Pengukuran aliran dan sedimen untuk Proyek Tiga Ngarai

Abstrak
Masalah aliran dan sedimen merupakan salah satu faktor kunci yang memengaruhi pengoperasian dan masa pakai Proyek Bendungan Tiga Ngarai (TGP). Banyak pendekatan telah digunakan untuk meneliti masalah aliran dan sedimen TGP selama demonstrasi, perencanaan, desain, konstruksi, dan pengoperasiannya, dan banyak hasil penting telah diperoleh. Untuk memahami kemajuan pengukuran aliran dan sedimen pada proyek-proyek representatif di Tiongkok dan pengalaman pengamatan sedimen di waduk super besar, pengukuran aliran dan sedimen TGP terutama diperkenalkan dalam makalah ini. Hal ini mencakup situasi umum TGP, distribusi jaringan stasiun hidrologi, faktor pengukuran, teknologi pengukuran baru, dan perubahan sedimen di waduk dan hilir setelah pengisian waduk TGP. Hasil pengukuran sedimen menunjukkan bahwa situasi dasar masalah sedimen cukup baik, dan masalah sedimen ini mungkin akan terakumulasi, berkembang, dan berubah seiring waktu, sehingga perlu terus diperhatikan.

1 PENDAHULUAN
Proyek Tiga Ngarai (TGP) adalah proyek konservasi air dan pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia. Bendungan ini terletak di Sandouping, Kota Yichang, Provinsi Hubei, yang merupakan garis pemisah antara bagian tengah dan hulu aliran utama Sungai Yangtze. Bendungan ini mengendalikan daerah aliran sungai seluas 1 juta km2, dan volume limpasan tahunan rata-rata mencapai 451.000 juta m3. Dengan kapasitas penyimpanan banjir sebesar 22,15 miliar meter kubik, proyek ini memainkan peran utama dalam pengendalian banjir di cekungan Sungai Yangtze. Dengan ketinggian penampungan normal 175 m, total kapasitas penyimpanan waduk adalah 39.300 dan 22.150 juta m3 di antaranya merupakan kapasitas pengendalian banjir. Pengembangan TGP berfokus pada pencegahan banjir, pembangkit listrik, dan manfaat transportasi air. Proyek ini juga akan meningkatkan lingkungan ekologis. Selama periode tersebut, manfaat komprehensif terkait pengendalian banjir, navigasi, pembangkit listrik, dan pemanfaatan sumber daya air telah diberikan.

Sebagai bagian penting dari sistem pengendalian banjir di bagian tengah dan hilir Sungai Yangtze, Bendungan Tiga Ngarai (TGP) mengendalikan 96% aliran masuk ke Sungai Jingjiang, bagian sungai yang paling berbahaya selama banjir, dan lebih dari dua pertiga aliran masuk ke Wuhan. TGP memainkan peran yang sangat penting dalam mengurangi banjir dan mengurangi banjir besar di hulu Sungai Yangtze. Hingga akhir Agustus, bendungan tersebut telah menahan 180 miliar meter kubik air selama musim banjir. Bendungan ini mencatat aliran masuk lebih dari 70.000 meter kubik per detik pada tahun 2010 dan 2012, dan mengurangi puncak banjir sekitar 40%, sehingga sangat mengurangi tekanan pengendalian banjir di daerah hilir. Selama musim kering, debit air telah ditingkatkan menjadi lebih dari 5500 meter kubik per detik, menyediakan lebih dari 20 miliar meter kubik air per tahun untuk bagian tengah dan hilir Sungai Yangtze.

Pengamatan prototipe dilakukan untuk mendukung penelitian sedimen, konstruksi, dan pengoperasian Bendungan Tiga Ngarai (TGP) pada periode yang berbeda. Pengukuran prototipe digunakan untuk menganalisis variasi limpasan dan beban sedimen di saluran utama Sungai Yangtze, serta perubahan dan evolusi dasar sungai. Distribusi lokasi ditunjukkan pada Gambar 1. Hasil pengamatan saat ini pada dasarnya konsisten dengan tahap studi kelayakan (Lu & Huang, 2013), tetapi karena pengurangan sedimen hulu dan pembangunan waduk bertingkat di Sungai Jinsha setelah tahun 1990-an, sedimentasi Waduk Tiga Ngarai (TGR) jauh lebih kecil daripada sebelumnya, sehingga mengakibatkan intensitas dan jarak erosi dasar sungai yang lebih besar di hilir TGP.

2. SISTEM DESAIN DAN PENGUKURAN JARINGAN HIDROLOGI
Untuk mengumpulkan data dasar dan menyediakan layanan untuk konstruksi rekayasa DAS, Komisi Sumber Daya Air Changjiang secara bertahap telah membangun sejumlah besar stasiun hidrologi di sepanjang aliran utama dan anak sungai Sungai Yangtze sejak tahun 1950-an. Pada tahun 1990-an, jaringan stasiun hidrologi dan jaringan pemantauan sedimen yang lengkap pada dasarnya telah terbentuk. Jaringan ini mencakup 118 stasiun hidrologi dan lebih dari 350 stasiun pengukur. Selain itu, sejumlah besar pekerjaan survei sungai dan analisis sedimen telah diselesaikan. Data pengamatan hidrologi dan sedimen selama beberapa dekade terakhir memberikan dasar ilmiah untuk demonstrasi, desain, konstruksi, dan pengoperasian Bendungan Tiga Ngarai (TGP).

Pengamatan prototipe dilakukan untuk mendukung penelitian sedimen, konstruksi, dan pengoperasian Bendungan Tiga Ngarai (TGP) pada periode yang berbeda. Setelah waduk mulai menyimpan air pada tahun 2003, masalah sedimen muncul baik di hulu maupun hilir, dan pengamatan prototipe serta penelitian sedimen terkait dilakukan untuk mendukung pengoperasian TGP secara langsung. Tujuan pengamatan meliputi aspek-aspek berikut: Menguasai data latar belakang status saluran alami sebelum pengisian waduk sepenuhnya; Menjadi referensi untuk pengambilan keputusan rencana pengisian waduk; pemantauan waktu nyata terhadap variasi erosi dan pengendapan baik di hulu maupun hilir setelah pengisian waduk, dan menemukan masalahnya, sehingga dapat mengambil tindakan penanggulangan tepat waktu; memvalidasi teknologi simulasi yang diadopsi, dan meningkatkan kredibilitas perkiraan sedimen TGP.

Jangkauan pengamatan prototipe sedimen hidrologi meliputi area waduk, lokasi bendungan, dan hilir. Sejak tahun 1949, berdasarkan pengukuran sedimen, pengamatan saluran, serta eksplorasi dan investigasi yang telah dilakukan dalam jangka waktu lama, banyak data pengamatan prototipe dan hasil penelitian analisis telah terkumpul, sehingga memenuhi kebutuhan perencanaan, desain, dan penelitian ilmiah pada fase definisi. Fase konstruksi merupakan fase transisi setelah fase awal, dan total periode konstruksi adalah 17 tahun, sehingga perlu untuk terus mengamati variasi limpasan, sedimen, dan kondisi batas. Hal ini tidak hanya memberikan acuan untuk desain, penelitian ilmiah, konstruksi, dan operasi, tetapi juga untuk validasi dan optimasi desain dan regulasi.

Faktor-faktor pemantauan terutama meliputi hidrologi, sedimen, dan topografi saluran. Survei topografi saluran terutama bertujuan untuk mendapatkan keteraturan evolusi saluran secara mentah, pengendapan sedimen di waduk, erosi di hilir, dan evolusi bagian-bagian penting setelah pembendungan Bendungan Tiga Ngarai (TGP).

2. SISTEM DESAIN DAN PENGUKURAN JARINGAN HIDROLOGI
Untuk mengumpulkan data dasar dan menyediakan layanan untuk konstruksi rekayasa DAS, Komisi Sumber Daya Air Changjiang secara bertahap telah membangun sejumlah besar stasiun hidrologi di sepanjang aliran utama dan anak sungai Sungai Yangtze sejak tahun 1950-an. Pada tahun 1990-an, jaringan stasiun hidrologi dan jaringan pemantauan sedimen yang lengkap pada dasarnya telah terbentuk. Jaringan ini mencakup 118 stasiun hidrologi dan lebih dari 350 stasiun pengukur. Selain itu, sejumlah besar pekerjaan survei sungai dan analisis sedimen telah diselesaikan. Data pengamatan hidrologi dan sedimen selama beberapa dekade terakhir memberikan dasar ilmiah untuk demonstrasi, desain, konstruksi, dan pengoperasian Bendungan Tiga Ngarai (TGP).

Pengamatan prototipe dilakukan untuk mendukung penelitian sedimen, konstruksi, dan pengoperasian Bendungan Tiga Ngarai (TGP) pada periode yang berbeda. Setelah waduk mulai menyimpan air pada tahun 2003, masalah sedimen muncul baik di hulu maupun hilir, dan pengamatan prototipe serta penelitian sedimen terkait dilakukan untuk mendukung pengoperasian TGP secara langsung. Tujuan pengamatan meliputi aspek-aspek berikut: Menguasai data latar belakang status saluran alami sebelum pengisian waduk sepenuhnya; Menjadi referensi untuk pengambilan keputusan rencana pengisian waduk; pemantauan waktu nyata terhadap variasi erosi dan pengendapan baik di hulu maupun hilir setelah pengisian waduk, dan menemukan masalahnya, sehingga dapat mengambil tindakan penanggulangan tepat waktu; memvalidasi teknologi simulasi yang diadopsi, dan meningkatkan kredibilitas perkiraan sedimen TGP.

Jangkauan pengamatan prototipe sedimen hidrologi meliputi area waduk, lokasi bendungan, dan hilir. Sejak tahun 1949, berdasarkan pengukuran sedimen, pengamatan saluran, serta eksplorasi dan investigasi yang telah dilakukan dalam jangka waktu lama, banyak data pengamatan prototipe dan hasil penelitian analisis telah terkumpul, sehingga memenuhi kebutuhan perencanaan, desain, dan penelitian ilmiah pada fase definisi. Fase konstruksi merupakan fase transisi setelah fase awal, dan total periode konstruksi adalah 17 tahun, sehingga perlu untuk terus mengamati variasi limpasan, sedimen, dan kondisi batas. Hal ini tidak hanya memberikan acuan untuk desain, penelitian ilmiah, konstruksi, dan operasi, tetapi juga untuk validasi dan optimasi desain dan regulasi.

Faktor-faktor pemantauan terutama meliputi hidrologi, sedimen, dan topografi saluran. Survei topografi saluran terutama bertujuan untuk mendapatkan keteraturan evolusi saluran secara mentah, pengendapan sedimen di waduk, erosi di hilir, dan evolusi bagian-bagian penting setelah pembendungan Bendungan Tiga Ngarai (TGP).

Sensor kecepatan aliran permukaan air radar untuk skenario seperti bendungan, saluran terbuka, dan jaringan pipa bawah tanah, dapat memantau data secara real-time.