Вода в пещере – прорыв!

Вода в пещере

В феврале 2019 проекту ЗУРСГС «Вода в пещерах Материнского блока «Подолянка» исполнилось 10 лет.
За десять лет мы создали и отработали методику контроля колебания уровня воды в пещерах Приднестровского Подолья.

В результате этого проекта мы получили ответы на многие вопросы.
Мы разобрались с механикой процесса колебания нижнего водоносного горизонта в гипсовых блоках.
И как следствие научились предсказывать подъем и падение воды в пещерах.
Казалось бы, эти результаты исчерпали сам проект и первоначальная цель достигнута.

Но получая новые данные и систематизируя результаты, стало понятно, что проект следует расширять и совершенствовать.
Главная проблема, которую предстояло решить — это точность и отсутствие возможности производить постоянные замеры с четкими временными интервалами.

Мы давно мечтали о каком-то дивном приборе, который мог бы самостоятельно производить замеры. При этом прибор должен иметь маленький размер и вес, прост в обслуживании, и при всех этих требованиях иметь продолжительную жизнеспособность в подземной среде.

Применение современных технологий дали бы возможность получить намного больше информации для размышлений, чем просто схематические графики колебания воды в пещерах.
Ведь пещеры — это не только агрессивная среда. Под землей есть свои плюсы, отсутствие каких либо помех, относительно постоянная температура и стабильная влажность, а ведь это залог хорошей работы электроники, точные замеры и сбор данных, с минимальными шумами и помехами.

Идеи, эксперименты!
Пролетали годы.
В 2018 году надежный свет в конце туннеля все же появился.

Прорыв!

«Если долго мучится, точно что-то получится».
Путем проб и ошибок стало понятно, что производить точные замеры воды лучше всего с помощью ультразвукового сигнала.
После экспериментов, львовский изобретатель и конструктор Константин Мартынюк-Лотоцкий, изобрел и сконструировал новый прибор. Сам написал к нему программное обеспечение.

Эта «глазастая» чудо коробочка, способна не только полностью заменить ручной труд, сделав замеры совершенными, но и открыла новые возможности для исследований.

Первый эксперимент.
Испытание производились в обычном колодце. Прибор показал хорошие обнадеживающие результаты.

Второй эксперимент.
В пещере «Оптимистическая» эксперимент длился 37 дней на озере «Балатон» район «Свежая вода».

Автономная работа показала, что прибор собрал четкие данные по колебаниям воды в пещере. График детального подъема воды за 37 дней составил 3 см. и полностью совпал с нашими замерами мерными лентами, что в свою очередь подтверждает правильность показаний прибора.
Но в этих двух методах замеров воды была существенная разница. Прибор самостоятельно замерял и записывал уровень воды каждые шесть часов, а график, составленный на основании этих данных, получился очень впечатляющий.
После этих экспериментов мы считаем, что прибор полностью справился с поставленной задачей и заслуживает право на дальнейшую жизнь.
В средине февраля экспериментальный прибор мы установили на постоянное место над озером — сифоном «Источник Юзя» в новом районе «Снежный».
Это место подходит лучше всего учитывая тот факт что вода будет подниматься на несколько метров вверх, а обслуживать прибор будет легко при любом уровне.
Также экспериментальным путем решили, что практичней всего подвесить прибор над водой на перфорированную оцинкованную монтажную ленту. Такая лента дает возможность легко устанавливать и перемещать прибор в вертикальной и горизонтальной плоскости с точностью до пары миллиметров.
Результаты полученные из этой маленькой коробочки начали поднимать все больше и больше вопросов!
В результате первого подземного эксперимента прибор дал два графика.

1 — Уровень подъема воды.

2 — Работа источника питания.

Проанализировав график подъема воды, мы впервые обратили внимание на тот факт, что вода поднимается «волнообразным» способом.
Подъем, небольшой спад и опять подъем.

В будущем, предстоит понять это такой способ подъема воды или это просто случайность.
Если это повторяющиеся «приливы», то, на каком этапе, и с какой периодичностью процесс подъема воды происходит «волнообразным» способом.
Вполне возможно, что это имеет какую-то закономерность и прямую зависимость от каких-то факторов.
Для проверки этого нового вопроса, временной интервал замеров прибора стоит существенно уменьшить. Я думаю, для начала до 30 минут, а позже, если «приливы» окажутся закономерным явлением, возможно временной интервал придется сократить до нескольких минут.

Чтоб получить ответы на эти интригующие вопросы мы решили существенно расширить проект и еще усовершенствовать сам прибор.
В это время собирается новая модель прибора, которая будет параллельно производить точные замеры температуры воды и влажности воздуха. Впоследствии количество приборов увеличится и ареал их «обитания» растянется по разным районам огромного лабиринта пещеры «Оптимистическая».

В ближайшее время на поверхности на спелеобазе «Пещера Оптимистическая» мы установим стандартную метеостанцию, которая будет собирать, и записывать информацию об осадках выпадающих непосредственно над территорией пещеры «Оптимистическая».

Совмещение результатов графиков осадков и колебания воды в пещерах дадут представление о времени прохождения воды с поверхности через вскрышные породы в саму подземную полость. Можно будет более детально понять как работают «клапаны» сброса верховодок («подшкурных» вод) в нижние слои расположенные над подземными полостями.

В будущем анализируя информацию с подземных датчиков, данных об поверхностных осадках и графиков подъема и падения уровня вод в пещерах, мы сделаем правильные выводы, и сможем получить долгожданные ответы на самые главные вопросы обновленного проекта.

1 — Когда начнется и какая будет продолжительность очередного подъема или спада воды в озерах и водопроявлениях в пещерах Приднестровского Подолья.
2 — Какой продолжительности будет интервал относительного «спокойствия» максимальных и минимальных уровней подземных вод.
3 – Результаты двух первых пунктов «распахнут дверь» в мир подземных конденсатных процессов происходящих в гипсовых пещерах, со всеми вытекающими из этого последствиями. Вторичные образования, миграции рукокрылых и многое другое. Но это уже совсем другая история…….

Характеристики экспериментального прибора:

Назначение – замер колебаний воды. (Следующий прототип будет производить параллельно замеры температуры воды и влажности воздуха)
Способ замера – ультразвук
Луч — прибор производит замер лучом шириной в 15 градусов. Поэтому никаких препятствий в этом диапазоне не должно быть.
Размеры прибора — примерно как пачка сигарет.
Питание — один элемент 18650 с продолжительностью работ примерно три месяца. Есть возможностью увеличения непрерывного срока работы в зависимости от источника питания.
Точность замера — от 0,01 мм. (В экспериментальном приборе установлено 1 мм)
Диапазон замеров — от 15 сантиметров до 4 метров.
Интервал — прибор может замерять и записывать уровень воды каждую минуту. В нашем случаи, он производит и записывает замер раз в шесть часов. (Можно установить любой временной интервал).
Способ записи данных — внутренняя память. Следующие приборы для удобства считывания информации будут писать на микро SD.
Герметичность — экспериментальная конструкция полностью герметична. Но она не рассчитана на длительное погружение в воду. (При желании это можно исправить)

Огромное спасибо всем кто участвует и помогает в реализации столь непростого проекта.
Без Вас его бы просто не существовало!
Только вместе можно увидеть, как тайное становится явным.

Маркович Богдан
Львовский спелеоклуб «Циклоп»
г. Черновцы