某尾礦庫調洪安全研究

楊立芳, 程 健

(1.安徽省科學技術咨詢中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水電職業技術學院,安徽 合肥 231603)

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某尾礦庫調洪安全研究

楊立芳1, 程 健2

(1.安徽省科學技術咨詢中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水電職業技術學院,安徽 合肥 231603)

文章分析某尾礦庫排洪系統現狀，對其排洪系統的正確性進行定量化校核評價。

尾礦庫；調洪演算；校核

0 引 言

調洪演算的目的是根據既定的排水系統確定所需的調洪庫容及泄洪流量。對一定的來水過程線，排水構筑物愈小，所需調洪庫容就愈大，壩也就愈高。設計中應通過幾種不同尺寸的排水系統的調洪演算結果，合理地確定壩高及排水構筑物的尺寸，以便使整個工程造價最小。

1 排洪系統基本情況

某尾礦庫壩建成后，形成的庫容約450×104m3，有效庫容約400×104m3。屬IV類庫。尾礦庫分兩期建設，一期工程為尾礦庫主壩達到102m高程，形成庫容為89.5×104m3。尾礦庫初期壩為不透水壩，粘土心墻作為防滲體，內坡敷設“2布1膜”，壩底標高+88.0m，壩頂標高+114.0m，總壩高26m，頂寬4.0m，上游壩坡1∶2.5，下游壩坡坡比為1∶2.5～3.0。尾礦庫分2期建設，但匯水面積一定。

由于庫區縱深較小，且高差較大，因此在尾礦庫的整個服務壽命期間內，庫內尾水澄清距離都偏小，為了盡可能利用庫區地形，尾礦庫一期工程排洪系統采用泄洪斜槽-圓形排洪涵管。

該庫完全建成后屬IV類庫，一期工程屬Ⅴ等庫，但由于一期工程與二期工程間不間隔且匯水面積基本不變，所以本次評價時尾礦庫的防洪標準仍按IV類庫：初期50年1遇，中后期300年1遇。

2 調洪系統的演算

2.1 計算參數的選定

根據《安徽省暴雨參數等值線圖》及《山丘區中小面積設計洪水計算方法》及該庫的初步設計安全專篇相關資料，調洪演算有關計算參數選定如下:

年最大24h降雨量平均值H24=110mm；年最大24h暴雨變差系數Cv=0.55；

年最大1h降雨量平均值H1=42mm；年最大1h暴雨變差系數Cv=0.52；暴雨偏差系數Cs=3.5Cv；F-庫區匯水面積，F=0.95km2。

2.2 暴雨演算

根據《安徽省暴雨參數等值線圖》及《山丘區中小面積設計洪水計算方法》中關于中小流域設計洪水計算方法和尾礦庫相關資料公式。

(1)洪峰流量計算。洪峰流量計算公式為

QP=F×H24×qm/1000

其中，Qp為設計頻率對應的設計洪峰流量m3/s,F為流域面積，km2,H24為設計頻率對應的24小時點雨量 mm,qm為24h凈雨量(R24)為1000mm時的洪峰模數，m3/s km2。

經計算，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)洪水總量計算。50年一遇洪水總量W=21.6×104m3,300年一遇洪水總量W=33×104m3。

圖1 尾礦庫洪水過程線

(3)調洪庫容。投入使用初期調洪庫容較大，可以容納較多洪水，當調洪高度超過2.0m時調洪庫容即可容納1次洪水總量21.6×104m3。使用后期，調洪高度降低至1.0m，調洪庫容隨之減小為21×104m3。

2.3 調洪演算

尾礦庫是一個蓄水、滯洪的小流域集水地，為了確定尾礦庫的最高洪水位，需要根據分洪流量和泄洪流量，經過調蓄計算確定。

計算公式為：

其中，Qs、Qg為時段始、終水庫的來洪流量，m3/s；qs、qz為時段始、終水庫的泄洪流量，m3/s；Vz、Vs為時段始、終水庫的蓄洪量，m3；Δt為時段歷時。

可用的求解方法有：動態水量平衡法、列表試算法、公式法、半圖解法等。本文采用半圖解法計算。

2.4 調洪演算結果

根據相關規范要求，尾礦庫使用至后期時的最危險狀態進行校核，調洪演算結果如表1所列。

表1 調洪演算結果

根據調洪演算，按300年1遇防洪標準進行校核時，該庫的調洪滿足規范要求。

2.5 排洪能力校核

根據規范計算，排洪系統初期(50年1遇)所需最大泄洪流量為3.3m3/s,中期(300年一遇)所需最大泄流量為4.6 m3/s，終期(300年1遇)所需最大泄流量為18.5m3/s。本尾礦庫初、中期采用泄洪斜槽-排洪涵管排水系統，終期為泄洪斜槽-排洪涵管-溢洪道排水系統，構筑物尺寸分別是泄洪斜槽凈斷面1.0m×1.4m，排洪涵管內徑為1.5m，溢洪道過水斷面為3.0m×1.0m。

根據規范，當調洪庫容大于一次洪水總量是，可按72h排完庫內洪水要求設計，按1次洪水總量24h內排完，經計算，排洪構筑物初期、中期排洪能力5.1m3/s，滿足初中期3.3m3/s最大泄流量要求；終期排洪能力為20.6m3/s，滿足終期18.5m3/s的最大泄流量要求。

3 調洪系統分析

通過以上調洪演算，結合設計，排洪系統驗收評價結論如下：①排洪系統調洪演算，按300年1遇進行校核，洪水總量為33×104m3，所需調洪高度0.77m，可用調洪高度為1m，最小安全超高≥0.5m，均能滿足相關規范要求。②截洪系統按照300年1遇防洪標準進行設計，能夠確保有效截流洪水，可以滿足設計要求。③正常工況下，庫內澄清距離較短，在尾礦庫的整個服務期內，尾水澄清較為困難。④應避免庫內回水在排水時因含泥量過高導致排洪系統淤積。

4 結束語

本次調洪系統演算的目的是對排洪系統的正確性進行定量化校核評價,為今后尾礦庫的安全管理提供有益的參考。

[1] 丁瑞勇,程志遠,夏廣義.八里河洼地澇災治理及洪澇水調度方案研究[J]安徽水利水電職業技術學院學報,2015，(1):30-32.

[2] 曹金海,段蔚平,汪良峰.尾礦庫調洪演算的數值方法及應用研究[J]現代礦業2009，(483):67-69.

[3] 魏永霞，王麗學.工程水文學[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

(責任編輯 胡 進)

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

楊立芳(1975-)，女，河北石家莊人，安全評價師、工程師，從事安全工程評價工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.005

X936

A

1671-6221(2015)04-0014-03