某铁矿尾矿库溃坝砂流演进过程数值模拟研究

为探究尾矿库溃坝灾害作用下对下游区域的灾害风险特点,借助地理信息系统对某铁矿尾矿库下游地形及重要建筑物进行调查,采用数值模拟研究166.0,122.0和97.0 m标高尾矿库溃坝砂流演进过程,并选取下游区域8个敏感点,分析砂流的淹没深度和流速.结果表明:3种工况条件下尾矿库溃决产生尾砂流到达下游敏感地区的时间基本上一致...     

尾矿坝溃坝泥沙运动特性及三维数值模拟研究

分析尾矿库溃坝泥沙运动特性对溃坝后安全治理措施有重要意义。分析了尾矿坝泥沙体积浓度的不同对于溃决尾矿泥沙在流动过程中的速度场的影响。运用CFD软件建立尾矿坝溃坝的三维几何模拟模型,借助Fluent3D中VOF计算模型模拟尾矿砂、水多相流的流动规律及流动状态,模拟的溃坝流动特性与试验结果相一致,研究结果为尾矿坝的设计与安全监测提供理论依据。     

头顶尾矿库溃坝下游平原区防护措施优选研究

头顶尾矿库安全风险巨大,极易引发重大安全事故,因此,对该类尾矿库溃坝泥石流演进过程和下游防护措施进行研究具有重要意义.针对下游为开阔平原地形的尾矿库,通过模型试验与数值模拟两种方法,研究了在不同下游拦挡坝布置形式下,坝体下游各位置的泥沙淤积厚度以及淹没范围,在此基础上对下游防护拦挡坝的布置形式进行了优选.通过分析溃坝后...     

真实地形下尾矿库溃坝尾砂流下泄过程数值模拟

为了研究尾矿库溃坝尾砂流对下游敏感目标的影响,以江西省某尾矿库为研究对象,建立了真实三维地形数值模型,利用FLOW-3D三维流体力学软件模拟分析了该尾矿库分别在不同工况下溃坝下泄尾砂流在下游1 km范围内的输移时空变化特征。结果表明:溃坝尾砂流的发展方向、分布情况、水深以及泥沙淤积受真实三维地形变化影响较为明显,溃坝尾砂流主要分布于下游稻田和低洼地段,浅溪河作为主要行洪通道,水深变化和泥沙淤积情况较为明显,只有已搬离的浅溪村受到尾砂流淹没,洪水最远到达港口村西部鱼塘,其余村庄均未受到影响。所得结果可以为尾矿库安全运行管理和制定溃坝应急预案提供依据。     

强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响研究

强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下（200年、500年、1000年）的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明：溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。     

精细地形下铀尾矿库溃坝三维数值模拟研究

为研究铀尾矿库溃坝泥石流演进规律及其对下游环境的影响,基于VOF方法、RNG k-ε紊流模型,建立溃坝三维数值模型,利用水槽溃坝试验验证了数值模型的准确性;针对某铀尾矿库建立坝体三维模型及下游河道三维精细地形模型,采用计算流体力学软件Flow-3D对铀尾矿库局部溃坝进行三维数值模拟研究,得到溃坝泥石流流速、传播时间、泥石流深度等要素变化规律以及溃坝泥石流影响范围。模拟结果表明,尾矿库局部溃坝泥石流不会直接冲击尾矿库下游村庄。     

基于Flow-3D尾矿库漫顶溃坝过程数值模拟

尾矿库是一个具有高势能的危险源,一旦发生溃坝,将对下游居民的生命财产造成严重威胁。为了提高尾矿库溃坝灾害预测与应急保障能力,本文以某尾矿库为工程背景,开展尾矿库溃坝的室内模型实验,并结合Flow-3D数值仿真技术对尾矿库漫顶溃坝后尾砂流的演进过程进行深入研究。将室内模型实验和数值模拟结果相互对比,溃坝过程基本吻合,验证了较小缩比尺模型实验的准确性以及数值模拟的可靠性。数值模拟研究结果表明：溃水的淹没高度和断面流量随溃坝时间的变化整体表现为前期快速增长及后期的较缓下降, 且随着演进距离的增加, 淹没高度和断面流量峰值都明显降低;下游地形影响溃坝尾砂流的流速和演进方向,溃坝尾砂流在下游弯道处出现“爬高”现象,弯道两岸淹没高度不同,弯道凹岸淹没高度高于另一侧;沟谷与河道的连接处,溃水向河道上下游两边扩散,在河道入口处形成“冲积扇”堵塞河道。     

尾矿坝溃坝泥砂运动特性及三维数值模拟研究

分析尾矿库溃坝泥砂运动特性对溃坝后安全治理措施有重要意义。本文分析了尾矿坝泥砂体积浓度的不同对于溃决尾矿泥砂在流动过程中的速度场的影响。运用CFD软件建立尾矿坝溃坝的三维几何模拟模型,借助Fluent_3D中VOF计算模型模拟尾矿砂、水多相流的流动规律及流动状态,模拟的溃坝流动特性与实验结果相一致,研究结果为尾矿坝的设计与安全监测提供理论依据。     

云南某矿山磷石膏尾矿库溃坝灾害影响分析

针对尾矿库溃坝事故,对溃坝后不同时间节点的影响范围及程度进行深入分析,并根据某矿山尾矿库现场测量参数计算确定下泄总量、溃坝口宽度、溃口最大流量、库浆下泄时间、库浆最大流速、库浆最大冲击力及溃坝的理论危害面积等溃坝的重要参数。最后,利用Gambit软件建立对尾矿库下游地区的简化模型,并通过ANSYS FLUENT软件对尾矿库溃坝进行实时动画模拟,以此分析尾矿库溃坝的影响。结果表明：1)该尾矿库发生溃坝事故时,库浆主要呈柱状涌出并开始向两边扩散,溃口库浆流速较快;2)溃坝发生后50 s时,库浆就能纵穿整个下游区域。到80 s时,整个下游区域几乎已经完全被淹没;3)数值模拟结果和尾矿库溃坝计算数据相比较,两者吻合良好。     

基于MatDEM的三维实际地形尾矿库溃坝数值模拟

以云南某实际尾矿库为例,利用颗粒流离散元法和MatDEM软件建立完整的三维实际地形,并对尾矿库溃坝及尾砂下泄演进过程进行模拟,研究尾砂浆的锋面速度、分布形状、淹没范围等规律。研究表明,基于颗粒流离散元法与实际地形条件下模拟的尾砂浆运移溃坝过程更真实、贴合实际。     

基于FLUENT的尾矿库溃坝数值模拟及尾砂运动分析

尾矿库溃坝时危害巨大,为了研究广东某矿尾矿库溃坝后的后果,现对其溃坝过程进行模拟。该尾矿库分两期设计,第二期在一期坝的基础上采用下游外推式加高,现以该尾矿库为工程背景,根据现场情况取其研究参数,借助FLUENT软件建立尾矿库溃坝过程三维模型,研究其10~100 s内7个时间段尾砂流的运移距离、流动速度、以及冲击压力以及对二期尾矿库稳定性的影响,并根据数值模拟结果制定有针对性的预防和防治措施。。 ,（此处缺关键过程）结果表明：随着时间的增加,尾砂运移距离逐渐增大,流速和压力先增大后减小,尾砂在下泄过程中离坝址处较近的位置破坏的程度最严重,溃坝从发生至结束历时较短仅为400 s。尾砂溃坝冲击力巨大且迅速,但数值模拟的结果对实际预防和治理工程具有指导意义,能有效的保证尾矿库的安全。     

尾矿坝溃坝数值模拟研究

针对近年来尾矿坝(库)溃坝事故不断增多以及溃坝事故现场数据不容易监测的问题,提出了采用数值模拟的计算机技术模拟事故现场的方法。首先,根据溃坝本身的特点以及溃后泥砂流流动特性选择VOF模型作为数值计算的基本模型,利用Fluent3D流体模拟计算软件进行数值计算。通过相似模拟试验和数值计算结果对比发现,溃坝后泥砂流的泥深分布与冲击力变化曲线都具有相同的趋势,并且各自峰值的相似度较大,证实了利用Fluent3D软件来模拟尾矿坝溃坝后泥砂流流动是可行的,初步解决了因尾矿坝溃坝具有瞬间性及极强破坏性而不易监测到溃坝现场数据的难题,为进一步研究尾矿坝溃坝防护措施打下了基础。     

基于SPH方法的小西沟尾矿库三维溃坝数值模拟

运用光滑粒子流体动力学理论(SPH),以Herschel-Bulkley为计算模型对小西沟尾矿库进行了三维溃坝数值模拟。充分考虑尾砂的类流体剪切黏性行为,基于物理模型试验得到的溃口形态建立计算模型。模拟得到了溃坝尾砂演进动力特性及空间堆积特征,确定了尾矿库溃坝对下游的影响范围,并分析了建构筑物对尾砂流的消能作用;根据尾砂的运动特征,分类圈定风险防控范围,并以此制定风险防控的针对性措施,以防范尾矿库的溃坝风险。     

基于UAV高分辨率摄影测量的尾矿库溃坝模拟

针对大型尾矿库溃坝灾害问题,目前大多数研究没有考虑真实地形的影响,往往对模型进行了简化。将近年发展起来的无人机摄影测量技术应用到尾矿库溃坝模拟研究领域,使用专业航测无人机对山东某尾矿库进行摄影测量,获取库区及下游区域的影像及POS数据,然后通过摄影测量三维重建软件,生成了高精度三维模型,重建影像分辨率达到2.74cm/pixel,三维模型的精度达到了厘米级。基于无人机摄影测量三维重建的高分辨率地形,应用三维计算流体力学软件对尾矿库进行溃坝模拟,得出了尾矿库溃坝后溃决水流和尾砂的淹没范围及演进规律;通过在下游不同位置布设监测点,得出不同监测点处水流速度、淹没深度及尾砂的淤积厚度随时间的变化规律,预测了溃坝后果及危害程度。     

基于DL Breach模型的尾矿库溃坝影响数值分析

尾矿库溃坝事故危险性大,尚缺乏有效的溃坝沙流预测机制。基于DL Breach模型,提出一种尾矿库溃坝沙流的计算方法,依据尾矿下泄沙流的性质,结合尾矿库溃坝的工程经验及规范,建立溃坝沙流运动模型,计算溃坝过程中的主要影响参数,分析下泄沙流的淹没范围、淹没深度的演变规律。结果表明,溃坝下泄沙流的堆积深度总体上先增大后减小,下泄沙流在钻天道沟谷内淹没深度较大,淤积较多,最大堆积深度达2.48 m;随着与初期坝的距离逐渐变大,下游的3#桥处的最大淹没深度不超过1 m,整体安全风险可控。利用该模型进行尾矿库溃坝数值模拟,可以预测尾矿坝溃决可能引起的灾害,对尾矿库的安全运行具有指导意义。     

基于SPਘ 方法的小西沟尾矿库三维溃坝数值模拟

运用 光 滑 粒 子 流 体 动 力 学 理 论(SPH),以 HerschelＧ Bulkley为计算模型对小西沟尾矿库进行了三维溃坝数值模 拟.充分考虑尾砂的类流体剪切黏性行为,基于物理模型试 验得到的溃口形态建立计算模型.模拟得到了溃坝尾砂演 进动力特性及空间堆积特征,确定了尾矿库溃坝对下游的影 响范围,并分析了建构筑物对尾砂流的消能作用;根据尾砂 的运动特征,分类圈定风险防控范围,并以此制定风险防控 的针对性措施,以防范尾矿库的溃坝风险.     

小麦地尾矿库溃坝影响范围模拟分析

为研究尾矿库三期加坝溃坝影响范围,考虑尾矿坝坝址所处地理位置、现状坝高稳定性、下游地形、设施以及暴雨等客观条件,建立溃坝模型,借助FLUENT流体计算软件,对溃坝影响范围进行模拟。结果表明：三期加坝方案可行,溃坝发生后下泄尾砂浆体主要沿库区下游的山体和沟谷方向演进,大量尾砂将堆积在下游的沟谷内;局部采取开挖泄砂沟道,确保不对半山坡的居民房屋造成冲击。     

尾矿库溃坝对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估

溃坝尾砂泥石流是介于水和一般自然界泥石流二者之间的一种颗粒相对均匀的砂—水混合物浆体,具有高势能、流速快的特性,易对下游高速公路造成巨大威胁,因此开展溃坝尾砂泥石流对下游高速公路的损伤评估,对于保障尾矿库下游高速公路安全具有重要意义。本研究基于尾矿库溃坝数值模拟并结合泥石流领域的损伤和滑动破坏研究,建立了溃坝尾砂泥石流对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估模型。首先,进行尾矿库溃坝数值模拟确定高速公路桥墩前溃坝尾砂泥石流的流速和深度变化;然后,将流速和深度数值模拟结果代入计算公式对高速公路损伤和滑动破坏进行定量评估;最后得出评估结果。以铜山口尾矿库为例开展工程应用,研究结果表明:尾矿库溃坝后高速公路桥墩损伤满足要求,桥墩基础损伤评估中计算出局部冲刷最大深度为4.456 m,大于桥墩基础顶部距离地面的高度4 m,一部分桥墩基础将受到侵蚀破坏;桥梁滑动破坏评估中计算出桥墩抗滑动稳定性系数为1.02,低于规范限制1.2,高速公路桥梁存在横向滑动风险。     

云南某尾矿库溃坝砂流流态研究

尾矿库一旦发生溃坝,库内水和尾砂结合在一起以泥石流的形式涌出,会危及下游人民的生命安全.根据现有的水力学公式对尾矿库溃坝砂流运动形态进行理论计算,根据计算所得结果绘制出溃坝时不同溃坝高度及溃口宽度与尾砂最大流量、到达下游各断面的淹没深度、到达时间、最大流速以及冲击力的关系曲线,并进行分析,为尾矿库管理以及溃坝预防提供依据.     

尾矿库溃坝模拟范围及应急预案研究

尾矿库是一个由尾矿堆积形成的具有高势能的危险源,一旦发生溃坝,可能对其下游居民和设施安全造成严重的威胁,极有可能酿成重特大事故.以湖南省某铅锌矿尾矿库为例,借助地理信息系统软件对尾矿库下游地形及重要建筑物进行处理,并采用数值模拟方法分析尾矿库溃坝后尾矿的运移轨迹和淹没范围,得出尾矿库下游居民的搬迁范围及搬迁高程.上述研究同时能为新建尾矿库的选址提供设计依据,为现有尾矿库下游居民搬迁以及尾矿库应急预案的编制工作提供技术参考,对防灾减灾及保护人民群众生命财产安全起到了积极作用.