某尾礦庫調(diào)洪安全研究

楊立芳, 程 健

(1.安徽省科學(xué)技術(shù)咨詢中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 231603)

?

某尾礦庫調(diào)洪安全研究

楊立芳1, 程 健2

(1.安徽省科學(xué)技術(shù)咨詢中心,安徽 合肥 230066;2.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 231603)

文章分析某尾礦庫排洪系統(tǒng)現(xiàn)狀，對(duì)其排洪系統(tǒng)的正確性進(jìn)行定量化校核評(píng)價(jià)。

尾礦庫；調(diào)洪演算；校核

0 引 言

調(diào)洪演算的目的是根據(jù)既定的排水系統(tǒng)確定所需的調(diào)洪庫容及泄洪流量。對(duì)一定的來水過程線，排水構(gòu)筑物愈小，所需調(diào)洪庫容就愈大，壩也就愈高。設(shè)計(jì)中應(yīng)通過幾種不同尺寸的排水系統(tǒng)的調(diào)洪演算結(jié)果，合理地確定壩高及排水構(gòu)筑物的尺寸，以便使整個(gè)工程造價(jià)最小。

1 排洪系統(tǒng)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(shè)，一期工程為尾礦庫主壩達(dá)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(nèi)坡敷設(shè)“2布1膜”，壩底標(biāo)高+88.0m，壩頂標(biāo)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(shè)，但匯水面積一定。

由于庫區(qū)縱深較小，且高差較大，因此在尾礦庫的整個(gè)服務(wù)壽命期間內(nèi)，庫內(nèi)尾水澄清距離都偏小，為了盡可能利用庫區(qū)地形，尾礦庫一期工程排洪系統(tǒng)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(píng)價(jià)時(shí)尾礦庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)仍按IV類庫：初期50年1遇，中后期300年1遇。

2 調(diào)洪系統(tǒng)的演算

2.1 計(jì)算參數(shù)的選定

根據(jù)《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖》及《山丘區(qū)中小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法》及該庫的初步設(shè)計(jì)安全專篇相關(guān)資料，調(diào)洪演算有關(guān)計(jì)算參數(shù)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(shù)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(shù)Cv=0.52；暴雨偏差系數(shù)Cs=3.5Cv；F-庫區(qū)匯水面積，F(xiàn)=0.95km2。

2.2 暴雨演算

根據(jù)《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖》及《山丘區(qū)中小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法》中關(guān)于中小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法和尾礦庫相關(guān)資料公式。

(1)洪峰流量計(jì)算。洪峰流量計(jì)算公式為

QP=F×H24×qm/1000

其中，Qp為設(shè)計(jì)頻率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪峰流量m3/s,F為流域面積，km2,H24為設(shè)計(jì)頻率對(duì)應(yīng)的24小時(shí)點(diǎn)雨量 mm,qm為24h凈雨量(R24)為1000mm時(shí)的洪峰模數(shù)，m3/s km2。

經(jīng)計(jì)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(jì)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(diào)洪庫容。投入使用初期調(diào)洪庫容較大，可以容納較多洪水，當(dāng)調(diào)洪高度超過2.0m時(shí)調(diào)洪庫容即可容納1次洪水總量21.6×104m3。使用后期，調(diào)洪高度降低至1.0m，調(diào)洪庫容隨之減小為21×104m3。

2.3 調(diào)洪演算

尾礦庫是一個(gè)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(jù)分洪流量和泄洪流量，經(jīng)過調(diào)蓄計(jì)算確定。

計(jì)算公式為：

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

可用的求解方法有：動(dòng)態(tài)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(jì)算。

2.4 調(diào)洪演算結(jié)果

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，尾礦庫使用至后期時(shí)的最危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行校核，調(diào)洪演算結(jié)果如表1所列。

表1 調(diào)洪演算結(jié)果

根據(jù)調(diào)洪演算，按300年1遇防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核時(shí)，該庫的調(diào)洪滿足規(guī)范要求。

2.5 排洪能力校核

根據(jù)規(guī)范計(jì)算，排洪系統(tǒng)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(tǒng)，終期為泄洪斜槽-排洪涵管-溢洪道排水系統(tǒng)，構(gòu)筑物尺寸分別是泄洪斜槽凈斷面1.0m×1.4m，排洪涵管內(nèi)徑為1.5m，溢洪道過水?dāng)嗝鏋?.0m×1.0m。

根據(jù)規(guī)范，當(dāng)調(diào)洪庫容大于一次洪水總量是，可按72h排完庫內(nèi)洪水要求設(shè)計(jì)，按1次洪水總量24h內(nèi)排完，經(jīng)計(jì)算，排洪構(gòu)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(diào)洪系統(tǒng)分析

通過以上調(diào)洪演算，結(jié)合設(shè)計(jì)，排洪系統(tǒng)驗(yàn)收評(píng)價(jià)結(jié)論如下：①排洪系統(tǒng)調(diào)洪演算，按300年1遇進(jìn)行校核，洪水總量為33×104m3，所需調(diào)洪高度0.77m，可用調(diào)洪高度為1m，最小安全超高≥0.5m，均能滿足相關(guān)規(guī)范要求。②截洪系統(tǒng)按照300年1遇防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠確保有效截流洪水，可以滿足設(shè)計(jì)要求。③正常工況下，庫內(nèi)澄清距離較短，在尾礦庫的整個(gè)服務(wù)期內(nèi)，尾水澄清較為困難。④應(yīng)避免庫內(nèi)回水在排水時(shí)因含泥量過高導(dǎo)致排洪系統(tǒng)淤積。

4 結(jié)束語

本次調(diào)洪系統(tǒng)演算的目的是對(duì)排洪系統(tǒng)的正確性進(jìn)行定量化校核評(píng)價(jià),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(yuǎn),夏廣義.八里河洼地澇災(zāi)治理及洪澇水調(diào)度方案研究[J]安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015，(1):30-32.

[2] 曹金海,段蔚平,汪良峰.尾礦庫調(diào)洪演算的數(shù)值方法及應(yīng)用研究[J]現(xiàn)代礦業(yè)2009，(483):67-69.

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

(責(zé)任編輯 胡 進(jìn))

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(píng)價(jià)師、工程師，從事安全工程評(píng)價(jià)工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.005

X936

A

1671-6221(2015)04-0014-03