富家塢酸性水庫清污分流工程的完善與改造

周四根

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西 德興市 334224）

1 概 述

針對富家塢礦區(qū)地處南方多雨區(qū)，雨季降雨量大而且集中，以及雨水流經(jīng)廢石即轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝运奶攸c(diǎn)，公司采用清污分流措施，將清水和污水分離，清水直接排入大塢河，避免受污染，污水則進(jìn)入酸性水庫進(jìn)行處理。富家塢酸性水庫位于大茅山東、西尾礦庫下游，上游匯水面積4.55km2，為減少雨水進(jìn)入酸性水庫內(nèi)，東側(cè)設(shè)有長約2.8km的公路，西側(cè)設(shè)有截洪溝，西側(cè)截洪溝長約2.26km，由于現(xiàn)場地形條件的限制，匯集的雨水除少量經(jīng)東側(cè)道路自流排出，絕大部分集中進(jìn)入西側(cè)截洪溝自流排出。

酸性水庫最低水位104m，最高水位為117m，最高洪水位為120m，總庫容約300萬m3，有效庫容約200萬m3。主要用于匯集富家塢排土場產(chǎn)生的酸性水及采區(qū)內(nèi)的酸性水，為防止酸性水外排，通過泵站把該庫內(nèi)酸性水揚(yáng)送至百泰硫化銅廠，提取硫化銅后自流至一線天酸性水處理廠，處理達(dá)標(biāo)后排放。

2 富家塢酸性水庫清污分流完善及改造的必要性

根據(jù)現(xiàn)場測量及相關(guān)設(shè)計資料可知，現(xiàn)有截洪溝自流坡度約8.8‰，過流斷面約1.1m×1.1m，經(jīng)核算，截洪溝的過流能力約3.53m3／s，采用20年一遇的設(shè)計頻率，計算出洪峰流量約24m3／s，由此可知，截洪溝的過流能力不能滿足15年一遇的洪水，因此，為減少匯集雨水進(jìn)入酸性水庫，需對西側(cè)截溝加以完善。同時，為減輕西側(cè)截洪溝的過流壓力，將大茅山東尾礦庫靠東側(cè)山凹處雨水匯集引至酸性水庫東側(cè)截洪溝。

在所有截洪措施有效的情況下，進(jìn)入酸性水庫的匯水面積約為3.8km2（含東門泵站匯水面積1.8 km2），則年入酸性水總量約800萬m3。根據(jù)泵站現(xiàn)有輸送能力，全年滿負(fù)荷運(yùn)行也輸送不完年產(chǎn)酸性水量，一旦雨水進(jìn)入酸性水庫，極有可能造成酸性水外溢事故，因此，必須有效截流兩個尾礦庫匯集的雨水，盡量減少雨水進(jìn)入酸性水庫。

3 水量計算

3.1 酸性水量計算

3.1.1 主要計算參數(shù)的選取

（1）設(shè)計頻率按20年一遇（5%）年降雨量2700 mm計取；

（2）地表徑流系數(shù)旱季為0.6，雨季和暴雨時均為0.7，地表徑流系數(shù)綜合考慮取0.65；

（3）最終生產(chǎn)規(guī)模酸性水庫匯水面積3.8km2。3.1.2 水量計算

（1）地下水量。地下水主要來自淺部的風(fēng)化帶裂隙含水層和深部的構(gòu)造裂隙含水層，地下水量為3000m3／d。

（2）降雨地面匯水量。年降雨地面匯水量采用下列公式計算：

式中：Q——徑流量，萬 m3／y；

α——徑流系數(shù)；

F——匯水面積，km2；

H——降雨量，mm／d。

將前述參數(shù)代入，計算出Q＝667萬m3／y。

（3）總水量。最終生產(chǎn)規(guī)模總水量（包括地下水和地表匯水）為：Q＝777萬m3／y。

3.2 截洪溝洪峰流量計算

洪峰流量計算用于截水溝的斷面設(shè)計，采用20年一遇的設(shè)計頻率。采用下式計算：

式中：Q——洪峰流量，m3／s；

ψ——地貌系數(shù)，取ψ＝0.1；

h——逕流深度，mm；

Z——植被等的攔蓄深度，mm；

F——匯水面積，km2。

計算中采用的暴雨分區(qū)為第5分區(qū)，土壤類別為Ⅲ類，查表得徑流深度為27mm（重現(xiàn)期15a）、30 mm（重現(xiàn)期25a），本設(shè)計徑流深度取28mm。截水溝匯水面積以天然山坡為主，且長有灌木叢，攔蓄深度取10mm，則有：

Q＝0.1（28－10）3／2（4.55－0.37）4／5＝24m3／s

3.3 現(xiàn)有截洪溝過流能力計算

式中：Q——流量，m3／s；

ω——過水?dāng)嗝婷娣e，m2；

C——謝才系數(shù)：C＝（1／n）R1／6；

n——粗糙率；

R——水力半徑，m，R＝ω／X；

X——濕周，m；

i——縱坡坡度。

把已經(jīng)確定的參數(shù)代入公式計算，得出現(xiàn)有截洪溝過流能力為：Q＝3.53m3／s。

3.4 從截洪溝出口處至泵房處已現(xiàn)澆砼路面外側(cè)增加路擋過流能力計算

把已經(jīng)確定的參數(shù)代入計算公式中，考慮安全高度200mm時過流能力為Q＝19.35m3／s，不考慮安全高度時過流能力為Q＝24.64m3／s。

4 工藝設(shè)計

4.1 酸性水庫西側(cè)截洪溝完善及改造

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將西側(cè)截洪溝分段進(jìn)行完善。

（1）從截洪溝出口處至泵房處已現(xiàn)澆砼路面段外側(cè)增加路擋，高度為1m，長度為420m。

（2）從泵房往庫尾段現(xiàn)澆寬3m的路面及高1 m的路擋，形成水陸兩用公路，長度為850m。

（3）從形成的水陸兩用公路至大茅山東尾礦庫壩面段現(xiàn)澆寬1m的路面及高1m的路擋，長度為800m。

（4）截洪溝局部加蓋蓋板。

（5）截洪溝內(nèi)側(cè)溝壁均加高1m。

4.2 大茅山東尾礦庫雨水分流措施

為減輕西側(cè)截洪溝的過流壓力，將大茅山東尾礦庫靠東側(cè)山凹處雨水匯集引至酸性水庫東側(cè)截洪溝。主要工程內(nèi)容為：新筑長40m、高2.5m的攔水土壩，鋪設(shè)Φ800mm水泥管長150m；開挖、現(xiàn)澆寬1m、深1m的水溝，長200m，并加蓋蓋板。

5 結(jié) 論

該酸性水庫主要用于匯集富家塢排土場產(chǎn)生的酸性水及采區(qū)內(nèi)的酸性水，為防止酸性水外排，通過泵站把該庫內(nèi)酸性水揚(yáng)送至百泰硫化銅廠，提取硫化銅后自流至一線天酸性水處理廠，處理達(dá)標(biāo)后排放。酸性水庫的可靠運(yùn)行是一個重要的環(huán)保保障，酸性水庫上部截洪溝的修建，有效減少了上部清水進(jìn)入酸性水庫，保證了酸性水庫的庫容量在雨水過多的情況下不會外溢，以免造成嚴(yán)重的污染事故；同時減少了輸送管路的架設(shè)，節(jié)約了泵排的成本，使現(xiàn)有的泵排系統(tǒng)在雨季能夠滿足排洪的需求，既節(jié)約了酸性水的處理成本，也給環(huán)境保護(hù)提供了更有力的保證。

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