三峡ダムプロジェクトにおける流量および堆積物測定

抽象的な
流量と堆積物の問題とは、三峡ダムプロジェクト（TGP）の運用と寿命に影響を与える重要な要因の一つです。TGPの実証、計画、設計、建設、運用において、流量と堆積物の問題に関する研究には多くの手法が用いられ、多くの重要な成果が得られてきました。中国の代表的なプロジェクトにおける流量と堆積物測定の進捗状況と、超大型ダムにおける堆積物観測の経験を理解するために、本稿では主にTGPの流量と堆積物測定について紹介します。これには、TGPの概要、水文観測所ネットワークの配置、測定要因、新しい測定技術、TGPの貯水後のダムおよび下流における堆積物の変化が含まれます。堆積物測定の結果は、堆積物問題の基本状況は良好であることを示していますが、これらの堆積物問題は時間の経過とともに蓄積、発展、変化する可能性があるため、継続的に注意を払う必要があります。

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。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となっています。流域面積は100万平方キロメートル、年間平均流出量は4510億立方メートルに達します。洪水貯水容量は221億5000万立方メートルで、長江流域の洪水対策において重要な役割を果たしています。通常水位175メートルで、貯水池の総貯水容量は3930万立方メートル、そのうち221億5000万立方メートルが洪水対策容量です。三峡ダムの開発は、洪水防止、発電、水運の便益に重点を置いており、生態環境の改善にも貢献します。この期間を通じて、洪水対策、航行、発電、水資源利用に関する総合的な便益がもたらされました。

三峡ダムは長江中下流域の治水システムの中核を担い、洪水時に最も危険な荊江への流入量の96%、武漢への流入量の3分の2以上を制御しています。三峡ダムは長江上流域の洪水緩和と大規模洪水の抑制に不可欠な役割を果たしています。8月末までに、ダムは洪水期に1800億立方メートルの水を貯留しました。2010年と2012年には毎秒7万立方メートルを超える流入量を記録し、洪水ピークを約40%削減することで、下流域の治水圧力を大幅に軽減しました。乾季には放流量を毎秒5500立方メートル以上に引き上げ、長江中下流域に年間200億立方メートル以上の水を供給しています。

プロトタイプ観測は、異なる時期の三峡ダムの堆積物調査、建設、運用に役立つように実施されています。プロトタイプ測定は、長江本流の流出量と堆積物負荷の変動、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。サイトの分布は図1に示されています。現在の観測結果は、基本的に実現可能性調査段階（Lu & Huang、2013）と一致していますが、1990年代以降の金沙江の上流堆積物の減少とカスケードダムの建設により、三峡ダム（TGR）の堆積は以前よりはるかに小さくなり、その結果、三峡ダム下流の河床侵食の強度と距離が大きくなっています。

2 水文ネットワークの設計と計測システム
長江水利委員会は、流域工学建設のための基礎データの収集とサービス提供を目的として、1950年代から長江本流および支流沿いに多数の水文観測所を段階的に設置してきた。1990年代までには、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ほぼ完全に構築され、118の水文観測所と350以上の水位観測所が含まれるようになった。さらに、河川調査と堆積物分析作業も大量に完了した。過去数十年にわたる数世代にわたる水文および堆積物観測データは、三峡ダムの実証、設計、建設、運用における科学的根拠を提供した。

プロトタイプ観測は、異なる時期の三峡ダムの堆積物調査、建設、運用に役立てるために実施されます。2003年にダムが貯水を開始した後、上流と下流の両方で堆積物問題が発生したため、プロトタイプ観測とそれに対応する堆積物調査を実施し、三峡ダムの運用に直接役立てました。観測の目標には、次の側面が含まれます。完全貯水前の自然河道の状態の背景データを把握すること。段階的貯水計画の決定の参考とすること。貯水後の上流と下流の両方における侵食と堆積の変化をリアルタイムで監視し、問題を発見してタイムリーに対策を講じること。採用したシミュレーション技術を検証し、三峡ダムの堆積物予測の信頼性を高めること。

水文堆積物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、長年にわたる堆積物測定、水路観測、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結果が蓄積され、定義段階における計画、設計、科学研究の要求を満たしてきました。建設段階は前段階に続く中間段階であり、建設期間は合計17年であるため、流出量、堆積物、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。

モニタリングの対象となる要素は主に、水文、堆積物、河道地形です。河道地形調査は主に、未処理時の河道の変化の規則性、貯水池における堆積物の堆積状況、下流での侵食状況、および三峡ダム貯水後の主要区間の変化を把握することを目的としています。

2 水文ネットワークの設計と計測システム
長江水利委員会は、流域工学建設のための基礎データの収集とサービス提供を目的として、1950年代から長江本流および支流沿いに多数の水文観測所を段階的に設置してきた。1990年代までには、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ほぼ完全に構築され、118の水文観測所と350以上の水位観測所が含まれるようになった。さらに、河川調査と堆積物分析作業も大量に完了した。過去数十年にわたる数世代にわたる水文および堆積物観測データは、三峡ダムの実証、設計、建設、運用における科学的根拠を提供した。

プロトタイプ観測は、異なる時期の三峡ダムの堆積物調査、建設、運用に役立てるために実施されます。2003年にダムが貯水を開始した後、上流と下流の両方で堆積物問題が発生したため、プロトタイプ観測とそれに対応する堆積物調査を実施し、三峡ダムの運用に直接役立てました。観測の目標には、次の側面が含まれます。完全貯水前の自然河道の状態の背景データを把握すること。段階的貯水計画の決定の参考とすること。貯水後の上流と下流の両方における侵食と堆積の変化をリアルタイムで監視し、問題を発見してタイムリーに対策を講じること。採用したシミュレーション技術を検証し、三峡ダムの堆積物予測の信頼性を高めること。

水文堆積物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、長年にわたる堆積物測定、水路観測、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結果が蓄積され、定義段階における計画、設計、科学研究の要求を満たしてきました。建設段階は前段階に続く中間段階であり、建設期間は合計17年であるため、流出量、堆積物、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。

モニタリングの対象となる要素は主に、水文、堆積物、河道地形です。河道地形調査は主に、未処理時の河道の変化の規則性、貯水池における堆積物の堆積状況、下流での侵食状況、および三峡ダム貯水後の主要区間の変化を把握することを目的としています。

ダム、開水路、地下パイプ網などのシナリオにおけるレーダー式水位流速センサーは、データをリアルタイムで監視できます。