Üç Boğaz Projesi için akış ve sediment ölçümü

Soyut
Akış ve sediment sorunu, Üç Boğaz Projesi'nin (TGP) işletme ve ömrünü etkileyen en önemli faktörlerden biridir. TGP'nin gösterim, planlama, tasarım, inşaat ve işletme aşamalarında akış ve sediment sorunlarını araştırmak için birçok yaklaşım kullanılmış ve birçok önemli sonuç elde edilmiştir. Çin'in temsili projelerindeki akış ve sediment ölçümünün ilerlemesini ve süper büyük rezervuarlardaki sediment gözlem deneyimini anlamak için, bu makalede esas olarak TGP'nin akış ve sediment ölçümü ele alınmaktadır. Bu, TGP'nin genel durumunu, hidrolojik istasyon ağının dağılımını, ölçüm faktörlerini, yeni ölçüm teknolojisini ve TGP'nin su tutulmasından sonra rezervuarda ve mansapta meydana gelen sediment değişikliklerini içermektedir. Sediment ölçüm sonuçları, sediment sorunlarının temel durumunun iyi olduğunu ve bu sediment sorunlarının zaman içinde birikip, gelişip ve dönüşebileceğini, bu nedenle sürekli olarak dikkat edilmesi gerektiğini göstermektedir.

1 GİRİŞ
Üç Boğaz Projesi (TGP), dünyanın en büyük su koruma ve hidroelektrik projesidir. Baraj, Yangtze Nehri'nin orta ve yukarı kollarını ayıran sınırda, Hubei eyaleti, Yichang şehrine bağlı Sandouping'de yer almaktadır. 1 milyon km²'lik bir drenaj alanını kontrol eden barajın yıllık ortalama akış hacmi 451.000 milyon m³'e ulaşmaktadır. 22,15 milyar metreküp sel depolama kapasitesiyle proje, Yangtze Nehri havzasının sel kontrolünde önemli bir rol oynamaktadır. Normal su seviyesi 175 m olan barajın toplam depolama kapasitesi 39.300 milyon m³ olup, bunun 22.150 milyon m³'ü sel kontrol kapasitesidir. TGP'nin geliştirilmesi, sel önleme, enerji üretimi ve su taşımacılığı faydalarına odaklanmaktadır. Ayrıca ekolojik çevreyi de iyileştirecektir. Bu süre zarfında, sel kontrolü, navigasyon, enerji üretimi ve su kaynaklarının kullanımıyla ilgili kapsamlı faydalar sağlanmıştır.

Yangtze Nehri'nin orta ve aşağı kollarındaki sel kontrol sisteminin önemli bir parçası olan Üç Boğaz Barajı (TGP), seller sırasında en tehlikeli nehir bölümü olan Jingjiang Nehri'ne gelen suyun %96'sını ve Wuhan'a gelen suyun üçte ikisinden fazlasını kontrol etmektedir. TGP, selleri hafifletmede ve Yangtze Nehri'nin yukarı kollarındaki büyük selleri azaltmada vazgeçilmez bir rol oynamaktadır. Ağustos ayı sonu itibarıyla baraj, sel mevsimlerinde 180 milyar metreküp suyu tutmuştur. 2010 ve 2012 yıllarında saniyede 70.000 metreküpten fazla su girişi görmüş ve sel zirvelerini yaklaşık %40 oranında azaltarak, aşağı havzadaki sel kontrol baskısını büyük ölçüde hafifletmiştir. Kurak mevsimlerde, deşarjlar saniyede 5500 metreküpten fazla artırılarak, Yangtze Nehri'nin orta ve aşağı kolları için yılda 20 milyar metreküpten fazla su sağlanmaktadır.

Prototip gözlemi, farklı dönemlerde Üç Boğaz Barajı'nın (TGP) sediment araştırması, inşaatı ve işletmesine hizmet etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Prototip ölçümleri, Yangtze Nehri'nin ana kanalındaki akış ve sediment yükündeki değişimleri ve nehir yatağının değişimini ve evrimini analiz etmek için kullanılmıştır. Alanların dağılımı Şekil 1'de gösterilmiştir. Mevcut gözlem sonuçları temel olarak fizibilite çalışması aşamasıyla tutarlıdır (Lu & Huang, 2013), ancak 1990'lardan sonra yukarı havzadaki sedimentin azalması ve Jinsha Nehri üzerinde kademeli rezervuarların inşası nedeniyle, Üç Boğaz Barajı'nın (TGR) sedimentasyonu eskisinden çok daha azdır ve bu da TGP'nin aşağısında nehir yatağı erozyonunun yoğunluğunun ve mesafesinin artmasına neden olmaktadır.

2 HİDROLOJİK AĞ TASARIMI VE ÖLÇÜM SİSTEMİ
Changjiang Su Kaynakları Komisyonu, havza mühendisliği inşaatı için temel verileri toplamak ve hizmet sağlamak amacıyla, 1950'lerden itibaren Yangtze Nehri'nin ana kolu ve kolları boyunca kademeli olarak çok sayıda hidrografik istasyon kurmuştur. 1990'lara gelindiğinde, 118 hidrografik istasyon ve 350'den fazla ölçüm istasyonunu içeren eksiksiz bir hidrografik istasyon ağı ve sediment izleme ağı temel olarak oluşturulmuştur. Ayrıca, çok sayıda nehir araştırması ve sediment analizi çalışması tamamlanmıştır. Geçtiğimiz on yıllara ait hidrografik ve sediment gözlem verileri, birkaç nesil boyunca TGP'nin gösterimi, tasarımı, inşası ve işletimi için bilimsel bir temel sağlamıştır.

Prototip gözlemi, farklı dönemlerde TGR'nin sediment araştırması, inşaatı ve işletmesine hizmet etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Rezervuarın 2003 yılında su depolamaya başlamasından sonra, hem üst hem de alt kısımlarda sediment sorunu ortaya çıkmış ve prototip gözlemi ve ilgili sediment araştırması, TGP'nin işletmesine doğrudan hizmet etmek üzere gerçekleştirilmiştir. Gözlem hedefi aşağıdaki hususları içermektedir: Su tutma işleminden önce doğal kanal durumuna ilişkin arka plan verilerinin tam olarak belirlenmesi; kademeli su tutma planının kararı için referans alınması; su tutma işleminden sonra hem üst hem de alt kısımlardaki erozyon ve birikimdeki değişimlerin gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve sorunların tespit edilerek zamanında önlem alınması; kullanılan simülasyon teknolojisinin doğrulanması ve TGP sediment tahmininin güvenilirliğinin artırılması.

Hidrolojik sediment prototip gözlem alanı, rezervuar alanını, baraj sahasını ve alt havzaları kapsamaktadır. 1949 yılından bu yana, uzun süreli sediment ölçümleri, kanal gözlemleri, keşif ve incelemeler temelinde, çok sayıda prototip gözlem verisi ve analiz araştırma sonucu biriktirilmiş olup, bu da planlama, tasarım ve bilimsel araştırmaların tanımlama aşamasındaki gereksinimlerini karşılamaktadır. İnşaat aşaması, ön aşamayı takip eden bir ara aşamadır ve toplam inşaat süresi 17 yıldır; bu nedenle, akış, sediment ve sınır koşullarındaki değişimlerin sürekli olarak gözlemlenmesi gerekmektedir. Bu, yalnızca tasarım, bilimsel araştırma, inşaat ve işletme için temel oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda tasarım ve düzenlemelerin doğrulanması ve optimizasyonu için de önemlidir.

İzleme faktörleri başlıca hidroloji, sediment ve kanal arazisini içerir. Kanal arazisi araştırması, esas olarak ham haldeki kanalın evriminin düzenliliğini, rezervuardaki sediment birikimini, aşağı havzadaki erozyonu ve TGP'nin su tutulmasından sonra kilit kesimlerin evrimini elde etmeyi amaçlar.

2 HİDROLOJİK AĞ TASARIMI VE ÖLÇÜM SİSTEMİ
Changjiang Su Kaynakları Komisyonu, havza mühendisliği inşaatı için temel verileri toplamak ve hizmet sağlamak amacıyla, 1950'lerden itibaren Yangtze Nehri'nin ana kolu ve kolları boyunca kademeli olarak çok sayıda hidrografik istasyon kurmuştur. 1990'lara gelindiğinde, 118 hidrografik istasyon ve 350'den fazla ölçüm istasyonunu içeren eksiksiz bir hidrografik istasyon ağı ve sediment izleme ağı temel olarak oluşturulmuştur. Ayrıca, çok sayıda nehir araştırması ve sediment analizi çalışması tamamlanmıştır. Geçtiğimiz on yıllara ait hidrografik ve sediment gözlem verileri, birkaç nesil boyunca TGP'nin gösterimi, tasarımı, inşası ve işletimi için bilimsel bir temel sağlamıştır.

Prototip gözlemi, farklı dönemlerde TGR'nin sediment araştırması, inşaatı ve işletmesine hizmet etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Rezervuarın 2003 yılında su depolamaya başlamasından sonra, hem üst hem de alt kısımlarda sediment sorunu ortaya çıkmış ve prototip gözlemi ve ilgili sediment araştırması, TGP'nin işletmesine doğrudan hizmet etmek üzere gerçekleştirilmiştir. Gözlem hedefi aşağıdaki hususları içermektedir: Su tutma işleminden önce doğal kanal durumuna ilişkin arka plan verilerinin tam olarak belirlenmesi; kademeli su tutma planının kararı için referans alınması; su tutma işleminden sonra hem üst hem de alt kısımlardaki erozyon ve birikimdeki değişimlerin gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve sorunların tespit edilerek zamanında önlem alınması; kullanılan simülasyon teknolojisinin doğrulanması ve TGP sediment tahmininin güvenilirliğinin artırılması.

Hidrolojik sediment prototip gözlem alanı, rezervuar alanını, baraj sahasını ve alt havzaları kapsamaktadır. 1949 yılından bu yana, uzun süreli sediment ölçümleri, kanal gözlemleri, keşif ve incelemeler temelinde, çok sayıda prototip gözlem verisi ve analiz araştırma sonucu biriktirilmiş olup, bu da planlama, tasarım ve bilimsel araştırmaların tanımlama aşamasındaki gereksinimlerini karşılamaktadır. İnşaat aşaması, ön aşamayı takip eden bir ara aşamadır ve toplam inşaat süresi 17 yıldır; bu nedenle, akış, sediment ve sınır koşullarındaki değişimlerin sürekli olarak gözlemlenmesi gerekmektedir. Bu, yalnızca tasarım, bilimsel araştırma, inşaat ve işletme için temel oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda tasarım ve düzenlemelerin doğrulanması ve optimizasyonu için de önemlidir.

İzleme faktörleri başlıca hidroloji, sediment ve kanal arazisini içerir. Kanal arazisi araştırması, esas olarak ham haldeki kanalın evriminin düzenliliğini, rezervuardaki sediment birikimini, aşağı havzadaki erozyonu ve TGP'nin su tutulmasından sonra kilit kesimlerin evrimini elde etmeyi amaçlar.

Barajlar, açık kanallar ve yer altı boru şebekeleri gibi senaryolar için radar su seviyesi akış hızı sensörü, verileri gerçek zamanlı olarak izleyebilir.