关于汉中地区小流域尾矿库调洪演算

关于汉中地区小流域尾矿库调洪演算

廖云清 孟东亮 三门峡市黄金设计院有限公司

1 前言

尾矿库小流域调洪演算一直是尾矿工作者常忽略的一件事，本文以陕西省汉中地区为例，对小流域尾矿库的调洪演算作一研究。

2 设计洪水计算

尾矿库沟道汇水面积 0.14km 2，沟道比降 15.68%，沟道长 0.454km ，设计洪水频率分别为 50 年一遇及 200 年一遇。采用《汉中地区实用水文手册》（以下简称《手册》）介绍的“经验公式”和“推理公式法”分别进行计算。

比较“经验公式法”及 “推理公式法”的计算结果，两者计算结果相差不大，从安全的角度出发，选取较大的计算结果进行设计为宜。因此选择“经验公式”的计算结果进行洪水设计，即初期设计洪峰流量为 5.23m 3/s ，中、后期设计洪峰流量为 7.12 m 3/s 进行设防。

3 设计洪水过程线

由于尾矿库汇流面积相对较小，本次设计洪水过程线采用三角概化法。

1800P

m

W

T Q

ta=0.22T ；tb=T-ta

式中：T ——洪水总历时，h ；ta ——涨洪历时，h ；tb ——退洪历时，h 。

计算得：T=2.50h ，ta=0.55h ，tb=1.95h 。

其洪水过程线如下图：

图1 三角概化法洪水过程线

4 调洪演算

由于该选矿厂生产的尾矿粒度 -100 目占 95.0%，设计采用干排放，尾矿由坝前向坝后逐层一次堆筑，堆筑坡度按i=3.0% 计算。

设计根据实际情况，采用水量平衡法对尾矿库不同高程不同排洪方式进行调洪演算，计算最终确定的最优的排洪系统为排水斜槽（B ×H=1.2×1.5m ）+排水涵管（B ×H=1.2×1.5m ）+消力池。

（1）水位与库容关系曲线的绘制

本次计算的尾矿堆积标高为 1130.m 。根据地形量算的不

同高程的水位库容关系曲线，如下：

图2 水位与库容关系曲线

（2）水位与泄流量关系曲线的绘制

排水斜槽的泄流工况分为三种，侧堰泄流、半压力泄流及压力泄流。 侧堰泄流计算公式为：

式中：

m ——流量系数，取0.425； H1——堰顶水头，m ； b ——堰顶宽，m 。半压力流计算公式为：

式中：

m ——流量系数，取0.591； ω——涵管断面面积，1.65m 2；

H ——进流底板以上水头，H=0.9+H1,m ；η——洞口水流收缩系数，0.726。压力流计算公式为：

式中：

m ——流量系数，取0.40；

ω——涵管断面面积，1.65m 2； ΔH ——上下游水位差,m 。

侧堰泄流、半压力泄流及压力泄流三种工况的区分标准为当水头 ≤1.2H 时为侧堰泄流，当 1.2H ＜水头＜1.5H 时为半压力流，当水头 ≥1.5H 时为压力流，代入公式计算水位与泄流关系曲线如下图：

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果内外侧边梁因跨径悬殊必须设置不同的预拱度时，应对其底模进行严格的标高控制。

（２）超高处理

曲梁桥的超高处理一般有２种方法：① 超高值较小，且在桥宽不大的情况下，建议将超高部分直接设置在桥面铺装上；② 当超高值较大时，建议将一部分设在桥面铺装上，另一部分设在墩台顶面上；当超高值不太大时，也可直接将超高部分全部设在墩台顶部。

（３）边板处理

对于预制的弯梁构件，其构件重心位置可能位于构件轴线以外（一般出现在内外侧边梁），在堆放时极易失稳倾覆，需增设临时支撑；即使构件的重心位置位于构件的轴线以内，而在施工过程中，当桥面横向联结尚未形成而一些预制小构件如缘石、人行道板等已搁置于内外侧边梁的情况下，也可能引起构件的倾覆。因此，建议在施工内外侧边梁时，每隔５ｍ 左右预埋一块钢板，当架设完成后，利用短废钢筋将边梁与相邻梁连接在一起，以防倾覆破坏。

（４）主粱预制

因曲梁桥每一孔的各根主粱的构造尺寸不同，故施工时必须在每一根主梁上注明是某孔某号主梁，以防吊装时出现错误。

（５）吊装

吊装最好使用大吨位吊车。在无此机械时，可利用导梁来吊装，但在轨道的铺设以及方位角的调整上要严格认真。

３ 结语

通过以上曲线桥布置方法的研究和灵活应用，成功解决了高速公路设计中多处长曲线桥梁的平面和断面布置，使得道路设计人员在路线布置设计时能减少考虑曲线对桥梁设置的影响，从而大大增加了路线布设的自由度和灵活性，为造价经济、结构合理、施工方便的优秀工程。

参考文献：

[1]王峰．浅议曲线桥梁平面设计的方法．公路工程与运输，２００１（１０）：９４－９６．

[2]臧月杰．浅议曲线桥平行布置法遇到的问题及解决方法．科技与经济，２００６（２）：５０－５４．

[3]宋云灿．曲线布置法在多线桥布置上的应用．铁道工程学报，２0０８（５）：３７－４１．

图3 水位标高与泄流量关系曲线

（3）库容与泄流量关系曲线的绘制

由水位与泄流量关系曲线及水位与库容关系曲线绘制库容与泄流量关系曲线如下图：

图4 q∽V+qΔt/2

（4）调洪演算

调洪演算基本公式：

式中：

Qs 、Qz ——时段始、末尾矿库的来洪流量，m 3/s ； qs 、qz ——时段始、末尾矿库的泄洪流量，m 3/s ； Vs 、Vs ——时段始、末的蓄洪量，m 3

；

Δt ——计算时段。

尾矿库调洪演算过程表 表1

时段历时特征点T(h)Q （m 3/s ）（Qs+Qz ）

×Δt/2 （m 3）Vs+q ×Δt/2（m 3）q ×Δt

（m 3）q （m 3）

00.000.000.000.000.0010.11 1.42140.98140.98122.760.3120.22 2.85422.93441.14257.400.6530.33 4.27704.88888.62439.56 1.1140.44 5.70986.831435.90704.88 1.7850.557.121268.781999.801148.40 2.9060.66 6.721370.002221.401251.36 3.1670.77 6.321290.472260.511322.64 3.3480.88 5.921210.952148.821211.76 3.0690.99 5.511131.422068.481132.56 2.8610 1.10 5.111051.901987.821108.80 2.8011 1.21 4.71972.371851.391049.40 2.6512 1.32 4.31892.851694.84914.76 2.3113 1.43 3.91813.321593.40839.52 2.1214 1.54 3.51733.801487.68732.60 1.8515 1.65 3.10654.271409.35673.20 1.7016 1.76 2.70574.751310.90637.56 1.6117 1.87 2.30495.221168.57522.72 1.3218 1.98 1.90415.701061.54483.12 1.2219 2.09 1.50336.17914.60455.40 1.1520 2.20 1.10256.65715.85320.760.8121 2.310.69177.12572.21249.480.6322 2.420.2997.60420.33198.000.5023

2.500.00

21.03

243.36

109.44

0.38

根据表格可以看出，需要的最大泄流量为3.34m 3/s ，此时需要的调洪库容为Vt=（V+q ×Δt/2）- q ×Δt/2=2260.58-0.5×3.34×0.11×3600=1599.26m 3。

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