Astratto
Il problema del flusso e dei sedimenti è uno dei fattori chiave che influenzano il funzionamento e la durata del Progetto delle Tre Gole (TGP). Sono stati impiegati molti approcci per studiare i problemi di flusso e sedimenti del TGP durante la fase di dimostrazione, pianificazione, progettazione, costruzione e gestione, ottenendo molti risultati importanti. Per comprendere i progressi nella misurazione del flusso e dei sedimenti nei progetti rappresentativi della Cina e l'esperienza di osservazione dei sedimenti in bacini di grandi dimensioni, in questo articolo viene introdotta principalmente la misurazione del flusso e dei sedimenti del TGP. Vengono trattati la situazione generale del TGP, la distribuzione della rete di stazioni idrologiche, i fattori di misurazione, la nuova tecnologia di misurazione e le variazioni dei sedimenti nel bacino e a valle dopo l'invaso del TGP. I risultati delle misurazioni dei sedimenti mostrano che la situazione di base dei problemi di sedimenti è buona e che questi problemi potrebbero probabilmente accumularsi, svilupparsi e trasformarsi nel tempo, pertanto è necessario prestare loro costante attenzione.
1 INTRODUZIONE
Il Progetto delle Tre Gole (TGP) è il più grande progetto idroelettrico e di conservazione delle risorse idriche al mondo. La diga si trova a Sandouping, nella città di Yichang, nella provincia di Hubei, che rappresenta la linea di demarcazione tra il corso medio e quello a monte del corso principale del fiume Yangtze. Controlla un'area di drenaggio di 1 milione di km² e il volume medio annuo di deflusso raggiunge i 451.000 milioni di m³. Con una capacità di contenimento delle piene di 22,15 miliardi di metri cubi, il progetto svolge un ruolo fondamentale nel controllo delle piene del bacino del fiume Yangtze. Con un livello di invaso normale di 175 m, la capacità di contenimento totale del bacino è di 39.300 metri cubi, di cui 22.150 milioni di m³ sono destinati al controllo delle piene. Lo sviluppo del TGP si concentra sulla prevenzione delle piene, sulla produzione di energia e sui benefici per il trasporto dell'acqua. Migliorerà anche l'ambiente ecologico. In questo periodo, sono stati ottenuti benefici globali in termini di controllo delle piene, navigazione, produzione di energia e utilizzo delle risorse idriche.
In quanto elemento chiave del sistema di controllo delle inondazioni nel corso medio e inferiore del fiume Yangtze, la diga TGP controlla il 96% dell'afflusso nel fiume Jingjiang, il tratto fluviale più pericoloso durante le inondazioni, e oltre due terzi dell'afflusso a Wuhan. La diga TGP svolge un ruolo indispensabile nella mitigazione delle inondazioni e nella riduzione delle massicce inondazioni nel corso superiore del fiume Yangtze. Entro la fine di agosto, la diga aveva trattenuto 180 miliardi di metri cubi d'acqua durante le stagioni delle inondazioni. Ha registrato afflussi di oltre 70.000 metri cubi al secondo nel 2010 e nel 2012 e ha ridotto i picchi di piena di circa il 40%, alleviando notevolmente la pressione di controllo delle inondazioni nelle aree a valle. Durante le stagioni secche, le portate sono state aumentate a oltre 5.500 metri cubi al secondo, fornendo oltre 20 miliardi di metri cubi d'acqua all'anno per il corso medio e inferiore del fiume Yangtze.
L'osservazione prototipo è stata eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e il funzionamento del TGP nei diversi periodi. Le misurazioni prototipo sono state utilizzate per analizzare le variazioni del deflusso e del carico di sedimenti nel canale principale del fiume Yangtze, nonché i cambiamenti e l'evoluzione dell'alveo. La distribuzione dei siti è mostrata nella Figura 1. Gli attuali risultati delle osservazioni sono sostanzialmente coerenti con la fase dello studio di fattibilità (Lu & Huang, 2013), ma a causa della riduzione dei sedimenti a monte e della costruzione di bacini a cascata sul fiume Jinsha dopo gli anni '90, la sedimentazione del bacino delle Tre Gole (TGR) è molto inferiore rispetto a prima, con conseguente maggiore intensità e profondità dell'erosione dell'alveo a valle del TGP.
2 PROGETTAZIONE DELLA RETE IDROLOGICA E SISTEMA DI MISURAZIONE
Per raccogliere dati di base e fornire servizi per la costruzione di bacini idrologici, la Commissione per le risorse idriche di Changjiang ha gradualmente istituito un gran numero di stazioni idrologiche lungo il corso principale e gli affluenti del fiume Yangtze a partire dagli anni '50. Entro gli anni '90, era stata sostanzialmente costituita una rete completa di stazioni idrologiche e di monitoraggio dei sedimenti. Comprende 118 stazioni idrologiche e oltre 350 stazioni di misurazione. Inoltre, è stata completata una grande quantità di lavori di rilevamento fluviale e di analisi dei sedimenti. I dati di osservazione idrologica e dei sedimenti degli ultimi decenni, raccolti per diverse generazioni, hanno fornito una base scientifica per la dimostrazione, la progettazione, la costruzione e il funzionamento del TGP.
L'osservazione del prototipo è stata eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e la gestione del TGR nei diversi periodi. Dopo l'inizio delle attività di stoccaggio del bacino nel 2003, il problema dei sedimenti si è manifestato sia nel tratto superiore che in quello inferiore, e l'osservazione del prototipo e la relativa ricerca sui sedimenti sono state eseguite per supportare direttamente la gestione del TGP. L'obiettivo dell'osservazione include i seguenti aspetti: padroneggiare i dati di base sullo stato naturale del canale prima del completo invaso; fornire un riferimento per la decisione di installare un piano di invaso; monitorare in tempo reale la variazione dell'erosione e della deposizione sia nel tratto superiore che in quello inferiore dopo l'invaso e individuare i problemi, in modo da adottare tempestivamente contromisure; convalidare la tecnologia di simulazione adottata e aumentare l'affidabilità delle previsioni sui sedimenti del TGP.
L'intervallo di osservazione del prototipo di sedimento idrologico comprende l'area del bacino idrico, il sito della diga e il tratto inferiore. Dal 1949, sulla base di misurazioni di sedimenti, osservazioni di canali, esplorazioni e indagini di lunga data, sono stati accumulati numerosi dati di osservazione del prototipo e risultati di ricerche analitiche, soddisfacendo così le esigenze di pianificazione, progettazione e ricerca scientifica nella fase di definizione. La fase di costruzione è un'interim che segue la profase e il periodo totale di costruzione è di 17a, quindi è necessario osservare costantemente le variazioni di deflusso, sedimenti e condizioni al contorno. Ciò fornisce supporto non solo per la progettazione, la ricerca scientifica, la costruzione e l'esercizio, ma anche per la convalida e l'ottimizzazione della progettazione e della regolamentazione.
I fattori di monitoraggio includono principalmente l'idrologia, i sedimenti e il terreno del canale. Il rilievo del terreno del canale serve principalmente a rilevare la regolarità dell'evoluzione del canale nel suo complesso, la deposizione di sedimenti nel bacino, l'erosione a valle e l'evoluzione dei tratti principali dopo l'invaso del TGP.
2 PROGETTAZIONE DELLA RETE IDROLOGICA E SISTEMA DI MISURAZIONE
Per raccogliere dati di base e fornire servizi per la costruzione di bacini idrologici, la Commissione per le risorse idriche di Changjiang ha gradualmente istituito un gran numero di stazioni idrologiche lungo il corso principale e gli affluenti del fiume Yangtze a partire dagli anni '50. Entro gli anni '90, era stata sostanzialmente costituita una rete completa di stazioni idrologiche e di monitoraggio dei sedimenti. Comprende 118 stazioni idrologiche e oltre 350 stazioni di misurazione. Inoltre, è stata completata una grande quantità di lavori di rilevamento fluviale e di analisi dei sedimenti. I dati di osservazione idrologica e dei sedimenti degli ultimi decenni, raccolti per diverse generazioni, hanno fornito una base scientifica per la dimostrazione, la progettazione, la costruzione e il funzionamento del TGP.
L'osservazione del prototipo è stata eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e la gestione del TGR nei diversi periodi. Dopo l'inizio delle attività di stoccaggio del bacino nel 2003, il problema dei sedimenti si è manifestato sia nel tratto superiore che in quello inferiore, e l'osservazione del prototipo e la relativa ricerca sui sedimenti sono state eseguite per supportare direttamente la gestione del TGP. L'obiettivo dell'osservazione include i seguenti aspetti: padroneggiare i dati di base sullo stato naturale del canale prima del completo invaso; fornire un riferimento per la decisione di installare un piano di invaso; monitorare in tempo reale la variazione dell'erosione e della deposizione sia nel tratto superiore che in quello inferiore dopo l'invaso e individuare i problemi, in modo da adottare tempestivamente contromisure; convalidare la tecnologia di simulazione adottata e aumentare l'affidabilità delle previsioni sui sedimenti del TGP.
L'intervallo di osservazione del prototipo di sedimento idrologico comprende l'area del bacino idrico, il sito della diga e il tratto inferiore. Dal 1949, sulla base di misurazioni di sedimenti, osservazioni di canali, esplorazioni e indagini di lunga data, sono stati accumulati numerosi dati di osservazione del prototipo e risultati di ricerche analitiche, soddisfacendo così le esigenze di pianificazione, progettazione e ricerca scientifica nella fase di definizione. La fase di costruzione è un'interim che segue la profase e il periodo totale di costruzione è di 17a, quindi è necessario osservare costantemente le variazioni di deflusso, sedimenti e condizioni al contorno. Ciò fornisce supporto non solo per la progettazione, la ricerca scientifica, la costruzione e l'esercizio, ma anche per la convalida e l'ottimizzazione della progettazione e della regolamentazione.
I fattori di monitoraggio includono principalmente l'idrologia, i sedimenti e il terreno del canale. Il rilievo del terreno del canale serve principalmente a rilevare la regolarità dell'evoluzione del canale nel suo complesso, la deposizione di sedimenti nel bacino, l'erosione a valle e l'evoluzione dei tratti principali dopo l'invaso del TGP.
Sensore radar di velocità del flusso del livello dell'acqua per scenari quali dighe, canali aperti e reti di tubazioni sotterranee, può monitorare i dati in tempo reale
Data di pubblicazione: 04-11-2024