某大型尾礦庫(kù)排洪系統(tǒng)水工模型試驗(yàn)研究

杜振斐，武偉偉，吳永剛

(1.北京國(guó)信安科技術(shù)有限公司，北京 100160；2. 北京科技大學(xué) 土木與資源工程學(xué)院，北京 100083；3. 北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160)

尾礦庫(kù)是金屬非金屬礦山的一項(xiàng)重要安全設(shè)施，其安全與否直接關(guān)乎到礦山的安全生產(chǎn)和下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全[1-3]。對(duì)國(guó)內(nèi)尾礦庫(kù)事故的統(tǒng)計(jì)分析表明[4]：最常見(jiàn)病害為排水系統(tǒng)泄流能力不足或排洪失效，導(dǎo)致庫(kù)內(nèi)洪水不能及時(shí)排出，可見(jiàn)洪水是造成尾礦庫(kù)安全事故的最主要因素，排水系統(tǒng)安全有效運(yùn)行是尾礦庫(kù)壩體安全的重要保證。

目前，尾礦庫(kù)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用理論分析方法[5]。對(duì)于大型復(fù)雜的尾礦庫(kù)排水系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流速高、流量大、服務(wù)年限長(zhǎng)等特點(diǎn)，水流極易產(chǎn)生無(wú)序運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)水流空化、氣蝕、翻滾等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性與安全性，僅采用理論分析方法確定構(gòu)筑物的布置方式及結(jié)構(gòu)尺寸是不夠的，還應(yīng)通過(guò)水工模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以便修正優(yōu)化[6]。

水工模型試驗(yàn)是研究工程水力學(xué)問(wèn)題的主要方式之一，有著公認(rèn)的實(shí)際意義和科學(xué)價(jià)值[7]。通過(guò)水工模型試驗(yàn)，可以驗(yàn)證排水系統(tǒng)的過(guò)流能力，可以直接、直觀地觀察到流態(tài)和各區(qū)段水流現(xiàn)象，還可以進(jìn)行工程布置的方案比較、體型優(yōu)化等問(wèn)題的研究[5]。吳小剛等[8]進(jìn)行了排洪構(gòu)筑物水工模型試驗(yàn)，對(duì)排水斜槽系統(tǒng)布置型式及尺寸的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。張進(jìn)[9]采用正態(tài)模型對(duì)頭石山尾礦庫(kù)排洪系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對(duì)其泄流能力、水流流態(tài)進(jìn)行了分析。……