某尾矿库调洪安全研究

杨立芳, 程 健

(1.安徽省科学技术咨询中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水电职业技术学院,安徽 合肥 231603)



某尾矿库调洪安全研究

杨立芳1, 程 健2

(1.安徽省科学技术咨询中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水电职业技术学院,安徽 合肥 231603)

文章分析某尾矿库排洪系统现状，对其排洪系统的正确性进行定量化校核评价。

尾矿库；调洪演算；校核

0 引 言

调洪演算的目的是根据既定的排水系统确定所需的调洪库容及泄洪流量。对一定的来水过程线，排水构筑物愈小，所需调洪库容就愈大，坝也就愈高。设计中应通过几种不同尺寸的排水系统的调洪演算结果，合理地确定坝高及排水构筑物的尺寸，以便使整个工程造价最小。

1 排洪系统基本情况

某尾矿库坝建成后，形成的库容约450×104m3，有效库容约400×104m3。属IV类库。尾矿库分两期建设，一期工程为尾矿库主坝达到102m高程，形成库容为89.5×104m3。尾矿库初期坝为不透水坝，粘土心墙作为防渗体，内坡敷设“2布1膜”，坝底标高+88.0m，坝顶标高+114.0m，总坝高26m，顶宽4.0m，上游坝坡1∶2.5，下游坝坡坡比为1∶2.5～3.0。尾矿库分2期建设，但汇水面积一定。

由于库区纵深较小，且高差较大，因此在尾矿库的整个服务寿命期间内，库内尾水澄清距离都偏小，为了尽可能利用库区地形，尾矿库一期工程排洪系统采用泄洪斜槽-圆形排洪涵管。

该库完全建成后属IV类库，一期工程属Ⅴ等库，但由于一期工程与二期工程间不间隔且汇水面积基本不变，所以本次评价时尾矿库的防洪标准仍按IV类库：初期50年1遇，中后期300年1遇。

2 调洪系统的演算

2.1 计算参数的选定

根据《安徽省暴雨参数等值线图》及《山丘区中小面积设计洪水计算方法》及该库的初步设计安全专篇相关资料，调洪演算有关计算参数选定如下:

年最大24h降雨量平均值H24=110mm；年最大24h暴雨变差系数Cv=0.55；

年最大1h降雨量平均值H1=42mm；年最大1h暴雨变差系数Cv=0.52；暴雨偏差系数Cs=3.5Cv；F-库区汇水面积，F=0.95km2。

2.2 暴雨演算

根据《安徽省暴雨参数等值线图》及《山丘区中小面积设计洪水计算方法》中关于中小流域设计洪水计算方法和尾矿库相关资料公式。

(1)洪峰流量计算。洪峰流量计算公式为

QP=F×H24×qm/1000

其中，Qp为设计频率对应的设计洪峰流量m3/s,F为流域面积，km2,H24为设计频率对应的24小时点雨量 mm,qm为24h净雨量(R24)为1000mm时的洪峰模数，m3/s km2。

经计算，50年1遇洪峰流量QP=22.6m3/s,300年1遇洪峰流量Qp=36.8 m3/s。

(2)洪水总量计算。50年一遇洪水总量W=21.6×104m3,300年一遇洪水总量W=33×104m3。

图1 尾矿库洪水过程线

(3)调洪库容。投入使用初期调洪库容较大，可以容纳较多洪水，当调洪高度超过2.0m时调洪库容即可容纳1次洪水总量21.6×104m3。使用后期，调洪高度降低至1.0m，调洪库容随之减小为21×104m3。

2.3 调洪演算

尾矿库是一个蓄水、滞洪的小流域集水地，为了确定尾矿库的最高洪水位，需要根据分洪流量和泄洪流量，经过调蓄计算确定。

计算公式为：

其中，Qs、Qg为时段始、终水库的来洪流量，m3/s；qs、qz为时段始、终水库的泄洪流量，m3/s；Vz、Vs为时段始、终水库的蓄洪量，m3；Δt为时段历时。

可用的求解方法有：动态水量平衡法、列表试算法、公式法、半图解法等。本文采用半图解法计算。

2.4 调洪演算结果

根据相关规范要求，尾矿库使用至后期时的最危险状态进行校核，调洪演算结果如表1所列。

表1 调洪演算结果

根据调洪演算，按300年1遇防洪标准进行校核时，该库的调洪满足规范要求。

2.5 排洪能力校核

根据规范计算，排洪系统初期(50年1遇)所需最大泄洪流量为3.3m3/s,中期(300年一遇)所需最大泄流量为4.6 m3/s，终期(300年1遇)所需最大泄流量为18.5m3/s。本尾矿库初、中期采用泄洪斜槽-排洪涵管排水系统，终期为泄洪斜槽-排洪涵管-溢洪道排水系统，构筑物尺寸分别是泄洪斜槽净断面1.0m×1.4m，排洪涵管内径为1.5m，溢洪道过水断面为3.0m×1.0m。

根据规范，当调洪库容大于一次洪水总量是，可按72h排完库内洪水要求设计，按1次洪水总量24h内排完，经计算，排洪构筑物初期、中期排洪能力5.1m3/s，滿足初中期3.3m3/s最大泄流量要求；终期排洪能力为20.6m3/s，满足终期18.5m3/s的最大泄流量要求。

3 调洪系统分析

通过以上调洪演算，结合设计，排洪系统验收评价结论如下：①排洪系统调洪演算，按300年1遇进行校核，洪水总量为33×104m3，所需调洪高度0.77m，可用调洪高度为1m，最小安全超高≥0.5m，均能满足相关规范要求。②截洪系统按照300年1遇防洪标准进行设计，能够确保有效截流洪水，可以满足设计要求。③正常工况下，库内澄清距离较短，在尾矿库的整个服务期内，尾水澄清较为困难。④应避免库内回水在排水时因含泥量过高导致排洪系统淤积。

4 结束语

本次调洪系统演算的目的是对排洪系统的正确性进行定量化校核评价,为今后尾矿库的安全管理提供有益的参考。

[1] 丁瑞勇,程志远,夏广义.八里河洼地涝灾治理及洪涝水调度方案研究[J]安徽水利水电职业技术学院学报,2015，(1):30-32.

[2] 曹金海,段蔚平,汪良峰.尾矿库调洪演算的数值方法及应用研究[J]现代矿业2009，(483):67-69.

[3] 魏永霞，王丽学.工程水文学[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

(责任编辑 胡 进)

Safety investigation on the flood routing of one specific tailing pond

YANG Li-fang1, CHENG Jian2

(1. Anhui Science and Technology Consultation Center,Hefei 230066,China; 2.Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power,Hefei 231603,China)

The current sitution of the flood drainage system in one specific tailing pond is analyzed in this paper.And the effectiveness of the system is evaluated quantitatively.

tailings check for flood regulating;calculation

2015-09-01；

2015-09-14

杨立芳(1975-)，女，河北石家庄人，安全评价师、工程师，从事安全工程评价工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.005

X936

A

1671-6221(2015)04-0014-03