三峡ダムプロジェクトの流量と堆積物の測定

抽象的な
流量と堆積問題は、三峡ダム建設プロジェクト（TGP）の運用開始と寿命に影響を与える重要な要素の一つである。TGPの実証、計画、設計、建設、運用の過程で、流量と堆積問題について多くの研究手法が採用され、多くの重要な成果が得られている。中国の代表的なプロジェクトにおける流量と堆積物の測定の進捗状況と超大型貯水池における堆積物の観測経験を理解するために、本稿では主にTGPの流量と堆積物の測定について紹介する。これには、TGPの概況、水文観測所ネットワークの配置、測定要素、新しい測定技術、およびTGP湛水後の貯水池および下流の堆積物の変化が含まれる。堆積物の測定結果は、堆積物問題の基本状況が良好であることを示しているが、これらの堆積物は時間の経過とともに蓄積、発展、変化する可能性があり、継続的な注意を払う必要がある。

1 はじめに
三峡ダム（TGP）は世界最大の水利水力発電プロジェクトです。このダムは湖北省宜昌市三斗坪に位置し、長江本流の中流と上流の境界線に位置しています。流域面積は100万平方キロメートル、年間平均流出量は4,510億立方メートルに達します。洪水貯留容量は221.5億立方メートルで、長江流域の洪水管理に大きな役割を果たしています。通常貯水位は175メートルで、ダムの総貯水容量は39,300立方メートルで、そのうち221.5億立方メートルが洪水管理容量です。TGPの開発は、洪水防止、発電、水上輸送の利益に重点を置いており、生態環境の改善にもつながります。この期間に、洪水管理、航行、発電、水資源利用など、総合的な利益がもたらされました。

揚子江中下流域の治水システムの要衝である揚子江ダムは、洪水時に最も危険な河川区間である靖江への流入量の96％と、武漢への流入量の3分の2以上を制御している。揚子江上流域の洪水を緩和し、大洪水を減らすために不可欠な役割を果たしている。8月末までに、このダムは洪水期に1800億立方メートルの水を堰き止めた。2010年と2012年には毎秒7万立方メートル以上の流入があり、洪水ピークを約40％減らし、下流域の治水圧力を大幅に緩和した。乾季には、放流量が毎秒5500立方メートル以上に増加し、年間200億立方メートル以上の水を揚子江中下流域に供給している。

プロトタイプ観測は、長江三峡ダムの様々な時期における堆積物調査、建設、運用を支援するために実施されました。プロトタイプ測定は、長江本流における流出量と堆積負荷量の変動、および河床の変化と進化を分析するために使用されました。観測点の分布は図1に示されています。現在の観測結果は、フィージビリティスタディ段階（Lu & Huang, 2013）と基本的に一致していますが、1990年代以降、金沙江上流域の堆積量の減少とカスケード式貯水池の建設により、三峡ダム（TGR）の堆積量は以前よりもはるかに少なく、その結果、TGP下流域の河床侵食の強度と範囲が大きくなっています。

2 水文ネットワーク設計および計測システム
長江水利委員会は、1950年代から長江本流と支流に基礎データを収集し、流域工学建設サービスを提供するため、段階的に多数の水文観測所を設置してきました。1990年代には、118の水文観測所と350以上の観測所を含む、完全な水文観測所ネットワークと堆積物モニタリングネットワークが基本的に構築されました。また、大量の河川調査と堆積物分析作業も完了しました。過去数十年にわたる数世代にわたる水文および堆積物の観測データは、長江水理・堆積システム（TGP）の実証、設計、建設、運用に科学的根拠を提供しました。

プロトタイプ観測は、TGRの各時期の堆積物研究、建設、運用に役立てるために実施されました。2003年に貯水池が貯水を開始した後、上流域と下流域の両方で堆積問題が発生したため、プロトタイプ観測と対応する堆積物研究が実施され、TGPの運用に直接役立てられました。観測目標は以下のとおりです。完全に湛水する前に自然河川の状態に関する背景データを把握すること。分割湛水計画の決定の参考とすること。湛水後の上流域と下流域の侵食と堆積の変化をリアルタイムで監視し、問題を発見して適時に対策を講じること。採用されたシミュレーション技術を検証し、TGPの堆積物予測の信頼性を高めること。

水文土砂プロトタイプ観測範囲は、貯水池区域、ダムサイト、下流域を含みます。1949年以来、長年にわたる土砂測定、河道観測、探査調査に基づき、多くのプロトタイプ観測データと分析研究成果が蓄積され、定義段階における計画、設計、科学研究の需要を満たしています。建設段階は前段階に続く中間段階であり、総工期は17年間であるため、流出量、土砂量、境界条件の変化を継続的に観測する必要があります。これは、設計、科学研究、建設、運用への依存を提供するだけでなく、設計と規制の検証と最適化にも役立ちます。

モニタリング要素は主に水文、堆積物、河川地形です。河川地形調査は、主に原位置における河川の発達の規則性、貯水池における堆積物堆積、下流域の侵食、そしてTGP湛水後の主要区間の発達状況を把握することを目的としています。

2 水文ネットワーク設計および計測システム
長江水利委員会は、1950年代から長江本流と支流に基礎データを収集し、流域工学建設サービスを提供するため、段階的に多数の水文観測所を設置してきました。1990年代には、118の水文観測所と350以上の観測所を含む、完全な水文観測所ネットワークと堆積物モニタリングネットワークが基本的に構築されました。また、大量の河川調査と堆積物分析作業も完了しました。過去数十年にわたる数世代にわたる水文および堆積物の観測データは、長江水理・堆積システム（TGP）の実証、設計、建設、運用に科学的根拠を提供しました。

プロトタイプ観測は、TGRの各時期の堆積物研究、建設、運用に役立てるために実施されました。2003年に貯水池が貯水を開始した後、上流域と下流域の両方で堆積問題が発生したため、プロトタイプ観測と対応する堆積物研究が実施され、TGPの運用に直接役立てられました。観測目標は以下のとおりです。完全に湛水する前に自然河川の状態に関する背景データを把握すること。分割湛水計画の決定の参考とすること。湛水後の上流域と下流域の侵食と堆積の変化をリアルタイムで監視し、問題を発見して適時に対策を講じること。採用されたシミュレーション技術を検証し、TGPの堆積物予測の信頼性を高めること。

水文土砂プロトタイプ観測範囲は、貯水池区域、ダムサイト、下流域を含みます。1949年以来、長年にわたる土砂測定、河道観測、探査調査に基づき、多くのプロトタイプ観測データと分析研究成果が蓄積され、定義段階における計画、設計、科学研究の需要を満たしています。建設段階は前段階に続く中間段階であり、総工期は17年間であるため、流出量、土砂量、境界条件の変化を継続的に観測する必要があります。これは、設計、科学研究、建設、運用への依存を提供するだけでなく、設計と規制の検証と最適化にも役立ちます。

モニタリング要素は主に水文、堆積物、河川地形です。河川地形調査は、主に原位置における河川の発達の規則性、貯水池における堆積物堆積、下流域の侵食、そしてTGP湛水後の主要区間の発達状況を把握することを目的としています。

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