Abstrakt
Strömungs- und Sedimentationsprobleme sind einer der Schlüsselfaktoren für den Betrieb und die Lebensdauer des Drei-Schluchten-Projekts (TGP). Zahlreiche Ansätze wurden während der Demonstrations-, Planungs-, Entwurfs-, Bau- und Betriebsphase des TGP verfolgt, um diese Probleme zu untersuchen und wichtige Ergebnisse zu erzielen. Um die Fortschritte bei Strömungs- und Sedimentationsmessungen in repräsentativen chinesischen Projekten und die Erfahrungen mit Sedimentbeobachtungen in riesigen Stauseen zu verstehen, werden in diesem Beitrag die Strömungs- und Sedimentationsmessungen am TGP näher betrachtet. Dies umfasst die allgemeine Situation des TGP, die Verteilung des hydrologischen Messnetzes, die Messfaktoren, neue Messtechnologien sowie die Sedimentveränderungen im Stausee und flussabwärts nach der Aufstauung. Die Ergebnisse der Sedimentmessungen zeigen, dass die grundsätzliche Situation der Sedimentationsprobleme günstig ist. Da sich diese Probleme jedoch im Laufe der Zeit wahrscheinlich verstärken, entwickeln und verändern können, ist kontinuierliche Aufmerksamkeit geboten.
1 EINLEITUNG
Das Drei-Schluchten-Projekt (TGP) ist das weltweit größte Wasserschutz- und Wasserkraftprojekt. Der Staudamm befindet sich in Sandouping, Stadt Yichang, Provinz Hubei, und bildet die Grenze zwischen dem Mittellauf und dem Oberlauf des Jangtsekiang. Er reguliert ein Einzugsgebiet von 1 Million km² und verzeichnet einen durchschnittlichen jährlichen Abfluss von 451 Milliarden m³. Mit einem Hochwasserrückhaltevolumen von 22,15 Milliarden Kubikmetern spielt das Projekt eine zentrale Rolle im Hochwasserschutz des Jangtsekiang-Beckens. Bei einem normalen Staupegel von 175 m beträgt das Gesamtspeichervolumen des Stausees 39.300 Millionen m³, wovon 22.150 Milliarden m³ dem Hochwasserschutz dienen. Die Entwicklung des TGP konzentriert sich auf Hochwasserschutz, Stromerzeugung und Wassertransport. Zudem wird die Umwelt verbessert. Im Laufe der Zeit wurden umfassende Vorteile in den Bereichen Hochwasserschutz, Schifffahrt, Stromerzeugung und Wasserressourcennutzung erzielt.
Als zentraler Bestandteil des Hochwasserschutzsystems im mittleren und unteren Jangtse-Gebiet reguliert der Drei-Schluchten-Staudamm (TGP) 96 % des Zuflusses zum Jingjiang-Fluss, dem während Hochwassern gefährlichsten Flussabschnitt, und über zwei Drittel des Zuflusses nach Wuhan. Der TGP spielt eine unverzichtbare Rolle bei der Minderung von Hochwasserereignissen und der Reduzierung massiver Überschwemmungen im Oberlauf des Jangtse. Bis Ende August hatte der Damm während der Hochwassersaison 180 Milliarden Kubikmeter Wasser zurückgehalten. In den Jahren 2010 und 2012 wurden Zuflüsse von über 70.000 Kubikmetern pro Sekunde verzeichnet, wodurch die Hochwasserspitzen um etwa 40 % reduziert und der Hochwasserschutzdruck in den flussabwärts gelegenen Gebieten deutlich verringert wurde. In der Trockenzeit wurde der Abfluss auf über 5.500 Kubikmeter pro Sekunde erhöht, wodurch jährlich mehr als 20 Milliarden Kubikmeter Wasser für den mittleren und unteren Jangtse-Abschnitt bereitgestellt werden.
Die Prototypbeobachtung dient der Sedimentforschung, dem Bau und dem Betrieb des Drei-Schluchten-Staudamms (TGP) in verschiedenen Zeiträumen. Mithilfe der Prototypmessungen wurden die Schwankungen des Abflusses und der Sedimentfracht im Hauptstrom des Jangtsekiang sowie die Veränderungen und die Entwicklung des Flussbetts analysiert. Die Verteilung der Standorte ist in Abbildung 1 dargestellt. Die aktuellen Beobachtungsergebnisse stimmen im Wesentlichen mit der Machbarkeitsstudie (Lu & Huang, 2013) überein. Aufgrund der reduzierten Sedimentfracht oberhalb des Staudamms und des Baus von Kaskadenstaudämmen am Jinsha-Fluss nach den 1990er Jahren ist die Sedimentation im Drei-Schluchten-Stausee (TGR) jedoch deutlich geringer als zuvor. Dies führt zu einer stärkeren und ausgedehnteren Flussbetterosion unterhalb des TGP.
2. Hydrologisches Netzwerkdesign- und Messsystem
Zur Erhebung von Basisdaten und zur Bereitstellung von Dienstleistungen für den Beckenbau hat die Changjiang-Wasserressourcenkommission seit den 1950er Jahren schrittweise zahlreiche hydrologische Stationen entlang des Hauptstroms und der Nebenflüsse des Jangtse eingerichtet. Bis in die 1990er Jahre war ein nahezu vollständiges Netz hydrologischer Stationen und Sedimentüberwachungsanlagen entstanden. Es umfasst 118 hydrologische Stationen und über 350 Pegelstationen. Darüber hinaus wurden umfangreiche Flussvermessungen und Sedimentanalysen durchgeführt. Die über Jahrzehnte gesammelten hydrologischen und sedimentologischen Beobachtungsdaten bildeten die wissenschaftliche Grundlage für die Demonstration, Planung, den Bau und den Betrieb des Drei-Schluchten-Projekts.
Die Prototypbeobachtung dient der Sedimentforschung, dem Bau und dem Betrieb des Drei-Schluchten-Staudamms (TGR) in verschiedenen Zeiträumen. Nach Beginn der Befüllung des Stausees im Jahr 2003 traten sowohl im Ober- als auch im Unterlauf Sedimentablagerungen auf. Die Prototypbeobachtung und die dazugehörige Sedimentforschung wurden durchgeführt, um den Betrieb des TGR direkt zu unterstützen. Die Beobachtungsziele umfassen folgende Aspekte: Erfassung der Hintergrunddaten zum Zustand des natürlichen Flussbetts vor der vollständigen Aufstauung; Bereitstellung von Informationen für die Entscheidung über den Aufstauplan; Echtzeitüberwachung der Erosions- und Ablagerungsveränderungen im Ober- und Unterlauf nach der Aufstauung, um Probleme zu identifizieren und rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen zu können; Validierung der verwendeten Simulationstechnologie und Erhöhung der Zuverlässigkeit der Sedimentprognosen für den TGR.
Das hydrologische Sedimentbeobachtungsgebiet umfasst den Stauseebereich, die Dammbaustelle und den Unterlauf. Seit 1949 wurden durch langjährige Sedimentmessungen, Kanalbeobachtungen sowie Erkundungen und Untersuchungen umfangreiche Beobachtungsdaten und Analyseergebnisse gesammelt, die den Bedarf für Planung, Entwurf und Forschung in der Definitionsphase decken. Die Bauphase schließt sich an die Planungsphase an und dauert insgesamt 17 Jahre. Daher ist eine kontinuierliche Überwachung der Abfluss-, Sediment- und Randbedingungen erforderlich. Dies dient nicht nur als Grundlage für Planung, Forschung, Bau und Betrieb, sondern auch für die Validierung und Optimierung von Planung und Regelung.
Zu den Überwachungsfaktoren zählen hauptsächlich Hydrologie, Sedimente und die Beschaffenheit des Flussbetts. Die Untersuchung des Flussbetts dient vor allem dazu, die Gesetzmäßigkeiten der Flussbettentwicklung im Rohzustand, die Sedimentablagerung im Stausee, die Erosion flussabwärts und die Entwicklung der Schlüsselabschnitte nach der Aufstauung des Drei-Schluchten-Staudamms zu erfassen.
2. Hydrologisches Netzwerkdesign- und Messsystem
Zur Erhebung von Basisdaten und zur Bereitstellung von Dienstleistungen für den Beckenbau hat die Changjiang-Wasserressourcenkommission seit den 1950er Jahren schrittweise zahlreiche hydrologische Stationen entlang des Hauptstroms und der Nebenflüsse des Jangtse eingerichtet. Bis in die 1990er Jahre war ein nahezu vollständiges Netz hydrologischer Stationen und Sedimentüberwachungsanlagen entstanden. Es umfasst 118 hydrologische Stationen und über 350 Pegelstationen. Darüber hinaus wurden umfangreiche Flussvermessungen und Sedimentanalysen durchgeführt. Die über Jahrzehnte gesammelten hydrologischen und sedimentologischen Beobachtungsdaten bildeten die wissenschaftliche Grundlage für die Demonstration, Planung, den Bau und den Betrieb des Drei-Schluchten-Projekts.
Die Prototypbeobachtung dient der Sedimentforschung, dem Bau und dem Betrieb des Drei-Schluchten-Staudamms (TGR) in verschiedenen Zeiträumen. Nach Beginn der Befüllung des Stausees im Jahr 2003 traten sowohl im Ober- als auch im Unterlauf Sedimentablagerungen auf. Die Prototypbeobachtung und die dazugehörige Sedimentforschung wurden durchgeführt, um den Betrieb des TGR direkt zu unterstützen. Die Beobachtungsziele umfassen folgende Aspekte: Erfassung der Hintergrunddaten zum Zustand des natürlichen Flussbetts vor der vollständigen Aufstauung; Bereitstellung von Informationen für die Entscheidung über den Aufstauplan; Echtzeitüberwachung der Erosions- und Ablagerungsveränderungen im Ober- und Unterlauf nach der Aufstauung, um Probleme zu identifizieren und rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen zu können; Validierung der verwendeten Simulationstechnologie und Erhöhung der Zuverlässigkeit der Sedimentprognosen für den TGR.
Das hydrologische Sedimentbeobachtungsgebiet umfasst den Stauseebereich, die Dammbaustelle und den Unterlauf. Seit 1949 wurden durch langjährige Sedimentmessungen, Kanalbeobachtungen sowie Erkundungen und Untersuchungen umfangreiche Beobachtungsdaten und Analyseergebnisse gesammelt, die den Bedarf für Planung, Entwurf und Forschung in der Definitionsphase decken. Die Bauphase schließt sich an die Planungsphase an und dauert insgesamt 17 Jahre. Daher ist eine kontinuierliche Überwachung der Abfluss-, Sediment- und Randbedingungen erforderlich. Dies dient nicht nur als Grundlage für Planung, Forschung, Bau und Betrieb, sondern auch für die Validierung und Optimierung von Planung und Regelung.
Zu den Überwachungsfaktoren zählen hauptsächlich Hydrologie, Sedimente und die Beschaffenheit des Flussbetts. Die Untersuchung des Flussbetts dient vor allem dazu, die Gesetzmäßigkeiten der Flussbettentwicklung im Rohzustand, die Sedimentablagerung im Stausee, die Erosion flussabwärts und die Entwicklung der Schlüsselabschnitte nach der Aufstauung des Drei-Schluchten-Staudamms zu erfassen.
Radargesteuerter Wasserstands- und Durchflussgeschwindigkeitssensor für Szenarien wie Staudämme, offene Kanäle und unterirdische Rohrnetze; er kann Daten in Echtzeit überwachen.
Veröffentlichungsdatum: 04.11.2024