CN104674930B - 利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法。该方法通过调整堆场的库底坡坡度以满足堆场防洪设计要求；堆场库底的形状近似为倒棱锥形，库底坡由一组坡度不同且相互关联的三角形平面构成，设计时先选取其中一个坡度作为控制坡度，通过“库内积水蛛网图”查出控制坡度的坡度值，其余坡度根据控制坡度确定。本发明在设计时以控制坡度为设计基准，可根据历史记载的降雨量确定设计洪水量，直接在“库内积水蛛网图”中查出控制坡度，然后再根据控制坡度查出或计算出其它库底坡的坡度以及其它参数，在暴雨来临之前就可用推土机可将库底推成1%‑5%的坡，大大的简化了设计程序，提高了设计效率。

Description

利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法

技术领域

本发明涉及一种利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法，属于堆场设计技术领域。

背景技术

采用反坡堆积方案的露天堆场或尾矿库会在库内有积水。库内积水深度，积水量多少，是我们在设计、运行当中十分关注的问题。我国《尾矿库安全技术规程（AQ2006-2005）》对防洪库容、安全干滩、安全超高等都做出了明确规定。对于狭长形库我们可以采用断面法近似计算库容。随着“平地起围”的干法堆场的使用，出现了库内积水区呈多边形的堆场，对这一类堆场库内积水的设计分析还很少见。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法。用于对“平地起围”的干法堆场库内积水容量的设计，以简化设计程序，提高设计效率。

本发明的技术方案：

利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法，该方法通过调整堆场的库底坡坡度以满足堆场防洪设计要求；堆场库底的形状近似为倒棱锥形，库底坡由一组坡度不同且相互关联的三角形平面构成，设计时先选取其中一个坡度作为控制坡度，通过“库内积水蛛网图”查出控制坡度的坡度值，其余坡度根据控制坡度确定。

前述方法中，所述 “库内积水蛛网图”包括绘制在一幅图上的“堆场高程平面图”和“控制坡度曲线图”，以及与控制坡度相关的库容、水深、安全超高、干滩长度参数表。

前述方法中，所述“控制坡度曲线图”的横坐标为库容量，纵坐标为假定积水面编号；“控制坡度曲线图”上绘制有一组取值范围在1%-5%之间控制坡度曲线，纵坐标旁边设有与编号对应的干滩长度、高程（标高）、水深和安全超高参数表。

前述方法中，在进行堆场设计时，根据历史记载的降雨量确定设计洪水量，根据设计洪水量在“控制坡度曲线图”的横坐标上找到设计洪水量对应的点，向上做引线交于一组控制坡度曲线，再将交点横向做引线在纵坐标上查出一组与控制坡度对应的水深；从一组水深值选取满足设计洪水量要求的水深值，将该水深值所对应的控制坡度作为基准坡度，根据基准坡度在参数表中查出或计算出其余库底坡的坡度值，完成整个堆场的设计。

前述方法中，所述“堆场高程平面图”按以下步骤绘制：

⑴、根据堆场边界绘制堆场边界轮廓，边界轮廓为不规则多边形；

⑵、将堆场积水最深处设定为积水中心，以积水中心为基点，根据堆场形状绘制一组放射线，放射线与堆场边界轮廓的直线边中心相交，并对每条放射线编号；

⑶、取一组放射线中的其中一条作为控制放射线，与控制放射线对应的库底坡为控制坡度；

⑷、将每条放射线平均分成相同等分，对应等分点用线条连成闭合多边形，每个闭合多边形代表不同层的假定积水面，并对每层的假定积水面编号。

与现有技术相比，本发明的设计方法是通过调整堆场的库底坡坡度以满足堆场防洪设计要求，在设计时以控制坡度为设计基准，可根据历史记载的降雨量确定设计洪水量，直接在“库内积水蛛网图”中查出控制坡度，然后再根据控制坡度查出或计算出其它库底坡的坡度以及其它参数，在暴雨来临之前就可用推土机可将库底推成1%-5%的坡，大大的简化了设计程序，提高了设计效率。

附图说明

图1是控制坡度曲线图；

图2是堆场高程平面图；

图3是图2的A-A剖面图；

图4是库底坡度与库容量的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法，如图2所示，该方法通过调整堆场的库底坡坡度以满足堆场防洪设计要求；堆场库底的形状近似为倒棱锥形，库底坡由一组坡度不同且相互关联的三角形平面构成，设计时先选取其中一个坡度作为控制坡度，通过“库内积水蛛网图”查出控制坡度的坡度值，其余坡度根据控制坡度确定。所述 “库内积水蛛网图”包括绘制在一幅图上的“堆场高程平面图”和“控制坡度曲线图”，以及与控制坡度相关的库容、水深、安全超高、干滩长度参数表。如图1所示，所述“控制坡度曲线图”的横坐标为库容量，纵坐标为假定积水面编号；“控制坡度曲线图”上绘制有一组取值范围在1%-5%之间控制坡度曲线。纵坐标旁边设有与编号对应的干滩长度、高程（标高）、水深和安全超高参数表，其高程与水深是一一对应关系。在进行堆场设计时，根据历史记载的降雨量确定设计洪水量，根据设计洪水量在“控制坡度曲线图”的横坐标上找到设计洪水量对应的点，向上做引线交于一组控制坡度曲线，再将交点横向做引线在纵坐标上查出一组与控制坡度对应的水深；从一组水深值选取满足设计洪水量要求的水深值，将该水深值所对应的控制坡度作为基准坡度，根据基准坡度在参数表中查出或计算出其余库底坡的坡度值，完成整个堆场的设计。

所述“堆场高程平面图”按以下步骤绘制：

⑴、根据堆场边界绘制堆场边界轮廓，边界轮廓为不规则多边形；

⑵、将堆场积水最深处设定为积水中心，以积水中心为基点，根据堆场形状绘制一组放射线，放射线与堆场边界轮廓的直线边中心相交，并对每条放射线编号；

⑶、取一组放射线中的其中一条作为控制放射线，与控制放射线对应的库底坡为控制坡度；

⑷、将每条放射线平均分成相同等分，对应等分点用线条连成闭合多边形，每个闭合多边形代表不同层的假定积水面，并对每层的假定积水面编号。

绘制完成后的图形形状类似一个蜘蛛网。

实施例

下面以一个具体实例说明本方法的实施过程及原理：

1、首先根据堆场周围的地形绘制如图2所示的堆场高程平面图，为了确保设计的准确性，堆场高程平面图的平面尺寸、高度都应与实际相一致，否则不能作为获取设计参数的依据。堆场高程平面图中的堆积边界可根据堆场的实际形状近似绘制成一个不规则的封闭多边形。

2、然后在堆积边界内设定一个积水中心点，积水中心的设定应尽量靠近封闭多边形的中心。当堆积面积较小，边上有山体或可靠的高岸坡边可作为积水区时，积水中心也可设定在靠近山体或可靠的高岸坡的位置。

3、根据堆积边界的形状绘制一组由积水中心指向堆积边界的放射线。放射线的终点最好设在封闭多边形直线边的中间部位比较有利，以便较好地控制库容积。放射线的数量根据堆场的大小和边界情况设定，对边界变化大或积水中心偏离中心位置的情况，可酌情在放射线较短处加设放射线，以便获得最不利于设计的干滩长度。本例设有7条放射线。并对每条放射线进行编号，以便识别与计算。

4、把每条放射线平均分成5等分，然后将每条放射线上对应的等分点用直线连接成一个闭合的多边形，形成堆场在5个不同高度上的假定积水面，并对每个假定积水面进行编号，以便识别与计算。

表1是放射线参数与假定层面积表。

表1中列出了每条放射线的编号和长度以及各等分点的位置参数，并计算出了各假定层的面积。

图2是绘制完成的堆场高程平面图，图中外轮廓线表示堆积边界，外轮廓线中部设有积水中心点，图中的7条粗实线表示7根放射线，图中的虚线围成的多边形框为不同层的假定积水面。

图3是图2的A-A剖面图；左侧为放射线6的坡度，右边为放射线3的坡度；由图3可见，由于外坝顶的高层是一定的，放射线6和放射线3的长度也是已知的，所以当放射线6的坡度确定后，也可以计算出放射线3的坡度.图中a1、a2、a3、a4、a5分别是放射线6各等分点在放射线6坡度上的投影，b1、b2、b3、b4、b5分别是放射线3各等分点在放射线3坡度上的投影；h1、h2、h3、h4分别是相应层库容的厚度（或水深）。相应层库容的厚度可先假定一个数值，或以每一级堆积高度（一级子坝高度）作为一层库容的厚度。由图2和图3可知，因为放射线是等分的，所以a1=a2=a3=a4=a5，b1=b2=b3=b4=b5, h1=h2=h3=h4=h5；放射线的投影a与b与h之间互成比例。因此通过棱体体积计算公式可计算出相应层的体积，即可得出库容量。图3 中从设计水面与库底坡的交点到堆积边界的距离称为干滩长度。

将上述计算结果整理后得表2，假定水深与体积计算表：

表2列出了每条放射线所对应的坡度，以及每个假定积水面的高度、面积、体积和干滩长度的参数。

图4是库底坡度与库容量的关系图，图4中画出了两条控制坡度，由图4可见，通过调整放射线影a、b的坡度，积水深度也相应发生变化：坡度越陡，水深越深，相应积水量增大；在积水量一定的前提下，堆积面越大，放射线坡度越缓，干滩长度越长。一般情况下，堆场边界和坡度一定后，堆积边界是不变的。即假定的积水面的形状不变，其面积大小随水深改变。图2中设置了7条放射线，每条放射线的长度见表1。等分后的放射线长度，以及各假定积水层面积也列在表1中。取放射线1作为控制放射线，对应放射线1取一经验坡度作为控制坡度，可计算出一组放射线相对应的一组库底坡；算出对应的a、b、h，继而算出各层体积（积水量）。

本发明的设计依据如表3设计积水量，

表3中的汇集水量＝堆场顶面面积×降雨深度＋其他区域来水；设计库容一般指堆场正常使用水位以下的库容；计算方法见防洪设计的相关规定。

通过表2和表3我们不难看出设计库容、坡度和干滩长度之间存在着对应关系：采用控制坡度2到第3层假定水面，水深3.75m，干滩长度100.2m，满足规范要求；而控制坡度1的积水量102295 m3，小于设计洪水量，不满足设计洪水量要求，达到设计洪水量（120745）时干滩长度仅为90m，不满足规范要求，说明坡度偏缓。

综合表2和表3的内容，以全库容为横坐标，以假定水面或分层编号为纵坐标，绘出控制坡度曲线图，再根据层号与高程、干滩长度的对应关系给出干滩长度和高程、水深和安全超高等参数置于纵坐标一侧，可得如图1所示的控制坡度曲线图。

整合上述图表，绘制在一张图上构成 “库内积水蛛网图”。通过“库内积水蛛网图”可以清楚地了解容积、水深、干滩长度、安全超高等要素，为设计和运行管理提供极大地方便。

本发明的应用实例，在堆场设计和运行中，我们最为关心的是暴雨后洪水带来的安全问题，“库内积水蛛网图”成功地解决了这一问题：本发明根据如表3所提供的历史暴雨量依据，在暴雨来临之前就可通过调整库底坡来满足防洪设计要求。从图中可以查出水位、干滩长度、超高等安全因素，直接用于指导设计和运行。比如，堆场的设计洪水量为12075m3/d,在“控制坡度曲线图”的横坐标上找到其位置，向上做引线，交于控制坡度线1，再向右做引线交“干滩长度”轴，可得干滩长度为90m，再向右到“坡度1”轴，得出水深3.1m，高程1384.1m，超高1.9m；同理，我们可以得到控制坡度线2的干滩长度为105m，水深3.6m，高程1383.0m，超高2.55m；根据规范的相应规定，我们立即可以判断它是否已经满足要求。实际应用时，可以在1%-5%的库底坡内插入数个可供采用的坡度，选择一个较合适的作为设计库底坡。当然，库底破太陡或干滩长度太短或超高太小经调整都不能满足要求时，应当考虑扩大堆积面的面积，或者说堆场已经到了闭库高程。

Claims (2)

1.一种利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法，其特征在于：该方法通过调整堆场的库底坡坡度以满足堆场防洪设计要求；堆场库底的形状近似为倒棱锥形，库底坡由一组坡度不同且相互关联的三角形平面构成，设计时先选取其中一个坡度作为控制坡度，通过“库内积水蛛网图”查出控制坡度的坡度值，其余坡度根据控制坡度确定；所述 “库内积水蛛网图”包括绘制在一幅图上的“堆场高程平面图”和“控制坡度曲线图”，以及与控制坡度相关的库容、水深、安全超高、干滩长度参数表；

所述“控制坡度曲线图”的横坐标为库容量，纵坐标为假定积水面编号；“控制坡度曲线图”上绘制有一组取值范围在1%-5%之间控制坡度曲线，纵坐标旁边设有与编号对应的干滩长度、高程、水深和安全超高参数表；

所述“堆场高程平面图”按以下步骤绘制：

⑴、根据堆场边界绘制堆场边界轮廓，边界轮廓为不规则多边形；

⑵、将堆场积水最深处设定为积水中心，以积水中心为基点，根据堆场形状绘制一组放射线，放射线与堆场边界轮廓的直线边中心相交，并对每条放射线编号；

⑶、取一组放射线中的其中一条作为控制放射线，与控制放射线对应的库底坡为控制坡度；

⑷、将每条放射线平均分成相同等分，对应等分点用线条连成闭合多边形，每个闭合多边形代表不同层的假定积水面，并对每层的假定积水面编号。

2.根据权利要求1所述利用库内积水蛛网图进行堆场设计的方法，其特征在于：在进行堆场设计时，根据历史记载的降雨量确定设计洪水量，根据设计洪水量在“控制坡度曲线图”的横坐标上找到设计洪水量对应的点，向上做引线交于一组控制坡度曲线，再将交点横向做引线在纵坐标上查出一组与控制坡度对应的水深；从一组水深值选取满足设计洪水量要求的水深值，将该水深值所对应的控制坡度作为基准坡度，根据基准坡度在参数表中查出或计算出其余库底坡的坡度值，完成整个堆场的设计。