尾矿库排洪系统水力学分析

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文尾矿库排洪系统水力学分析HydraulicAnalysisofDrainageSystemofTailingsPond培养单位：土木工程学院专业领域：安全工程研究生姓名：莫双健校内导师：田运生副教授校外导师：赵清华教授级高工二○一八年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与

2、我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国经济的快速发展，所需资源

3、也在不断地增多，从而导致金属非金属矿山的尾矿库设施也逐年增加。尾矿库是用于堆存选冶矿石后产生的大量尾矿的场所，一般由初期坝、堆积坝、排洪系统等组成。其中，排洪系统主要有两个作用：一是为了及时排出库内暴雨；二是兼作回收库内尾矿澄清水用。如果排洪设施设计不合理、布置不合理、畅通状况不良，都易造成排洪系统失效，导致洪水不能及时排出库内，易造成溃坝事故。因此，对尾矿库排洪系统进行数值模拟，分析排洪系统的泄洪能力、流态、流速及壁面压力等，对其现状进行安全评价，以确保尾矿库的安全运行，具有重要的现实意义。本文基于流体力学理论，建立了尾

4、矿库排洪系统三维数值模型，对排洪系统泄流安全性进行了分析研究，主要包括以下内容：首先通过采用Fluent方法进行水体溃决现象数值模拟分析，并与Martin的试验结论进行对比，验证了数值模拟的准确性与可行性，证明此方法可用于尾矿库排洪系统泄流安全性数值模拟；其次以某尾矿库排洪系统为例，利用三维建模软件建立了该尾矿库排洪系统三维数值模型，采用大型通用计算流体力学软件Fluent对该尾矿库排洪系统进行水力学分析及验证，具体内容如下：(1)对比分析了排洪系统泄流能力的理论计算和数值模拟结果，验证排洪系统结构尺寸设计的合理性，排洪系

5、统具备畅通宣泄设计及校核频率暴雨洪水的能力；(2)模拟分析了不同坝顶标高、不同泄流水头下，排洪系统内水流流态的变化，得出随水头逐渐变大，其排洪井、管内的水流流态由较稳定状态到发生剧烈变化的结论，可见泄流水头对排洪系统内水流流态的影响较为明显；(3)模拟了不同坝顶标高、不同泄流水头下，排洪系统内水流流速的变化，得出排洪系统水头落差较高时，其水流流速提高，且排洪管局部易发生明满流交替现象，易引起冲蚀破坏的结论；(4)分析了不同坝顶标高、不同泄流水头下，排洪系统内壁面压力的变化，得出水头较小时，排洪系统内未出现明显负压，水头较大

6、时，排洪井、管连接处等突变位置，均出现不同程度负压，若负压过大，易引起排洪系统空蚀，危及排洪系统安全的结论，可见泄流水头对排洪系统壁面压力有较大影响。最后对排洪系统安全运行提出建议，针对尾矿库安全管理提出了一些针对性的对策措施，涉及安全管理措施﹑技术措施、控制措施等方面，确保排洪系统正常运行。关键词：尾矿库；排洪系统；三维数值模拟；泄洪能力；流态分析AbstractWiththerapiddevelopmentofChina'seconomy,therequiredresourcesarealsoincreasing.Th

7、erefore,thefacilitiesforsmeltingmetalornonmetaltailingsreservoirsareincreasingyearbyyear.Thetailingsisusedforalargeamountoftailingsproducedafterthesmeltingorestorageplaces,generallybytheinitialdamanddamdrainagesystemandsoon.Thedrainagesystemhastwomainfunctions:one

8、istobedischargedinheavyrain;twoisasbasewithclearwaterrecyclingtailings.Ifthedesignofdrainagefacility,layout,andthebadofunblockedconditionareeasytocauset