Astratto
Il problema del flusso e della sedimentazione è uno dei fattori chiave che influenzano il funzionamento e la durata del Progetto delle Tre Gole (TGP). Molti approcci sono stati impiegati per studiare i problemi di flusso e sedimentazione del TGP durante la sua fase di dimostrazione, pianificazione, progettazione, costruzione ed esercizio, ottenendo numerosi risultati importanti. Per comprendere i progressi nella misurazione del flusso e della sedimentazione nei progetti rappresentativi in Cina e l'esperienza di osservazione della sedimentazione nei grandi bacini idrici, questo articolo si concentra principalmente sulla misurazione del flusso e della sedimentazione del TGP. Vengono descritti la situazione generale del TGP, la distribuzione della rete di stazioni idrologiche, i fattori di misurazione, le nuove tecnologie di misurazione e le variazioni della sedimentazione nel bacino e a valle dopo la costruzione del TGP. I risultati delle misurazioni della sedimentazione mostrano che la situazione di base dei problemi di sedimentazione è buona e che questi problemi potrebbero 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, provincia di Hubei, e segna il confine tra il corso medio e quello superiore del fiume Yangtze. Controlla un bacino idrografico di 1 milione di km² e il volume medio annuo di deflusso raggiunge i 451.000 milioni di m³. Con una capacità di invaso di 22,15 miliardi di metri cubi, il progetto svolge un ruolo fondamentale nel controllo delle inondazioni del bacino del fiume Yangtze. Con un livello di invaso normale di 175 m, la capacità totale del bacino è di 39.300 m³, di cui 22.150 milioni di m³ sono destinati al controllo delle inondazioni. Lo sviluppo del TGP si concentra sulla prevenzione delle inondazioni, sulla produzione di energia e sui benefici per il trasporto idrico. Contribuirà inoltre al miglioramento dell'ambiente ecologico. Nel corso del tempo, sono stati ottenuti benefici complessivi in termini di controllo delle inondazioni, navigazione, produzione di energia e utilizzo delle risorse idriche.
La diga delle Tre Gole (TGP), elemento chiave del sistema di controllo delle inondazioni nel medio e basso corso del fiume Yangtze, controlla il 96% dell'afflusso al fiume Jingjiang, il tratto più pericoloso durante le piene, e oltre due terzi dell'afflusso a Wuhan. La TGP svolge un ruolo indispensabile nella mitigazione delle inondazioni e nella riduzione delle piene di vasta portata 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 piene. Nel 2010 e nel 2012 ha registrato afflussi superiori a 70.000 metri cubi al secondo, riducendo i picchi di piena di circa il 40% e alleviando notevolmente la pressione sul sistema di controllo delle inondazioni nelle aree a valle. Durante la stagione secca, le portate sono state aumentate a oltre 5.500 metri cubi al secondo, fornendo più di 20 miliardi di metri cubi d'acqua all'anno al medio e basso corso del fiume Yangtze.
L'osservazione del prototipo è stata eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e la gestione del bacino delle Tre Gole (TGP) in diversi periodi. Le misurazioni del 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 del letto del fiume. La distribuzione dei siti è mostrata nella Figura 1. I risultati delle osservazioni attuali sono sostanzialmente coerenti con la fase di 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 distanza dell'erosione del letto del fiume a valle del TGP.
2. PROGETTAZIONE E SISTEMA DI MISURAZIONE DELLA RETE IDROLOGICA
Per raccogliere dati di base e fornire servizi per la costruzione di opere di ingegneria idraulica del bacino, la Commissione per le Risorse Idriche del 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, si era sostanzialmente formata una rete completa di stazioni idrologiche e di monitoraggio dei sedimenti, comprendente 118 stazioni idrologiche e oltre 350 stazioni di misurazione. Inoltre, è stato completato un grande lavoro di rilevamento fluviale e analisi dei sedimenti. I dati di osservazione idrologica e sedimentologica degli ultimi decenni, raccolti nel corso di diverse generazioni, hanno fornito una base scientifica per la dimostrazione, la progettazione, la costruzione e la gestione del progetto delle Tre Gole.
L'osservazione del prototipo viene eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e la gestione della diga delle Tre Gole (TGR) nei diversi periodi. Dopo l'inizio del riempimento del bacino nel 2003, si è verificato un problema di sedimentazione 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 della diga delle Tre Gole. Gli obiettivi dell'osservazione includono i seguenti aspetti: acquisire i dati di base sullo stato del canale naturale prima del completo riempimento; fornire un riferimento per la decisione del piano di riempimento; monitorare in tempo reale la variazione dell'erosione e della deposizione sia nel tratto superiore che in quello inferiore dopo il riempimento, e individuare i problemi in modo da poter adottare contromisure tempestive; convalidare la tecnologia di simulazione adottata e aumentare la credibilità delle previsioni sui sedimenti della diga delle Tre Gole.
Il campo di osservazione del prototipo idrologico dei sedimenti comprende l'area del bacino idrico, il sito della diga e il tratto inferiore. Dal 1949, sulla base di misurazioni dei sedimenti effettuate nel corso del tempo, osservazioni del canale, esplorazioni e indagini, sono stati accumulati numerosi dati di osservazione del prototipo e risultati di ricerca analitica, soddisfacendo così le esigenze di pianificazione, progettazione e ricerca scientifica nella fase di definizione. La fase di costruzione è una fase intermedia che segue la fase preliminare, e la sua durata totale è di 17 anni; pertanto, è necessario monitorare costantemente le variazioni di deflusso, sedimenti e condizioni al contorno. Ciò non solo fornisce dati di riferimento per la progettazione, la ricerca scientifica, la costruzione e la gestione, ma anche per la validazione e l'ottimizzazione della progettazione e della regolamentazione.
I fattori monitorati includono principalmente l'idrologia, i sedimenti e la morfologia del canale. Il rilevamento della morfologia del canale serve principalmente a determinare la regolarità dell'evoluzione del canale stesso, la deposizione di sedimenti nel bacino artificiale, l'erosione a valle e l'evoluzione dei tratti principali dopo la costruzione della diga delle Tre Gole.
2. PROGETTAZIONE E SISTEMA DI MISURAZIONE DELLA RETE IDROLOGICA
Per raccogliere dati di base e fornire servizi per la costruzione di opere di ingegneria idraulica del bacino, la Commissione per le Risorse Idriche del 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, si era sostanzialmente formata una rete completa di stazioni idrologiche e di monitoraggio dei sedimenti, comprendente 118 stazioni idrologiche e oltre 350 stazioni di misurazione. Inoltre, è stato completato un grande lavoro di rilevamento fluviale e analisi dei sedimenti. I dati di osservazione idrologica e sedimentologica degli ultimi decenni, raccolti nel corso di diverse generazioni, hanno fornito una base scientifica per la dimostrazione, la progettazione, la costruzione e la gestione del progetto delle Tre Gole.
L'osservazione del prototipo viene eseguita per supportare la ricerca sui sedimenti, la costruzione e la gestione della diga delle Tre Gole (TGR) nei diversi periodi. Dopo l'inizio del riempimento del bacino nel 2003, si è verificato un problema di sedimentazione 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 della diga delle Tre Gole. Gli obiettivi dell'osservazione includono i seguenti aspetti: acquisire i dati di base sullo stato del canale naturale prima del completo riempimento; fornire un riferimento per la decisione del piano di riempimento; monitorare in tempo reale la variazione dell'erosione e della deposizione sia nel tratto superiore che in quello inferiore dopo il riempimento, e individuare i problemi in modo da poter adottare contromisure tempestive; convalidare la tecnologia di simulazione adottata e aumentare la credibilità delle previsioni sui sedimenti della diga delle Tre Gole.
Il campo di osservazione del prototipo idrologico dei sedimenti comprende l'area del bacino idrico, il sito della diga e il tratto inferiore. Dal 1949, sulla base di misurazioni dei sedimenti effettuate nel corso del tempo, osservazioni del canale, esplorazioni e indagini, sono stati accumulati numerosi dati di osservazione del prototipo e risultati di ricerca analitica, soddisfacendo così le esigenze di pianificazione, progettazione e ricerca scientifica nella fase di definizione. La fase di costruzione è una fase intermedia che segue la fase preliminare, e la sua durata totale è di 17 anni; pertanto, è necessario monitorare costantemente le variazioni di deflusso, sedimenti e condizioni al contorno. Ciò non solo fornisce dati di riferimento per la progettazione, la ricerca scientifica, la costruzione e la gestione, ma anche per la validazione e l'ottimizzazione della progettazione e della regolamentazione.
I fattori monitorati includono principalmente l'idrologia, i sedimenti e la morfologia del canale. Il rilevamento della morfologia del canale serve principalmente a determinare la regolarità dell'evoluzione del canale stesso, la deposizione di sedimenti nel bacino artificiale, l'erosione a valle e l'evoluzione dei tratti principali dopo la costruzione della diga delle Tre Gole.
Sensore radar per la misurazione del livello e della velocità del flusso d'acqua, ideale per scenari come dighe, canali a cielo aperto e reti di tubazioni sotterranee, in grado di monitorare i dati in tempo reale.
Data di pubblicazione: 4 novembre 2024