ნაკადისა და ნალექის გაზომვა „სამი ხეობის“ პროექტისთვის

აბსტრაქტული
ნაკადისა და ნალექის პრობლემა ერთ-ერთი მთავარი ფაქტორია, რომელიც გავლენას ახდენს „სამი ხეობის პროექტის“ (TGP) დისპეტჩერიზაციის ოპერაციასა და სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე. TGP-ის ნაკადისა და ნალექის პრობლემების შესასწავლად გამოყენებული იქნა მრავალი მიდგომა მისი დემონსტრაციის, დაგეგმვის, დიზაინის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის დროს და მიღებულ იქნა მრავალი მნიშვნელოვანი შედეგი. ჩინეთის წარმომადგენლობით პროექტებში ნაკადისა და ნალექის გაზომვის პროგრესის გასაგებად და ზედიზედ დიდ წყალსაცავებში ნალექის დაკვირვების გამოცდილების გასაგებად, ამ ნაშრომში ძირითადად წარმოდგენილია TGP-ის ნაკადისა და ნალექის გაზომვა. იგი მოიცავს TGP-ის ზოგად მდგომარეობას, ჰიდროლოგიური სადგურების ქსელის განაწილებას, გაზომვის ფაქტორებს, ახალ გაზომვის ტექნოლოგიას და ნალექის ცვლილებებს წყალსაცავში და ქვედა დინებაში TGP-ის დატბორვის შემდეგ. ნალექის გაზომვის შედეგები აჩვენებს, რომ ნალექის პრობლემების ძირითადი მდგომარეობა კარგია და ეს ნალექის პრობლემები შესაძლოა დროთა განმავლობაში დაგროვდეს, განვითარდეს და გარდაიქმნას, ამიტომ მათ მუდმივი ყურადღება უნდა მიექცეს.

1 შესავალი
„სამი ხეობის პროექტი“ (TGP) მსოფლიოში ყველაზე მასშტაბური წყლის კონსერვაციისა და ჰიდროენერგეტიკის პროექტია. კაშხალი მდებარეობს სანდუპინგში, იჩანგის ქალაქში, ჰუბეის პროვინციაში, რომელიც წარმოადგენს გამყოფ ხაზს იანძის მდინარის ძირითადი დინების შუა და ზედა დინებას შორის. ის აკონტროლებს 1 მილიონი კმ2-ის სადრენაჟე არეალს, ხოლო საშუალო წლიური ჩამონადენის მოცულობა 451,000 მილიონ მ3-ს აღწევს. 22.15 მილიარდი კუბური მეტრი წყალდიდობის დაგროვების ტევადობით, პროექტი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს იანძის მდინარის აუზის წყალდიდობის კონტროლში. 175 მ-ის ნორმალური წყალშემკრები დონის პირობებში, წყალსაცავის მთლიანი დაგროვების ტევადობა 39,300-ია, საიდანაც 22,150 მილიონი მ3 წყალდიდობის კონტროლის ტევადობას შეადგენს. TGP-ის შემუშავება ფოკუსირებულია წყალდიდობის პრევენციაზე, ელექტროენერგიის გამომუშავებასა და წყლის ტრანსპორტირების სარგებელზე. ის ასევე გააუმჯობესებს ეკოლოგიურ გარემოს. ამ პერიოდის განმავლობაში, წყალდიდობის კონტროლის, ნავიგაციის, ელექტროენერგიის გამომუშავებისა და წყლის რესურსების გამოყენების კუთხით ყოვლისმომცველი სარგებელი იქნა მიღებული.

იანძის მდინარის შუა და ქვედა დინებაში წყალდიდობის კონტროლის სისტემის ძირითადი ნაწილის სახით, წყალდიდობის დროს ყველაზე საშიში მდინარის მონაკვეთის, ჯინჯიანგის მდინარეში ჩადინების 96%-ს და უხანში ჩადინების ორ მესამედზე მეტს აკონტროლებს. წყალდიდობის შერბილებისა და იანძის მდინარის ზედა დინებაში მასიური წყალდიდობების შემცირების საქმეში შეუცვლელ როლს ასრულებს კაშხალი. აგვისტოს ბოლოსთვის, წყალდიდობის სეზონებზე კაშხალმა 180 მილიარდი კუბური მეტრი წყალი შეაკავა. 2010 და 2012 წლებში კაშხალმა წამში 70 000 კუბურ მეტრზე მეტი ნაკადი დააფიქსირა და წყალდიდობის პიკები დაახლოებით 40%-ით შეამცირა, რამაც მნიშვნელოვნად შეამცირა წყალდიდობის კონტროლის ზეწოლა ქვედა დინების რაიონებში. მშრალ სეზონებზე, ჩამონადენი წამში 5500 კუბურ მეტრზე მეტს გაიზარდა, რაც იანძის მდინარის შუა და ქვედა დინებას წელიწადში 20 მილიარდ კუბურ მეტრზე მეტ წყალს აწვდის.

პროტოტიპის დაკვირვება ხორციელდება TGP-ის ნალექის კვლევის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციისთვის სხვადასხვა პერიოდში. პროტოტიპის გაზომვები გამოყენებული იქნა იანძის მდინარის მთავარ არეში ჩამონადენისა და ნალექის დატვირთვის ვარიაციების, ასევე მდინარის კალაპოტის ცვლილებებისა და ევოლუციის გასაანალიზებლად. ადგილების განაწილება ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში. ამჟამინდელი დაკვირვების შედეგები ძირითადად შეესაბამება ტექნიკურ-ეკონომიკური შესწავლის ეტაპს (Lu & Huang, 2013), მაგრამ 1990-იანი წლების შემდეგ მდინარე ჯინშაზე ზედა დინების ნალექის შემცირებისა და კასკადური წყალსაცავების მშენებლობის გამო, სამი ხეობის წყალსაცავის (TGR) ნალექი გაცილებით მცირეა, ვიდრე ადრე, რაც იწვევს მდინარის კალაპოტის ეროზიის უფრო დიდ ინტენსივობას და მანძილს TGP-ის ქვედა დინებაზე.

2 ჰიდროლოგიური ქსელის დიზაინისა და გაზომვის სისტემა
ძირითადი მონაცემების შეგროვებისა და აუზის საინჟინრო მშენებლობის მომსახურების უზრუნველსაყოფად, ჩანძიანგის წყლის რესურსების კომისიამ 1950-იანი წლებიდან თანდათანობით შექმნა ჰიდროლოგიური სადგურების დიდი რაოდენობა იანძის მდინარის მთავარი ნაკადისა და შენაკადების გასწვრივ. 1990-იანი წლებისთვის, ძირითადად, ჩამოყალიბდა ჰიდროლოგიური სადგურების სრული ქსელი და ნალექის მონიტორინგის ქსელი. იგი მოიცავს 118 ჰიდროლოგიურ სადგურს და 350-ზე მეტ საზომ სადგურს. გარდა ამისა, დასრულდა მდინარის კვლევისა და ნალექის ანალიზის დიდი რაოდენობით სამუშაოები. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში რამდენიმე თაობის ჰიდროლოგიური და ნალექის დაკვირვების მონაცემებმა უზრუნველყო TGP-ის დემონსტრირების, დიზაინის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის სამეცნიერო საფუძველი.

პროტოტიპის დაკვირვება ხორციელდება TGR-ის ნალექის კვლევის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის სხვადასხვა პერიოდში. მას შემდეგ, რაც 2003 წელს წყალსაცავი დაიწყო დაგროვება, ნალექის პრობლემა წარმოიშვა როგორც ზედა, ასევე ქვედა წელში, ხოლო პროტოტიპის დაკვირვება და შესაბამისი ნალექის კვლევა განხორციელდა TGP-ის უშუალოდ ექსპლუატაციის მიზნით. დაკვირვების მიზანი მოიცავს შემდეგ ასპექტებს: ბუნებრივი არხის სტატუსის ფონური მონაცემების დაუფლება სრული დატბორვის წინ; მითითებების მომზადება დატბორვის გეგმის განსაზღვრისთვის; ეროზიისა და დანალექის ვარიაციის რეალურ დროში მონიტორინგი როგორც ზედა, ასევე ქვედა წელში და პრობლემების აღმოჩენა, რათა დროულად იქნას მიღებული კონტრზომები; გამოყენებული სიმულაციური ტექნოლოგიის ვალიდაცია და TGP-ის ნალექის პროგნოზირების სანდოობის გაზრდა.

ჰიდროლოგიური ნალექის პროტოტიპის დაკვირვების დიაპაზონი მოიცავს წყალსაცავის ტერიტორიას, კაშხლის ადგილს და ქვედა წელში. 1949 წლიდან, ნალექის ხანგრძლივი გაზომვის, არხის დაკვირვების, კვლევისა და კვლევის საფუძველზე, დაგროვდა პროტოტიპის დაკვირვების უამრავი მონაცემი და ანალიზის კვლევის შედეგი, რითაც დაკმაყოფილდა დაგეგმვის, დიზაინისა და სამეცნიერო კვლევის მოთხოვნები განსაზღვრის ფაზაში. მშენებლობის ფაზა არის შუალედური ეტაპი პროფაზის შემდეგ და მშენებლობის საერთო პერიოდია 17 ა, ამიტომ აუცილებელია ცვალებადი ჩამონადენის, ნალექის და სასაზღვრო მდგომარეობის მუდმივი დაკვირვება. ეს არა მხოლოდ განსაზღვრავს დიზაინის, სამეცნიერო კვლევის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის დამოკიდებულებას, არამედ დიზაინისა და რეგულირების ვალიდაციასა და ოპტიმიზაციას.

მონიტორინგის ფაქტორები ძირითადად მოიცავს ჰიდროლოგიას, ნალექს და არხის რელიეფს. არხის რელიეფის კვლევა ძირითადად მიზნად ისახავს არხის ევოლუციის რეგულარობის დადგენას ნედლეულში, წყალსაცავში ნალექის დალექვას, ეროზიას ქვედა დინებაზე და TGP-ის დატბორვის შემდეგ ძირითადი მონაკვეთების ევოლუციის დადგენას.

2 ჰიდროლოგიური ქსელის დიზაინისა და გაზომვის სისტემა
ძირითადი მონაცემების შეგროვებისა და აუზის საინჟინრო მშენებლობის მომსახურების უზრუნველსაყოფად, ჩანძიანგის წყლის რესურსების კომისიამ 1950-იანი წლებიდან თანდათანობით შექმნა ჰიდროლოგიური სადგურების დიდი რაოდენობა იანძის მდინარის მთავარი ნაკადისა და შენაკადების გასწვრივ. 1990-იანი წლებისთვის, ძირითადად, ჩამოყალიბდა ჰიდროლოგიური სადგურების სრული ქსელი და ნალექის მონიტორინგის ქსელი. იგი მოიცავს 118 ჰიდროლოგიურ სადგურს და 350-ზე მეტ საზომ სადგურს. გარდა ამისა, დასრულდა მდინარის კვლევისა და ნალექის ანალიზის დიდი რაოდენობით სამუშაოები. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში რამდენიმე თაობის ჰიდროლოგიური და ნალექის დაკვირვების მონაცემებმა უზრუნველყო TGP-ის დემონსტრირების, დიზაინის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის სამეცნიერო საფუძველი.

პროტოტიპის დაკვირვება ხორციელდება TGR-ის ნალექის კვლევის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის სხვადასხვა პერიოდში. მას შემდეგ, რაც 2003 წელს წყალსაცავი დაიწყო დაგროვება, ნალექის პრობლემა წარმოიშვა როგორც ზედა, ასევე ქვედა წელში, ხოლო პროტოტიპის დაკვირვება და შესაბამისი ნალექის კვლევა განხორციელდა TGP-ის უშუალოდ ექსპლუატაციის მიზნით. დაკვირვების მიზანი მოიცავს შემდეგ ასპექტებს: ბუნებრივი არხის სტატუსის ფონური მონაცემების დაუფლება სრული დატბორვის წინ; მითითებების მომზადება დატბორვის გეგმის განსაზღვრისთვის; ეროზიისა და დანალექის ვარიაციის რეალურ დროში მონიტორინგი როგორც ზედა, ასევე ქვედა წელში და პრობლემების აღმოჩენა, რათა დროულად იქნას მიღებული კონტრზომები; გამოყენებული სიმულაციური ტექნოლოგიის ვალიდაცია და TGP-ის ნალექის პროგნოზირების სანდოობის გაზრდა.

ჰიდროლოგიური ნალექის პროტოტიპის დაკვირვების დიაპაზონი მოიცავს წყალსაცავის ტერიტორიას, კაშხლის ადგილს და ქვედა წელში. 1949 წლიდან, ნალექის ხანგრძლივი გაზომვის, არხის დაკვირვების, კვლევისა და კვლევის საფუძველზე, დაგროვდა პროტოტიპის დაკვირვების უამრავი მონაცემი და ანალიზის კვლევის შედეგი, რითაც დაკმაყოფილდა დაგეგმვის, დიზაინისა და სამეცნიერო კვლევის მოთხოვნები განსაზღვრის ფაზაში. მშენებლობის ფაზა არის შუალედური ეტაპი პროფაზის შემდეგ და მშენებლობის საერთო პერიოდია 17 ა, ამიტომ აუცილებელია ცვალებადი ჩამონადენის, ნალექის და სასაზღვრო მდგომარეობის მუდმივი დაკვირვება. ეს არა მხოლოდ განსაზღვრავს დიზაინის, სამეცნიერო კვლევის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის დამოკიდებულებას, არამედ დიზაინისა და რეგულირების ვალიდაციასა და ოპტიმიზაციას.

მონიტორინგის ფაქტორები ძირითადად მოიცავს ჰიდროლოგიას, ნალექს და არხის რელიეფს. არხის რელიეფის კვლევა ძირითადად მიზნად ისახავს არხის ევოლუციის რეგულარობის დადგენას ნედლეულში, წყალსაცავში ნალექის დალექვას, ეროზიას ქვედა დინებაზე და TGP-ის დატბორვის შემდეგ ძირითადი მონაკვეთების ევოლუციის დადგენას.

რადარის წყლის დონის ნაკადის სიჩქარის სენსორი ისეთი სცენარებისთვის, როგორიცაა კაშხლები, ღია არხები და მიწისქვეშა მილსადენების ქსელები, მას შეუძლია მონაცემების რეალურ დროში მონიტორინგი.