一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法
【專利摘要】一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法，該方法利用水動力學(xué)中的恒定總流能量方程，通過采用水流加速段，減小水流阻力，利用溝底水流的位置勢能與行近流速，使原溝底水流的行近流速轉(zhuǎn)化為設(shè)計流速；所述水流加速段屬于進(jìn)水構(gòu)筑物，設(shè)置在排洪系統(tǒng)的進(jìn)口處，與排洪系統(tǒng)的排水管、排洪隧洞或排洪明渠連接，所述水流加速段為混凝土結(jié)構(gòu)或漿砌石結(jié)構(gòu)，形式為八字形、喇叭口型或矩形，所述水流加速段的兩側(cè)與兩側(cè)山體緊密結(jié)合，所述水流加速段的粗糙系數(shù)小于原溝底的粗糙系數(shù)。利用本發(fā)明，不需建設(shè)擋水壩提高進(jìn)水水頭與流速；施工與檢修方便，運行可靠；特別適用溝底較陡的情況，投資較低；施工質(zhì)量容易控制，能有效解決水流能量的轉(zhuǎn)化效率低下問題。
【專利說明】一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國尾礦庫數(shù)量達(dá)12000余座，堆存量100多億噸。尾礦庫安全關(guān)系到下游居民的生命財產(chǎn)安全、土地環(huán)境的污染，特別是近幾年頻發(fā)的尾礦庫安全事故，給國家?guī)砹溯^大的經(jīng)濟(jì)損失，安全事故造成的人員傷亡影響了社會的和諧穩(wěn)定，尾礦庫安全問題也是國家安監(jiān)系統(tǒng)長期重點解決的問題。
[0003]尾礦庫的安全設(shè)施主要由初期壩、堆積壩、排洪系統(tǒng)、排滲系統(tǒng)、觀測設(shè)施等組成，排洪系統(tǒng)對尾礦庫的安全尤為重要，排洪系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，將會出現(xiàn)洪水漫頂、超過設(shè)計洪水位情況，導(dǎo)致尾礦庫堆積壩的浸潤線快速升高，壩體穩(wěn)定性安全系數(shù)大幅減低，造成潰壩等安全事故，給下游居民造成重大的生命、財產(chǎn)損失。排洪系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題包括斷面尺寸、進(jìn)水能力、結(jié)構(gòu)承載力。
[0004]排洪系統(tǒng)的設(shè)計包括兩部分，一部分為進(jìn)水構(gòu)筑物，另一部分為排水或輸水構(gòu)筑物，如排水隧洞、排水管、明渠等。首先，要根據(jù)尾礦庫的水文計算，確定洪水流量，匯流時間，然后，確定排洪系統(tǒng)的最大下泄流量。根據(jù)排洪系統(tǒng)的最大下泄流量，進(jìn)行水力計算，確定排水構(gòu)筑物尺寸與斷面平均流速。滿足尾礦庫防洪要求的排水構(gòu)筑物最大斷面平均流速即為設(shè)計流速。設(shè)計流速與最大下泄流量是尾礦庫排洪系統(tǒng)進(jìn)水構(gòu)筑物設(shè)計計算的前提條件。
[0005]對于匯水面積稍大的尾礦庫，為了減輕尾礦庫庫內(nèi)的防洪壓力，需要建設(shè)庫內(nèi)、庫外兩套排洪系統(tǒng)，以提高排洪系統(tǒng)的進(jìn)流能力。庫外排洪系統(tǒng)的形式一般為“擋水壩+排水管(或排洪隧洞、排洪明渠形式)”。擋水壩的高度取決于排洪系統(tǒng)的設(shè)計流速大小與壩前的淤積年限要求。設(shè)置擋水壩后，水流的流動形式發(fā)生變化，流速發(fā)生兩次轉(zhuǎn)變，一次是行近流速轉(zhuǎn)化為壩前的靜壓水頭，流速降低，泥石淤積；另一次是壩前的靜壓水頭轉(zhuǎn)化為排洪系統(tǒng)進(jìn)口的水流流速，流速升高。能量也發(fā)生兩次轉(zhuǎn)變，分別為水流的動能與勢能轉(zhuǎn)化為水流勢能，水流勢能再轉(zhuǎn)化為水流動能。發(fā)生兩次能量轉(zhuǎn)變后，水流能量的轉(zhuǎn)化效率降低。此夕卜，采用擋水壩結(jié)構(gòu)還存在投資成本高，施工麻煩，運行可靠性欠理想，檢修不方便等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種水流能量轉(zhuǎn)化效率高，投資成本低，施工簡便，運行可靠，方便維修的無壓流進(jìn)水方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法，利用水動力學(xué)中的恒定總流能量方程，通過采用水流加速段，減小水流阻力，利用溝底水流的位置勢能與行近流速，使原溝底水流的行近流速轉(zhuǎn)化為設(shè)計流速；
所述水流加速段屬于進(jìn)水構(gòu)筑物，設(shè)置在排洪系統(tǒng)的進(jìn)口處，與排洪系統(tǒng)的排水管、排洪隧洞或排洪明渠等連接，所述水流加速段為混凝土結(jié)構(gòu)或漿砌石結(jié)構(gòu)等，形式可為八字形、喇叭口型或矩形等，所述水流加速段的兩側(cè)與兩側(cè)山體緊密結(jié)合，以收集溝內(nèi)的全部水流，所述水流加速段的粗糙系數(shù)小于原溝底的粗糙系數(shù)，所述水流加速段的過流斷面進(jìn)行抹漿、抹面處理，或表面采用高強(qiáng)混凝土，以提高水流的抗沖刷流速。
[0008]進(jìn)一步，所述水流加速段前設(shè)有攔污柵。對于較大的工程，可以在加速段的中間設(shè)置導(dǎo)流墩，方便水流加速段前攔污柵的設(shè)置，有效攔截泥石流、樹根、草皮等雜物。
[0009]利用本發(fā)明，不需建設(shè)擋水壩提高進(jìn)水水頭與流速；施工與檢修方便，運行可靠；特別適用溝底較陡的情況，投資較低；施工質(zhì)量容易控制。
[0010]此外，本發(fā)明能有效解決水流能量的轉(zhuǎn)化效率低下問題，通過在排洪系統(tǒng)進(jìn)口設(shè)置水流加速段，利用水流的勢能，可以將水流的流速由行近流速快速提高至設(shè)計流速，以滿足排洪系統(tǒng)對進(jìn)流流速與流量的要求，水流加速段的動能不再發(fā)生二次轉(zhuǎn)變，水流的勢能可以聞效的轉(zhuǎn)化為水流動能，從而提聞水流能量的轉(zhuǎn)化效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例的水流加速進(jìn)水段的剖面示意圖；
圖2為圖1所述水流加速進(jìn)水段的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例
[0013]本實施例之適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法，利用水動力學(xué)中的恒定總流能量方程，通過采用水流加速段，減小水流阻力，利用溝底水流的位置勢能與行近流速，使原溝底水流的行近流速方便地轉(zhuǎn)化為設(shè)計流速(設(shè)計流速指既定的排水構(gòu)筑物下，達(dá)到滿足防洪要求的最大下泄流量時，排水構(gòu)筑物內(nèi)的平均流速)。
[0014]參照圖1-2，所述水流加速段I屬于進(jìn)水構(gòu)筑物，設(shè)置在排洪系統(tǒng)的進(jìn)口處，與排洪系統(tǒng)的排水管3連接，所述水流加速段I為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，形式為喇叭口型，所述水流加速段I的兩側(cè)與兩側(cè)山體緊密結(jié)合，以收集溝內(nèi)的全部水流，水流加速段的粗糙系數(shù)小于原溝底的粗糙系數(shù)，所述水流加速段I的過流斷面進(jìn)行抹漿、抹面處理，以提高水流的抗沖刷流速。
[0015]所述水流加速段I前設(shè)有攔污柵2，防止雜物進(jìn)入。當(dāng)然，對于較大的工程，可以在加速段的中間設(shè)置導(dǎo)流墩，方便加速段前攔污柵設(shè)置，有效攔截泥石流、樹根、草皮等雜物。
[0016]本發(fā)明的基本原理為水動力學(xué)中的恒定總流能量方程:
【權(quán)利要求】
1.一種適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法，其特征在于:該方法利用水動力學(xué)中的恒定總流能量方程，通過采用水流加速段，減小水流阻力，利用溝底水流的位置勢能與行近流速，使原溝底水流的行近流速轉(zhuǎn)化為設(shè)計流速； 所述水流加速段屬于進(jìn)水構(gòu)筑物，設(shè)置在排洪系統(tǒng)的進(jìn)口處，與排洪系統(tǒng)的排水管、排洪隧洞或排洪明渠連接，所述水流加速段為混凝土結(jié)構(gòu)或漿砌石結(jié)構(gòu)，形式為八字形、喇叭口型或矩形，所述水流加速段的兩側(cè)與兩側(cè)山體緊密結(jié)合，以收集溝內(nèi)的全部水流，所述水流加速段的粗糙系數(shù)小于原溝底的粗糙系數(shù)，所述水流加速段的過流斷面進(jìn)行抹漿、抹面處理，或表面采用高強(qiáng)混凝土，以提高水流的抗沖刷流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于尾礦庫排洪的無壓流進(jìn)水方法，其特征在于:所述水流加速段前設(shè)有攔污柵。
【文檔編號】E02B3/00GK103614986SQ201310626609
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】鄧書申, 張岳安 申請人:化工部長沙設(shè)計研究院