Երեք կիրճերի նախագծի համար հոսքի և նստվածքի չափում

Աբստրակտ
Հոսքի և նստվածքի խնդիրը «Երեք կիրճ» նախագծի (TGP) շահագործման և կյանքի տևողության վրա ազդող հիմնական գործոններից մեկն է: TGP-ի հոսքի և նստվածքի խնդիրները ցուցադրման, պլանավորման, նախագծման, կառուցման և շահագործման ընթացքում ուսումնասիրելու համար կիրառվել են բազմաթիվ մոտեցումներ, և ստացվել են բազմաթիվ կարևոր արդյունքներ: Չինաստանի ներկայացուցչական նախագծերում հոսքի և նստվածքի չափման առաջընթացը և գերմեծ ջրամբարներում նստվածքի դիտարկման փորձը հասկանալու համար այս աշխատանքում հիմնականում ներկայացված է TGP-ի հոսքի և նստվածքի չափումը: Այն ներառում է TGP-ի ընդհանուր վիճակը, հիդրոլոգիական կայանների ցանցի բաշխումը, չափման գործոնները, չափման նոր տեխնոլոգիաները և TGP-ի լցման արդյունքում ջրամբարում և ներքևում նստվածքի փոփոխությունները: Նստվածքի չափման արդյունքները ցույց են տալիս, որ նստվածքի խնդիրների հիմնական վիճակը լավ է, և այդ նստվածքի խնդիրները, հավանաբար, կարող են կուտակվել, զարգանալ և վերափոխվել ժամանակի ընթացքում, ուստի դրանց պետք է անընդհատ ուշադրություն դարձնել:

1 ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ
«Երեք կիրճերի» նախագիծը (TGP) աշխարհի ամենամեծ ջրապահպանման և հիդրոէլեկտրակայանների նախագիծն է: Ամբարտակը գտնվում է Հուբեյ նահանգի Իչան քաղաքի Սանդուպինգում, որը Յանցզի գետի հիմնական հոսանքի միջին և վերին հոսանքների միջև բաժանարար գիծն է: Այն վերահսկում է 1 միլիոն կմ2 ջրահեռացման տարածք, իսկ տարեկան միջին հոսքի ծավալը հասնում է 451,000 միլիոն մ3-ի: 22.15 միլիարդ խորանարդ մետր ջրհեղեղի կուտակման հզորությամբ նախագիծը մեծ դեր է խաղում Յանցզի գետի ավազանի ջրհեղեղների դեմ պայքարի գործում: 175 մ նորմալ ջրամբարի մակարդակով ջրամբարի ընդհանուր կուտակման հզորությունը կազմում է 39,300, որից 22,150 միլիոն մ3-ը ջրհեղեղների դեմ պայքարի հզորությունն է: TGP-ի մշակումը կենտրոնանում է ջրհեղեղների կանխարգելման, էլեկտրաէներգիայի արտադրության և ջրային փոխադրման օգուտների վրա: Այն նաև կբարելավի էկոլոգիական միջավայրը: Այդ ժամանակահատվածում ապահովվել են համապարփակ օգուտներ ջրհեղեղների դեմ պայքարի, նավարկության, էլեկտրաէներգիայի արտադրության և ջրային ռեսուրսների օգտագործման ոլորտում:

Որպես Յանցզի գետի միջին և ստորին հոսանքների ջրհեղեղների վերահսկման համակարգի կարևոր մաս, TGP-ն վերահսկում է Ցզինցզյան գետի ներհոսքի 96%-ը, որը ջրհեղեղների ժամանակ գետի ամենավտանգավոր հատվածն է, և Ուհան ներհոսքի երկու երրորդից ավելին: TGP-ն անփոխարինելի դեր է խաղում ջրհեղեղների մեղմացման և Յանցզի գետի վերին հոսանքների զանգվածային ջրհեղեղների նվազեցման գործում: Օգոստոսի վերջին ամբարտակը ջրհեղեղների սեզոններին զսպել էր 180 միլիարդ խորանարդ մետր ջուր: 2010 և 2012 թվականներին ամբարտակը գրանցել է վայրկյանում ավելի քան 70,000 խորանարդ մետր ներհոսք և մոտ 40%-ով կրճատել ջրհեղեղների գագաթնակետերը, ինչը զգալիորեն թուլացրել է ջրհեղեղների վերահսկման ճնշումը հոսանքն ի վար գտնվող տարածքներում: Չորային սեզոններին արտանետումները բարձրացել են մինչև վայրկյանում ավելի քան 5500 խորանարդ մետր, տարեկան Յանցզի գետի միջին և ստորին հոսանքների համար ապահովելով ավելի քան 20 միլիարդ խորանարդ մետր ջուր:

Նախատիպի դիտարկումը կատարվել է տարբեր ժամանակահատվածներում TGP-ի նստվածքների հետազոտությանը, կառուցմանը և շահագործմանը ծառայելու համար: Նախատիպի չափումները օգտագործվել են Յանցզի գետի գլխավոր հունում հոսքի և նստվածքային բեռնվածքի տատանումները, ինչպես նաև գետի հունի փոփոխություններն ու զարգացումը վերլուծելու համար: Տեղանքների բաշխումը ներկայացված է նկար 1-ում: Դիտարկման ներկայիս արդյունքները հիմնականում համապատասխանում են տեխնիկատնտեսական ուսումնասիրության փուլին (Lu & Huang, 2013), սակայն վերին հոսանքի նստվածքի կրճատման և 1990-ական թվականներից հետո Ջինշա գետի վրա կասկադային ջրամբարների կառուցման պատճառով, Երեք կիրճերի ջրամբարի (TGR) նստվածքագոյացումը շատ ավելի փոքր է, քան նախկինում, ինչը հանգեցնում է գետի հունի էրոզիայի ավելի մեծ ինտենսիվության և հեռավորության TGP-ից ներքև:

2 Հիդրոլոգիական ցանցի նախագծման և չափման համակարգ
Հիմնական տվյալներ հավաքելու և ավազանի ինժեներական շինարարության համար ծառայություններ մատուցելու համար Չանցզյան ջրային ռեսուրսների հանձնաժողովը 1950-ական թվականներից ի վեր աստիճանաբար ստեղծել է մեծ թվով հիդրոլոգիական կայաններ Յանցզի գետի հիմնական հոսանքի և վտակների երկայնքով: 1990-ական թվականներին հիմնականում ձևավորվել էր հիդրոլոգիական կայանների և նստվածքների մոնիթորինգի ամբողջական ցանց: Այն ներառում է 118 հիդրոլոգիական կայան և ավելի քան 350 չափիչ կայան: Բացի այդ, իրականացվել է գետերի մեծածավալ հետազոտություն և նստվածքների վերլուծության աշխատանք: Վերջին տասնամյակների մի քանի սերունդների հիդրոլոգիական և նստվածքների դիտարկումների տվյալները գիտական հիմք են հանդիսացել TGP-ի ցուցադրման, նախագծման, կառուցման և շահագործման համար:

Նախատիպի դիտարկումը կատարվել է TGR-ի նստվածքների հետազոտությանը, կառուցմանը և շահագործմանը տարբեր ժամանակահատվածներում ծառայելու համար: 2003 թվականին ջրամբարի պահեստավորման մեկնարկից հետո նստվածքների խնդիր առաջացավ ինչպես վերին, այնպես էլ ստորին հոսանքներում, և նախատիպի դիտարկումը և համապատասխան նստվածքների հետազոտությունը կատարվեցին TGP-ի անմիջականորեն շահագործմանը ծառայելու համար: Դիտարկման նպատակը ներառում է հետևյալ ասպեկտները՝ բնական ջրանցքի վիճակի ֆոնային տվյալների յուրացում մինչև լիակատար ջրամբարումը. տեղակայման ջրամբարման պլանի որոշման համար հղում կատարելը. ջրամբարումից հետո վերին և ստորին հոսանքներում էրոզիայի և նստվածքի տատանումների իրական ժամանակի մոնիթորինգը և խնդիրների հայտնաբերումը՝ ժամանակին հակազդեցության միջոցներ ձեռնարկելու համար. կիրառված սիմուլյացիոն տեխնոլոգիայի վավերացումը և TGP-ի նստվածքների կանխատեսման հավաստիության բարձրացումը:

Հիդրոլոգիական նստվածքի նախատիպի դիտարկման տիրույթը ներառում է ջրամբարի տարածքը, ամբարտակի տարածքը և ստորին հոսանքները: 1949 թվականից ի վեր, նստվածքի երկարատև չափման, ջրանցքի դիտարկման, ինչպես նաև հետախուզման և հետազոտման հիման վրա, կուտակվել են նախատիպի դիտարկման բազմաթիվ տվյալներ և վերլուծական հետազոտությունների արդյունքներ, որոնք բավարարում են պլանավորման, նախագծման և գիտական հետազոտությունների պահանջները սահմանման փուլում: Շինարարության փուլը միջանկյալ փուլ է պրոֆազին հաջորդելու համար, և շինարարության ընդհանուր ժամանակահատվածը 17 ա է, ուստի անհրաժեշտ է անընդհատ դիտարկել փոփոխական հոսքը, նստվածքը և սահմանային վիճակը: Սա ոչ միայն կախվածություն է ստեղծում նախագծման, գիտական հետազոտությունների, շինարարության և շահագործման, այլև նախագծման և կարգավորման վավերացման և օպտիմալացման համար:

Մոնիթորինգի գործոնները հիմնականում ներառում են հիդրոլոգիան, նստվածքները և ջրանցքի ռելիեֆը: Ջրանցքի ռելիեֆի հետազոտությունը հիմնականում նպատակ ունի պարզել ջրանցքի էվոլյուցիայի կանոնավորությունը հումքում, ջրամբարում նստվածքների նստվածքը, ներքևի հոսանքում էրոզիան և TGP-ի լճացումից հետո հիմնական հատվածների էվոլյուցիան:

2 Հիդրոլոգիական ցանցի նախագծման և չափման համակարգ
Հիմնական տվյալներ հավաքելու և ավազանի ինժեներական շինարարության համար ծառայություններ մատուցելու համար Չանցզյան ջրային ռեսուրսների հանձնաժողովը 1950-ական թվականներից ի վեր աստիճանաբար ստեղծել է մեծ թվով հիդրոլոգիական կայաններ Յանցզի գետի հիմնական հոսանքի և վտակների երկայնքով: 1990-ական թվականներին հիմնականում ձևավորվել էր հիդրոլոգիական կայանների և նստվածքների մոնիթորինգի ամբողջական ցանց: Այն ներառում է 118 հիդրոլոգիական կայան և ավելի քան 350 չափիչ կայան: Բացի այդ, իրականացվել է գետերի մեծածավալ հետազոտություն և նստվածքների վերլուծության աշխատանք: Վերջին տասնամյակների մի քանի սերունդների հիդրոլոգիական և նստվածքների դիտարկումների տվյալները գիտական հիմք են հանդիսացել TGP-ի ցուցադրման, նախագծման, կառուցման և շահագործման համար:

Նախատիպի դիտարկումը կատարվել է TGR-ի նստվածքների հետազոտությանը, կառուցմանը և շահագործմանը տարբեր ժամանակահատվածներում ծառայելու համար: 2003 թվականին ջրամբարի պահեստավորման մեկնարկից հետո նստվածքների խնդիր առաջացավ ինչպես վերին, այնպես էլ ստորին հոսանքներում, և նախատիպի դիտարկումը և համապատասխան նստվածքների հետազոտությունը կատարվեցին TGP-ի անմիջականորեն շահագործմանը ծառայելու համար: Դիտարկման նպատակը ներառում է հետևյալ ասպեկտները՝ բնական ջրանցքի վիճակի ֆոնային տվյալների յուրացում մինչև լիակատար ջրամբարումը. տեղակայման ջրամբարման պլանի որոշման համար հղում կատարելը. ջրամբարումից հետո վերին և ստորին հոսանքներում էրոզիայի և նստվածքի տատանումների իրական ժամանակի մոնիթորինգը և խնդիրների հայտնաբերումը՝ ժամանակին հակազդեցության միջոցներ ձեռնարկելու համար. կիրառված սիմուլյացիոն տեխնոլոգիայի վավերացումը և TGP-ի նստվածքների կանխատեսման հավաստիության բարձրացումը:

Հիդրոլոգիական նստվածքի նախատիպի դիտարկման տիրույթը ներառում է ջրամբարի տարածքը, ամբարտակի տարածքը և ստորին հոսանքները: 1949 թվականից ի վեր, նստվածքի երկարատև չափման, ջրանցքի դիտարկման, ինչպես նաև հետախուզման և հետազոտման հիման վրա, կուտակվել են նախատիպի դիտարկման բազմաթիվ տվյալներ և վերլուծական հետազոտությունների արդյունքներ, որոնք բավարարում են պլանավորման, նախագծման և գիտական հետազոտությունների պահանջները սահմանման փուլում: Շինարարության փուլը միջանկյալ փուլ է պրոֆազին հաջորդելու համար, և շինարարության ընդհանուր ժամանակահատվածը 17 ա է, ուստի անհրաժեշտ է անընդհատ դիտարկել փոփոխական հոսքը, նստվածքը և սահմանային վիճակը: Սա ոչ միայն կախվածություն է ստեղծում նախագծման, գիտական հետազոտությունների, շինարարության և շահագործման, այլև նախագծման և կարգավորման վավերացման և օպտիմալացման համար:

Մոնիթորինգի գործոնները հիմնականում ներառում են հիդրոլոգիան, նստվածքները և ջրանցքի ռելիեֆը: Ջրանցքի ռելիեֆի հետազոտությունը հիմնականում նպատակ ունի պարզել ջրանցքի էվոլյուցիայի կանոնավորությունը հումքում, ջրամբարում նստվածքների նստվածքը, ներքևի հոսանքում էրոզիան և TGP-ի լճացումից հետո հիմնական հատվածների էվոլյուցիան:

Ռադարային ջրի մակարդակի հոսքի արագության սենսոր այնպիսի սցենարների համար, ինչպիսիք են ջրամբարները, բաց ջրանցքները և ստորգետնյա խողովակաշարային ցանցերը, այն կարող է վերահսկել տվյալները իրական ժամանակում