尾矿库排水系统调洪演算

尾矿库排水系统调洪演算

调洪演算的目的是根据既定的排水系统确定所需的调洪库容及泄洪流量。对一定的来水过程线，排水构筑物愈小，所需调洪库容就愈大，坝也就愈高。设计中应通过几种不同尺寸的排水系统的调洪演算结果，合理地确定坝高及排水构筑物的尺寸，以便使整个工程造价最小。

一、数解法

（一）对于洪水过程线可概化为三角形，且排水过程线可近似为直线的简单情况，其调洪库容和泄洪流量之间的关系可按公式（1）确定。

q=Qp(1-

V t)

（1）

W p

式中 q——所需排水构筑物的泄流量，米3/秒；

Qp——设计频率P的洪峰流量，米3/秒；

V t——某坝高时的调洪库容，米3；

W p——频率为P的一次洪水总量，米3。

（二）对于一般情况的调洪演算，可根据来水过程线和排水构筑的泄水量与尾矿库的蓄水量关系曲线，通过水量平衡计算求出泄洪过程线，从而定出泄流量和调洪库容。

尾矿库内任一时段△t的水量平衡方程式如公式（2）如下。

1(Q

s+Q z

)

△t-1

(q s+q z) △t=V z-V s (2)

22

式中Q s、Q z——时段始、终尾矿库的来洪流量，米3/秒；

q s、q z——时段始、终尾矿库的泄洪流量，米3/秒；

V z、V s——时段始，终尾矿库的蓄洪量，米3。

令Q=1/2(Q s+Q z)，将其代入公式（3），整理后得：

V z +1

q z△t= Q△t+(V s-

1

q s △t ) (3) 22

求解公式（3）可列表计算，但需预先根据泄流量（q）—库水位（H）—调洪库（Vt）之间的关系绘出q-V+（1/2）q△t和q-V-（1/2）q△t输助曲线备查。

例1：

某尾矿库初期坝装满时，水面面积F s＝2.5公里2，陆面面积F1＝1.5公里2，L0＝0.81公里，E0＝385公里/公里，J＝0.2，N0＝0.2，N s=0.08，mp＝2.0，μ＝1毫米/秒，S p＝137.5毫米/小时，n1＝0.55，n2=0.75，试求p=2%的设计洪水过程线。

解：

取△t＝1小时，设计雨量H24p按时程分配计算如表1。

13 18 2.06 279.5 4 4.0

14 19 2.09 283.5 4 4.0

15 20 2.115 287.5 3.5 3.5

16 21 2.142 291 4 4.0

17 22 2.166 295 3 3.0

18 23 2.191 301.5 3.5 3.5

19 24 2.215 305 3.5 3.5

按表2中公式，忽略地下汇流，则：

取等流时面积块数n i＝1

v＝mJ1/3Q1/4＝3.73×0.21/3×Q1/4＝2.18Q1/4

计算与绘制坡面汇流及河槽汇流辅助曲线如图1所示。坡面汇流、河槽汇流及水面降水的计算如表3所示。根据表中末栏的计算数据绘制的洪水过程如图2所示。

表2 汇流辅助曲线计算公式

图1 坡面汇流与河槽汇流辅助曲线1－坡面汇流；2－河槽汇流

表3 P＝2％设计洪水计算

历时（小时）

时段雨

量HR

（毫米）

μ

坡面汇流（毫米）河槽汇流（米2/秒）

水面降水

Qs=KsHR

（米3/秒）

Qg=Qi

＋Qs

（米3/

秒）

I －Q

i－1

M i Q i BμI=k L Q i－Q

i－1

M i Q i

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 3.5 1 2.5 1.25 1.25 1.25 0.5 0.21 0.11 0.11 0.11 0.09 2.43 2.52

2 3.5 1 2.5 2.5 2.0 3.25 1.5 0.6

3 0.42 0.33 0.4

4 0.36 2.43 2.79

3 3.0 1 2.0 2.25 0.75 4.0 2.0 0.83 0.73 0.37 0.81 0.66 2.08 2.74

4 4.0 1 3.0 2.

5 0.5 4.5 2.3 0.9

6 0.90 0.24 1.05 0.85 2.78 3.63

5 3.5 1 2.5 2.75 0.45 4.95 2.7 1.13 1.05 0.20 1.25 1.07 2.43 3.50

6 4.0 1 3.0 2.75 0.05 5.0 2.

7 1.13 1.13 0.06 1.31 1.12 2.7

8 3.90

7 4.0 1 3.0 3.0 0.3 5.3 2.9 1.21 1.17 0.05 1.36 1.16 2.78 3.94

8 4.5 1 3.5 3.25 0.35 5.65 3.1 1.29 1.25 0.09 1.45 1.24 3.13 4.37

9 4.0 1 3.0 3.25 0.15 5.8 3.3 1.37 1.33 0.09 1.54 1.31 2.78 4.08

10 5.0 1 4.0 3.5 0.20 6.0 3.4 1.42 1.40 0.09 1.63 1.39 3.48 4.87

11 4.5 1 3.5 3.75 0.35 6.35 3.7 1.54 1.48 0.09 1.72 1.47 3.13 4.60

12 5.5 1 4.5 4.0 0.30 6.65 4.0 1.67 1.61 0.14 1.86 1.59 3.82 5.41

13 5.5 1 4.5 4.5 0.50 7.15 4.3 1.79 1.73 0.14 2.00 1.71 3.82 5.53

14 6.0 1 5.0 4.75 0.45 7.6 4.7 1.96 1.88 0.17 2.17 1.85 4.17 6.02

15 7.25 1 6.25 5.63 0.93 8.54 5.5 2.29 2.13 0.28 2.45 2.09 5.04 7.13

16 9.0 1 8.0 7.13 1.63 10.16 6.9 2.88 2.59 0.50 2.95 2.52 6.25 8.77

17 12.5 1 11.5 9.75 2.85 13. 01 9.8 4.09 2.49 －0.03 2.92 2.49 8.68 11.17

18 21.75 1 20.75 16.13 6.33 19.34 18.0 7.50 5.80 3.31 6.23 5.10 15.10 20.20

19 137.5 1 136.5 78.63 0.63 79.94 94.0 39.15 23.33 18.23 24.46 24.50 95.50 120.00

20 21.75 1 20.75 78.63 －15.37 64.60 73.0 30.40 34.78 10.28 34.74 36.80 15.10 51.90

21 12.5 1 11.5 16.13 －56.87 7.73 4.8 2.00 16.20 －20.60 14.14 13.00 8.68 21.68

22 9.0 1 8.0 9.75 4.95 12.68 9.5 3.96 2.98 －10.02 4.12 3.51 6.25 9.76