堰塞坝开发利用综合评价方法与应用

现阶段堰塞坝开发利用工程设计建设大多沿用传统土石坝相关技术理论,应急抢险、风险分析及开发利用可行性分析完成后,缺少针对堰塞坝开发利用效果的定量评价方法。通过分析社会及生态、供水灌溉、发电功能及投资回报等堰塞坝开发利用需求,建立堰塞坝开发利用综合评价指标体系和多级模糊综合评价模型,引入云模型改进的层次分析法确定各指标权重,结合构建的隶属度函数确定各指标隶属度,并以红石岩、唐家山、白格、舟曲泥石流堰塞坝为典型案例,综合评价国内典型堰塞坝开发利用效果。结果表明:堰塞坝开发利用综合评价体系满足需求效果及收益最大化的评价要求,改进的多级模糊综合评价模型较好地解决了评价指标随机性、离散性等问题;综合评价结果与工程实际情况基本相符,评价体系及模型具有较好的适用性。研究成果可为堰塞坝开发利用综合评价提供理论参考和实践依据。

地形因子对尾矿坝渗流场的影响规律分析

尾矿坝渗流安全稳定性受地形条件影响显著,合理的尾矿库选址是坝体后期安全稳定运行的基础。基于数值模拟方法,通过改变岸坡坡度、山谷宽度和沟谷纵坡比等因素,探究了单个地形因子对坝体渗流场的影响规律。研究发现,山谷两侧坡度对于尾矿坝坝体浸润线的影响最大,底宽的影响次之,沟谷纵坡比的影响最小。同时,结合具体工程实测DEM数据与地层勘察资料,构建了尾矿库三维渗流数值模型。提取地形因子对坝体渗流场进行数值分析,发现山谷地形是影响地下水流动状态的主要因素,建议选择沟谷纵坡比较小、地势较平坦的地形作为尾矿库的选址要求。在此基础上,基于多元线性回归模型建立了地形因子与浸润线高程的关系公式。研究成果可为保障尾矿坝的安全稳定设计提供理论基础。

橡胶坝积气和尾水故障分析及抽排系统设计

充水式橡胶坝在充水后坝袋内顶部常有积气无法彻底排除,塌坝泄洪时坝袋底部常有尾水无法彻底排除。为解决这两项常见故障,在分析故障产生的原因及可能引发的一系列后果的基础上,发明了橡胶坝积气和尾水抽排系统,提出了抽排管路、抽排动力装置和控制系统的概念设计原理和方法。通过典型应用实例验证了该系统能有效排除积气和尾水故障及其引发的一系列问题,保障橡胶坝工程能够以最大高度蓄水,以最大过水断面泄洪,为橡胶坝工程精细化设计及改进传统设计方案提供了创新思路。

某山谷贮灰场坝体静动力分析

燃煤发电的余灰一般都会堆放在灰场,随着堆灰高度的增加,灰场底部灰体和地基的应力会逐渐变大,部分灰体和地基土会进入塑性区域,且随着塑性区的加大会直接威胁到灰场的安全,因而高坝在安全方面的风险也随之加大,发生滑坡的可能性及滑坡造成的危害也会明显增加。根据规范要求,山谷干灰场最终贮灰高度超过100 m时应作专题研究。以龙王庙灰场为例,开展了灰场坝体的有限元静动力分析,得出了各工况下坝体的应力场和位移场,确定了坝体动剪应力、水平加速度和相对位移的分布规律,对同类工程有一定的参考价值。

金普新区大蚂蚁岛集雨工程塘坝设计及稳定性分析

塘坝稳定性对保障塘坝安全运行具有重要意义,渗流及坝坡滑动破坏是其常见的破坏形式。为了分析大蚂蚁岛集雨工程塘坝工程的渗流和坝坡抗滑稳定性情况,根据坝体结构方案建立渗流及坝坡稳定计算模型,经计算:溢出点位于棱体排水体内,现状棱体排水高度2.5 m,满足正常蓄水工况下逸出点高程要求,大坝在抵御洪水标准下各工况均满足大坝最小抗滑稳定安全系数要求,塘坝稳定性较高。研究结果可为金普新区大蚂蚁岛集雨工程塘坝稳定运行提供参考。

黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究

本文对黄河中游河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝的减洪减沙及减蚀作用进行了深入地分析和研究。提出了淤地坝减洪量、拦泥量和减蚀量的计算方法;对淤地坝的减蚀量进行了分析和计算。分析研究结果表明:作为多沙粗沙区核心地区的河龙区间,1970～1996年淤地坝减洪减沙量分别占水土保持措施减洪减沙总量的59 3%和64 7%,其减洪减沙作用十分明显。1970～1996年,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝年均减沙达1 138亿t,可为黄河下游减少淤积0 285亿t;可减少冲沙用水22 8亿m3;节约清淤费用85 5亿元。淤地坝建设的生态效益、社会效益和经济效益十分显著。为此,建议黄河中游黄土高原地区应以淤地坝建设为重点,全面推进水土保持生态建设。

某上游法尾矿坝抗滑稳定性浅析

通过某上游法尾矿坝抗滑稳定性分析,对比分析了坝体加高、浸润线条件、排渗系统运行状况和透镜体简化对尾矿坝抗滑稳定性的影响。结果表明该尾矿坝抗滑稳定性随坝体加高而降低;排渗系统运行状况对尾矿坝抗滑稳定性的影响超过坝体加高对尾矿坝抗滑稳定性的影响;根据一定简化原则减少透镜体,从而简化剖面形状和计算复杂程度,是一种能反映工程实际但比较保守的分析方法。拟静力法并非适合于所有的尾矿堆积坝抗震稳定性分析,即便采用其所得结果也可能会出现较大偏差。

金属矿山尾矿坝渗流场模拟及稳定性数值分析

在介绍金属矿山尾矿坝稳定性分析一般流程的基础上,选择灵宝市阳平镇金矿尾矿坝为工程实例,应用GEO-Studio软件中的渗流分析模块SEEP/W,模拟在初期坝透水与不透水的情况下,干滩面长度分别为30,50,100 m时尾矿坝的渗流场变化规律。应用GEO-Studio软件中的稳定性分析模块SLOPE/W,计算相应工况下尾矿坝的最危险滑动面与稳定性系数。结果表明,在初期坝不透水时坝体浸润线与尾矿坝坡面相交,地下水从坡面往外渗流;在初期坝透水的情况下,坝体浸润线均未超过初期坝,与尾矿坝坡面亦不相交,则地下水不会从坡面往外渗出。在各种工况下,稳定性系数均大于规范中的安全系数,且在初期坝透水的情况下,其稳定性系数均大于其不透水的情况。这也说明该尾矿坝稳定性较好,若初期坝的透水性好,则对整个尾矿坝的稳定是有利的。

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

针对尾矿坝溃坝对下游人员生命财产和环境安全危害严重,难以准确定量地描述这一问题,以辽宁某尾矿库为例,采用非牛顿流体模型中的Bingham模型,利用ANSYS CFX流体动力学分析软件对溃坝后的砂流演进过程进行模拟分析。重点分析了溃坝后的流态变化、速度矢量变化以及最终堆积形态。分析结果表明:尾矿坝溃坝以后,尾矿砂流在重力作用下向下游演进运动,冲出初期坝坝坡之后形成涌波,并逐渐向下游扩散传播;任意时刻尾砂的速度大小均呈现出渐进式的变化,从尾部至端头速度逐渐增大,近地面速度比表面速度大;最终形成一个尾部厚、向边缘逐渐变薄的堆积体。所得结果将为溃坝灾害应急预案的编制、下游人员安全疏散方案的提出及溃坝后的灾害评估提供重要的依据。

黄河中游淤地坝拦沙机理及作用

本文分析了淤地坝形成后水文泥沙条件的变化，探讨了淤地坝的淤积形态和拦沙机理，从单坝拦沙定额、小流域对比分析、河流泥沙变化、典型暴雨洪水等方面讨论了淤地坝的拦沙作用．

细粒尾矿堆积坝加固设计与研究

以龙都尾矿库的设计资料为依据 ,在分析尾矿堆积坝加固特点的基础上 ,提出了以加筋法为主的综合加固方案。通过稳定性计算 ,得出采用加筋法进行加固 ,可以提高细粒尾矿堆积坝的稳定性 。

岩溶区尾矿库渗漏机理与综合防治技术——以环江北山铅锌矿尾矿库为例

岩溶区尾矿库渗漏是矿山引发环境污染的主要途径之一,其形成机理复杂、治理难度大,已成为矿业开发中的重大隐患。岩溶区尾矿库渗漏是复杂的、多因素共同作用的结果。渗漏虽然受多种因素的影响,但其发生主要是由上部附加应力作用、下部岩溶发育程度和地下水侵蚀(掏蚀)作用3个影响因素决定。文章在总结和分析前人研究的基础上,结合北山铅锌矿尾矿库最新调查成果,通过调查分析尾矿库的地质构造、岩溶发育特征、工程地质条件、水文地质条件等因素,对影响尾矿库渗漏的3个主要因素逐一分解,研究了深层与浅层渗漏的形成机理与破坏机制,结果表明尾砂堆积、高水头压力等产生的附加应力导致了库底岩土体支撑应力的破坏,频繁、大幅度的水位波动以及地下水侵蚀(掏蚀)作用产生的负压效应引发岩溶管道的连通,是导致尾矿库渗漏的主要原因。通过螺栓堵塞技术、配制有机充填材料封堵渗漏通道、地下水引流、坡面防护等措施对渗漏区进行了治理,取得了较好的防渗效果。

近50年民勤绿洲生态环境演变及综合治理对策

50年来，由于人类活动对水、土、植被等资源的强烈干扰，民勤绿洲的生态环境发生了巨大的变化，主要表现为：地表水资源减少，水量从20世纪50年代的4．5亿m^3减少到90年代的0．89亿m^3；地下水量过度开采，水位下降，从20世纪50年代的1．5～2．0m下降到80年代的5．0m，90年代的16．4m；水质污染，矿化度升高；天然和人工植被衰退，物种多样性减少，植被向旱生方向演替；土壤早化加剧，土地荒漠化严重等。为探索解决这一系列问题，在定量分析长期野外观测资料的基础上，主要分析了近50年来民勤绿洲水资源变化过程及其态势以及水资源的不合理利用所引起的一系列生态环境变化，同时提出主要治理途径：1）以流域为单元，通过法律、行政和经济手段强化水资源管理；2）通过节水技术应用，发展节水型农业和建立节水型社会；3）增加外流域调水量，满足生态环境用水需求；4）实施适度移民，实现人与自然和谐发展；5）运用生物和工程措施，综合防治荒漠化，整治土壤盐溃化。

基于GIS/GPS的淤地坝泥沙淤积速率的评价方法探讨—以内蒙南部砒砂岩区淤地坝为例

淤地坝是黄河中游地区治理水土流失的主要措施之一。本文通过利用高精度测量的全球定位系统(GPS)动态测量技术和MAPGIS的分析功能,结合淤地坝内泥沙颗粒的沉积旋回和沉积物的分析,对内蒙南部砒砂岩分布区内一淤地坝内的泥沙淤积速率进行了定量评价,计算结果表明该淤地坝的年平均泥沙淤积总量是41651.419t/a,年平均淤积速率是10371t/a.km2。

分形理论在尾矿坝监测预警中的应用

为预测尾矿坝竖向位移,在分形理论的基础上,利用常维分形和变维分形两种方法,对尾矿坝竖向位移的监测数据进行分析和预测,得出结论:对于不能直接利用常维分形方法分析的数据,可以利用变维分形的方法对数据进行N阶累计和处理后,使得各段分维形数非常接近,利用前面已知的分维形数预测下一段的分形维数,再计算出后面竖向位移,所得预测数据与实际监测数据相对误差较小.

基于液化判别的尾矿坝动力稳定性分析

在连续降雨并输入水平、竖直方向地震波的工况下,模拟尾矿坝坝体的动力反应,分析坝基覆盖层和尾矿砂层的液化情况,提出一种考虑液化区域影响的尾矿坝动力稳定性计算方法,并将此方法用于海口镇尾矿坝下游坝坡的动力稳定性分析中。结果显示:连续降雨时的动力稳定安全系数比无降雨时低0.07左右,考虑液化区域的动力稳定安全系数比不考虑液化区域的小0.10左右。

强震后基于泄流激励的映秀湾水电站拦河闸动态检测与损伤评估研究

以泄流荷载作为激励源,基于泄流激励对结构产生的动力响应,在模态参数识别的频域分解法的基础上,提出模态一致性函数(MCF),解决通过CMIF指示函数拾取峰值是结构真实模态频率还是噪声引起的虚假模态频率(如水流噪声频率)的主观性难题,有效地提高了泄流激励下结构模态识别精度;在此基础上,对遭受汶川大地震的映秀湾水电站拦河闸结构进行了泄流激励条件下的现场动力测试与模态识别,同时对拦河闸结构在不同部位和不同损伤程度条件下的耦合动力特性进行了数值模拟,建立了拦河闸结构损伤评估样本库,最后进行了拦河闸结构损伤评估;通过拦河闸现场围堰检查结论与本检测结果的比较,两者吻合较好。所提出的方法可为泄流结构的灾后检测与评估提供一种新的便捷手段。

尹庄尾矿库动力稳定分析及溃坝风险评价技术研究

近些年,尾矿库安全生产问题已成为我国面临的公共社会问题,特别是一些大型尾矿库由于连续运行数十年,尾矿库系统、周边环境、地形地质等都更加复杂。因此,开展尾矿库抗震能力计算和一旦溃坝造成危害程度的评估,对于进一步加强尾矿库安全管理,减少尾矿库对周边设施的威胁程度具有重要意义。文中以首钢矿业公司尹庄尾矿库为研究对象,对尾矿库浸润线和坝体位移日常观测数据进行了系统的统计分析,掌握了坝体内部渗流状况和坝体变形状况;在此基础上开展了尹庄尾矿库动力稳定分析,得到了尹庄尾矿库抗震能力安全等级;定量计算了尾矿库不同溃坝模式造成下游淹没范围和致灾程度;提出了加强尾矿库安全管理和进一步降低尾矿库溃坝风险的对策措施。

尾矿坝地震液化简化判别法

本文通过对３种坝高、五种剖面刚度、４条输入地震动及３个输入加速度峰值共计６０个工况的尾矿坝所进行的二维地震反应分析的结果进行统计分析，得出了适合类似于大石河尾矿坝等上游筑坝法尾矿坝沉积滩表面加速度放大系数简化计算式，对坝体内土中剪应力折减系数也给出了建议值，从而可以简化计算坝体沉积滩内的地震剪应力。在此基础上，结合Ｓｅｅｄ的液化简化判别公式。

黄土高原地区淤地坝坝系相对稳定研究

本文阐述了淤地坝坝系相对稳定的内涵和标准,在此基础上分析了天然聚湫和不同类型地区的坝系相对稳定系数,并初步探讨了不同类型地区洪量模数、土壤侵蚀模数和稳定系数的关联性,研究表明流域洪量模数、土壤侵蚀模数均与坝系稳定系数呈较好的线性关系,坝系相对稳定系数随流域洪量模数和土壤侵蚀系数的增大而增大。且以延安市淤地坝建设为例,分析研究了坝系相对稳定的骨干坝与中小型坝的配置比问题。