Prof. Jadwiga Jarzyna, kierownik Katedry Geofizyki Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH w rozmowie z PAP wyjaśnia, że wały najczęściej są konstrukcjami ziemnymi i nieinwazyjne badania geofizyczne są znakomitym narzędziem do pozyskania informacji o ich stanie w sposób ciągły, szybki i stosunkowo tani. Badania geotechniczne mają charakter punktowy. Polegają na wywierceniu otworu, pobraniu próbek gruntu i skał przypowierzchniowych, a następnie poddaniu ich badaniom lub też na wykonaniu sondowania geotechnicznego w zadanym miejscu. Takie podejście pozwala stwierdzić, czy w określonym miejscu skała lub grunt jest np. nasiąknięta wodą, czy materiał jest zwarty albo czy jest mocno porowaty. Zdaniem badaczki, jest to badanie skuteczne, ale przeprowadzane w odległościach zbyt dużych od siebie, pozwala na przeoczenie nieprawidłowości w strukturze wałów. "Na przykład na 5 km odcinku wałów otwory wiercone są co kilometr. Może tak być, że akurat w badanym miejscu wał jest mocny, ale zaraz obok - pojawiają się nieszczelności, które prowadzą do podsiąkania wody, potem do przecieków" - mówi prof. Jarzyna.

Jej zdaniem badania budowy wałów byłyby znacznie skuteczniejsze, jeśli przed ekspertyzami geotechnicznymi przeprowadzano by pomiary metodami geofizycznymi. Do takich metod należą m.in. badania za pomocą georadaru, badania sejsmiczne oraz geoelektryczne. "Metody geofizyczne pozwalają na ciągły monitoring wału przeciwpowodziowego i jego podłoża. Oznacza to, że pomiary są robione nie w określonych punktach, ale wzdłuż linii pomiarowych o zadanej długości" - mówi badaczka. Dzięki takim pracom można wstępnie ustalić stan wałów i wskazać miejsca, w których mogłyby być konieczne dodatkowe wzmocnienia.

Metody geofizyczne umożliwiają rozpoznanie w warunkach in situ, na miejscu pomiaru, różnych parametrów fizycznych skał, np. oporności, gęstości objętościowej, prędkości fal sprężystych, prędkości fali elektromagnetycznej. Właściwości fizyczne skał (podłoża i materiału, z którego zrobiony jest wał) są inne, kiedy są one suche czy wilgotne albo kiedy są puste przestrzenie świadczące o nieszczelnościach, albo pustki są wypełnione wodą. Zdaniem prof. Jarzyny, warto wykorzystać metody geofizyczne, aby było możliwe utworzenie profilu struktury wału i wiadomo było, w których miejscach wał wykazuje inne własności świadczące o zmianie jego struktury. Dzięki temu wiadomo, w jakim miejscu wał jest zagrożony i gdzie warto wywiercić otwór do badań geotechnicznych.

Jak wyjaśnia prof. Jarzyna, w badaniu techniką georadarową przez koronę wału lub u jego podstawy przepuszcza się fale elektromagnetyczne i rejestruje się je po przejściu przez daną strukturę. Badaczka tłumaczy, że czas przejścia fal elektromagnetycznych od anteny nadawczej do odbiorczej zmienia się w zależności od zmiennych parametrów skał. Podczas badania, niejako "na żywo", na monitorze komputera można obserwować zmieniający się obraz wału. Potem wykonuje się przetwarzanie sygnału i interpretację, aby pokazać miejsca anomalne, o innych własnościach w porównaniu do stabilnej części wału.

Inna z metod geofizycznych - badania sejsmiczne - wykorzystuje własności sprężyste skał. Tutaj, jako źródło fal sprężystych stosuje się rytmicznie opadający ciężar, który wzbudza niegroźne fale sejsmiczne. W zadanych odległościach od źródła rejestruje się czas przyjścia fali i jej amplitudę. W procesie interpretacji wyznacza się prędkość fali sprężystej. Jeśli wał jest nieuszkodzony, fale rozchodzą się szybciej.

Z kolei badania geoelektryczne wykorzystują zmienne własności elektryczne skał i gruntów. Pomiary terenowe prowadzone są za pomocą układów elektrod prądowych i pomiarowych, umieszczanych w różnych częściach wałów. Mierzona jest różnica potencjałów pomiędzy elektrodami pomiarowymi. Znając natężenie prądu wprowadzonego do skał, można ustalić, gdzie wał ma anomalnie niską oporność, czyli np. nasiąka wodą i wymaga naprawy. Jak wyjaśnia prof. Jarzyna, badanie takie jest całkowicie niegroźne dla zwierząt czy roślin w obrębie badanego obszaru.

Naukowiec wyjaśniła, że każde z wymienionych badań geofizycznych mierzy inne parametry skał. Duża ilość parametrów daje wielowymiarowy obraz badanego obiektu. Najlepiej, jeśli w czasie badania wałów zastosuje się kilka spośród proponowanych metod. Najważniejsze jest jednak, aby badania geofizyczne były podstawą monitoringu stanu technicznego wałów i były wykonywane cyklicznie. Wtedy wyraźnie wzrośnie skuteczność badań geotechnicznych, nawet kiedy zastosuje się tylko jedną z metod geofizycznych. Jak zapewnia naukowiec, badania te są na tyle tanie i skuteczne, że użycie ich może się opłacić. Takie pomiary prowadzi się w wielu krajach świata.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

tot/bsz