结合GIS空间分析的老灌河流域尾矿库溃坝事故模拟预警

根据尾矿库溃坝特征,引入泥流水力计算对尾矿库溃坝事故进行计算模拟,并将模拟结果与GIS工具耦合,从空间层面对溃坝事故进程和产生的影响进行动态预测和展示,从而建立尾矿库溃坝事故预警体系,为事故应急工作提供指导。以南水北调中线水源地支流老灌河流域为例,选取流域上下游两个典型尾矿库进行溃坝事故情景模拟,得出上游尾矿库溃坝事故影响范围55km,对该尾矿库下游3~5km处居民区有严重危害,事故影响时间约6~7h;下游尾矿库溃坝事故影响范围13km,主要破坏该尾矿库周边农业资源,事故影响时间约2h。模拟结果在验证本研究实用性的同时,为该流域尾矿库溃坝事故预警应急措施和流域日常安全管理提供决策支持。     

改进DB-IWHR模型及其在尾矿库溃坝影响分析中的应用

为预测尾矿库溃坝对下游的影响,基于修正的Shields曲线,改进了DB-IWHR模型中临界剪应力的计算,并通过唐家山堰塞坝实例验证了改进DB-IWHR模型具有更高的溃坝溃口和下泄流量过程演化精度。采用改进DB-IWHR模型及二维水动力模型建立了某尾矿库溃坝影响数值分析模型,预测了尾矿库漫顶溃坝时下游的淹没范围、淹没深度、淹没出现时间以及溃坝对下游关键敏感点的影响程度,分析了改进模型对溃口初始宽度及冲刷侵蚀参数的敏感性,结果表明:改进DB-IWHR模型结合二维水动力模型能较好地模拟尾矿库溃坝过程和下泄沙流演进过程,结果符合沙流演进的一般规律;该模型对于初始溃口宽度的敏感性不强,但对于冲刷侵蚀参数的敏感性较强。     

基于无人机航空摄影的尾矿库溃坝数值模拟

基于无人机航测生成的高精度数字高程模型(DEM)数据,采用深度积分的Massflow数值分析方法,开展了新疆某山区尾矿库溃坝数值模拟研究。结果显示了该尾矿库溃坝后矿砂运动过程,分析数值模拟结果得出:(1)溃坝后矿砂最终堆积呈现两部分,一部分在尾矿库库区下游,平均厚度约13 m,另一部分则堆积于环保库和下游河道附近,平均厚度达25 m,其中堆积厚度最深处在初期坝坝底正对的河流处,约29 m。(2)尾矿库溃坝整个运动过程可分为失稳启动、加速下滑以及减速堆积三个阶段,该尾矿库溃坝从启动到最终静止整个过程约3 000 s,最大运动速度介于21～29 m/s之间,其中失稳启动和加速下滑阶段均在短时间内迅速完成,减速堆积阶段时间占整个过程的93.33%,表明尾矿库溃坝初期矿砂流速较快,具有较强的破坏性。研究成果可用于分析尾矿库矿砂运动路径、淹没区域及沿程堆积情况等,对降低尾矿库溃坝风险和应急响应有重要指导意义。     

基于FLOW-3D的尾矿库数值模拟对下游影响研究

为研究尾矿库溃坝后对下游村庄的影响,通过对比采取工程措施前后监测点水位及通过断面的流量流速变化,分析采取工程措施的有效性及必要性.本文以某实际尾矿库为例,通过FLOW-3D软件进行三维数值模拟,建立了尾矿库及其下游3km范围内的实体地形及房屋和村庄三维数值模型,对尾矿库逐渐溃坝的动态过程进行了模拟计算;并在原尾矿库模型的基础上,在坝脚处增加一拦河坝,对比分析溃坝对下游的影响.结果 显示:采取工程措施后,监测点水位明显降低,断面流量流速均有所减缓,并且推迟了出现最大流量流速的断面时间,证明采取工程措施是有效的.     

漫顶条件下尾矿库溃坝模型试验及灾害预测

矿山开采中尾矿库对下游人员的生命、财产安全与生态都是一个潜在危险源,由此而引起的工程事故也屡见不鲜。为研究尾矿库的溃坝过程及对下游的影响情况,以拟建尾矿库为对象,通过模型试验系统研究了整个溃坝过程中的坝体失稳的形态变化、水砂流向下游的演进过程、水砂流的淹没范围,以及溃坝流场的演进过程。研究结果表明,模型试验中整个溃坝过程共历时30min,下游上地村居民点完全被淹没,时州村居民点左岸部分高程较大房屋未被淹没,坝脚区域尾砂淤积量约为总溃泄量的36%,水砂流的流速受地形、地势及流经长度影响较大,研究成果可为尾矿库及类似尾矿库的工程论证与方案设计提供依据。     

山西新塔矿业尾矿库溃坝数值模拟研究

以山西新塔矿业尾矿库溃坝实例作为研究对象,将广泛应用于海岸方面研究的数值波动水路(CADMAS-SURF)推广到尾矿库溃坝的数值模拟,分析了尾矿库溃坝对下游的危害程度,研究溃坝后泥浆到达下游的时间和有无副坝及中间高两边低副坝、正常副坝两种副坝构造对下游居民区的影响,为防灾减灾工作提供参考。     

基于MIKE的松江河梯级水库溃坝洪水风险分析

为最大程度减少溃坝造成的人员伤亡和财产损失,运用MIKE11软件对松江河流域的小山、双沟、石龙梯级水库进行溃坝洪水影响分析。通过建立梯级水库库区河道一维水动力模型,计算不同工况下各水库溃坝洪水过程,并利用MIKE21软件模拟梯级水库下游洪水演进,提取最大淹没水深、最大流速,得到梯级水库下游村屯淹没影响数据。研究成果可作为突发事件应急处置的依据,为应急决策和减灾提供技术支撑。     

尾矿库溃坝风险与影响程度分析

尾矿库一旦溃决将造成巨大损失。文中针对徐家河南芬尾矿库的示例,开展了尾矿库溃坝计算,深入分析了坝体溃决宽度、溃决流量及沿程演进等指标。建立溃坝风险度评价模型,进行了尾矿库溃坝后果影响程度评价。通过坝址下游河段纵横断面测量和调查,分析河道各种频率下组合洪峰流量、相应水位及淹没范围,并对尾矿库漫顶溃决所造成的灾害进行风险评估。成果将对尾矿库安全运行及尾矿库下游受威胁地区的人民生命财产转移提供科学依据。     

上游法尾矿库溃坝事故致因分析及安全管理技术研究

尾矿库是一种高势能的人造泥石流源,一旦发生溃坝事故,将严重威胁到库区下游居民的生命及财产安全.针对我国中小型上游法尾矿库数量多、安全度水平低以及发生事故的复杂性、多样性等特点,对导致上游法尾矿库溃坝事故发生的各路径进行分析、研究,同时根据各路径建立事故树分析模型,应用布尔代数法计算得出最小割集,确定导致溃坝事故发生的各基本原因事件结构重要度;最后,结合生产实际,提出了保障上游法尾矿库安全运行的综合管理技术措施.该研究结果可以为矿山企业在尾矿库日常管理过程中制定合理的安全防范措施提供参考,从而有针对性地消除各种事故隐患.     

基于MIKE11模型的山区河流溃坝水动力过程研究

为分析汛期溃坝后的水动力过程及其对下游的影响,利用MIKE11溃坝模型对某山区河流综合整治工程中的溢流堰进行了溃坝模拟,并进行了工程前水面线及矩形水槽溃坝验证。模拟结果表明:溃坝发生后,溃口及下游各断面的流量和水位均随溃坝波的到达而急剧增大,其增量向下游沿程递减,表明溃坝波在向下游演进过程中逐渐衰减,溃坝波过后各断面逐渐稳定。随着溃口宽度增大,坝址处及下游特征断面流量、水位及流速的极值呈非线性增长,增长幅度向下游沿程递减。模型可以较好地模拟一维水动力过程和溃坝非恒定水流。相关成果可为该地区防洪过程中制定应急预案,及时发布预警措施提供技术支撑。     

溃坝洪水数值模拟

在已有溃坝洪水数学模型基础上建立的溃坝洪水计算模型，可对洪水由库尾向坝址的传播过程、溃坝洪水向下游的推进过程、溃坝洪水漫过堤防后在下游城镇内的淹没过程进行水动力学模拟．利用所建立的溃坝洪水计算模型，对某水电站大坝溃坝洪水在拟定的各工况下进行的坝下游洪水预测表明，溃坝历时、水库上游来流量及溃坝时不同的坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素．     

清水沟水库溃坝对主河道行洪过程影响数值模拟研究

溃坝洪水危害巨大。为研究支沟溃坝对主河道洪水过程的影响,采用集成HLLC近似黎曼求解器的二维水动力模型,模拟研究了支沟清水沟水库溃坝洪水对主河道大理河行洪过程的影响。模拟结果表明:计算水位与实测洪痕吻合度较好,证实所建模型能较为精确地模拟溃坝洪水演进过程;清水沟水库溃坝对大理河上下游均有影响,上游会发生明显的壅水现象,流量具有先下降后上升再下降至稳定的趋势;最为关心的下游洪峰呈现出先增加再下降至稳定的过程,并不是简单的叠加计算,而与上下游关系密切。该成果对于防治支沟溃坝在主河道形成洪水具有一定的指导意义。     

长江下游水域码头硫酸泄漏事故风险评价

建立非恒定水流数学模型模拟长江泰州段潮流特性,在此基础上采用非稳态二维水质模型预测硫酸泄漏入江氢离子输移扩散过程。预测结果表明,硫酸泄漏事故发生于涨潮开始时对上游影响最大,发生于落潮开始时对下游影响最大,酸性污染带(pH值超标)最大影响范围为码头上游2000 m至下游8960 m。探索模拟硫酸泄漏后形成的酸性污染带的动态迁移过程,为潮汐水域酸性物质的水环境影响预测评价提供了技术支持。     

尾矿坝对防洪安全的影响及对策

尾矿坝的存在，本身就是隐患，它积蓄了高势能的物质，在自身和洪水作用下，形成溃坝，以人造泥石流冲向下游，来势之猛，冲击力之大，破坏力之强，给下游造成严重的灾害。近日对繁峙县尾矿坝进行了安全生产大检查，繁峙县在尾矿坝建设方面经历了从无序到规范，使之走向基本正规，但在建管方面仍存在着三个问题，对下游构成了威胁，形成了六个方面影响，文申对溃坝成因进行了分析研究，提出了尾矿坝在建管方面的六条对策。     

浯溪口水利枢纽溃坝洪水模拟

浯溪口水利枢纽位于昌江干流中游,是一座以防洪为主的水利工程,其溃坝洪水研究对于下游景德镇市防洪风险管理具有十分重要的意义.应用TELEMAC-2D建立了浯溪口水利枢纽二维溃坝洪水演进数学模型.模型模拟范围以60 m等高线为界,坝址为上游边界,下游出口距坝址62 km.模型采用非结构化三角形网格划分,局部加密.应用昌江河水面线和樟树坑水位流量过程线的实测值对模型合理性进行了验证,模型计算值与实测值基本吻合,说明TELEMAC-2D能较好地模拟河流洪水演进.进而取用不同入库洪水重现期在漫顶溃坝情况下的溃决流量过程作为洪水演进的上游边界条件,模拟计算出不同溃坝流量下浯溪口大坝下游洪水水力特性参数(水深、流量和淹没范围等),为浯溪口溃坝风险图绘制及大坝下游城市防洪管理提供了科学依据.     

尾矿库坝体溃决演进规律的模型试验研究

本文结合实际工程,在自主研发的尾矿库模型试验平台上完成了尾矿库模型的搭建,进行了由于坝体排渗系统失效致使浸润线持续升高而诱发的尾矿库溃坝模型试验。利用坝体位移跟踪测量系统对尾矿库坝体溃决的演进过程进行了观测,总结了整个试验过程中的溃决模式及破坏形式。结果表明,坝体整体呈逆流牵引型溃决模式,溃决破坏形式大致经历三个阶段:坝面沼泽化诱发张拉裂缝、流土与局部塌落、较大范围崩塌与滑坡,其中前两个阶段是崩塌与滑坡的诱发阶段。在流土破坏出现前会出现堆积坝局部渗水、坝体裂缝等现象,此时若采取有效措施迅速降低浸润线,可避免发生大范围流土破坏。崩塌与滑坡过程溃决量大、持续时间短,一般难以防范。将模型试验结果与数值模拟结果和尾矿库溃坝原型资料对比,三者吻合良好。本文提出的模型试验方法可以预测尾矿库溃坝过程以及对尾矿库溃坝事故进行反演分析。     

滑坡堰塞湖溃坝波影响因素分析

滑坡堰塞湖坝体随着上游水位的不断上升极易失稳。基于流体计算软件Fluent,对水体在重力作用下的塌落及演进过程进行数值模拟,分析溃坝洪水在下游河道传播过程中的影响因素,结果表明:上下游水深比、下游河道坡降及弯曲程度均对溃坝洪水的推进速度、波形及流量产生影响。水深比比较小时,下游洪水推进较快;下游河道坡降越大,洪水推进速度越快,流量越大;下游河道弯曲度≥0.25时,溃坝洪水受影响比较明显,波前传播速度减缓,能量耗散增大。     

不同径流条件下钱塘江突发性水污染事故影响的预测模拟

采用二维潮流水质模型对钱塘江河口突发性水污染事故对水质的影响进行了模拟预测。分析结果表明:随着上游径流流量加大,污水团输移的速度明显加快,最大浓度也有所降低。同时随着污染物在输移过程中稀释扩散,超标总历时沿程逐渐增大,污染物最大浓度沿程逐渐降低。模拟及计算结果显示:突发污染事故后,加大上游的下泄流量,对加快污染团下移、稀释污染团从而降低污染物浓度的作用非常明显,模拟结果可为处理突发性水污染事故提供提供重要的理论依据。     

明渠突发水污染事故段及下游应急调控

针对明渠突发水污染事件应急调控的需求，对突发水污染事件事故段及下游段的应急调控策略进行研究。 应急调控的决策包括：通过污染物特征参数量化方法分析污染物的扩散过程，划分事故段及事故段下游；针对事 故段，通过量化方法计算出整个应急事故的持续时间；针对事故下游段，采用优化分区的方法，识别出不利渠池， 关闭不利渠池下游节制闸，从而达到延长整个事故下游段的供水时间的效果。以中线工程洨河节制闸-古运河节 制闸段模拟发生应急事故为例，研究成果如下：采用污染物特征参数量化方法识别出事故段为洨河节制闸-滹沱河 节制闸，事故段下游为滹沱河节制闸-岗头隧洞节制闸。事故段应急事件持续时间为 7.9?h；事故段下游通过优化 分区的方法识别出两个不利渠池，延长不利渠池供水时间 6.13?d 和 5.61?d。