【摘 要】
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我国尾矿库安全形势非常严峻,诸多尾矿库在兴建时未经过充分的安全风险分析论证,在长期运行过程中容易受到降雨、地震等自然因素的影响,发生溃坝事故。洪水漫顶是尾矿库溃坝的一种主要溃坝破坏形式。为客观认识、准确评价、科学防治尾矿库洪水漫顶溃坝灾害风险,本文依托江西省上坪矿区新建尾矿库工程,构建尾矿库洪水漫顶溃坝风险评价体系,并制定针对下游受灾居民的优化避险转移方案。主要研究内容及结论分述如下:(1)阐述了
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我国尾矿库安全形势非常严峻,诸多尾矿库在兴建时未经过充分的安全风险分析论证,在长期运行过程中容易受到降雨、地震等自然因素的影响,发生溃坝事故。洪水漫顶是尾矿库溃坝的一种主要溃坝破坏形式。为客观认识、准确评价、科学防治尾矿库洪水漫顶溃坝灾害风险,本文依托江西省上坪矿区新建尾矿库工程,构建尾矿库洪水漫顶溃坝风险评价体系,并制定针对下游受灾居民的优化避险转移方案。主要研究内容及结论分述如下:(1)阐述了基于蒙特卡洛模拟方法的尾矿库洪水漫顶溃坝概率计算原理及步骤。计算了排洪设施正常工作和失效两种工况下的洪水漫顶溃坝概率,并通过参数敏感性分析探讨了洪水要素和风浪要素的不确定性对尾矿库洪水漫顶溃坝概率的影响程度。结果表明:在排洪设施失效工况下洪水漫顶溃坝概率远高于排洪设施正常工作工况下洪水漫顶概率;相比于风浪要素,洪水要素对尾矿库洪水漫顶溃坝概率的影响更显著。(2)发展了溃坝尾砂流演进过程数值模拟方法。依托上坪矿区新建尾矿库工程资料,推求了洪水漫顶条件下尾矿库溃口流量过程线,建立了溃坝尾砂流演进模型,获得了尾矿库下游地区的淹没信息。结果表明:溃坝尾砂流的高速发展期主要集中于溃坝后的20 min内;尾矿库溃坝最终淹没面积为0.317 km~2,其中,高危险区占总面积的70.7%;溃坝尾砂流对下游地区的居民造成了不同程度的影响,共有10个房屋点被淹没,其中位于高危险区有2个、中危险区有5个,低危险区有3个。(3)给出了尾矿库溃坝灾害风险的定义以及溃坝灾害造成的生命损失、经济损失和生态环境损失的计算方法,构建了尾矿库溃坝可接受风险标准体系,评价了上坪矿区新建尾矿库工程排洪设施正常工作和失效两种工况下的洪水漫顶溃坝风险。结果表明:尾矿库溃坝造成的生命损失、经济损失、生态环境损失分别为6人、572.43万元、12.55万元;尾矿排洪设施正常工作工况下,生命风险、经济风险和生态环境风险均处于可接受区;而在尾矿排洪设施失效工况下,生命风险、经济风险和生态环境风险均处于不可容忍区。(4)依据尾矿库下游地形、风险人群位置分布及溃坝影响范围等条件,规划了上坪矿区新建尾矿库下游风险人群的最优避险转移路线,进一步优化了避险转移方案,模拟了考虑时变尾砂流淹没信息的不同撤离开始时间下风险人群避险转移过程,得到了可保证各组风险人群能够安全完成避险转移的最晚撤离开始时间,为尾矿库下游风险人群安全进行避险转移提供理论支撑。
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