淺談尾礦庫(kù)與水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)特點(diǎn)

李紅

摘 要：本文通過(guò)比較尾礦庫(kù)和水庫(kù)在防洪設(shè)計(jì)上的相同之處，并通過(guò)分析，研究了二者在防洪設(shè)計(jì)上建設(shè)目的、匯水面積、匯流條件、設(shè)計(jì)組合、安全基點(diǎn)、汛限水位和正常蓄水位、防洪庫(kù)容、庫(kù)的分期和排洪系統(tǒng)布置等方面的不同，為設(shè)計(jì)工作提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：尾礦庫(kù) 水庫(kù) 防洪設(shè)計(jì)

尾礦庫(kù)和水庫(kù)因壩體高，所蓄勢(shì)能巨大，一旦潰壩失事，短時(shí)間內(nèi)潰壩流量將比壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量大數(shù)百倍下泄，對(duì)下游居民或生命、財(cái)產(chǎn)構(gòu)成極其嚴(yán)重的危害，因此歷來(lái)是國(guó)家防汛工作的重點(diǎn)之處。在《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）中，適用的防洪保護(hù)對(duì)象包括城市、鄉(xiāng)村、工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)施、水利水電工程、動(dòng)力設(shè)備、通訊設(shè)施、文物古跡、旅游設(shè)施等方方面面，工礦企業(yè)中的尾礦庫(kù)和水利水電工程中的水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于城市、鄉(xiāng)村及其它各行業(yè)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)尾礦庫(kù)的防洪設(shè)計(jì)，數(shù)十年來(lái)均采用水庫(kù)的防洪設(shè)計(jì)方法，但是尾礦庫(kù)與水庫(kù)相比又有許多較大的區(qū)別，為了探索適合尾礦庫(kù)的防洪設(shè)計(jì)方法，必須認(rèn)真總結(jié)水庫(kù)和尾礦庫(kù)的特點(diǎn)，進(jìn)行必要的對(duì)比分析。

一、尾礦庫(kù)、水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)

尾礦庫(kù)、水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)有：都有國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的庫(kù)、庫(kù)構(gòu)筑物的等別標(biāo)準(zhǔn)和提等條件；都有不同等別庫(kù)構(gòu)筑物必須執(zhí)行的防洪標(biāo)準(zhǔn)、包括洪水標(biāo)準(zhǔn)和防洪安全標(biāo)準(zhǔn)；都有相同的設(shè)計(jì)洪水的依據(jù)：《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》簡(jiǎn)稱(chēng)《洪水規(guī)范》（SL44-2002）；設(shè)計(jì)工況都分為正常工況、洪水工況和特殊工況三種情況；都必須根據(jù)設(shè)計(jì)洪水的洪峰流量、洪水過(guò)程線(xiàn)和時(shí)段洪水總量，結(jié)合排洪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)斷面和訊限水利以上的調(diào)洪庫(kù)容曲線(xiàn)進(jìn)行調(diào)洪演算，確定最高洪水位、最大泄流量、泄流過(guò)程線(xiàn)及排洪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)斷面的最大流速；洪水計(jì)算一般以庫(kù)址為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)進(jìn)庫(kù)后產(chǎn)流、匯流條件明顯改變時(shí)，應(yīng)以入庫(kù)洪水為準(zhǔn)；可根據(jù)運(yùn)行調(diào)度需要，科學(xué)合理劃分分期洪水，水庫(kù)可以更多地調(diào)蓄水資源；尾礦庫(kù)可以在訊后蓄水和冰下放礦；都要在庫(kù)、庫(kù)構(gòu)筑物設(shè)置安全、環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)施、并建立相應(yīng)管理制度；任何大壩都不可能絕對(duì)安全，都要根據(jù)失事的可能，編制《防洪應(yīng)急預(yù)案》，并規(guī)定強(qiáng)制性實(shí)施辦法；都必須經(jīng)過(guò)國(guó)家有關(guān)部門(mén)安全、環(huán)保審查、批準(zhǔn)程序。

二、尾礦庫(kù)與水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)的差異

尾礦庫(kù)與水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)的差異性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）建設(shè)目的不同：尾礦庫(kù)為工礦企業(yè)安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理地堆存選冶廢棄物；水庫(kù)為水利水電工程安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理地調(diào)蓄利用水資源，以滿(mǎn)足供水灌溉、防洪、防澇、發(fā)電、航運(yùn)等方面的要求；

（2）匯水面積不同：水庫(kù)為發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)利益，要求擬選壩址匯水面積盡可能大些，甚至將流域外徑流引入庫(kù)內(nèi)；尾礦庫(kù)則在滿(mǎn)足尾礦堆存的前提下，壩址上游匯水面積盡可能小些，必要時(shí)在庫(kù)尾或庫(kù)周設(shè)置攔、截洪設(shè)施，將洪水截止庫(kù)外，以利減輕庫(kù)內(nèi)調(diào)洪壓力，減少水利的污染；

（3）匯流條件不同：水庫(kù)匯水面積大、流域長(zhǎng)度長(zhǎng)，徑流大多是部分匯流條件， ，河槽匯流明顯、匯流時(shí)間較長(zhǎng)，一般在數(shù)小時(shí)以上；尾礦庫(kù)匯水面積小， ，以坡面匯流為主，匯流時(shí)間短，一般在1小時(shí)以下，甚至僅數(shù)分鐘；

（4）設(shè)計(jì)組合不同：《防洪規(guī)范》規(guī)定：“水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)可采用設(shè)計(jì)、校核二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，也可采用設(shè)計(jì)一般標(biāo)準(zhǔn)”。根據(jù)暴雨、強(qiáng)風(fēng) 、地震等稀遇概率事件不相疊加的原則，水庫(kù)采用設(shè)計(jì)與校核二級(jí)組合是合理的。我國(guó)尾礦庫(kù)絕大多數(shù)采用尾礦上游法堆壩，尾礦沉積灘坡度通常在0.5～3.0%之間，洪水在灘面平均水深甚淺，風(fēng)雍水面高度和波浪爬高均可以忽略不計(jì)，因此，尾礦庫(kù)采用設(shè)計(jì)一級(jí)防洪標(biāo)準(zhǔn)也是合理的。

（5）防洪安全基點(diǎn)不同：水庫(kù)壩無(wú)論是重力壩還是碾壓土石壩，都允許在壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻。尾礦庫(kù)采用尾礦上游式堆壩時(shí)，加高子壩往往采用壩前區(qū)尾砂堆筑而成，子壩體型較小，壩坡較陡，且少有碾壓，為防止?jié)B透破壞，風(fēng)浪淘刷，故正常情況下不允許子壩擋水，防洪安全基準(zhǔn)點(diǎn)以尾礦沉積灘頂最低點(diǎn)為準(zhǔn)

（6）汛限水位和正常水位不同：水庫(kù)汛限水位是指為確保水庫(kù)在設(shè)計(jì)洪水情況下的防洪安全，在汛前嚴(yán)格限制的最高水位；尾礦庫(kù)正常水位是指尾礦庫(kù)為滿(mǎn)足尾礦澄清水回水或外排時(shí)，水質(zhì)要求的正常工作水位。水庫(kù)建成后，汛限水位雖可聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，但年年如此；尾礦庫(kù)因尾砂不斷沖積，干灘長(zhǎng)度延伸，澄清距離和澄清水日漸減少而促使正常水位節(jié)節(jié)上升。

（7）調(diào)洪庫(kù)容不同：水庫(kù)建成后，汛限水位以上的調(diào)洪庫(kù)容曲線(xiàn)（H～V）基本不變，即使庫(kù)岸坍塌或滑坡，亦主要影響死庫(kù)容，黃土高原地區(qū)的水庫(kù)，入庫(kù)泥沙量大，也僅在運(yùn)行中，后期對(duì)調(diào)洪庫(kù)容有一定影響；尾礦庫(kù)的調(diào)洪庫(kù)容受尾礦沉積灘和干灘長(zhǎng)度的影響極大，故必須對(duì)實(shí)際運(yùn)行中的防洪高度和調(diào)洪庫(kù)容進(jìn)行復(fù)核。必要時(shí)停產(chǎn)或降低排放水質(zhì)甚至改建排洪系統(tǒng)，也要確保防洪高度。

（8）庫(kù)的分期不同：水庫(kù)的施工期和使用期以庫(kù)水位是否蓄至設(shè)計(jì)汛限水位為標(biāo)志。尾礦庫(kù)的運(yùn)行分期以尾礦堆積至工程等別特征標(biāo)高為標(biāo)志。原《尾礦規(guī)范》將尾礦庫(kù)運(yùn)行劃分為前期和中、后期，前期為尾礦庫(kù)啟用后的頭3-5年，并降低相應(yīng)等別的洪水標(biāo)準(zhǔn)。是不妥的。違反了嚴(yán)格按工程等別確定洪水標(biāo)準(zhǔn)的原則。

（9）排洪系統(tǒng)布置不同：水庫(kù)的排洪系統(tǒng)進(jìn)水口大多布置在主壩附近或分水嶺埡口處，還設(shè)有應(yīng)急溢洪道以應(yīng)付超標(biāo)準(zhǔn)洪水。尾礦庫(kù)采用上游式尾礦堆積壩，排洪系統(tǒng)進(jìn)水口大多布置在庫(kù)尾，隨尾礦堆積而升高，排洪井塔進(jìn)水口因澄清距離太近而采用多座井塔排洪。排洪系統(tǒng)無(wú)論排水管還是隧洞，沿線(xiàn)承受較大的尾礦滲流水壓力。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)選礦工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)對(duì)三廢治理和要求，尾礦庫(kù)的建設(shè)實(shí)施，已成為制約礦山生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵性工程。尾礦庫(kù)失事造成的后果往往比較嚴(yán)重，因此，其安全性近年來(lái)倍受重視。尾礦庫(kù)建庫(kù)后，洪水對(duì)尾礦庫(kù)安全將會(huì)產(chǎn)生很大威脅，尾礦庫(kù)防洪安全是保證尾礦庫(kù)安全的一個(gè)重要方面.本文通過(guò)詳細(xì)比較了水壩和尾礦庫(kù)的防洪計(jì)算特點(diǎn)，從多個(gè)方面闡述了不同之處，在壩體設(shè)計(jì)中，須從這些不同點(diǎn)出發(fā)，從設(shè)計(jì)參數(shù)、取值標(biāo)準(zhǔn)等多方面加以注意。