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基于动态调洪的尾矿库防洪安全评估分析 摘要：调洪演算是目前校核尾矿库防洪安全的有效手段，但其局限性是只能静态地评估当前尾矿库防洪安全状态。提供一种动态的调洪演算分析方法，可以在每年汛期来临之前制定库内运行水位控制分级预警值，从而更好地指导尾矿库的作业现场管理。 20世纪以来，随着国民经济快速发展，矿产资源快速开发导致尾矿产量大幅增加，尾矿库的数量逐渐增多。虽然近年来国家出台了相关的政策，严格了尾矿库的新建项目准入，治理并且关闭了一些存在重要隐患的尾矿库，尾矿库的数量存量仍维持在较高的水平。作为重大的危险源，尾矿库的安全运行仍然面临着自然灾害、作业现场管理不当等因素的威胁目前，调洪演算分析是考查尾矿库防洪安全的主要有效手段之一本文旨在通过一种动态调洪演算的分析方法对尾矿库的防洪安全提供指导。本文采用的评价体系是采用较为普遍的绿、黄、红三级来标识库内安全超高（实际要根据干滩平均坡度换算成干滩长度）正常运行值、警戒运行值、最小运行值。1 调洪演算基本原理水量平衡法是目前通用的尾矿库调洪演算方法。《尾矿设施设计规范》（GB50863)6.2.6条规定，调洪计算应采用水量平衡法按式（1）计算：式中：Q式（1）表达的含义为某一时间段内，库内蓄洪量的增加值等与该时间段内的来洪量与排洪构筑物泄洪量之差。我国按照尾矿库的坝高和库容将尾矿库分为五个等别进行管理，针对不同等别的尾矿库，《尾矿设施设计规范》（GB50863)4.2.1条对上游式尾矿堆积坝沉积滩顶与设计洪水位的高差和滩顶至设计洪水位水边线的距离（最小干滩长度）进行了明确的规定，其值应满足表1的数值。表1是基于尾矿库库内滩面的平均坡度为1%的前提下做的规定，而近年来随着选矿工艺以及技术的发展，尾矿粒度逐渐变细，上游式尾矿筑坝采用的自然沉积放矿导致库内滩面坡度进一步减小常规上游法堆筑的尾矿子坝是不能用来挡水的，因此用最小安全超高来判断尾矿库防洪是否安全是较为合适的指标2 分级预警原理概述根据《道路交通安全法》中的规定：“交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。”尾矿库防洪安全分级预警同样可以引入不同的三色标识来进行，在库内干滩面上不同距离分别竖立绿、黄、红三种标识牌标明库内水位正常运行值、警戒运行值和最小运行值，如图1所示。我国某些地方安全生产监督管理部门已出台了相关的政策或文件，如陕西省安全生产委员会发布的《陕西省安全生产委员会关于印发陕西省进一步加强尾矿库安全风险防控工作方案的通知》（陕安委[2017]6号）、河北省的《尾矿库生产运行作业规范》（DB13/T 2015—2014）等。目前的调洪演算算法只能在库内水位为H本文提出的调洪演算动态分析步骤如下：1）根据尾矿库的等别确定其防洪标准和最小安全超高值判定标准，如三等尾矿库运行中后期可确定其防洪标准为P=0.2%、最小安全超高值为0.7m。2）以当前的现状水位H3）以H4）根据H5）正如之前讨论的，干滩长度是易于在现场作业管理中获取的数据，但是对于防洪安全来说更为合理的评判指标是安全超高值，因此需要根据图1中的滩顶高程H与正常水位H6）根据得到的干滩平均坡度i将H为了清晰地描述上述动态调洪演算计算过程，作流程图如图2所示。上述计算过程的理论和客观依据是随着起调高程的上升，在防洪标准不变的前提下，计算出的洪水位是随着起调高程逐渐上升的，随之最小安全超高是逐步减小的。上述过程提出的警戒运行值和最小运行值是本文作者提出的一种平均分布的情形，在实际的运行管理中也可以采用其他分布形式进行。3 算例在详细描述了动态调洪演算分析在尾矿库防洪安全分级预警的作用的基础上，本文引入一个算例进行实例说明。为了更详细地展示计算的过程，本文选取的尾矿库在现状水位进行调洪演算的结果是能够满足防洪安全并且有一定的安全储备。为了方便计算展示，将该尾矿库库内水位假定为0，也即设定H某尾矿库设计总坝高140 m，总库容为（997.04×10正如之前假定的，当前该尾矿库现状库水位为0m，滩顶高程经过换算后约为6m，库内干滩长度为373m，平均沉积滩坡度约为1.61%。有了以上基础数据以后采用水量平衡法进行动态调洪演算过程。1）首先，以当前库水位为0时进行调洪演算，算得最高洪水位为3.07 m，此时最小安全超高值为2.93m，能够满足三等库的防洪安全要求，且安全储备较大（规范要求值为0.7m）。计算的调洪演算过程线如图6所示。2）调高起调高程，继续进行调洪演算，算得的起调高程与最小安全超高值的关系曲线如图7所示。3）通过不停试算，得到H4）将H(5）滩顶高程H与正常水位H最终得到本算例的三色标识放置的位