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    富家塢酸性水庫清污分流工程的完善與改造

    2013-05-05 13:51:08周四根
    采礦技術(shù) 2013年2期
    關(guān)鍵詞:富家匯水過流

    周四根

    (江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦, 江西 德興市 334224)

    1 概 述

    針對(duì)富家塢礦區(qū)地處南方多雨區(qū),雨季降雨量大而且集中,以及雨水流經(jīng)廢石即轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝运奶攸c(diǎn),公司采用清污分流措施,將清水和污水分離,清水直接排入大塢河,避免受污染,污水則進(jìn)入酸性水庫進(jìn)行處理。富家塢酸性水庫位于大茅山東、西尾礦庫下游,上游匯水面積4.55km2,為減少雨水進(jìn)入酸性水庫內(nèi),東側(cè)設(shè)有長約2.8km的公路,西側(cè)設(shè)有截洪溝,西側(cè)截洪溝長約2.26km,由于現(xiàn)場(chǎng)地形條件的限制,匯集的雨水除少量經(jīng)東側(cè)道路自流排出,絕大部分集中進(jìn)入西側(cè)截洪溝自流排出。

    酸性水庫最低水位104m,最高水位為117m,最高洪水位為120m,總庫容約300萬m3,有效庫容約200萬m3。主要用于匯集富家塢排土場(chǎng)產(chǎn)生的酸性水及采區(qū)內(nèi)的酸性水,為防止酸性水外排,通過泵站把該庫內(nèi)酸性水揚(yáng)送至百泰硫化銅廠,提取硫化銅后自流至一線天酸性水處理廠,處理達(dá)標(biāo)后排放。

    2 富家塢酸性水庫清污分流完善及改造的必要性

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及相關(guān)設(shè)計(jì)資料可知,現(xiàn)有截洪溝自流坡度約8.8‰,過流斷面約1.1m×1.1m,經(jīng)核算,截洪溝的過流能力約3.53m3/s,采用20年一遇的設(shè)計(jì)頻率,計(jì)算出洪峰流量約24m3/s,由此可知,截洪溝的過流能力不能滿足15年一遇的洪水,因此,為減少匯集雨水進(jìn)入酸性水庫,需對(duì)西側(cè)截溝加以完善。同時(shí),為減輕西側(cè)截洪溝的過流壓力,將大茅山東尾礦庫靠東側(cè)山凹處雨水匯集引至酸性水庫東側(cè)截洪溝。

    在所有截洪措施有效的情況下,進(jìn)入酸性水庫的匯水面積約為3.8km2(含東門泵站匯水面積1.8 km2),則年入酸性水總量約800萬m3。根據(jù)泵站現(xiàn)有輸送能力,全年滿負(fù)荷運(yùn)行也輸送不完年產(chǎn)酸性水量,一旦雨水進(jìn)入酸性水庫,極有可能造成酸性水外溢事故,因此,必須有效截流兩個(gè)尾礦庫匯集的雨水,盡量減少雨水進(jìn)入酸性水庫。

    3 水量計(jì)算

    3.1 酸性水量計(jì)算

    3.1.1 主要計(jì)算參數(shù)的選取

    (1)設(shè)計(jì)頻率按20年一遇(5%)年降雨量2700 mm計(jì)?。?/p>

    (2)地表徑流系數(shù)旱季為0.6,雨季和暴雨時(shí)均為0.7,地表徑流系數(shù)綜合考慮取0.65;

    (3)最終生產(chǎn)規(guī)模酸性水庫匯水面積3.8km2。3.1.2 水量計(jì)算

    (1)地下水量。地下水主要來自淺部的風(fēng)化帶裂隙含水層和深部的構(gòu)造裂隙含水層,地下水量為3000m3/d。

    (2)降雨地面匯水量。年降雨地面匯水量采用下列公式計(jì)算:

    式中:Q——徑流量,萬 m3/y;

    α——徑流系數(shù);

    F——匯水面積,km2;

    H——降雨量,mm/d。

    將前述參數(shù)代入,計(jì)算出Q=667萬m3/y。

    (3)總水量。最終生產(chǎn)規(guī)??偹浚òǖ叵滤偷乇韰R水)為:Q=777萬m3/y。

    3.2 截洪溝洪峰流量計(jì)算

    洪峰流量計(jì)算用于截水溝的斷面設(shè)計(jì),采用20年一遇的設(shè)計(jì)頻率。采用下式計(jì)算:

    式中:Q——洪峰流量,m3/s;

    ψ——地貌系數(shù),取ψ=0.1;

    h——逕流深度,mm;

    Z——植被等的攔蓄深度,mm;

    F——匯水面積,km2。

    計(jì)算中采用的暴雨分區(qū)為第5分區(qū),土壤類別為Ⅲ類,查表得徑流深度為27mm(重現(xiàn)期15a)、30 mm(重現(xiàn)期25a),本設(shè)計(jì)徑流深度取28mm。截水溝匯水面積以天然山坡為主,且長有灌木叢,攔蓄深度取10mm,則有:

    Q=0.1(28-10)3/2(4.55-0.37)4/5=24m3/s

    3.3 現(xiàn)有截洪溝過流能力計(jì)算

    式中:Q——流量,m3/s;

    ω——過水?dāng)嗝婷娣e,m2;

    C——謝才系數(shù):C=(1/n)R1/6;

    n——粗糙率;

    R——水力半徑,m,R=ω/X;

    X——濕周,m;

    i——縱坡坡度。

    把已經(jīng)確定的參數(shù)代入公式計(jì)算,得出現(xiàn)有截洪溝過流能力為:Q=3.53m3/s。

    3.4 從截洪溝出口處至泵房處已現(xiàn)澆砼路面外側(cè)增加路擋過流能力計(jì)算

    把已經(jīng)確定的參數(shù)代入計(jì)算公式中,考慮安全高度200mm時(shí)過流能力為Q=19.35m3/s,不考慮安全高度時(shí)過流能力為Q=24.64m3/s。

    4 工藝設(shè)計(jì)

    4.1 酸性水庫西側(cè)截洪溝完善及改造

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,將西側(cè)截洪溝分段進(jìn)行完善。

    (1)從截洪溝出口處至泵房處已現(xiàn)澆砼路面段外側(cè)增加路擋,高度為1m,長度為420m。

    (2)從泵房往庫尾段現(xiàn)澆寬3m的路面及高1 m的路擋,形成水陸兩用公路,長度為850m。

    (3)從形成的水陸兩用公路至大茅山東尾礦庫壩面段現(xiàn)澆寬1m的路面及高1m的路擋,長度為800m。

    (4)截洪溝局部加蓋蓋板。

    (5)截洪溝內(nèi)側(cè)溝壁均加高1m。

    4.2 大茅山東尾礦庫雨水分流措施

    為減輕西側(cè)截洪溝的過流壓力,將大茅山東尾礦庫靠東側(cè)山凹處雨水匯集引至酸性水庫東側(cè)截洪溝。主要工程內(nèi)容為:新筑長40m、高2.5m的攔水土壩,鋪設(shè)Φ800mm水泥管長150m;開挖、現(xiàn)澆寬1m、深1m的水溝,長200m,并加蓋蓋板。

    5 結(jié) 論

    該酸性水庫主要用于匯集富家塢排土場(chǎng)產(chǎn)生的酸性水及采區(qū)內(nèi)的酸性水,為防止酸性水外排,通過泵站把該庫內(nèi)酸性水揚(yáng)送至百泰硫化銅廠,提取硫化銅后自流至一線天酸性水處理廠,處理達(dá)標(biāo)后排放。酸性水庫的可靠運(yùn)行是一個(gè)重要的環(huán)保保障,酸性水庫上部截洪溝的修建,有效減少了上部清水進(jìn)入酸性水庫,保證了酸性水庫的庫容量在雨水過多的情況下不會(huì)外溢,以免造成嚴(yán)重的污染事故;同時(shí)減少了輸送管路的架設(shè),節(jié)約了泵排的成本,使現(xiàn)有的泵排系統(tǒng)在雨季能夠滿足排洪的需求,既節(jié)約了酸性水的處理成本,也給環(huán)境保護(hù)提供了更有力的保證。

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