一種平地四面筑壩型尾礦庫洪水及調洪計算簡化方法

賈曄

摘 要：平地四面筑壩型尾礦庫在我國沿海平原地區較為常見，該類型尾礦庫計算洪水多采用坡面匯流方法，計算過程較為繁瑣。本文以山東省招遠市某平地型尾礦庫為例，闡述利用坡面匯流公式的一種簡化算法進行洪水計算、洪水過程線概化及調洪演算的方法。

關鍵詞：平地型尾礦庫；洪水計算；調洪計算；簡化方法

平地四面筑壩型尾礦庫在我國沿海平原地區較為常見，該類尾礦庫由于匯流類型較為特殊（庫內無明顯河槽），且庫面面積即為匯水面積，因而匯水面積一般較小，多數水文手冊、水文圖集等資料提供的計算方法都需要河槽的參數，對其并不適用。一般需要采用坡面匯流方法進行計算。

1.項目概況

該尾礦庫位于山東半島區，為平地四面筑壩型尾礦庫，為濕排庫，匯水面積0.079km2。尾礦庫等別為四等。尾礦庫排洪采用排水井-管型式。

2.洪水計算

2.1洪峰流量

對于匯水面積小于0.1km2的特小排水塊，洪峰流量采用特小面積坡面匯流簡化公式計算。

式中，QP為設計頻率P的洪峰流量，m3/s；SP為頻率為P的暴雨雨力，mm/h；μ為入滲率，mm/h；F為壩址以上匯水面積，0.076km2；H24P為頻率為P的24小時降雨量，mm；KP為模比系數；H ?_24為年最大24小時降雨量均值，mm。

2.2洪水總量

式中，W為洪水總量，m3；α24為降雨歷時為24小時的徑流系數。

根據《山東省水文圖集》及《尾礦設施設計參考資料》確定洪水計算主要參數如下：

尾礦庫為四等庫，洪水重現期采用200年一遇洪水，即設計頻率P=0.5%。由于尾礦庫為濕排庫，庫內下層尾砂已飽和，因此不考慮下滲，即入滲率μ取0mm/h。同樣，計算時不需考慮地下匯流。洪水計算結果如表2所示。

3.洪水過程線

洪水過程線按三點進行概化，即概化為三角形過程線。過程線的起點即為時段降雨起點，洪水歷時由洪峰流量和洪水總量按三角形過程線推算即t=2W?QP=3.32h。從尾礦庫安全運行的角度出發，將洪峰置于洪水歷時的末端。繪制洪水過程線見圖1。

4.調洪演算

排洪構筑物采用“排水井～管”形式。其泄流能力曲線見圖2。

采用水量平衡法進行調洪演算。尾礦庫內任一時段的水量平衡方程式為：

式中，Qs、Qz為時段始、終尾礦庫的來洪流量，m3/s；qs、qz為時段始、終尾礦庫的泄洪流量，m3/s；Vs、Vz為時段始、終尾礦庫的蓄洪量，m3。

5.結語

本文中討論的方法為坡面匯流的一種簡化算法，利用簡化公式計算洪峰流量和洪水總量，并將洪水過程線三點概化為三角形過程線進行調洪演算，大大減少了計算量，提高了工作效率，可用于匯水面積小的平地四面筑壩型尾礦庫的洪水估算和簡單調洪計算。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 50863-2013尾礦設施設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

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