Povzetek
Problem pretoka in sedimentov je eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na dispečersko delovanje in življenjsko dobo projekta Tri soteske (TGP). Za raziskovanje problemov pretoka in sedimentov v projektu TGP med njegovo demonstracijo, načrtovanjem, projektiranjem, gradnjo in obratovanjem je bilo uporabljenih veliko pristopov, pridobljenih pa je bilo veliko pomembnih rezultatov. Da bi razumeli napredek meritev pretoka in sedimentov v kitajskih reprezentativnih projektih ter izkušnje z opazovanjem sedimentov v super velikih rezervoarjih, je v tem članku predstavljeno predvsem merjenje pretoka in sedimentov v TGP. Vključuje splošno stanje TGP, porazdelitev omrežja hidroloških postaj, merilne faktorje, novo merilno tehnologijo ter spremembe sedimentov v rezervoarju in dolvodno po zajezitvi TGP. Rezultati meritev sedimentov kažejo, da je osnovno stanje problemov sedimentov dobro in da se ti problemi s sedimenti verjetno sčasoma kopičijo, razvijajo in spreminjajo, zato jim je treba posvečati stalno pozornost.
1 UVOD
Projekt Tri soteske (TGP) je največji projekt varstva vode in hidroenergije na svetu. Jez se nahaja v Sandoupingu v mestu Yichang v provinci Hubei, ki je ločnica med srednjim in gorvodnim tokom reke Jangce. Nadzoruje porečje velikosti 1 milijona km2, povprečna letna količina odtoka pa doseže 451.000 milijonov m3. Z zmogljivostjo zadrževanja poplavne vode 22,15 milijarde kubičnih metrov ima projekt pomembno vlogo pri nadzoru poplav v porečju reke Jangce. Z normalno gladino zajezitve 175 m je skupna zmogljivost zadrževanja akumulacijskega jezera 39.300, od tega je 22.150 milijonov m3 zmogljivosti za nadzor poplav. Razvoj TGP se osredotoča na preprečevanje poplav, proizvodnjo energije in koristi za vodni promet. Izboljšal bo tudi ekološko okolje. V tem obdobju so bile dosežene celovite koristi na področju nadzora poplav, plovbe, proizvodnje energije in izkoriščanja vodnih virov.
Kot ključni del sistema za nadzor poplav v srednjem in spodnjem toku reke Jangce, jez nadzoruje 96 % dotoka v reko Jingjiang, ki je med poplavami najnevarnejši rečni odsek, in več kot dve tretjini dotoka v Wuhan. Jez ima nepogrešljivo vlogo pri blaženju poplav in zmanjševanju obsežnih poplav v zgornjem toku reke Jangce. Do konca avgusta je jez v poplavnih obdobjih zadržal 180 milijard kubičnih metrov vode. V letih 2010 in 2012 je zabeležil dotok več kot 70.000 kubičnih metrov na sekundo, vrhove poplav pa je zmanjšal za približno 40 %, kar je močno zmanjšalo pritisk na nadzor poplav na območjih nižje v toku. V sušnih obdobjih so se pretoki povečali na več kot 5500 kubičnih metrov na sekundo, kar zagotavlja več kot 20 milijard kubičnih metrov vode na leto za srednji in spodnji tok reke Jangce.
Prototipno opazovanje je bilo izvedeno za raziskave sedimentov, gradnjo in delovanje TGP v različnih obdobjih. Prototipne meritve so bile uporabljene za analizo sprememb v odtoku in obremenitvi s sedimenti v glavnem kanalu reke Jangce, pa tudi za spremembe in razvoj struge. Razporeditev lokacij je prikazana na sliki 1. Trenutni rezultati opazovanja so v osnovi skladni s fazo študije izvedljivosti (Lu & Huang, 2013), vendar je zaradi zmanjšanja sedimentov gorvodno in izgradnje kaskadnih rezervoarjev na reki Jinsha po devetdesetih letih prejšnjega stoletja sedimentacija v akumulacijskem jezeru Tri soteske (TGR) veliko manjša kot prej, kar ima za posledico večjo intenzivnost in oddaljenost erozije struge dolvodno od TGP.
2 NAČRTOVANJE IN MERILNI SISTEM HIDROLOŠKEGA OMREŽJA
Za zbiranje osnovnih podatkov in zagotavljanje storitev za gradnjo porečij je Komisija za vodne vire Changjiang od petdesetih let prejšnjega stoletja postopoma vzpostavila veliko število hidroloških postaj vzdolž glavnega toka in pritokov reke Jangce. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila v osnovi oblikovana celovita mreža hidroloških postaj in mreža za spremljanje sedimentov. Vključuje 118 hidroloških postaj in več kot 350 merilnih postaj. Poleg tega je bilo opravljenih veliko rečnih raziskav in analiz sedimentov. Hidrološki in sedimentni opazovalni podatki preteklih desetletij za več generacij so zagotovili znanstveno podlago za demonstracijo, načrtovanje, gradnjo in delovanje TGP.
Prototipno opazovanje je bilo izvedeno za raziskave sedimentov, gradnjo in delovanje rezervoarja TGR v različnih obdobjih. Po začetku shranjevanja v akumulacijskem jezeru leta 2003 so se težave s sedimenti pojavile tako v zgornjem kot spodnjem toku, prototipno opazovanje in ustrezne raziskave sedimentov pa so bile izvedene neposredno za delovanje rezervoarja TGP. Cilj opazovanja vključuje naslednje vidike: obvladovanje osnovnih podatkov o stanju naravnega korita pred popolno zajezitvijo; priprava referenc za odločitev o načrtu postavljanja zajezitve; spremljanje sprememb erozije in odlaganja v realnem času tako v zgornjem kot spodnjem toku po zajezitvi ter odkrivanje težav, da se pravočasno sprejmejo protiukrepi; potrditev uporabljene simulacijske tehnologije in povečanje verodostojnosti napovedovanja sedimentov v rezervoarju TGP.
Prototipno območje opazovanja hidroloških sedimentov vključuje območje akumulacijskega jezera, lokacijo jezu in spodnji tok. Od leta 1949 se je na podlagi dolgoletnih meritev sedimentov, opazovanja kanalov ter raziskovanja in raziskav zbralo veliko prototipnih opazovalnih podatkov in analiznih rezultatov, kar je zadostilo potrebam načrtovanja, projektiranja in znanstvenih raziskav v fazi opredelitve. Gradbena faza je vmesna faza, ki sledi profazi, skupno obdobje gradnje pa je 17 let, zato je treba nenehno opazovati spremembe odtoka, sedimentov in robnih pogojev. To ne zagotavlja le podlage za projektiranje, znanstvene raziskave, gradnjo in obratovanje, temveč tudi za validacijo in optimizacijo projektiranja in regulacije.
Spremljevalni dejavniki vključujejo predvsem hidrologijo, sedimente in teren struge. Raziskava terena struge je namenjena predvsem ugotavljanju pravilnosti razvoja struge v surovem stanju, odlaganja sedimentov ob akumulacijskem jezeru, erozije dolvodno in razvoja ključnih odsekov po zajezitvi TGP.
2 NAČRTOVANJE IN MERILNI SISTEM HIDROLOŠKEGA OMREŽJA
Za zbiranje osnovnih podatkov in zagotavljanje storitev za gradnjo porečij je Komisija za vodne vire Changjiang od petdesetih let prejšnjega stoletja postopoma vzpostavila veliko število hidroloških postaj vzdolž glavnega toka in pritokov reke Jangce. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila v osnovi oblikovana celovita mreža hidroloških postaj in mreža za spremljanje sedimentov. Vključuje 118 hidroloških postaj in več kot 350 merilnih postaj. Poleg tega je bilo opravljenih veliko rečnih raziskav in analiz sedimentov. Hidrološki in sedimentni opazovalni podatki preteklih desetletij za več generacij so zagotovili znanstveno podlago za demonstracijo, načrtovanje, gradnjo in delovanje TGP.
Prototipno opazovanje je bilo izvedeno za raziskave sedimentov, gradnjo in delovanje rezervoarja TGR v različnih obdobjih. Po začetku shranjevanja v akumulacijskem jezeru leta 2003 so se težave s sedimenti pojavile tako v zgornjem kot spodnjem toku, prototipno opazovanje in ustrezne raziskave sedimentov pa so bile izvedene neposredno za delovanje rezervoarja TGP. Cilj opazovanja vključuje naslednje vidike: obvladovanje osnovnih podatkov o stanju naravnega korita pred popolno zajezitvijo; priprava referenc za odločitev o načrtu postavljanja zajezitve; spremljanje sprememb erozije in odlaganja v realnem času tako v zgornjem kot spodnjem toku po zajezitvi ter odkrivanje težav, da se pravočasno sprejmejo protiukrepi; potrditev uporabljene simulacijske tehnologije in povečanje verodostojnosti napovedovanja sedimentov v rezervoarju TGP.
Prototipno območje opazovanja hidroloških sedimentov vključuje območje akumulacijskega jezera, lokacijo jezu in spodnji tok. Od leta 1949 se je na podlagi dolgoletnih meritev sedimentov, opazovanja kanalov ter raziskovanja in raziskav zbralo veliko prototipnih opazovalnih podatkov in analiznih rezultatov, kar je zadostilo potrebam načrtovanja, projektiranja in znanstvenih raziskav v fazi opredelitve. Gradbena faza je vmesna faza, ki sledi profazi, skupno obdobje gradnje pa je 17 let, zato je treba nenehno opazovati spremembe odtoka, sedimentov in robnih pogojev. To ne zagotavlja le podlage za projektiranje, znanstvene raziskave, gradnjo in obratovanje, temveč tudi za validacijo in optimizacijo projektiranja in regulacije.
Spremljevalni dejavniki vključujejo predvsem hidrologijo, sedimente in teren struge. Raziskava terena struge je namenjena predvsem ugotavljanju pravilnosti razvoja struge v surovem stanju, odlaganja sedimentov ob akumulacijskem jezeru, erozije dolvodno in razvoja ključnih odsekov po zajezitvi TGP.
Radarski senzor hitrosti pretoka vode za scenarije, kot so jezovi, odprti kanali in podzemna cevovodna omrežja, lahko spremlja podatke v realnem času
Čas objave: 4. november 2024