Tóm tắt
Vấn đề dòng chảy và trầm tích là một trong những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hoạt động điều tiết và tuổi thọ của Dự án Tam Hiệp (TGP). Nhiều phương pháp đã được áp dụng để nghiên cứu vấn đề dòng chảy và trầm tích của TGP trong quá trình trình diễn, lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành, và nhiều kết quả quan trọng đã được thu प्राप्त. Để hiểu rõ tiến trình đo lường dòng chảy và trầm tích trong các dự án tiêu biểu của Trung Quốc và kinh nghiệm quan sát trầm tích trong các hồ chứa siêu lớn, bài báo này chủ yếu giới thiệu về việc đo lường dòng chảy và trầm tích của TGP. Nội dung bao gồm tình hình chung của TGP, sự phân bố mạng lưới trạm thủy văn, các yếu tố đo lường, công nghệ đo lường mới và sự thay đổi trầm tích trong hồ chứa và hạ lưu sau khi tích nước của TGP. Kết quả đo lường trầm tích cho thấy tình hình cơ bản về vấn đề trầm tích khá tốt, và những vấn đề trầm tích này có thể tích tụ, phát triển và biến đổi theo thời gian, do đó cần được quan tâm liên tục.
1. GIỚI THIỆU
Dự án Tam Hiệp (TGP) là dự án thủy điện và bảo tồn nguồn nước lớn nhất thế giới. Đập nằm ở Sandouping, thành phố Nghi Xương, tỉnh Hồ Bắc, là ranh giới phân chia giữa trung lưu và thượng lưu của dòng chính sông Dương Tử. Công trình kiểm soát lưu vực rộng 1 triệu km2, với lưu lượng dòng chảy trung bình hàng năm đạt 451 tỷ m3. Với dung tích chứa lũ lên đến 22,15 tỷ mét khối, dự án đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lũ lụt lưu vực sông Dương Tử. Với mực nước tích trữ bình thường là 175 m, tổng dung tích chứa của hồ chứa là 39.300 tỷ m3, trong đó 22.15 tỷ m3 là dung tích chứa lũ. Việc phát triển dự án Tam Hiệp tập trung vào các lợi ích phòng chống lũ lụt, phát điện và vận tải đường thủy. Dự án cũng sẽ cải thiện môi trường sinh thái. Trong giai đoạn này, dự án đã mang lại những lợi ích toàn diện về kiểm soát lũ lụt, giao thông đường thủy, phát điện và sử dụng tài nguyên nước.
Là một phần quan trọng của hệ thống kiểm soát lũ lụt ở trung và hạ lưu sông Dương Tử, đập Tam Hiệp kiểm soát 96% lượng nước chảy vào sông Kinh Giang, đoạn sông nguy hiểm nhất trong mùa lũ, và hơn hai phần ba lượng nước chảy vào Vũ Hán. Đập Tam Hiệp đóng vai trò không thể thiếu trong việc giảm thiểu lũ lụt và hạn chế những trận lũ lớn ở thượng nguồn sông Dương Tử. Đến cuối tháng 8, đập đã giữ lại 180 tỷ mét khối nước trong mùa lũ. Năm 2010 và 2012, đập ghi nhận lượng nước chảy vào hơn 70.000 mét khối mỗi giây, làm giảm đỉnh lũ khoảng 40%, giảm đáng kể áp lực kiểm soát lũ lụt ở hạ lưu. Trong mùa khô, lưu lượng xả được nâng lên hơn 5500 mét khối mỗi giây, cung cấp hơn 20 tỷ mét khối nước mỗi năm cho trung và hạ lưu sông Dương Tử.
Việc quan sát nguyên mẫu được thực hiện nhằm phục vụ nghiên cứu trầm tích, xây dựng và vận hành đập Tam Hiệp trong các giai đoạn khác nhau. Các phép đo nguyên mẫu được sử dụng để phân tích sự biến đổi về dòng chảy và tải lượng trầm tích trong kênh chính của sông Dương Tử, cũng như sự thay đổi và tiến hóa của lòng sông. Sự phân bố các địa điểm được thể hiện trong Hình 1. Kết quả quan sát hiện tại về cơ bản phù hợp với giai đoạn nghiên cứu khả thi (Lu & Huang, 2013), nhưng do lượng trầm tích thượng nguồn giảm và việc xây dựng các hồ chứa bậc thang trên sông Kim Sa sau những năm 1990, lượng trầm tích bồi đắp của hồ chứa Tam Hiệp (TGR) ít hơn nhiều so với trước đây, dẫn đến cường độ và khoảng cách xói mòn lòng sông ở hạ lưu đập Tam Hiệp lớn hơn.
2. THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THỦY VĂN VÀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
Để thu thập dữ liệu cơ bản và cung cấp dịch vụ cho việc xây dựng công trình lưu vực, Ủy ban Tài nguyên Nước Trường Giang đã dần dần thiết lập một số lượng lớn các trạm thủy văn dọc theo dòng chính và các nhánh của sông Dương Tử từ những năm 1950. Đến những năm 1990, một mạng lưới trạm thủy văn hoàn chỉnh và mạng lưới giám sát trầm tích đã được hình thành về cơ bản. Mạng lưới này bao gồm 118 trạm thủy văn và hơn 350 trạm đo lưu lượng. Ngoài ra, một lượng lớn công tác khảo sát sông và phân tích trầm tích đã được hoàn thành. Dữ liệu quan trắc thủy văn và trầm tích của nhiều thập kỷ qua đã cung cấp cơ sở khoa học cho việc trình diễn, thiết kế, xây dựng và vận hành đập Tam Hiệp.
Việc quan sát nguyên mẫu được thực hiện nhằm phục vụ nghiên cứu trầm tích, xây dựng và vận hành đập Tam Hiệp (TGR) trong các giai đoạn khác nhau. Sau khi hồ chứa bắt đầu tích nước vào năm 2003, vấn đề trầm tích xuất hiện ở cả thượng và hạ lưu, và việc quan sát nguyên mẫu cùng nghiên cứu trầm tích tương ứng đã được thực hiện để phục vụ trực tiếp cho hoạt động của TGR. Mục tiêu quan sát bao gồm các khía cạnh sau: Nắm vững dữ liệu nền về hiện trạng kênh tự nhiên trước khi tích nước hoàn toàn; Làm cơ sở tham khảo cho việc quyết định kế hoạch tích nước theo từng giai đoạn; Giám sát thời gian thực sự biến đổi của xói mòn và bồi lắng ở cả thượng và hạ lưu sau khi tích nước, và tìm ra vấn đề để kịp thời có biện pháp khắc phục; Kiểm chứng công nghệ mô phỏng được áp dụng, và tăng độ tin cậy của dự báo trầm tích cho TGR.
Phạm vi quan sát nguyên mẫu trầm tích thủy văn bao gồm khu vực hồ chứa, vị trí đập và hạ lưu. Từ năm 1949, dựa trên quá trình đo đạc trầm tích, quan sát kênh dẫn và thăm dò, khảo sát trong thời gian dài, nhiều dữ liệu quan sát nguyên mẫu và kết quả nghiên cứu phân tích đã được tích lũy, đáp ứng nhu cầu lập kế hoạch, thiết kế và nghiên cứu khoa học trong giai đoạn xác định. Giai đoạn thi công là giai đoạn trung gian kế tiếp giai đoạn tiền kỳ, tổng thời gian thi công là 17 năm, do đó cần phải liên tục quan sát sự biến đổi dòng chảy, trầm tích và điều kiện biên. Điều này không chỉ cung cấp cơ sở cho thiết kế, nghiên cứu khoa học, thi công và vận hành, mà còn cho việc thẩm định và tối ưu hóa thiết kế và quy định.
Các yếu tố giám sát chủ yếu bao gồm thủy văn, trầm tích và địa hình lòng kênh. Khảo sát địa hình lòng kênh chủ yếu nhằm xác định quy luật tiến hóa của lòng kênh trong điều kiện tự nhiên, sự lắng đọng trầm tích tại hồ chứa, sự xói mòn ở hạ lưu và sự tiến hóa của các đoạn quan trọng sau khi xây dựng đập Tam Hiệp.
2. THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THỦY VĂN VÀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
Để thu thập dữ liệu cơ bản và cung cấp dịch vụ cho việc xây dựng công trình lưu vực, Ủy ban Tài nguyên Nước Trường Giang đã dần dần thiết lập một số lượng lớn các trạm thủy văn dọc theo dòng chính và các nhánh của sông Dương Tử từ những năm 1950. Đến những năm 1990, một mạng lưới trạm thủy văn hoàn chỉnh và mạng lưới giám sát trầm tích đã được hình thành về cơ bản. Mạng lưới này bao gồm 118 trạm thủy văn và hơn 350 trạm đo lưu lượng. Ngoài ra, một lượng lớn công tác khảo sát sông và phân tích trầm tích đã được hoàn thành. Dữ liệu quan trắc thủy văn và trầm tích của nhiều thập kỷ qua đã cung cấp cơ sở khoa học cho việc trình diễn, thiết kế, xây dựng và vận hành đập Tam Hiệp.
Việc quan sát nguyên mẫu được thực hiện nhằm phục vụ nghiên cứu trầm tích, xây dựng và vận hành đập Tam Hiệp (TGR) trong các giai đoạn khác nhau. Sau khi hồ chứa bắt đầu tích nước vào năm 2003, vấn đề trầm tích xuất hiện ở cả thượng và hạ lưu, và việc quan sát nguyên mẫu cùng nghiên cứu trầm tích tương ứng đã được thực hiện để phục vụ trực tiếp cho hoạt động của TGR. Mục tiêu quan sát bao gồm các khía cạnh sau: Nắm vững dữ liệu nền về hiện trạng kênh tự nhiên trước khi tích nước hoàn toàn; Làm cơ sở tham khảo cho việc quyết định kế hoạch tích nước theo từng giai đoạn; Giám sát thời gian thực sự biến đổi của xói mòn và bồi lắng ở cả thượng và hạ lưu sau khi tích nước, và tìm ra vấn đề để kịp thời có biện pháp khắc phục; Kiểm chứng công nghệ mô phỏng được áp dụng, và tăng độ tin cậy của dự báo trầm tích cho TGR.
Phạm vi quan sát nguyên mẫu trầm tích thủy văn bao gồm khu vực hồ chứa, vị trí đập và hạ lưu. Từ năm 1949, dựa trên quá trình đo đạc trầm tích, quan sát kênh dẫn và thăm dò, khảo sát trong thời gian dài, nhiều dữ liệu quan sát nguyên mẫu và kết quả nghiên cứu phân tích đã được tích lũy, đáp ứng nhu cầu lập kế hoạch, thiết kế và nghiên cứu khoa học trong giai đoạn xác định. Giai đoạn thi công là giai đoạn trung gian kế tiếp giai đoạn tiền kỳ, tổng thời gian thi công là 17 năm, do đó cần phải liên tục quan sát sự biến đổi dòng chảy, trầm tích và điều kiện biên. Điều này không chỉ cung cấp cơ sở cho thiết kế, nghiên cứu khoa học, thi công và vận hành, mà còn cho việc thẩm định và tối ưu hóa thiết kế và quy định.
Các yếu tố giám sát chủ yếu bao gồm thủy văn, trầm tích và địa hình lòng kênh. Khảo sát địa hình lòng kênh chủ yếu nhằm xác định quy luật tiến hóa của lòng kênh trong điều kiện tự nhiên, sự lắng đọng trầm tích tại hồ chứa, sự xói mòn ở hạ lưu và sự tiến hóa của các đoạn quan trọng sau khi xây dựng đập Tam Hiệp.
Cảm biến tốc độ dòng chảy mực nước bằng radar, thích hợp cho các ứng dụng như đập, kênh hở và mạng lưới đường ống ngầm, có khả năng giám sát dữ liệu theo thời gian thực.
Thời gian đăng bài: 04/11/2024