浅谈尾矿库与水库防洪设计特点

李红

摘 要：本文通过比较尾矿库和水库在防洪设计上的相同之处，并通过分析，研究了二者在防洪设计上建设目的、汇水面积、汇流条件、设计组合、安全基点、汛限水位和正常蓄水位、防洪库容、库的分期和排洪系统布置等方面的不同，为设计工作提供理论依据。

关键词：尾矿库 水库 防洪设计

尾矿库和水库因坝体高，所蓄势能巨大，一旦溃坝失事，短时间内溃坝流量将比坝址处设计洪峰流量大数百倍下泄，对下游居民或生命、财产构成极其严重的危害，因此历来是国家防汛工作的重点之处。在《防洪标准》（GB50201-94）中，适用的防洪保护对象包括城市、乡村、工矿企业、交通运输设施、水利水电工程、动力设备、通讯设施、文物古迹、旅游设施等方方面面，工矿企业中的尾矿库和水利水电工程中的水库的防洪标准远高于城市、乡村及其它各行业的防洪标准。

我国尾矿库的防洪设计，数十年来均采用水库的防洪设计方法，但是尾矿库与水库相比又有许多较大的区别，为了探索适合尾矿库的防洪设计方法，必须认真总结水库和尾矿库的特点，进行必要的对比分析。

一、尾矿库、水库防洪设计的共同点

尾矿库、水库防洪设计的共同点有：都有国家统一规定的库、库构筑物的等别标准和提等条件；都有不同等别库构筑物必须执行的防洪标准、包括洪水标准和防洪安全标准；都有相同的设计洪水的依据：《水利水电工程设计洪水计算规范》简称《洪水规范》（SL44-2002）；设计工况都分为正常工况、洪水工况和特殊工况三种情况；都必须根据设计洪水的洪峰流量、洪水过程线和时段洪水总量，结合排洪系统结构断面和讯限水利以上的调洪库容曲线进行调洪演算，确定最高洪水位、最大泄流量、泄流过程线及排洪系统结构断面的最大流速；洪水计算一般以库址为准进行计算，当进库后产流、汇流条件明显改变时，应以入库洪水为准；可根据运行调度需要，科学合理划分分期洪水，水库可以更多地调蓄水资源；尾矿库可以在讯后蓄水和冰下放矿；都要在库、库构筑物设置安全、环保监测设施、并建立相应管理制度；任何大坝都不可能绝对安全，都要根据失事的可能，编制《防洪应急预案》，并规定强制性实施办法；都必须经过国家有关部门安全、环保审查、批准程序。

二、尾矿库与水库防洪设计的差异

尾矿库与水库防洪设计的差异性主要体现在以下几个方面：

（1）建设目的不同：尾矿库为工矿企业安全、环保、经济合理地堆存选冶废弃物；水库为水利水电工程安全、环保、经济合理地调蓄利用水资源，以满足供水灌溉、防洪、防涝、发电、航运等方面的要求；

（2）汇水面积不同：水库为发挥最大的经济利益，要求拟选坝址汇水面积尽可能大些，甚至将流域外径流引入库内；尾矿库则在满足尾矿堆存的前提下，坝址上游汇水面积尽可能小些，必要时在库尾或库周设置拦、截洪设施，将洪水截止库外，以利减轻库内调洪压力，减少水利的污染；

（3）汇流条件不同：水库汇水面积大、流域长度长，径流大多是部分汇流条件， ，河槽汇流明显、汇流时间较长，一般在数小时以上；尾矿库汇水面积小， ，以坡面汇流为主，汇流时间短，一般在1小时以下，甚至仅数分钟；

（4）设计组合不同：《防洪规范》规定：“水库防洪标准可采用设计、校核二级标准，也可采用设计一般标准”。根据暴雨、强风 、地震等稀遇概率事件不相叠加的原则，水库采用设计与校核二级组合是合理的。我国尾矿库绝大多数采用尾矿上游法堆坝，尾矿沉积滩坡度通常在0.5～3.0%之间，洪水在滩面平均水深甚浅，风雍水面高度和波浪爬高均可以忽略不计，因此，尾矿库采用设计一级防洪标准也是合理的。

（5）防洪安全基点不同：水库坝无论是重力坝还是碾压土石坝，都允许在坝顶上游侧设置防浪墙。尾矿库采用尾矿上游式堆坝时，加高子坝往往采用坝前区尾砂堆筑而成，子坝体型较小，坝坡较陡，且少有碾压，为防止渗透破坏，风浪淘刷，故正常情况下不允许子坝挡水，防洪安全基准点以尾矿沉积滩顶最低点为准

（6）汛限水位和正常水位不同：水库汛限水位是指为确保水库在设计洪水情况下的防洪安全，在汛前严格限制的最高水位；尾矿库正常水位是指尾矿库为满足尾矿澄清水回水或外排时，水质要求的正常工作水位。水库建成后，汛限水位雖可联动调节，但年年如此；尾矿库因尾砂不断冲积，干滩长度延伸，澄清距离和澄清水日渐减少而促使正常水位节节上升。

（7）调洪库容不同：水库建成后，汛限水位以上的调洪库容曲线（H～V）基本不变，即使库岸坍塌或滑坡，亦主要影响死库容，黄土高原地区的水库，入库泥沙量大，也仅在运行中，后期对调洪库容有一定影响；尾矿库的调洪库容受尾矿沉积滩和干滩长度的影响极大，故必须对实际运行中的防洪高度和调洪库容进行复核。必要时停产或降低排放水质甚至改建排洪系统，也要确保防洪高度。

（8）库的分期不同：水库的施工期和使用期以库水位是否蓄至设计汛限水位为标志。尾矿库的运行分期以尾矿堆积至工程等别特征标高为标志。原《尾矿规范》将尾矿库运行划分为前期和中、后期，前期为尾矿库启用后的头3-5年，并降低相应等别的洪水标准。是不妥的。违反了严格按工程等别确定洪水标准的原则。

（9）排洪系统布置不同：水库的排洪系统进水口大多布置在主坝附近或分水岭垭口处，还设有应急溢洪道以应付超标准洪水。尾矿库采用上游式尾矿堆积坝，排洪系统进水口大多布置在库尾，随尾矿堆积而升高，排洪井塔进水口因澄清距离太近而采用多座井塔排洪。排洪系统无论排水管还是隧洞，沿线承受较大的尾矿渗流水压力。

三、结语

随着我国选矿工业的发展和环境保护对三废治理和要求，尾矿库的建设实施，已成为制约矿山生产发展的关键性工程。尾矿库失事造成的后果往往比较严重，因此，其安全性近年来倍受重视。尾矿库建库后，洪水对尾矿库安全将会产生很大威胁，尾矿库防洪安全是保证尾矿库安全的一个重要方面.本文通过详细比较了水坝和尾矿库的防洪计算特点，从多个方面阐述了不同之处，在坝体设计中，须从这些不同点出发，从设计参数、取值标准等多方面加以注意。