关于我国尾矿库设计洪水标准的探讨

沈楼燕，王汉强

(1. 武汉大学经济与管理学院， 湖北 武汉 430072；

《世界有色金属》期刊2008年第2期发表了《美国矿山企业的尾矿管理》一文[1]。该文作者在对比中、美两国尾矿库工程设计标准后提出：“(美国)尾矿库的洪水设计标准高。最低标准为百年一遇洪水，大中型库均需按最大可能洪水(PMF)或二分之一最大可能洪水进行设计”。该文还建议“结合我国国情，修订尾矿库安全技术标准……适当提高洪水标准”。 2009年，国家有关部委在发布的《尾矿库隐患综合治理方案》中，论述我国尾矿库事故频发和安全生产形势严峻的主要原因时，认同并引用了该文献的观点。文中第一条就是：“安全设计标准低。尾矿库防洪…等安全设计标准与发达国家相比相对偏低”。

尾矿库设计洪水标准对尾矿库工程的安全性与经济性影响极大，在同样计算方法下，设计洪水标准越高，相应设计洪水越大，工程投入与社会投入(包括征地、拆迁等)也就越大。我国是世界上拥有尾矿库数量最多的国家之一，如果对尾矿库设计洪水标准调整提高，将对我国尾矿库工程的投入产生巨大的影响。

适逢笔者正在参编我国新的尾矿库设计规范，认为很有必要对这个观点进行商榷。下文就中国与美、日等发达国家尾矿库设计洪水标准进行比较，来判别中国的尾矿库设计洪水标准是否偏低的论断。

1 美国尾矿库的设计洪水标准

1.1 美国矿山安全卫生局(MSHA)的标准[3]

MSHA于1976年3月制定的《矿山废渣堆及尾矿坝设计准则》指出：“尾矿库的设计应该采用降雨历时为6h的可能最大暴雨(PMP) 来计算……；当调蓄库容能容纳部分或全部设计暴雨(洪水)时，允许降低设计标准”。

1.2 美国内政部矿山局的标准

美国内政部矿山局1977年颁布的《金属与非金属矿尾矿处理设计指南》[4]附录B指出:“百年一遇洪水……是尾矿库设计时要采用的参数，除非因为尾矿库的位置、规模和潜在的危险要求采用更大的设计洪水”。

2 中国尾矿库的防洪标准

2.1 有色金属行业的防洪标准

有色金属行业尾矿库防洪标准，广泛采用《选矿厂尾矿设施设计规范》(ZBJ1-90)[5]的规定，其防洪标准见表1。

表1 尾矿库防洪标准

该规范还规定：“设计洪水的降雨历时，应采用24h计算”，“当一日洪水总量小于调洪库容时，洪水排出时间不宜超过72h”。

2.2 国家安监总局制定的防洪标准

国家安监总局制定的《尾矿库安全技术规程》(AQ 2006-2005)[6]的防洪标准，与前文《选矿厂尾矿设施设计规范》相一致。

2.3 国家标准规定的防洪标准

我国现行国家标准《防洪标准》(GB 50201-94)[7]与《选矿厂尾矿设施设计规范》基本是一致的，只是将“初期”改为“设计”，将“中、后期”改为“校核”；其第4.0.6条规定“当尾矿坝或尾矿库一旦失事，对下游的城镇、工矿企业、交通运输等设施会造成严重危害，或有害物质会大量扩散的，应按表4.0.5的规定的防洪标准提高一等或二等”。而其“总则”的1.0.6.1款更是指出：“遭受洪灾或失事后损失巨大、影响十分严重的防护对象，可采用高于本标准规定的防洪标准”。

我国尾矿库的防洪标准是上述国标和行业标准的有机结合，而且是以强制性国家标准《防洪标准》为最终决定的依据。

3 中、美、日等多个国家的尾矿库设计洪水标准的比较

3.1 从采用的可能最大洪水数值进行比较

我国工程水文学专家王国安对其收集到的美国50余座水库工程的可能最大洪水(PMF) 所点绘的“洪峰流量-流域面积关系曲线”分析后发现，美国采用的可能最大洪水的数值并不大，仅相当于我国中、东部地区500年一遇洪峰流量的数值[2]，这是出乎我们意料之外的！

3.2 从尾矿库设计暴雨历时进行比较

如前文所述,美国标准的设计暴雨历时是6h[3]，而中国标准设计暴雨历时是24h[5]。很显然暴雨历时越长，其暴雨量越大，洪峰流量也就越大。表2中所列的是美国Dames & Moore 公司为德兴铜矿大矿尾矿库设计时，采用中、美两国不同洪水标准计算得出的设计暴雨数值。

表2 德兴铜矿大矿尾矿库采用中、美两国不同洪水标准计算的洪水参数

从表2可知：从尾矿库设计暴雨历时的角度来比较，中国标准比美国标准更高。

3.3 从尾矿库一次洪水总量的排空时间进行比较

美国尾矿库一次洪水总量(90%)的排空时间为10d[3]，中国尾矿库一次洪水总量的排空时间为3d[5]。仍以德兴铜矿大矿尾矿库为例，按美国标准，下泄流量为(10.13×106m3×90%)÷(10×86400s)=10.55m3/s；按中国3d排空的要求，下泄流量为16.90×106m3÷(3×86400)=65.20m3/s。后者远大于前者，说明中国排洪标准更高。

3.4 从防洪标准的数值进行比较

1989年6月《选矿厂尾矿设施设计规范》(报批稿) 附有一份《关于尾矿库防洪标准问题的专题报告》[8]。专题报告经对比后认为中国的标准比美、苏、日的都高，详见表 3所示。

表3 中、苏、美、日四个国家的尾矿库防洪标准比较表

3.5 综合分析

从上述的对比分析，我们很难得出美国尾矿库的防洪标准高于我国尾矿库防洪标准的结论，更难以得出“尾矿库防洪标准低是造成我国尾矿库事故频发和安全生产形势严峻”的主要原因之一的结论。而且自1963年海河大暴雨和1975年淮河大暴雨后，我国设计洪水数据大幅度增加，据此可以推断我国现行尾矿库设计洪水标准对应的设计洪水值也是偏大的。同时，造成我国尾矿库失事的原因很多，但迄今尚无因为设计洪水标准“偏小”而失事的实例。

需要说明的是：美国明确提出了必要时应采用可能最大洪水(PMF)来设计的规定，而中国标准则把PMF包含在“采用高于本标准的防洪标准”(详见《防洪标准》)这句话中。实际上，我国也不乏采用PMF来作尾矿库设计或校核洪水的工程实例，例如德兴铜矿2号尾矿库、武山铜矿老尾矿库等。

4 结 语

(1)中国尾矿库设计洪水标准并不低，相反，对于一般重要性的尾矿库而言，其设计洪水标准甚至高于美国等发达国家。因此，尾矿库设计洪水标准高低与否，并非是造成我国尾矿库事故频发和安全生产形势严峻的主要原因。

(2)尾矿库设计洪水标准的确定，不仅仅是一个安全技术同题，而且是同时包含政治、经济和社会因素在内的综合性政策问题。笔者建议修订规程规范，对于一般重要性的尾矿库，其设计洪水标准可以适当降低。合理调整设计洪水水标准，是建设经济节约型、环境友好型两型社会的需要。

(3)由于自然界与人类社会的复杂性，以及人类对自然界认识能力的局限性，无论将设计标准定得多高，工程失事的风险总是潜在的。为此，我们要加强管理并通过立法，加强尾矿库预警和应急设施的投入，以防范尾矿库失事，或者即使失事也尽量将损失降至最低。

[1] 汪贻水. 美国矿山企业的尾矿管理[J]. 世界有色金属，2008(2)：55-58.

[2] 王国安. 中国设计洪水及标准问题[J]. 水利学报，1991，(4)：68-77.

[3] 美国矿山安全卫生局(MSHA). 矿山废渣堆及尾矿坝设计准则[S]. 冶金工业部南昌有色冶金设计院总图卫技科(译)，1979,9.

[4] Design guide for metal and nonmetal tailings diposal ，by Roy L. Soderberg and Richard A. Busch, [Washington]:United States Department of the Interior, Bureau of Mines, 1977.

[5] 中国有色金属工业总公司.ZBJ1-90，选矿厂尾矿设施设计规范[S] .北京：中国计划出版社，1991：14-15.

[6] 国家安全生产监督管理总局.AQ 2006-2005 尾矿库安全技术规程[S]. 北京：煤炭工业出版社，2006.3.1.

[7] 中华人民共和国水利部.GB 50201-94，防洪标准[S].北京：中国计划出版社，1994:3-7.

[8] 尾矿设施设计规范编写组.关于尾矿库防洪标准问题的专题报告(《选矿厂尾矿设施设计规范》报批稿附件)[R].1989.