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尾矿库防排洪

/flood control of tailings pond/
条目作者戈振

戈振

最后更新 2023-04-24
浏览 170
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对尾矿库洪水进行控制,保证尾矿库安全的过程。

英文名称
flood control of tailings pond
所属学科
矿业工程

洪水漫顶是尾矿库溃坝的主要原因之一,所以必须重视尾矿库水位控制、防汛及排洪工作。尾矿库防排洪需要在防洪规划的基础上选择正确的防洪标准,根据洪水计算和调洪演算确定排洪系统的排水能力,设置合理的防排洪设施形式及尺寸等。

国际上针对尾矿库的防洪标准有二类:大多数国家认为,不同重要性等别的尾矿库对下游的危害性有所不同,应分别采用相应的洪水重现期;也有国家(如美国)认为,尾矿库一旦溃坝,对下游环境的污染不可接受,应采用可能最大洪水设防。尾矿库防洪标准本质是一种风险标准,应依国情而定,当国家经济实力和科技水平提高后,防洪标准可相应提高。中国按照尾矿库等别,规定了相应的防洪标准,同时依据其重要性和危险性,还可在一定范围内做适当调整。

尾矿库的防洪标准包括洪水标准和防洪安全标准。洪水标准的表达方式为洪水重现期,如五等库为100年一遇;三等库为200~500年一遇;一等库必要时可采用可能最大洪水设防。防洪安全标准的表达方式为最小安全超高和最小安全滩长,如三等上游式尾矿库最小安全超高为200~500年一遇,最高设计洪水位到尾矿堆积坝滩顶的高差应大于0.7米,最小安全滩长为相应洪水位水边线到滩顶的距离大于70米。

根据尾矿库设计等别的防洪标准推算设计洪水的洪峰流量、洪水总量和洪水过程线,为尾矿库排洪设计提供依据。

设计洪水的计算方法采用暴雨资料推算设计洪水。主要有3种方法。①经验公式法。水文站根据已知的汇水面积和实测的洪峰流量与相应的降雨量资料,由降雨量资料推算洪水的发生频率,由洪峰流量与汇水面积的相关性,推算出不同重现期的洪峰流量经验公式。②推理公式法。假设汇流时段降雨均匀,产流历时内流域入渗率不变,根据水文站已知的流域坡降、实测洪峰流量与汇流时间的相关性,获得当地汇流参数值,即可建立洪峰流量的推理公式。③单位线法。假设单位时段内降雨均匀,径流与有效降雨成正比,不同时段单位降雨量与径流过程的关系不变。洪水过程线由若干个不同单位时段与单位净雨量形成的单位过程线的叠加,当单位时段长度趋于零时,即为瞬时单位线。

尾矿库设计要求采用上述计算方法计算结果中的大者。洪水总量为24小时设计净雨深与汇水面积之乘积。

一定工况的尾矿库在遭遇洪水时,对入库洪水、经调蓄后安全泄洪需要按时程推演,目的是根据既定的排水系统确定所需的最高洪水位、调洪库容、最大泄洪流量和泄流过程线。根据调洪演算结果,可按照尾矿库的防洪标准验算尾矿库防洪安全。调洪演算的基本原理是水量平衡,演算方法有:不计调洪库容算法、数值计算法、时段水量平衡法、24小时洪水72小时排空计算法。

一般与正常运行时的排水设施相结合,而外排水需考虑澄清水质的要求。因此,尾矿库排洪设施必须结合尾矿库的运行特点进行设置。

尾矿库的排洪设施通常由排洪井、斜槽、排洪隧洞、排洪管等组成。有消能要求时设置消力池,少数尾矿库采用侧槽式溢洪道。一次性建坝的尾矿库也可采用溢洪道。小流量排水一般采用排洪管,大流量排水宜采用排洪隧洞或溢洪道。排洪隧洞和排洪管的进水口采用排洪井或斜槽。排洪井进水口泄洪能力远大于斜槽,故要求泄洪流量大时,采用排洪井;斜槽始终沿山坡布置,便于操作和检查。

排洪井有窗口式和框架式两类。窗口式排洪井结构整体性好,操作简便,但泄流量小;框架式泄洪流量大,但操作较困难,当安装拱板时,若未将拱脚用水泥砂浆充填密实,将会发生拱板断裂掉落,尾矿水大量下泄的环保安全事故。斜槽断面有单格和双格两种,盖板有平盖板和拱盖板两种。

排洪井井座与排洪隧洞可采用平洞、斜井或竖井相连。为防高速水流冲刷井座底板混凝土,井座底部根据井筒高度设消力坑。在尾矿堆积过程中,坝高和库容不断增大,导致库等别提高,汛前限制水位上升,排洪设施进水口也需要不断抬高,以保证尾矿库内的水位澄清距离。

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