【重点关注】尾矿库溃坝模型设计及试验方法张红武,刘磊,卜海磊,钟德钰(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084摘要:在简要回顾前人有关模拟方法研究成果的基础上,分析了尾矿库溃坝及其模型试验的特点,理清了设计思路,提出了模型相似条件,然后以预备试验为依托,通过模型尾沙选择与要求、模型制作、测验手段等环节的研究,进一步论述了尾矿库溃坝模型的设计方法与试验方法。尾矿库溃坝模型设计应遵循水流重力相似、水流阻力相似、水流挟沙相似、尾沙悬移相似、河床变形相似及尾沙起动相似等条件;模型沙可选择容重适中、化学性质稳定的拟焦沙;模型试验的工作步骤:给出尾矿库最可能的溃坝方式及对下游影响最大的典型情况,确定尾矿库最终高程,选配合适的模型沙,设计溃坝模型,测出尾矿库溃坝坝址流量、水位过程线和冲沙率以及向下游的洪水演进情况,提出可行的下游保护方案、工程措施及综合防治对策,确定尾矿库最终堆积标高。关键词:设计方法;模型试验;溃坝;尾矿库中图分类号:TD221;TV131．61文献标识码:Adoi:10．3969/j．issn．1000-1379．2011．12．001TestandDesignofTailingsDamModelZHANGHong-wu,LIULei,BUHai-lei,ZHONGDe-yu(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineeringDepartmentofHydraulicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,ChinaAbstract:Basedonthemodeltest,furtherdiscussionsaboutthedesignmethodofthetailingsdamfailuremodelandthetestmethodwaspresentedinthispaperthroughthemodelselection,requirementsandtailingsmodelmanufacture．Thispaperanalyzedthecharacteristicsandthemodeltestofthetailingdam,andpresentedamodelsimilarconditionsbasedontheachievementsofpreviousresearchaboutsimulationmethod．Theresultsshowthat:thedesignofthetailingsdamshouldfollowthelawsofresistancesimilar,watersedimentcarryingcapacitysimilar,tailingssedimentsimilar,beddeformationsimilarandsedimentincipientmotionsimilar;thesedimentofwhichthebulkdensityislightandthechemicalstabilityisgoodcanbechosenasthemodelsediment;themostabilitydam-burstingmode,thebiggestimpactondownstreamtypicalcase,calculationoftheeventuallyelevationoftailingdam,thedischargefromthesiteoftailingdam,floodcontrollevelhydrographandthefloodroutingarepresentedinthemodelexperiment．Moreover,thefeasibledownstreamprotectionsolutions,comprehensivepreventionandcontrolmeasuresarepresentedinthispaper．Keywords:designmethod;modeltest;dambreak;tailingdam尾矿库是一种特殊的工业建筑物,是矿山企业最大的环境保护工程项目,同时也是具有高势能的人造泥石流危险源。我国为世界矿业大国,已建尾矿库约5000座(全世界约有20万座,总库容约为50亿m3,堆贮尾矿约55亿t[1]。我国尾矿库数量之多、库容之大、坝体之高在世界上都是少见的,更严重的是,目前全国尾矿库中非正常库比例高达45%,且半数以上尾矿库是由没有专业资质的设计单位设计的,大都存在溃坝的风险[2]。尾矿坝的溃决会带来巨大的人员伤亡和财产损失,并产生严重的环境污染,是矿山安全的头等问题。如2008年9月,山西襄汾新塔集团尾矿库出现的特大尾矿库溃坝事故,淹没土地35．9hm2,造成276人死亡,直接经济损失近亿元,引起社会广泛关注,此后全国各省(区、市安全生产监督管理局都提高了下游有居民住宅和重要设施的尾矿库安全生产许可的准入门槛。对于下游有居民住宅和重要设施的尾矿库,为保护群众生命财产及重要建筑物的安全,需要研究尾矿库溃坝的淹没范围和对下游的影响程度。鉴于在尾矿库设计与建设中,诸如尾矿库总体布局、溃坝对下游的影响等关键技术问题,长期缺乏系统、深入的研究,急需借助能够检验不同方案优劣的科学研究手段来提高工程论证水平。尤其不同的尾矿库坝体结构、物质组成差异很大,溃决机理十分复杂,溃决过程在机理方面很不清晰,完全从理论收稿日期:2011-11-28基金项目:国家自然科学基金重点项目(51039003。作者简介:张红武(1958—,男,河南淮阳人,教授,博士生导师,研...