Hydrodynamika 2006.
Konference s mezinárodní účastí. 28.-29.11.2006, Rajnochovice, ISBN 80-214-3311-6.
Jandora, J.: Příspěvek k matematickému modelování neustáleného proudění v tělese hráze.
Hydrodynamika 2006. Konference s mezinárodní účastí. 28.-29.11.2006, Rajnochovice, ISBN
80-214-3311-6.
Kratochvíl, J.: Matematické modelování nestacionárního proudění vody tělesem a podložím
ochranné hráze. Celostátní konference Optimalizace metod monitorování volné hladiny
a jejího působení v zemních hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 83-95.
Krejčí, I.: Realizace přístroje pro měření stavu zemních hrází in situ metodou impedanční
spektroskopie. Celostátní konference Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího
působení v zemních hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 31-39.
Krejčí, I., Pařílková, J.: Metody číslicového měření impedance využité v přístrojích EIS.
80-214-3311-6, str. 19-22, cz
Pařílková, J.: Grantový projekt č. 103/04/0741 Optimalizace metod monitorování volné hladiny
a jejího působení v zemních hrázích. Celostátní konference Optimalizace metod monitorování
volné hladiny a jejího působení v zemních hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno,
p. 7-22.
Pařílková, J., Zachoval, Z.: Two Indirect Electrical Methods of Dike Monitoring and Their
Results. Celosvětová konference - Topical problems of fluid mechanics 2006. IT AS CR
22-24.2.2006, Praha. Str. 125-128, en.
Pařílková, J., Šulc, J., Veselý, J., Zachoval, Z.: Physical Modeling in water management.
Celosvětová konference - Topical problems of fluid mechanics 2006. IT AS CR 22-24.2.2006,
Praha. Str. 121-124, en.
Pařílková, J., Zachoval, Z.: Elektrická impedanční spektrometrie a její možnosti při sledování
proudění vody. XV. Vedecká konferenci s medzinárodnou účastku – Aplikácia experimentálních
a numerických metód v mechanike tekutín. ISBN 80-8070-533-X, Strečno – 26.4.-28.4.2006.
str. 111-116.
Pařílková, J., Zachoval, Z.: The immediate knowledge of the new EIS monitoring system.
20th Symposium on anemometry. ISBN: 80-239-7144-1, Holany-Litice, 6.-7.6.2006.
str. 73-80, cz.
Pařílková, J., Veselý, J.: Aplikace měřicí metody EIS pro riziková místa uloženého potrubí
v zemině. Městské vody 2006. Konference s mezinárodní účastí Optimalizace návrhu
a provozu stokových sítí a ČOV 2006. ISBN 80-86020-46-0, Břeclav, 5.-6.10.2006. str. 369-372.
Pařílková, J.: Laboratorní a terénní měření s užitím metody EIS prováděné Laboratoří
vodohospodářského výzkumu FAST VUT V Brně. Říční krajina 4, 18.10.2006, Olomouc, ISBN
80-244-1495-3, str.189-198.
Pařílková, J., Veselý, J., Zachoval, Z.: Monitorování říčního dna a břehů a realizace na řece
Morávce. Říční krajina 4, 18.10.2006, Olomouc, ISBN 80-244-1495-3, str.207-212.
Pařílková, J., Krejčí, I.: Two innovative methods of dike monitoring. Journal of Hydrology and
Hydromechanics. Vol.54, 2006, No.4, ISSN 0042-790X, str.344-356, en.
Pařílková, J.: Elektrická impedanční spektrometrie pro vodohospodářské účely. Vodní toky
2006. Odborná konference s mezinárodní účastí. 21.-22.11.2006, Hradec Králové, ISBN
80-86386-83-X, str.166-171, cz.
85
_______________________________________________________________________________________________________________
Pařílková, J.: Metoda elektrické impedanční spektrometrie při terénních měřeních.
80-214-3311-6, str.29-34, cz
Pařílková, J., Krejčí, I., Zachoval, Z., Veselý, J.: Dvě experimentální metody sledování stavu
ochranných hrází – laboratorní zkoušky. Hydrodynamika 2006. Konference s mezinárodní
účastí. 28.-29.11.2006, Rajnochovice, ISBN 80-214-3311-6, str. 23-28, cz
Pařílková, J.: Informace k navrhovanému projektu E!3838. Hydrodynamika 2006. Konference
s mezinárodní účastí. 28.-29.11.2006, Rajnochovice, ISBN 80-214-3311-6, str.88-93, cz
Patočka, M.: Fyzikální modelování šíření znečistění ve vodních tocích a způsoby jeho
monitorování. Diplomová práce. Červen 2006, LVV ÚVST, FAST, VUT v Brně.
Podsedník, O.: Poruchy jezů v důsledku proudění v podzákladí a jejich boční obtékání.
Celostátní konference Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího působení
v zemních hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 40-45.
Říha, J.: Stanovení součinitele hydraulické vodivosti. Sledování volné hladiny. Celostátní
konference Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího působení v zemních
hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 46-74.
Švancara, J.: Využití nepřímých metod měření na hrázových objektech. Celostátní konference
Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího působení v zemních hrázích, ISBN
80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 75-82.
Veselý, J., Pařílková, J.: Možnosti aplikace metody EIS a měřicích sond. Hydrodynamika 2006.
Konference s mezinárodní účastí. 28.-29.11.2006, Rajnochovice, ISBN 80-214-3311-6,
str.35-40, cz.
Zachoval, Z.: Výběr lokalit pro testování metody EIS při měřeních v reálných podmínkách.
Celostátní konference Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího působení
v zemních hrázích, ISBN 80-214-3136-9, 1.2.2006, Brno, str. 23-30.
8.1.2 Akce pořádané v roce 2006 v souvislosti s řešením projektu
86

1.2.2006 byla v Brně uspořádána celostátní konference Optimalizace metod monitorování
volné hladiny a jejího působení v zemních hrázích;

7.-8.9.2006 v Brně byl uskutečněno první pracovní setkání se zahraničními účastníky
k řešení projektu E!3838 programu EUREKA;

28.-29.11.2006 v Rajnochovicích byla uspořádána konference s mezinárodní účastí
Hydrodynamika 2006.
_______________________________________________________________________________________________________________
8.2 Práce publikované v souvislosti s řešeným projektem v roce 2007
8.2.1 Publikované příspěvky tuzemské a posterové prezentace v roce 2007
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Electrical impedance spectrometry and the Z-meter 2 device. EUREKA
2007 - 3rd working session. 8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-3500-1, p. 20 – 25, en.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Informace k projektu E!3838. Vodní toky 2007. Konference
s mezinárodní účastí. 20.11.2007, Hradec Králové, ISBN 978-80-87154-03-8, p. 177 – 181, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J.; PROCHÁZKA, L., 2007. Introductory Word. EUREKA 2007 - 3rd working
session. 8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-3500-1, p. 7, en.
PAŘÍLKOVÁ, J.; PROCHÁZKA, L., 2007. Target of the E!3838 Project. EUREKA 2007
- 3rd working session. 8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-3500-1, p. 12 – 15, en.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. Modernizace a rozšíření laboratorních
úloh v Laboratoři vodohospodářského výzkumu Ústavu vodních staveb. Vodní toky 2007.
Konference s mezinárodní účastí. 20.11.2007, Hradec Králové, ISBN 978-80-87154-03-8,
p. 171 – 176, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. EIS in action – practical using in the year
2006. 21st Symposium on Anemometry. Konference s mezinárodní účastí. 29.5. - 30.5.2007,
Litice, ISBN 978-80-87117-01-9, p. 137 – 142, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J.; VESELÝ, J.; ZACHOVAL, Z. 2007. Temperature scalar field monitoring
method. EUREKA 2007 - 3rd working session. 8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-35001, p. 16 – 19, en.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. Informace k vybraným úlohám řešeným
v roce 2006. Symposium hydrotechniků. 14.5. - 15.5.2007, Praha, ISBN 978-80-01-03681-5,
p. 119 – 122, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J.; VESELÝ, J.; ZACHOVAL, Z.; PAŘÍLEK, L.; GARDAVSKÁ, Z.; ŠAFÁŘ, R.
2007. Localities in view. EUREKA 2007 - 3rd working session. 8.11. - 9.11.2007, Brno,
ISBN 978-80-214-3500-1, p. 55 – 60, en.
PAŘÍLKOVÁ, J.; ŠULC, J.; VESELÝ, J.; ZACHOVAL, Z., 2007. Laboratory of Water
Management Research Department of Water Structures. EUREKA 2007 - 3rd working session.
8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-3500-1, p. 68 – 74, en.
PAŘÍLKOVÁ, J.; MIRACAPILLO JAUSLIN, C. 2007. Preliminary tests at two sites in Basel.
EUREKA 2007 - 3rd working session. 8.11. - 9.11.2007, Brno, ISBN 978-80-214-3500-1,
p. 32 – 40, en.
87
_______________________________________________________________________________________________________________
8.2.2 Dosud nepublikované příspěvky tuzemské v roce 2007
Z redakčních důvodů dosud nebyl vydán sborník z konference „Říční krajina – 5. pracovní
setkání“, která se konala dne 17.10.2007 v Olomouci. V něm publikované příspěvky:
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J. 2007. Obnovitelné zdroje energie a obnovitelnost krajiny.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J. 2007. Projekty Evropské unie napomáhají vzdělávání i praxi
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. Studijní texty k laboratorním úlohám.
Studijní text do laboratorních cvičení, 5.1.2007 Brno, p. 1 – 74, součástí je úloha EIS v počtu
stran 8.
8.2.3 Publikované příspěvky zahraniční (Slovensko)
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Elektrická impedanční spektroskopie pro vodohospodářské účely.
Sedimenty vodných tokov a nádrží. Konference s mezinárodní účastí. 16.5. - 17.5.2007,
Bratislava, Slovenská republika, ISBN 978-80-89062-51-5, p. 187 - 192.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Zkušenosti z monitorování úrovně sedimentů v odkalovací nádrži.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. Monitorování říčního dna a břehů.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J., ZACHOVAL, Z. 2007. Obnovitelné zdroje. Sedimenty vodných
tokov a nádrží. Konference s mezinárodní účastí. 16.5. - 17.5.2007, Bratislava, Slovenská
republika, ISBN 978-80-89062-51-5, p. 193 - 197.
88
_______________________________________________________________________________________________________________
8.2.4 Nepublikované přednášky
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Proudění vody. Prezentace metody elektrické impedanční spektrometrie
na semináři „Hydraulika, hydrodynamika a vodohospodářská praxe.“uspořádaného pro firmu
Hobas CZ spol. s r.o., 15.5.2007, LVV ÚVST FAST VUT v Brně, CH, p. 1 - 65, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. The method of electrical impedance spectrometry. Vyžádané přednášky
a prezentace metody elektrické impedanční spektrometrie na FHNW Basel, 31.5.2007, Basel,
CH, p. 1 - 55, en.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. The probes of Z-meter system. Vyžádané prezentace metody elektrické
impedanční spektrometrie na BBL Basel, 30.5.2007, Basel, CH, p. 1 - 55, en.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. MVE Štětí - zkoušky hydraulických poměrů na modelu díla v měřítku
1:50. Prezentace metody elektrické impedanční spektrometrie na konferenci „Inteligent Energy“,
14.6.2007, FAST VUT v Brně, p. 1 - 15, cz.
PAŘÍLKOVÁ, J., VESELÝ, J. 2007. Tabelární a grafické vyhodnocení vývoje kalů v usazovací
nádrži. Přednáška na workshopu „Měření kalů Želivka“. Organizátor Šimoník Z., ved. OTD
a GIS. 25.6.2007, VD Želivka – odkalovací nádrž Rýzmburk, p 1 - 42.
PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Projekt E!3838 programu Eureka. Prezentace projektu na konferenci
„Křižovatka tří moří“. 29.11.2007, FAST VUT v Brně, p. 1 - 53.
VESELÝ, J., PAŘÍLKOVÁ, J. 2007. Die Methode EIS. Vyžádané přednášky a prezentace
metody elektrické impedanční spektrometrie na FHNW Basel, 31.5.2007, Basel, CH,
p. 1 - 19, de.
89
_______________________________________________________________________________________________________________
Financování projektů pro využití obnovitelných zdrojů a úspor energie
Odborný seminář pořádaný v rámci evropského programu CF-SEP
www.svn.cz/CF-SEP
PROGRAM dle přiložené pozvánky,
PROPAGACE KURZŮ ESF řešených LVV ÚVST a projektu E!3838 programu EUREKA
dle přiložených materiálů předaných účastníkům semináře.
Information about the international project EUREKA No.: E!3838 in Slovak Republic
Martin MIKITA - Ľubica BARANOVIČOVÁ (Převzata doslovná citace autorů.)
GEOtest BRATISLAVA, s.r.o., sa 10.10.2006 prostredníctvom sekretariátu programu
EUREKA Slovenskej republiky na Agentúre na podporu výskumu a vývoja MŠ SR (SARC CRVT) prihlásil do riešenia medzinárodného projektu No.: E!3838 Realizácia - výskum - vývoj
a výroba automatizovaného systému sledovania zmien vlhkosti zemín metódou EIS
programu EUREKA.
V r. 2007 hlavným cieľom mala byť aplikačná realizácia a odskúšanie monitorovacieho
systému pri sledovaní porúch - netesností dilatačných škár kanálov vodných stavieb (elektrární)
v spolupráci s Katedrou hydrotechniky STU Bratislava a SVP, š.p.
Ciele za r. 2007 neboli splnené najmä z týchto hlavných dôvodov:
Podpora projektov výskumu a vývoja EUREKA 2006 (ale ani 2007) v SR nie je. Preto
nemožno očakávať žiadnu nenávratnú podporu zo štátneho rozpočtu. To sme však zistili
90
_______________________________________________________________________________________________________________
po niekoľkých neúspešných rokovaniach na agentúre koncom júna 2007, keď sme zbytočne
stratili polrok.
V úvode sme si zvolili ťažký problém, ktorého riešenie jednak vyžadovalo viac prístrojov
umožňujúcich monitorovanie zmien vlhkosti in situ, pričom jeho výrobca nám garantoval
dodanie len 1 prístroja. Na druhej strane to boli i geotechnické problémy osadenia prístrojov
v hrádzových telesách.
Vzhľadom na tieto skutočnosti vedenie spoločnosti GEOtest BRATISLAVA, s.r.o., pre
r. 2008 prehodnotí podiel financovania projektu z vlastných finančných zdrojov a primárne
aplikačné odskúšanie monitorovacieho systému realizuje v relatívne jednoduchších podmienkach
(napr. pre sledovanie účinnosti budovaných zavlažovacích, resp. odvodňovacích systémov,
optimalizáciu závlahovej dávky).
PREZENTACE VODOHOSPODÁŘSKÝCH PROJEKTŮ ESF A PROJEKTU EUREKA
E!3838 spojená s besedou s Ing. Jaroslavem Kubcem, CSc. o vodních cestách nad knihou
J.KUBEC, J. PODZIMEK: KŘIŽOVATKA TŘÍ MOŘÍ
8.2.5 Prezentování výsledků projektu
zahraničních universit a pracovišť
na
setkáních
se
zástupci
15.5.2007- Alfred Bühler, A.B.M.- Bühler GmbH, Űberlingen am Bodensee, Německo,
17.5.2007 – Prof. Francesco Valli – Luzern, Švýcarsko (spolupráce v rámci projektu
Sokrates/Erasmus – upřesněna náplň praktických cvičení studentů v termínu 08/2007),
10.7.2007 – Ing. Martin Mikita, Ph.D., GEOtest Bratislava, s.r.o., STU Bratislava
- Doc. Ing. L’udovít Možiešik, Ph.D.,
13.11.2007 – Prof. Ahmed Khaddour, Sýrie,
91
_______________________________________________________________________________________________________________
9.11.2007 – Dr.-Ing. Cinzia Miracapillo Jauslin, FHNW, Basel Švýcarsko,
Ing. Maria Clementina Caputo, IRSA-CNR Bari, Italy,
26.11.2007 – Ing. Yveta Velísková, PhD., Ing. Renáta Dulovičová, Ústav hydrologie SAV
Bratislava, Slovensko.
8.2.6 Prezentování výsledků projektu ve výuce studentů bakalářského,
magisterského a doktorského studijního programu
26.3.2007 – exkurze v biospalovně v LAA s prezentací kalového hospodářství
1.2.2007 – 30.4.2007 – výuka studentů doktorského studia z Belgie a Slovinska
92
_______________________________________________________________________________________________________________
12.4.2007 - exkurze v LVV při konferenci „KoStaF“
27.08.2007 – 31.08.2007 - Laboratorní kurz vybraných úloh z hydrauliky
s odbornou exkurzí pro TU Luzern, CH
8.2.7 Akce a výstupy v roce 2007 v souvislosti s řešením projektu
Řešiteli projektu byly v průběhu roku 2007 uspořádány následující akce:

3.5. - 4.5.2007 2nd working session,

15.5.2007 seminář pro praxi – „Hydraulika, hydrodynamika a vodohospodářská
praxe“,

30.5. – 1.6.2007 demonstrační měření na lokalitách v Baselu,
93
_______________________________________________________________________________________________________________

14.6.2007 spolupořadatel konference „Inteligent Energy“,
7.9. – 8.9.2007 3rd working session.
Výstupy: 1 poster, 1 sborník prací z řešení projektu s názvem „ EUREKA 2007-3rd working
session, Schedule and Proceedings“, 3 přístroje Z-metr2A včetně integrovaných jednotek
dálkového přenosu dat a 4 uživatelských programů Z-Scan v.1.7 a 4 programů pro hradlové pole
a záznamové jednotky.
V souladu se závazky vyplývajícími z Žádosti o udělení projektu a upřesnění pro jednotlivé
roky řešení v průběžné zprávě byly a jsou i nadále výsledky výzkumu používány při odborné
přípravě studentů a doktorandů nejen s vodohospodářským zaměřením, ale jak vyplývá z jednání
uvedených v části Prezentování výsledků projektu na setkáních se zástupci tuzemských
i zahraničních školských institucí, výzkumných pracovišť, projekčních organizací a státní
správy.
V návrhu projektu se řešitelé rovněž zavázali informovat o průběhu řešení a seznamovat
s jeho výsledky pracovníky zúčastněných organizací, státní správy ve vodním hospodářství,
technickobezpečnostního dohledu nad vodohospodářskými díly, projekčních organizací, správy
povodí, vodohospodářských organizací a orgány vodohospodářské inspekce formou konferencí,
seminářů a publikací. Tento závazek byl v plném rozsahu splněn.
Poděkování
Příjemci dotační podpory touto cestou děkují MŠMT České republiky za finanční podporu
poskytnutou na řešení projektu, bez níž by řešení nebylo možné. Řešitelskému kolektivu děkují
za příkladnou spolupráci při jeho věcném plnění. Je možné konstatovat, že cíle vytyčené
v „Návrhu projektu do veřejné soutěže 2007“ byly splněny.
94
_______________________________________________________________________________________________________________
9 Literatura
[01] ADVANCED INSTRUMENTATION FOR BIOIMPEDANCE MEASUREMENTS
(1998). Application Notes on 1294 Impedance Interface, Solartron, Farnborough,
Hampshire, England.
[02]
BARTSCH, H.J. 1983. Matematické vzorce. SNTL, 1983
[03]
CF+ and CompactFlash Specification Revision 4.1, CompactFlash association, Palo Alto
CA 9403, 16.2.2007.
[04]
ČÁBELKA, J., GABRIEL, P.
v hydrotechnice. Academia Praha.
[05]
ČÁBELKA, J., NOVÁK, P. 1964. Hydrotechnický výzkum I. Modelový výzkum. SNTLSVTL, Praha.
[06]
eZ80F91 ASSP product specification, Zilog 2007, firemní literatura.
[07]
56F830 16-bit hybrid controllers, Freescale 2007, firemní literature.
[08]
GRIC, J. 1997. Technická zpráva – stavební část „Obnova vodní nádrže Kobeřice“.
Projekt.
[09]
HÁLEK, V., ŠVEC, J. 1973. Hydraulika podzemní vody. Academia Praha
[10]
http://www.geophex.com/product-page/GEM2/gem2mainpage.htm
[11]
http://www.georadar.gr/
[12]
http://www.georadar.pl/georadar.htm
[13]
Katalog XP Power Supply Guide 2007/08, firemní literatura, Horseshoe Park, Berkshire,
2007.
[14]
KOLÁŘ, V., PATOČKA,C., BÉM, J. 1983. Hydraulika. SNTL Alfa.
[15]
KREJČÍ, I. 2004. Přístrojová technika pro impedanční měření pohybu vodní hladiny
v ochranných hrázích a monitorování in situ.
[16]
KREJČÍ, I., PAŘÍLKOVÁ, J. 2002. Processing of Signals in the Electrical Impedance
Spectrometer . Proceedings on the international conference New Trends in Signal
Processing, Tatranské Zruby, 2002.
[17]
KREJČÍ, I., STOKLÁSEK, R. 2006. Zpráva 02 spoluřešitele projektu HAAL Elektro,
s.r.o., výsledky dosažené v r. 2006.
[18]
KREJČÍ, I., STUDNIČKA, P. 1999. Experience with Applications of Signal Processors
Analog Devices. Proceedings of the conference Radioelektronika, VUT FEI Brno, CZ.
[19]
KUTÍLEK, M. 1984. Vlhkost pórovitých materiálů. SNTL Praha.
[20]
L ČR, LS Bučovice, 1999. Protokol z jednání a místního šetření v záležitosti kolaudace
stavby „Obnova vodní nádrže Kobeřice“ v k.ú. Kobeřice, okres Vyškov, sepsaný dne
12.1.99 na OÚ Kobeřice dle §14 zák.č.130/74 Sb v úplném znění zák.č.458/92 Sb o státní
správě ve vodním hospodářství
[21]
PAŘÍLKOVÁ, J. A KOL. 2003. Nedestruktivní metody monitorování ochranných hrází.
Shrnutí poznatků z laboratorních experimentů. Závěrečná zpráva GP 103/01/0057 GA
ČR. LVV ÚVST, FAST, Vysoké učení technické v Brně. 145 p.
1987.
Matematické
a
fyzikální
modelování
95
_______________________________________________________________________________________________________________
[22]
PAŘÍLKOVÁ, J. A KOL. 2006. Optimalizace metod monitorování volné hladiny a jejího
působení v zemních hrázích. Závěrečná zpráva GP 103/04/0741 GA ČR. LVV ÚVST,
FAST, Vysoké učení technické v Brně. p. 149.
[23]
PAŘÍLKOVÁ, J., KREJČÍ, I., ZACHOVAL, Z., VESELÝ, J., 2005. Elektrická
impedanční spektrometrie jako jedna z metod monitorování stavu zemin v období sucha
či za povodní. 6. konference s mezinárodní účastí Vplyv vodohospodárskych stavieb na
tvorbu a ochranu životného prostredia, 26.-28.10.2005, Podbanské, SR,
ISBN 80-227-2299-5.
[24]
PAŘÍLKOVÁ, J. A KOL. 2006. Optimalizace metod monitorování pohybu volné hladiny
vody a jeho působení v zemních hrázích, VUTIUM, ISBN 80-214-3136-9, pp. 5-95.
[25]
PATOČKA, M. 2006. Fyzikální modelování šíření znečistění ve vodních tocích a způsoby
jeho monitorování. Diplomová práce LVV ÚVST. p.75.
[26]
TC63 Siemens cellular engine, Revision 2.0, 8/2006, firemní literatura.
[27]
The Impedance Measurement Handbook (1994): Application Note Hewlett – Packard,
USA.
[28]
VESELÝ, J., PAŘÍLKOVÁ, J.A KOL., 2006. Studie sledování kalového hospodářství
ÚV Želivka. Zpráva. LVV ÚVST FAST VUT v Brně, Brno 2006.
[29]
Vodní díla - TBD: Nádrž Rýzmburk. Program TBD č.3 platný pro provoz trvalý od
1.7.1995.
[30]
Vodní díla – Úsek TBD: Manipulační řád kalové nádrže Rýzmburk – Síť měrných bodů.
Praha 1993
[31]
Vodní díla – TBD,a.s.: Usazovací nádrž Rýzmburk, PVK,a.s. Ukládání kalu. Praha 2002.
[32]
Vodní díla – TBD,a.s.: Usazovací nádrž Rýzmburk, PVK,a.s. Vodní díla - TBD:
Usazovací nádrž Rýzmburk, PVK,a.s. Ukládání kalu. Praha 2002. Výsledky měření
výšek kalu. Praha 2002.
[33]
VRV Praha – Úsek TBD: Manipulační řád kalové nádrže Rýzmburk. Praha 1993.
[34]
ZEHNULA, K. 1983. Snímače neelektrických veličin. SNTL, Praha 1983.
96
_______________________________________________________________________________________________________________
10 Seznam obrázků
OBR.1
OBR.2
OBR.3
OBR.4
OBR.5
OBR.6
OBR.7
OBR.8
OBR.9
OBR.10
OBR.11
OBR.12
OBR.13
OBR.14
OBR.15
OBR.16
OBR.17
OBR.18
OBR.19
OBR.20
OBR.21
OBR..22
OBR..23
OBR.24
OBR.26
OBR.27
OBR.28
OBR.29
OBR.30
OBR.31
OBR.32
OBR.33
OBR.34
OBR.35
OBR.36
OBR.37
OBR.38
OBR.39
OBR.40
OBR.41
OBR.42
OBR.43
OBR.44
OBR.45
OBR.46
OBR.47
OBR.48
OBR.49
PŘÍSTROJ TERM ..........................................................................................................................................10
DESKA S 16 MĚŘICÍMI KANÁLY, MĚŘICÍ SESTAVA Z-METR 2 S PC...................................................................10
LABORATORNÍ ELEKTRODY, ELEKTRODY VYUŽITÉ IN SITU .............................................................................11
PROTRŽENÁ HRÁZ METELSKÉHO RYBNÍKA (13.8.2002) ................................................................................21
GEM-2 MULTIFREKVENČNÍ MOBILNÍ ELEKTROMAGNETICKÁ MONITOROVACÍ APARATURA [3]........................23
MOBILNÍ GEORADAR A VÝSLEDEK MĚŘENÍ [11, 12].......................................................................................24
METODA VES PŘI TERÉNNÍCH MĚŘENÍCH ....................................................................................................25
KONZOLA PŘÍSTROJE GEM2 FIRMY GEOPHEX, LTD. [10]............................................................................26
PŘÍKLAD VÝSTUPU MĚŘENÍ SYSTÉMEM QTM................................................................................................27
UKÁZKA MONITOROVÁNÍ OCHRANNÉ HRÁZE S VYUŽITÍM PŘÍSTROJE GEM2 PRACOVNÍKY POVODÍ MORAVY, S.P.
..................................................................................................................................................................28
TERMISTOROVÉ ČIDLO A REALIZOVANÁ TERMISTOROVÁ SONDA .....................................................................29
REALIZOVANÉ IMPEDANČNÍ SPEKTROMETRY LABORATORNÍ SESTAVA: PC, ELEKTRONICKÝ PŘEPÍNAČ, Z-METR 1,
SESTAVA PRO MĚŘENÍ V REÁLNÉM PROSTŘEDÍ: PC, Z-METR 2 (NUTNOST NAPÁJECÍHO ZDROJE, MĚNIČE NAPĚTÍ)
..................................................................................................................................................................31
DVOUELEKTRODOVÝ PRINCIP MĚŘENÍ (NEELIMINUJE PARAZITNÍ ODPORY)....................................................32
ČTYŘELEKTRODOVÝ PRINCIP MĚŘENÍ (ELIMINUJE PARAZITNÍ ODPORY).........................................................32
RŮZNÉ KONSTROKČNÍ ŘEŠENÍ MĚŘICÍCH SOND (UMOŽŇUJE DVOU- I ČTYŘELEKTRODOVÉ ZAPOJENÍ)..............33
ULOŽENÍ TERMISTOROVÝCH SOND V ZEMINĚ HETEROGENNÍ A HOMOGENNÍ HRÁZE ........................................35
UŽIVATELSKÉ PROSTŘEDÍ SOFTWARE TERM 1.5..........................................................................................35
PŘÍKLAD VYHODNOCENÍ EXPERIMENTŮ MĚŘENÍM NAPĚŤOVÝCH “SKOKŮ” ∆V BĚHEM ZATĚŽOVÁNÍ
KONSTRUKCÍ HRÁZÍ (FOTO – VIZUÁLNÍ POZOROVÁNÍ, OBRÁZEK – VYHODNOCENÉ MĚŘENÍ V PODÉLNÉ OSE
HRÁZE).......................................................................................................................................................36
EXPERIMENTÁLNĚ STANOVENÉ PRŮSAKOVÉ PLOCHY (HETEROGENNÍ HRÁZ, PEVNÉ PODLOŽÍ, KOMÍNOVÝ DRÉN,
PERIODA MĚŘENÍ – 2 MIN) ..........................................................................................................................36
EXPERIMENT (PLNÁ ČÁRA) A NUMERICKÉ ŘEŠENÍ (PŘERUŠOVANÁ ČÁRA) ......................................................36
MODEL JEZU PŘED ZATÍŽENÍM PRŮTOKEM VODY, VYÚSŤ OZNAČENA KROUŽKEM ...........................................37
ZÁVISLOST ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G NA HLOUBCE PONOŘENÍ MĚŘICÍCH ELEKTROD PRO DANOU
KONCENTRACI ROZTOKU NACL ...................................................................................................................38
PRŮBĚH ELEKTRICKÉHO POLE PŘI DVOUELEKTRODOVÉM USPOŘÁDÁNÍ EXPERIMENTU PŘI NEDEFORMOVANÉ
HLADINĚ, (A) PŘI MINIMU VLNY, (B) PŘI MAXIMU VLNY .................................................................................38
DETAIL MĚŘICÍ ČÁSTI ELEKTRODY OBR.25 MĚŘICÍCH ELEKTRODY ..............................................................39
KALIBRAČNÍ KŘIVKY (G = F(C)) JEDNOTLIVÝCH ELEKTROD SESTROJENY Z DAT .............................................40
DIAGNOSTICKÉ OKNO PRO TESTOVÁNÍ ZÁKLADNÍCH FUNKCÍ MODULŮ PŘÍSTROJE .........................................42
UŽIVATELSKÉ OKNO EXPERIMENTÁLNÍ ČÁSTI PROGRAMU S MOŽNOSTÍ ULOŽENÍ DAT DO SOUBORU DATA.DAT .42
SCHÉMA MĚŘENÍ ŠÍŘENÍ ZNEČISTĚNÍ METODOU EIS NA FYZIKÁLNÍM MODELU TOKU OSTRAVICE (ML = 50)....43
ELEKTRODY VE VÝCHOZÍ POZICI PONOŘENÉ 1CM POD HLADINU A DETAIL DÁVKOVÁNÍ ROZTOKU DO ÚSTÍ
VÝPUSTI .....................................................................................................................................................43
GRAFICKÁ INTERPRETACE TAB.113. VODOROVNÁ OSA – STANIČENÍ X, SVISLÁ OSA – STANIČENÍ Y, GRADIENTNÍ
STUPNICE –% Z PŮVODNÍ KONCENTRACE, VÝŘEZ SITUACE JEZU S UMÍSTĚNOU MAPOU ŠÍŘENÍ ZNEČISTĚNÍ .....45
A MRAK TVOŘENÝ DÁVKOU POTRAVINÁŘSKÉ MODŘI .....................................................................................45
VÝSEKOVÝ FYZIKÁLNÍ MODEL (ML = 10) A REÁLNÝ OBJEKT ...........................................................................45
OVĚŘOVÁNÍ NOVÉHO KONSTRUKČNÍHO USPOŘÁDÁNÍ MĚŘICÍ SONDY, KONTROLA MĚŘENÍ ZAMĚŘENÍM TVARU
VÝMOLU HROTOVÝM MĚŘIDLEM ..................................................................................................................46
HROT MĚŘICÍ ELEKTRODY, SKLADEBNÝ SYSTÉM STABILNÍCH MĚŘICÍCH ELEKTROD ........................................47
MANUÁLNÍ INSTALACE MĚŘICÍCH ELEKTROD DO ZEMINY ..............................................................................48
HRÁZ TŘETÍ Z KASKÁDY VODNÍCH NÁDRŽÍ BLÍZKO KOBĚŘIC U BRNA ...............................................................49
ZEMNÍ HRÁZ VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE – TŘETÍ NÁDRŽ ZVANÁ BEZEDNÍK III.................................................52
SCHÉMA MONITOROVANÉ HRÁZE S VYZNAČENÍM MĚŘICÍCH ELEKTROD .........................................................52
SCHÉMATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ DETAILU MONITOROVANÉHO ÚSEKU HRÁZE .......................................................52
DETAIL VERTIKÁLNÍHO DĚLENÍ SONDY (JEDNA SONDA SE SKLÁDÁ ZE DVOU MĚŘICÍCH ELEKTROD).................53
ELEKTRICKÁ VODIVOST ZEMINY ZA RŮZNÝCH PODMÍNEK (HLOUBKA 0,2 M AŽ 3,5 M; PROFIL 0_1) .................54
PŘÍKLAD VYHODNOCENÍ MONITOROVÁNÍ HRÁZE VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE ..................................................55
MONITOROVANÉ ZMĚNY VLHKOSTI VYHODNOCENÉ JAKO POMĚRNÉ ZMĚNY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI VŮČI
POČATEČNÍMU ZJIŠTĚNÉMU STAVU (VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ PROVEDENO SOFTWAREM SMS 9.2) ...................57
ODKALOVACÍ NÁDRŽ RÝZMBURK .................................................................................................................58
STABILNÍ VERTIKÁLNĚ DĚLENÉ MĚŘICÍ ELEKTRODY VE DVOUELEKTRODOVÉM ZAPOJENÍ ...............................58
INSTALACE A UMÍSTĚNÍ STABILNÍHO ELEKTRODOVÉHO SYSTÉMU V ODKALOVACÍ NÁDRŽI RÝZMBURK .............59
POSTUPNÉ DOSEDÁNÍ 6M MĚŘICÍCH ELEKTROD NA PEVNÉ DNO ODKALOVACÍ NÁDRŽE ..................................59
VLIV VĚTRU PŘI MANIPULACI S MĚŘICÍM SYSTÉMEM NELZE ZANEDBAT ..........................................................59
97
_______________________________________________________________________________________________________________
OBR.50
OBR.51
OBR.52
OBR.53
OBR.54
OBR.55
OBR.56
OBR.53
OBR.54
OBR.55
OBR.56
OBR.57
OBR.58
OBR.59
OBR.60
OBR.61
OBR.62
OBR.63
OBR.64
OBR.65
OBR.66
OBR.67
OBR.68
OBR.69
OBR.70
OBR.71
OBR.72
UMÍSTĚNÍ ELEKTROD V ODKALOVACÍ NÁDRŽI (VLIV PROSTŘEDÍ)...................................................................60
PŘÍKLADY ZJIŠTĚNÉHO KALU V RŮZNÝCH MÍSTECH NÁDRŽE A V RŮZNÝCH ROČNÍCH OBDOBÍCH .....................60
MOBILNÍ SYSTÉM MĚŘICÍCH ELEKTROD .......................................................................................................61
OVĚŘENÍ ÚROVNĚ ROZHRANÍ DVĚMA DALŠÍMI NEZÁVISLÝMI METODAMI ........................................................62
SÍŤ MĚŘENÝCH A VYTYČOVACÍCH BODŮ – ODKALOVACÍ NÁDRŽ .....................................................................62
OVĚŘENÍ MOBILNÍ A STABILNÍ SONDY...........................................................................................................62
SROVNÁNÍ MĚŘENÍ STABILNÍ A MOBILNÍ SONDOU ..........................................................................................63
VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ STABILNÍ SONDOU DNECH 15.10.2006, 27.10.2006 A 15.3.2007..............................64
MĚŘENÍ MOBILNÍ SONDOU DNE 15.3.2007 V PROFILU 1ODKALOVACÍ NÁDRŽE...............................................65
VÝSLEDKY MĚŘENÍ Z 27.10.2006 A 15.3.2007.............................................................................................65
SITUACE MĚŘICÍCH MÍST V BASILEJI ............................................................................................................66
MĚŘENÍ VOLNÉ HLADINY VODY V PŘÍRODNÍM ŽLABU ....................................................................................67
MĚŘICÍ SONDY V MÍSTĚ 1............................................................................................................................67
MĚŘICÍ SONDY V MÍSTĚ 2............................................................................................................................68
SIMULACE PŘÍVALOVÉ VLNY V MÍSTĚ 2 S DETAILEM POVRCHOVÉ VRSTVY ......................................................69
BLOKOVÉ SCHÉMA PŘÍSTROJE Z-METR 2A ................................................................................................71
ARCHITEKTURA JÁDRA DSC MC56F8145 ..................................................................................................74
ARCHITEKTURA MCU EZ80 ACCLAIM .........................................................................................................76
ARCHITEKTURA OPERAČNÍHO SYSTÉMU RZK...............................................................................................77
ARCHITEKTURA ZTP ..................................................................................................................................77
ARCHITEKTURA CF KARTY ..........................................................................................................................78
ARCHITEKTURA GPRS MODEMU SIEMENS TC63 .........................................................................................79
DIALOGOVÉ OKNO „SERVICE“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7..............................................................................80
DIALOGOVÉ OKNO „MEASURE“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7 ...........................................................................81
DIALOGOVÉ OKNO „SELECT“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7 ...............................................................................81
DIALOGOVÉ OKNO „CALIB“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7 .................................................................................82
DIALOGOVÉ OKNO „SORTING“ PROGRAMU Z-SCAN V1.7 .............................................................................82
11 Seznam tabulek
TAB.01
TAB.02
SCHÉMA KLASIFIKACE ŘÁDŮ INOVACE (Z NÁVRHU PROJEKTU)........................................................................9
PŘEDPOKLÁDANÝ ROZPOČET PROJEKTU (ČÁSTKY V CELÝCH TISÍCÍCH KČ) ..................CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ
DEFINOVÁNA.
TAB.03
ROZPOČET PROJEKTU ZE DNE 3.12.2006 (ČÁSTKY V CELÝCH TISÍCÍCH KČ) .................CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ
DEFINOVÁNA.
TAB.04
PŘEDPOKLÁDANÉ NÁKLADY NA ŘEŠENÍ PROJEKTU V ROCE 2007 ..........CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ DEFINOVÁNA.
TAB.05
SCHVÁLENÝ ROZPOČET PROJEKTU (ČÁSTKY V CELÝCH TISÍCÍCH KČ) ....CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ DEFINOVÁNA.
TAB.06
ROZPOČET PROJEKTU OE240 V POLOŽKÁCH ŘEŠITELE........................CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ DEFINOVÁNA.
TAB.07
ROZPOČET PROJEKTU OE240 V POLOŽKÁCH (ČÁSTKY V CELÝCH TISÍCÍCH KČ)............CHYBA! ZÁLOŽKA NENÍ
DEFINOVÁNA.
TAB.08
PARAMETRY PŘÍSTROJŮ Z-METR 1 A Z-METR 2.............................................................................................30
TAB.09
MĚŘENÉ HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G [μS] PŘI KALIBRACI SOND .....................................................40
TAB.10
HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G [μS] PO ODEČTU ELEKTRICKÉ VODIVOSTI POZADÍ (VODA)...................40
TAB.11
PŘEVODNÍ KONSTANTY JEDNOTLIVÝCH ELEKTROD .......................................................................................41
TAB.12
PRŮMĚRNÉ HODNOTY IMPEDANCE VODY .....................................................................................................44
TAB.13
PRŮMĚRNÉ HODNOTY ELEKTRICKÉ VODIVOSTI G[μS] PO ODEČTENÍ VODIVOSTI POZADÍ Z TAB.12................44
TAB.14
ZBYTKOVÁ KONCENTRACE V %. C=0,5 % BRÁNA JAKO 100%.......................................................................44
TAB.15
ZÁKLADNÍ PARAMETRY VODNÍ NÁDRŽE KOBEŘICE........................................................................................50
TAB.16
KLIMATICKÉ POMĚRY – VODNÍ NÁDRŽ KOBEŘICE .........................................................................................50
TAB.17
M-DENNÍ PRŮTOKY QMD [L/S] .....................................................................................................................51
TAB.18
N-LETÉ PRŮTOKY QN [M3/S], TŘ.III. ............................................................................................................51
TAB.19
MĚŘENÍ ROZHRANÍ VODA – KAL DVĚMA NEZÁVISLÝMI METODAMI .................................................................63
TAB.20
PŘÍKLAD VYHODNOCENÝCH VELIČIN ...........................................................................................................64
TAB.21
VYHODNOCENÁ MĚŘENÍ METODOU EIS – MOBILNÍ SONDA, PROFIL 1............................................................64
98
_______________________________________________________________________________________________________________
RNDr. Lubomír Procházka
statutární zástupce
GEOtestu Brno, a.s.
Prof. Ing. Jan Šulc, CSc.
vedoucí ÚVST
Ing. Jiří Pavlík, CSc.
řešitel projektu OE240
Ing. Jana Pařílková, CSc.
spoluřešitelka projektu OE240
V Brně, 15.1.2008
99