Medição de vazão e sedimentos para o Projeto Três Gargantas

Resumo
O problema de vazão e sedimentos é um dos principais fatores que afetam a operação e a vida útil do Projeto das Três Gargantas (PTG). Diversas abordagens têm sido empregadas para pesquisar os problemas de vazão e sedimentos do PTG durante suas fases de demonstração, planejamento, projeto, construção e operação, e muitos resultados importantes foram obtidos. Para compreender o progresso da medição de vazão e sedimentos em projetos representativos da China e a experiência de observação de sedimentos em reservatórios de grande porte, este artigo apresenta principalmente a medição de vazão e sedimentos do PTG. Inclui a situação geral do PTG, a distribuição da rede de estações hidrológicas, os fatores de medição, as novas tecnologias de medição e as mudanças nos sedimentos no reservatório e a jusante após o represamento do PTG. Os resultados da medição de sedimentos mostram que a situação básica dos problemas de sedimentos é boa, mas que esses problemas provavelmente se acumularão, se desenvolverão e se transformarão ao longo do tempo, portanto, devem receber atenção contínua.

1 INTRODUÇÃO
O Projeto das Três Gargantas (PTG) é o maior projeto de conservação de água e geração de energia hidrelétrica do mundo. A barragem está localizada em Sandouping, cidade de Yichang, província de Hubei, na linha divisória entre o curso médio e o curso superior do Rio Yangtzé. Controla uma área de drenagem de 1 milhão de km², com um volume médio anual de escoamento de 451 bilhões de m³. Com uma capacidade de armazenamento de 22,15 bilhões de metros cúbicos, o projeto desempenha um papel fundamental no controle de cheias na bacia do Rio Yangtzé. Com um nível normal de represamento de 175 m, a capacidade total de armazenamento do reservatório é de 39,3 bilhões de metros cúbicos, dos quais 22,15 bilhões de m³ correspondem à capacidade de controle de cheias. O desenvolvimento do PTG concentra-se na prevenção de cheias, na geração de energia e no transporte hidroviário, além de contribuir para a melhoria do meio ambiente. Ao longo do tempo, foram alcançados benefícios abrangentes relacionados ao controle de cheias, à navegação, à geração de energia e à utilização de recursos hídricos.

Como parte fundamental do sistema de controle de enchentes nos trechos médio e inferior do Rio Yangtzé, a Barragem das Três Gargantas controla 96% da vazão que deságua no Rio Jingjiang, o trecho mais perigoso durante as cheias, e mais de dois terços da vazão que chega a Wuhan. A Barragem das Três Gargantas desempenha um papel indispensável na mitigação das enchentes e na redução das cheias de grandes proporções nos trechos superiores do Rio Yangtzé. Até o final de agosto, a barragem havia retido 180 bilhões de metros cúbicos de água durante as épocas de cheias. Em 2010 e 2012, a barragem registrou vazões superiores a 70.000 metros cúbicos por segundo e reduziu os picos das cheias em cerca de 40%, aliviando consideravelmente a pressão sobre o controle de enchentes nas áreas a jusante. Durante a estação seca, a vazão foi aumentada para mais de 5.500 metros cúbicos por segundo, fornecendo mais de 20 bilhões de metros cúbicos de água por ano para os trechos médio e inferior do Rio Yangtzé.

A observação do protótipo foi realizada para servir à pesquisa de sedimentos, construção e operação da Usina Hidrelétrica de Três Gargantas (UHT) em diferentes períodos. As medições do protótipo foram utilizadas para analisar as variações na vazão e na carga de sedimentos no canal principal do Rio Yangtzé, bem como as mudanças e a evolução do leito do rio. A distribuição dos locais de observação é mostrada na Figura 1. Os resultados da observação atual são basicamente consistentes com a fase de estudo de viabilidade (Lu & Huang, 2013), mas devido à redução dos sedimentos a montante e à construção de reservatórios em cascata no Rio Jinsha após a década de 1990, a sedimentação no reservatório de Três Gargantas (UHT) é muito menor do que antes, resultando em maior intensidade e extensão da erosão do leito do rio a jusante da UHT.

2. PROJETO DE REDE HIDROLÓGICA E SISTEMA DE MEDIÇÃO
Para coletar dados básicos e fornecer serviços para a construção de obras de engenharia na bacia hidrográfica, a Comissão de Recursos Hídricos do Rio Yangtzé estabeleceu gradualmente um grande número de estações hidrológicas ao longo do curso principal e dos afluentes do rio desde a década de 1950. Na década de 1990, uma rede completa de estações hidrológicas e de monitoramento de sedimentos já estava praticamente formada, incluindo 118 estações hidrológicas e mais de 350 estações de medição. Além disso, um grande volume de levantamentos fluviais e análises de sedimentos foi concluído. Os dados de observação hidrológica e de sedimentos das últimas décadas, ao longo de várias gerações, forneceram a base científica para a demonstração, o projeto, a construção e a operação da Usina Hidrográfica das Três Gargantas (TGP).

A observação do protótipo foi realizada para auxiliar na pesquisa de sedimentos, construção e operação da Barragem das Três Gargantas (TGP) em diferentes períodos. Após o início do armazenamento de água na barragem em 2003, surgiram problemas com sedimentos tanto no trecho superior quanto no inferior, e a observação do protótipo e a pesquisa de sedimentos correspondente foram realizadas para auxiliar diretamente na operação da TGP. O objetivo da observação inclui os seguintes aspectos: dominar os dados de referência do estado do canal natural antes do enchimento completo; fornecer subsídios para a decisão do plano de enchimento por etapas; monitorar em tempo real a variação da erosão e deposição nos trechos superior e inferior após o enchimento, e identificar os problemas para que medidas corretivas sejam tomadas em tempo hábil; validar a tecnologia de simulação adotada e aumentar a credibilidade da previsão de sedimentos da TGP.

A área de observação do protótipo de sedimentos hidrológicos inclui a área do reservatório, o local da barragem e o trecho inferior. Desde 1949, com base em medições de sedimentos, observações do canal, exploração e investigação realizadas ao longo de um extenso período, foram acumulados muitos dados de observação de protótipos e resultados de pesquisas analíticas, atendendo assim às demandas de planejamento, projeto e pesquisa científica na fase de definição. A fase de construção é uma etapa intermediária para suceder a fase de projeto, e o período total de construção é de 17 anos, sendo necessário, portanto, observar continuamente a variação da vazão, dos sedimentos e das condições de contorno. Isso fornece subsídios não apenas para o projeto, a pesquisa científica, a construção e a operação, mas também para a validação e otimização do projeto e da regulamentação.

Os fatores de monitoramento incluem principalmente hidrologia, sedimentos e relevo do canal. O levantamento do relevo do canal visa principalmente obter a regularidade da evolução do canal em seu estado bruto, a deposição de sedimentos no reservatório, a erosão a jusante e a evolução dos trechos principais após o represamento da Usina Hidrelétrica de Três Gargantas.

2. PROJETO DE REDE HIDROLÓGICA E SISTEMA DE MEDIÇÃO
Para coletar dados básicos e fornecer serviços para a construção de obras de engenharia na bacia hidrográfica, a Comissão de Recursos Hídricos do Rio Yangtzé estabeleceu gradualmente um grande número de estações hidrológicas ao longo do curso principal e dos afluentes do rio desde a década de 1950. Na década de 1990, uma rede completa de estações hidrológicas e de monitoramento de sedimentos já estava praticamente formada, incluindo 118 estações hidrológicas e mais de 350 estações de medição. Além disso, um grande volume de levantamentos fluviais e análises de sedimentos foi concluído. Os dados de observação hidrológica e de sedimentos das últimas décadas, ao longo de várias gerações, forneceram a base científica para a demonstração, o projeto, a construção e a operação da Usina Hidrográfica das Três Gargantas (TGP).

A observação do protótipo foi realizada para auxiliar na pesquisa de sedimentos, construção e operação da Barragem das Três Gargantas (TGP) em diferentes períodos. Após o início do armazenamento de água na barragem em 2003, surgiram problemas com sedimentos tanto no trecho superior quanto no inferior, e a observação do protótipo e a pesquisa de sedimentos correspondente foram realizadas para auxiliar diretamente na operação da TGP. O objetivo da observação inclui os seguintes aspectos: dominar os dados de referência do estado do canal natural antes do enchimento completo; fornecer subsídios para a decisão do plano de enchimento por etapas; monitorar em tempo real a variação da erosão e deposição nos trechos superior e inferior após o enchimento, e identificar os problemas para que medidas corretivas sejam tomadas em tempo hábil; validar a tecnologia de simulação adotada e aumentar a credibilidade da previsão de sedimentos da TGP.

A área de observação do protótipo de sedimentos hidrológicos inclui a área do reservatório, o local da barragem e o trecho inferior. Desde 1949, com base em medições de sedimentos, observações do canal, exploração e investigação realizadas ao longo de um extenso período, foram acumulados muitos dados de observação de protótipos e resultados de pesquisas analíticas, atendendo assim às demandas de planejamento, projeto e pesquisa científica na fase de definição. A fase de construção é uma etapa intermediária para suceder a fase de projeto, e o período total de construção é de 17 anos, sendo necessário, portanto, observar continuamente a variação da vazão, dos sedimentos e das condições de contorno. Isso fornece subsídios não apenas para o projeto, a pesquisa científica, a construção e a operação, mas também para a validação e otimização do projeto e da regulamentação.

Os fatores de monitoramento incluem principalmente hidrologia, sedimentos e relevo do canal. O levantamento do relevo do canal visa principalmente obter a regularidade da evolução do canal em seu estado bruto, a deposição de sedimentos no reservatório, a erosão a jusante e a evolução dos trechos principais após o represamento da Usina Hidrelétrica de Três Gargantas.

Sensor de velocidade de fluxo de água por radar para cenários como barragens, canais abertos e redes de tubulações subterrâneas, capaz de monitorar dados em tempo real.