【正文】 制，閉庫以后的最大泄洪能力也不超過 m3/s；然而該 尾礦庫在校核情況下產(chǎn)生的洪水流量可以達到 。必須具有足夠的滯洪庫容，方可確保泄洪安全。 200 年一遇洪水總量為 90*104 m3，采用“高切林”調(diào)洪計算公式進行調(diào)洪計算，尾礦庫必須具有 *104 m3 的調(diào)洪庫容。 根據(jù)尾礦庫竣工的情況，在排洪設(shè)施的進口處又設(shè)有“ L” 型的溢流堰，堰頂高程 。且在堰頂高程以下沒有可靠的可供騰空庫容的泄洪設(shè) 施 ， 高程以下的庫容要靠滲漏和蒸發(fā)排到庫外。如果兩個洪峰間隔時間較短即雙峰洪水過程，第一次洪水的水量來不及排出去，第二次洪水過程緊跟著發(fā)生；那么，真正起到調(diào)洪作用的滯洪庫容就只有 *104 m3（從 高程到 高程間的庫容），遠遠不能滿足調(diào)節(jié)洪水的要求。因此，目前的工程狀態(tài)不能滿足防洪安全的基本要求。 高程到 高程之間雖然尚有一定量的庫容；但是庫區(qū)左岸堆存有大量的廢棄礦渣，要實施穩(wěn)定邊坡工程，需要將部分尾礦渣堆存進尾礦庫內(nèi)，如果不實施削坡處理，天氣降雨、洪水泄流，均會將尾礦渣沖刷進尾礦庫內(nèi)。占去大量的庫容，使得必須的滯洪庫容難以保證。 新建排洪隧洞方案 鑒于陜南石棉礦尾礦庫設(shè)計洪水流量為 ，而原有的排洪設(shè)施只能通過 m3/s 的洪水流量，來水與泄水能力差距較大， 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 69 尾礦庫內(nèi)的滯洪庫容又不足，因此整改設(shè)計擬在尾礦庫的上游即庫尾另行設(shè)置攔洪壩，在尾礦庫的右岸單另開挖排洪隧洞 的方案。 在庫尾另建攔洪壩以后，將整個流域的洪水分為兩大部分；一部分為攔洪壩以上流域形成的洪水，通過新建的排洪隧洞下泄；另一部分則為攔洪壩以下、尾礦壩以上區(qū)間洪水包括柴區(qū)灣攔渣庫的洪水在內(nèi)，仍然通過原排洪系統(tǒng)下泄。 1）、排洪隧洞設(shè)計 陜南石棉礦尾礦庫的總匯水面積為 ,相應(yīng)的洪峰流量為。攔洪壩以上的匯水面積為 。按照面積比例法計算，攔洪壩以上的洪峰流量為 。擬定隧洞尺寸為（寬高） ，隧洞縱比降為 %；按照均勻流計算公式進行過流能力計算。依據(jù)《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》對明流隧洞的設(shè)計規(guī)定：水面以上靜高度最少不小于 。隧洞內(nèi)的最大水深按照 計算。 RiAC?Q 式中： Q— 過流能力（ m3/s）； A— 過水?dāng)嗝婷娣e（ m2）； C— 謝才系數(shù) , 61Rn1C? ； n— 隧洞糙率系數(shù)，取 ； R— 水力半徑（ m）， R=A/x； X— 濕周（ m）； i— 涵洞比降， I = 。 經(jīng)過 計算，底寬 、水深 時的過流能力為 ；大于 200 年一遇的洪峰流量 。說明該斷面完全可以滿足隧 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 610 洞內(nèi)處于明流流態(tài)。 2）、攔洪壩設(shè)計 A、攔洪壩處隧洞進流能力計算 石棉礦尾礦庫攔洪壩控制上游匯水面積為 。按照面積比例法計算，攔洪壩上游的洪峰流量為 。新建排洪隧洞進口布置在攔洪壩上游的右岸；隧洞的進流能力按孔口進流進行核算。 孔口進流計算公式： h2gQ ??? 式中： Q— 需要宣泄的 流量 ， Q=； μ — 孔口進流的 流量系數(shù) ，取為 ； ω — 孔口斷面面積 （ｍ 2）； ｇ — 重力加速度（ m/s2） 經(jīng)過計算 h= ，即當(dāng)遇到 200 年一遇洪水時，不計流速水頭，不考慮攔洪庫的調(diào)節(jié)作用，攔洪壩前的最高洪水位將比隧洞洞頂內(nèi)緣高 。 B、攔洪壩頂高程的確定 攔洪壩壩頂高程可以按下式 予 以確定： V 壩頂 = V 洞底 + H + h + A 式中： V 壩 頂 攔洪壩頂高程； V 洞底 隧 洞進口底緣高程 H 隧 洞進口孔口的凈高， 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 611 A 安全加高，安全加高取 ； h 隧 洞進口 底 緣以上的水頭，（ ） 計算的結(jié)果表明，攔洪壩壩頂 高程 不得低于 隧 洞進口底緣以上的 高度。 C、攔洪壩剖面的確定 石棉礦尾礦庫攔洪壩采用剝離的尾礦堆筑；最大壩高 ，壩頂寬度 ；上游壩坡坡比為 1： ，下游壩坡坡比為 1： ；上游面采用土工膜防滲；并對上、下游坡面采用干砌塊石護坡，護坡厚度 。 3）、原排洪設(shè)施繼續(xù)利用 陜南 石棉礦尾礦庫在上游另設(shè)攔洪壩，右岸新建排洪隧洞以后，攔洪壩與尾礦庫主壩之間的區(qū)間匯水面積還有 。按照面積比例法計算，庫區(qū)的洪峰流量為 ，洪水總量為 *104m3。 尾礦庫原有排洪系統(tǒng)進口為“ L”型適用堰，堰頂高程為 ，設(shè)計最高洪水位 高程，兩高程之間的庫容為 *104 m3 ，可以作為滯洪庫容考慮。采用高切林公式計算，需要下泄的洪水流量為 m3/s，小于原排洪設(shè)施可以通過的洪水流量。 利用原排洪系統(tǒng) 就可以滿足安全下泄設(shè)計洪水的要求 。 原排洪涵洞進口底板高程為 ，進口形式為雙口、城門洞型，每孔凈寬 ，凈高 ；泄洪時的庫水位，按照孔口進流公式進行計算： 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 612 h2gQ ??? 式中： Q堰沒式進流流量， （ m3/s）； μ 孔流流量系數(shù)；這里取 n=。 ω 進口的過水?dāng)嗝婷娣e（ m2）；ω = m2。 g重力加速度； g = h進流所需要的水頭（ m）； 經(jīng)過計算，現(xiàn)狀的涵洞進口需要 流量的進流要求；即庫內(nèi)最高水位在（ ++=） 高程時就可以下泄 200 年一遇的洪水流量，不超過原設(shè)計的庫內(nèi)最高洪水位 高程 ，泄洪安全 。 加高原尾礦壩方案 由于石棉礦尾礦庫的泄流能力不足，而且?guī)靸?nèi)也沒有足夠的調(diào)洪庫容，使得尾礦庫工程不能安全運用。 鑒于以上問題，在原尾礦壩的基礎(chǔ)上繼續(xù)加高尾礦壩，爭取得到所需要的滯洪庫容和必須的進流水頭 。按照進流 m3/s 洪水進流的要求，需要的水頭為 ，也就是必須將尾礦壩壩頂高程加高到（ +++=） 。即要把尾礦壩再加高 。 方案比較 （ 1）、新建攔洪壩和排洪隧洞方案 * 新建攔洪壩和排洪隧洞方案可以將整個尾礦庫流域的洪水分 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 613 成兩個部分。解決了原排洪設(shè)施泄洪能力的不足問題。 * 新建攔洪壩和排洪隧洞方案減輕了對尾礦庫主壩的壓力，有利于尾礦庫主壩的安全與穩(wěn)定。 * 新建攔洪壩采用剝離的尾礦堆筑，可以與左岸堆積坡的削坡同時施工，節(jié)約 工程投資。 （２）、加高尾礦庫主壩方案 陜南石棉礦尾礦壩已經(jīng)經(jīng)過了加高工程，且下游壩坡的出水點偏高。如果在原尾礦壩的下游加高，溝口的工程量很大且影響部分其它建筑物；如果向上游加壩，所加壩體的基礎(chǔ)將坐落在尾礦庫內(nèi)的尾礦渣上。庫內(nèi)的尾礦渣系自然沉積而成，其承載能力有限，不僅影響到所加壩體的穩(wěn)定安全，而且對原有的 高的尾礦壩也會產(chǎn)生不同程度的影響。 （３）、推薦方案 鑒于以上原因，不推薦加高原尾礦壩方案。推薦另建攔洪壩、新開排洪隧洞 、流域洪水分開下泄的 方案作為陜南石棉礦隱患處理整改措施方案。 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 71 第 七 章 柴區(qū)灣攔渣庫 柴區(qū)灣攔渣壩現(xiàn)狀 攔渣壩現(xiàn)狀 柴區(qū)灣攔渣壩采用廢渣堆筑而成。原設(shè)計為漿砌石重力壩，施工中經(jīng)過變更改為目前竣工的土石混合攔渣壩。 柴區(qū)灣攔渣庫位于尾礦庫下游壩坡的左側(cè)，下泄水流直接沖刷尾礦壩的壩坡，對尾礦壩的安全極為不利；因此，在柴區(qū)灣修筑攔渣壩，同時起到攔截柴區(qū)灣洪水的作用；通過排洪箱涵將柴區(qū)灣的洪水排到尾礦庫內(nèi)，然后再通過尾礦庫的排洪系統(tǒng)將洪水泄入下游河道。 柴區(qū)灣攔渣壩是施工中改為廢渣、土石混合料堆積的土石混合壩的，壩頂高程 ，壩頂寬度 ，最大壩高 。壩下游 高程處設(shè)有 寬的馬道一條；大壩上游壩坡坡比 1： ，下游壩坡坡比 1： 。壩頂及下游壩坡均采用干砌塊石護坡。大壩上游坡面采用混凝土板砌護，單塊混凝土板厚 ，高 ，板塊間采用了 厚的瀝青木板條止水。 排洪設(shè)施現(xiàn)狀 柴區(qū)灣攔渣庫的洪水是通過位于右岸的排水箱涵將洪水排至石棉礦尾礦庫內(nèi)，依據(jù)西安有色冶金設(shè)計研究的設(shè)計成果，該處匯水面積 ，校核情況下的產(chǎn)流為 ，不考慮調(diào)節(jié)作用，排水設(shè)施必須能夠下泄 m3/s 的 洪水流量。 該處的排水設(shè)施采用的是矩形和圓形的鋼筋混凝土箱涵，設(shè)計的 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 72 矩形斷面尺寸為 ，圓形涵洞的內(nèi)直徑為 ，進口段的斷面尺寸漸漸擴大為 m2，即進口斷面的凈寬度為 。按照西安有色冶金設(shè)計研究院于 2021 年 8 月完成的《設(shè)計報告》，進口底板標高應(yīng)為 ，攔渣壩壩頂高程為 ，相對高差為。然而，施工單位出具的竣工圖表明，進口底板標高為 。壩頂高程是 ；竣工的壩頂高程比設(shè)計降低了 ，進水口底板高程卻抬高了（ ＝） 。進水口與壩頂之間的高差僅僅為 ，只能滿足安全超高的數(shù)值，根本無法滿足引進 m3/s 洪水流量所需要的水頭。 壩坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定核算 * 穩(wěn)定計算參數(shù) 柴區(qū)灣攔渣壩采用礦渣堆積而成，尾礦渣的計算參數(shù)如表 71 所示： 表 71： 穩(wěn)定計算參數(shù) * 攔 渣壩壩坡的穩(wěn)定計算 由于該地區(qū)地震烈度等級為 7 級，依據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，需要計算地震作用工況 ，在洪水位情況下的水壓力有利于上游壩坡的穩(wěn)定性，因此這里僅就正常工況下遇到地震時的安全穩(wěn)定進行核算。 穩(wěn)定計算的參數(shù) 部位 粘聚力C(kPa/m3) 內(nèi)摩擦角￠（度） 天然重度kN/m3 飽和重度kN/m3 礦渣堆積壩 28 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 73 壩體主要采用尾礦渣堆筑，堆筑料具有一定的粘性；按照《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，應(yīng)采用瑞典圓弧（條分）法進行最終堆積壩的穩(wěn)定計算。 安全系數(shù) ： ?? ??iiiiiiis s i nW )tgc osWlc(K ? ?? 71 表 72： 壩坡穩(wěn)定計 算成果表 上游邊坡 下游邊坡 滑弧中心角 95176。 62176。 72176。 101176。 33176。 58176。 滑弧半徑 滑弧長度 條塊寬度 地震力 安全系數(shù) 由表 72 可以看出，在地震情況下上游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為 ， 小于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)值 []；下游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為 ， 大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)[]，由此可判斷出上游壩坡 是不穩(wěn)定的，下游壩坡基本穩(wěn)定； 應(yīng)該對上游壩坡采取工程措施，保證柴區(qū)灣攔渣壩的穩(wěn)定性，使其對整體工程不產(chǎn)生影響。 攔渣壩的整改措施 整改措施 根據(jù)穩(wěn)定計算，柴區(qū)灣攔渣壩的上游坡坡度偏陡，其穩(wěn)定安全系數(shù)達不到 《 規(guī)范 》 規(guī)定的安全度。本次整改措施為放緩上游邊坡，采用塊度較大的廢礦 石 對上游進 行堆填，最后控制邊坡為 1： 。表 02986322246 86322537 陜西省冶金設(shè)計研究院 74 面采用塊石干砌護坡。 由于攔渣庫位于尾礦壩壩坡的左側(cè)，攔渣壩的滲水 及壩面上的降雨直接沖刷尾礦壩的下游壩坡。因