Абстрактный
Проблема потока и наносов является одним из ключевых факторов, влияющих на диспетчерскую работу и срок службы проекта «Три ущелья» (TGP). Для исследования проблем потока и наносов TGP во время его демонстрации, планирования, проектирования, строительства и эксплуатации было использовано множество подходов, и было получено много важных результатов. Чтобы понять прогресс в измерении потока и наносов в репрезентативных проектах Китая и опыт наблюдения за наносами в сверхбольших водохранилищах, в данной статье в основном представлены измерения потока и наносов TGP. Она включает в себя общее состояние TGP, распределение сети гидрологических станций, факторы измерения, новые технологии измерений и изменения наносов в водохранилище и ниже по течению после заполнения TGP. Результаты измерения наносов показывают, что базовая ситуация с проблемами наносов хорошая, и эти проблемы наносов, вероятно, могут накапливаться, развиваться и трансформироваться с течением времени, поэтому им следует уделять постоянное внимание.
1 ВВЕДЕНИЕ
Проект «Три ущелья» (TGP) является крупнейшим в мире проектом по водосбережению и гидроэнергетике. Плотина расположена в Саньдоупине, городе Ичан, провинции Хубэй, на водоразделе между средним и верхним течением основного русла реки Янцзы. Она контролирует водосборную площадь 1 миллион квадратных километров, а среднегодовой объем стока достигает 451 000 миллионов кубических метров. С емкостью водохранилища для предотвращения паводков в 22,15 миллиарда кубических метров проект играет важную роль в регулировании паводкового бассейна реки Янцзы. При нормальном уровне заполнения 175 метров общий объем водохранилища составляет 39 300, из которых 22 150 миллионов кубических метров приходится на противопаводковую способность. Развитие TGP сосредоточено на предотвращении наводнений, производстве электроэнергии и выгодах от транспортировки воды. Это также улучшит экологическую обстановку. За этот период были достигнуты комплексные преимущества в области борьбы с наводнениями, судоходства, производства электроэнергии и использования водных ресурсов.
Являясь ключевой частью системы борьбы с наводнениями в среднем и нижнем течении реки Янцзы, плотина TGP контролирует 96% притока в реку Цзинцзян, самый опасный участок реки во время паводков, и более двух третей притока в Ухань. TGP играет незаменимую роль в смягчении наводнений и сокращении масштабных наводнений в верховьях реки Янцзы. К концу августа плотина сдержала 180 миллиардов кубических метров воды в паводковый сезон. В 2010 и 2012 годах она наблюдала приток более 70 000 кубических метров в секунду и снижала пиковые паводки примерно на 40%, значительно ослабляя давление на борьбу с наводнениями в районах ниже по течению. В сухие сезоны сбросы увеличиваются до более чем 5500 кубических метров в секунду, обеспечивая более 20 миллиардов кубических метров воды в год для среднего и нижнего течения реки Янцзы.
Прототипное наблюдение выполняется для исследования отложений, строительства и эксплуатации TGP в различные периоды. Прототипные измерения использовались для анализа изменений стока и наносов в основном русле реки Янцзы, а также изменений и эволюции русла реки. Распределение участков показано на рисунке 1. Текущие результаты наблюдений в основном соответствуют стадии технико-экономического обоснования (Lu & Huang, 2013), но из-за сокращения наносов выше по течению и строительства каскадных водохранилищ на реке Цзиньша после 1990-х годов, седиментация в водохранилище «Три ущелья» (TGR) значительно меньше, чем прежде, что приводит к большей интенсивности и протяженности эрозии русла реки ниже по течению от TGP.
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ И СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ
Для сбора основных данных и предоставления услуг по строительству инженерных бассейнов Комиссия по водным ресурсам Чанцзян, начиная с 1950-х годов, постепенно создала большое количество гидрологических станций вдоль основного течения и притоков реки Янцзы. К 1990-м годам была в основном сформирована полная сеть гидрологических станций и сеть мониторинга донных отложений. Она включает 118 гидрологических станций и более 350 гидропостов. Кроме того, был выполнен большой объем работ по обследованию рек и анализу донных отложений. Гидрологические данные и данные наблюдений за донных отложений за последние десятилетия для нескольких поколений обеспечили научную основу для демонстрации, проектирования, строительства и эксплуатации TGP.
Опытный образец наблюдения проводится в целях исследования осадконакопления, строительства и эксплуатации TGR в различные периоды. После ввода в эксплуатацию водохранилища в 2003 году возникла проблема осадконакопления как в верхнем, так и в нижнем течении, поэтому опытный образец наблюдения и соответствующее исследование осадконакопления были проведены непосредственно для эксплуатации TGP. Цель наблюдения включает в себя следующие аспекты: Освоение фоновых данных о состоянии естественного русла перед полным заполнением; Использование для принятия решения о плане поэтапного заполнения; Мониторинг в режиме реального времени изменений эрозии и осадконакопления как в верхнем, так и в нижнем течении после заполнения и выявление проблем для своевременного принятия контрмер; Проверка принятой технологии моделирования и повышение достоверности прогнозирования осадконакопления TGP.
Область наблюдения за гидрологическими осадками прототипа включает в себя водохранилище, створ плотины и низовья. С 1949 года, на основе многолетних измерений осадка, наблюдений за руслом, а также разведки и изучения, был накоплен большой объем данных наблюдений за осадками прототипа и результатов анализа, что отвечает требованиям планирования, проектирования и научных исследований на этапе определения. Этап строительства является промежуточным этапом, следующим за этапом профазы, и общий период строительства составляет 17 часов, поэтому необходимо постоянно наблюдать за изменениями стока, осадками и граничными условиями. Это обеспечивает не только зависимость от проектирования, научных исследований, строительства и эксплуатации, но и валидацию и оптимизацию проектирования и регулирования.
Факторы мониторинга включают в себя, главным образом, гидрологическую обстановку, осадки и рельеф русла. Исследование рельефа русла направлено, главным образом, на выявление закономерностей развития русла в целом, отложения осадков в водохранилище, эрозии ниже по течению и развития ключевых участков после заполнения ТГП.
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ И СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ
Для сбора основных данных и предоставления услуг по строительству инженерных бассейнов Комиссия по водным ресурсам Чанцзян, начиная с 1950-х годов, постепенно создала большое количество гидрологических станций вдоль основного течения и притоков реки Янцзы. К 1990-м годам была в основном сформирована полная сеть гидрологических станций и сеть мониторинга донных отложений. Она включает 118 гидрологических станций и более 350 гидропостов. Кроме того, был выполнен большой объем работ по обследованию рек и анализу донных отложений. Гидрологические данные и данные наблюдений за донных отложений за последние десятилетия для нескольких поколений обеспечили научную основу для демонстрации, проектирования, строительства и эксплуатации TGP.
Опытный образец наблюдения проводится в целях исследования осадконакопления, строительства и эксплуатации TGR в различные периоды. После ввода в эксплуатацию водохранилища в 2003 году возникла проблема осадконакопления как в верхнем, так и в нижнем течении, поэтому опытный образец наблюдения и соответствующее исследование осадконакопления были проведены непосредственно для эксплуатации TGP. Цель наблюдения включает в себя следующие аспекты: Освоение фоновых данных о состоянии естественного русла перед полным заполнением; Использование для принятия решения о плане поэтапного заполнения; Мониторинг в режиме реального времени изменений эрозии и осадконакопления как в верхнем, так и в нижнем течении после заполнения и выявление проблем для своевременного принятия контрмер; Проверка принятой технологии моделирования и повышение достоверности прогнозирования осадконакопления TGP.
Область наблюдения за гидрологическими осадками прототипа включает в себя водохранилище, створ плотины и низовья. С 1949 года, на основе многолетних измерений осадка, наблюдений за руслом, а также разведки и изучения, был накоплен большой объем данных наблюдений за осадками прототипа и результатов анализа, что отвечает требованиям планирования, проектирования и научных исследований на этапе определения. Этап строительства является промежуточным этапом, следующим за этапом профазы, и общий период строительства составляет 17 часов, поэтому необходимо постоянно наблюдать за изменениями стока, осадками и граничными условиями. Это обеспечивает не только зависимость от проектирования, научных исследований, строительства и эксплуатации, но и валидацию и оптимизацию проектирования и регулирования.
Факторы мониторинга включают в себя, главным образом, гидрологическую обстановку, осадки и рельеф русла. Исследование рельефа русла направлено, главным образом, на выявление закономерностей развития русла в целом, отложения осадков в водохранилище, эрозии ниже по течению и развития ключевых участков после заполнения ТГП.
Радарный датчик скорости потока воды для таких сценариев, как плотины, открытые каналы и подземные трубопроводные сети, он может отслеживать данные в режиме реального времени.
Время публикации: 04 ноября 2024 г.