Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54308 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА ECOLOGICAL BIOPHYSICS ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА ACOUSTICAL METHOD FOR ESIMATING WATER BED BIOLOGICAL CONTAMINATION LEVEL АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ УРОВНЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДНА ВОДОЕМА Лисютин В А Lisyutin V A vlisiutin@mail.ru Ластовенко О Р Lastovenko O R Петренко Н В Petrenko N V Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru 25 06 2018 25 06 2018 3 2 433 440 20 06 2018 20 06 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54308/view

Наличие газовых пузырьков в дне мелководных морских и пресноводных водоемов существенно снижает скорость звука. Количество газа в дне зависит от микробиологической активности, и поэтому уровень загрязнения является индикатором экологического баланса. В работе предлагается контролировать уровень загрязнения дна методом измерения коэффициента отражения звука или измерения входного импеданса дна. Вычисляются частотно-угловые зависимости коэффициента отражения и частотные зависимости входного импеданса дна. Показывается, что принципиальным моментом верной интерпретации результатов является учет межгранулярного трения и дисперсии скорости звука в морских осадках.

The presence of gas bubbles in the bottom of shallow marine and freshwater reservoirs significantly reduces the speed of sound. The amount of gas in the bottom depends on microbiological activity, and therefore pollution level is an indicator of the ecological balance. It is proposed to control the level of bottom contamination by measuring sound reflection coefficient or measuring the input bottom impedance. The frequency-angular reflection coefficient dependences and frequency dependences of the input bottom impedance are calculated. It is shown that the principal point of the results correct interpretation is the inclusion of intergranular friction and sound velocity dispersion in marine sediments.

 морские осадки дисперсия фазовой скорости межгранулярное трение газонасыщенные осадки коэффициент затухания коэффициент отражения импеданс дна marine sediments phase-velocity dispersion intergranular friction gas-saturated sediments rate of decay reflection coefficient bottom impedance

Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. New York: Springer, 2012. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. New York: Springer, 2012. Jackson D.R., Richardson M.D. High-Frequency Seafloor Acoustics. New York: Springer, 2007. Jackson D.R., Richardson M.D. High-Frequency Seafloor Acoustics. New York: Springer, 2007. Schock S.G. A Method for estimating the physical and acoustic properties of the sea bed using chirp sonar data. IEEE J. of Ocean. Eng., 2004, vol. 29, no. 4, pp. 1200-1217. Schock S.G. A Method for estimating the physical and acoustic properties of the sea bed using chirp sonar data. IEEE J. of Ocean. Eng., 2004, vol. 29, no. 4, pp. 1200-1217. Комиссарова Н.Н., Фурдуев А.В. Акустический метод измерения газосодержания в донных осадках. Акуст. журн., 2004, т. 50, № 5, с. 666 -670. [Komissarova N.N., Furduev A.V. Acoustic method of measuring the gas content in bottom sediments. Acust. journal, 2004, vol. 50, no. 5, pp. 666-670. (In Russ.)] Komissarova N.N., Furduev A.V. Akusticheskiy metod izmereniya gazosoderzhaniya v donnyh osadkah. Akust. zhurn., 2004, t. 50, № 5, s. 666 -670. [Komissarova N.N., Furduev A.V. Acoustic method of measuring the gas content in bottom sediments. Acust. journal, 2004, vol. 50, no. 5, pp. 666-670. (In Russ.)] Chotiros N. P., Lyons A. P., Osler J., Pace N. G. Normal incidence reflection loss from a sandy sediment. J. Acoust. Soc. Am., 2002, vol. 112, no. 5, pp. 1831-1841. Chotiros N. P., Lyons A. P., Osler J., Pace N. G. Normal incidence reflection loss from a sandy sediment. J. Acoust. Soc. Am., 2002, vol. 112, no. 5, pp. 1831-1841. Лисютин В.А., Ластовенко О.Р., Ярошенко А.А., Сравнение дисперсионно-диссипативных характеристик мод в волноводе Пекериса в случае жидкого и пористого дна. Доклады IXX школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских. М: ГЕОС, 2018, с. 120-124. [Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A. Dispersion-dissipative characteristics comparison of modes in the Pekeris waveguide in the case of a liquid and porous bottom. Reports of the IXX School Seminar. acad. L.M. Brekhovsky. M: GEOS, 2018, pp.120-124. (In Russ.)] Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A., Sravnenie dispersionno-dissipativnyh harakteristik mod v volnovode Pekerisa v sluchae zhidkogo i poristogo dna. Doklady IXX shkoly-seminara im. akad. L.M. Brehovskih. M: GEOS, 2018, s. 120-124. [Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A. Dispersion-dissipative characteristics comparison of modes in the Pekeris waveguide in the case of a liquid and porous bottom. Reports of the IXX School Seminar. acad. L.M. Brekhovsky. M: GEOS, 2018, pp.120-124. (In Russ.)] Лисютин В.А. Ластовенко О.Р. Ярошенко А.А. Решение обобщенного уравнения Навье-Стокса для микронеоднородной двухфазной среды. Прикладные задачи математики: материалы XХV междунар. научн.-техн. конф. Севастополь, 18-22 сентября 2017, г. Севастоп. гос. ун-т., Севастополь, 2017, с. 222. [Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A. A. Solution of the generalized Navier-Stokes equation for a micro-inhomogeneous two-phase medium. Applied Mathematics Problems: Materials XXV International. scientific-techn. Conf. Sevastopol, September 18-22, 2017. Sevastopol state university. Sevastopol, 2017, p. 222. (In Russ.)] Lisyutin V.A. Lastovenko O.R. Yaroshenko A.A. Reshenie obobschennogo uravneniya Nav'e-Stoksa dlya mikroneodnorodnoy dvuhfaznoy sredy. Prikladnye zadachi matematiki: materialy XHV mezhdunar. nauchn.-tehn. konf. Sevastopol', 18-22 sentyabrya 2017, g. Sevastop. gos. un-t., Sevastopol', 2017, s. 222. [Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A. A. Solution of the generalized Navier-Stokes equation for a micro-inhomogeneous two-phase medium. Applied Mathematics Problems: Materials XXV International. scientific-techn. Conf. Sevastopol, September 18-22, 2017. Sevastopol state university. Sevastopol, 2017, p. 222. (In Russ.)] Лисютин В.А. О акустических характеристиках морских осадков. Подключение течений к GS теории межгранулярного трения. Доклады IXX школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских. М: ГЕОС., 2018, с. 156-160. [Lisyutin V.A. On the acoustic characteristics of marine sediments. Connection of flows to the GS theory of intergranular friction. Reports of IXX School-Seminar named after acad. L.M. Brekhovskih, M: GEOS. 2018, pp. 156-160. (In Russ.)] Lisyutin V.A. O akusticheskih harakteristikah morskih osadkov. Podklyuchenie techeniy k GS teorii mezhgranulyarnogo treniya. Doklady IXX shkoly-seminara im. akad. L.M. Brehovskih. M: GEOS., 2018, s. 156-160. [Lisyutin V.A. On the acoustic characteristics of marine sediments. Connection of flows to the GS theory of intergranular friction. Reports of IXX School-Seminar named after acad. L.M. Brekhovskih, M: GEOS. 2018, pp. 156-160. (In Russ.)] Бреховских Л.М. Годин О.А. Акустика неоднородных сред. В 2 т. Т. 1. Основы теории отражения и распространения звука, М.: Наука, 2007, 442 с. [Brekhovskikh L.M., Godin O.A. Acoustics of inhomogeneous media. In 2 volumes. vol. 1. Fundamentals of the theory of sound reflection and propagation, Moscow: Nauka, 2007, 442 p. (In Russ.)] Brehovskih L.M. Godin O.A. Akustika neodnorodnyh sred. V 2 t. T. 1. Osnovy teorii otrazheniya i rasprostraneniya zvuka, M.: Nauka, 2007, 442 s. [Brekhovskikh L.M., Godin O.A. Acoustics of inhomogeneous media. In 2 volumes. vol. 1. Fundamentals of the theory of sound reflection and propagation, Moscow: Nauka, 2007, 442 p. (In Russ.)] Buckingham M.J. On pore-fluid viscosity and the wave properties of saturated granular materials including marine sediments. J. Acoust. Soc. Am., 2007, vol. 122, no. 3, pp. 1486-1501. Buckingham M.J. On pore-fluid viscosity and the wave properties of saturated granular materials including marine sediments. J. Acoust. Soc. Am., 2007, vol. 122, no. 3, pp. 1486-1501.