尾矿库排水构筑物设计.doc

尾矿库排水构筑物设计
排水构筑物的类型
(一)、排水构筑物的类型及布置
井-涵洞（隧洞)式排水系统
斜槽-涵洞（隧洞）式排水系统
开敞式溢流道
分洪截洪式
(二)进水口形式
１、塔式
2、斜槽式
3、开敞式
（三）、输水部分形式
1、隧洞式
2、涵洞管式
3、陡坡明渠
(四）、出口形式
1、挑流式
2、底流消能
排水构筑物的布置
排水构筑物的布置的一般原则:
（1)选择良好的地形条件和地质条件,以节省处理费用;
　　 （２)应以长度最短为宜;
（3）应按排水流量和跌差区分流速范围，当高流速时，应满足高流速的相应要求；
　(4）交通方便，有利施工和管理；
（５)出口布置应有利于环保要求,、民用水的下游；
（6）应考虑沟道的行洪能力，且和下游河道衔接简单可靠。
进水口位置选择:
（包括主坝和付坝）之间的距离、高差应能满足滩长（规范要求的最短距离）、安全超高（规范要求的最小超高）、澄清距离、调洪库容、调蓄库容等的要求。
排水构筑物的水力计算
(一）排水井的水力计算
1、框架式排水井的水力计算
（1）泄洪能力计算
堰流：Q=ML（２g)１/2Ｈ1。5
孔流:Q=2／３μb（2g)1/2（—H11。5）
Q—流量系数；
H-进口水头；
L－溢流长度;
μ-流量系数（对孔流)；
ｂ—孔口宽度；
Ｈ1,H2—孔口顶部和底部的水头。
各种不同情况的流量系数
a、圈梁与拱板齐(堰流状态):
Ｌ＝πｄ-tn
d—进水圈直径;
t—立柱宽度;
ｎ-立柱个数。
Ｂ、拱板在圈梁之上0．9m处（拱板高度0．３ｍ，圈梁间距3ｍ)（堰流状态)
Ｌ=πd-tn
d、t、n各值有可能改变。
C、拱板在圈梁之上2。1m处
水头较低时:拱板顶溢流同ｂ;
水头增加一定时：圈梁与拱板间为孔流；
水头再增加时：圈梁顶部也进水，为孔流与堰流混合。
D、塔顶全部周长溢流
此时溢流长度Ｌ=πｄ
2、窗口式排水井的水力计算
（1）全淹没窗口井自由流泄流量公式
Q＝２。7ncωc∑（Hi）0．5
Nc—同一横断面上的窗口数；
ωc—一个排水窗口的面积；
Hi－全淹没窗口的计算水头。
(2）非淹没窗口井自由流泄流量公式
Q＝nｃAＤｃ2。5
Ａ-圆孔堰流系数，以Ｈ／DC值查表，取最大值为1。５;
DC-排水窗口直径。
注：以上为赵景程提供的公式。
3、砌块式排水井的水力计算
排水塔进水流量公式的选择
塔径及井径的确定
塔径及井径按以下公式确定：
　 H／R〈0。9
Q=0。5d２（2g×）０．5
　 Ｑ—泄流量；
H—堰上水头；
R－塔径;
ｄ-断面直径；
H2-上游水头至所论断面间的高差；
、摩阻、纵向变形损失之和。
(二）消力井（池)的水力计算
消力井计算无合适公式,可按直落式跌水的经验公式估算，也可参照以成工程的经验确定。
１、落差1０0m，流量22m3/s,；
2、落差1４2ｍ，流量22m3/s,消力井深6。0m;
3、落差21。5m,流量５7ｍ３/s,；
4、落差14m，流量20m３/ｓ，；
（三）涵（隧）洞的水力计算
隧洞流态设计
按明流隧洞设计，进口呈宽顶堰流态，洞身比降按陡坡设计，即隧洞比降i〉ｉk(临界坡降）,进口水深为ｈk（临界水深)，洞后为正常水深h0,通过推算水面线由ｈk变为ｈ0的长度约为60ｍ(从水工试验得出)。
1、正常水深h0
按明渠公式计算,
Q=C（Ｒｉ）0。5
C＝1/n×Ｒy
y可取1/6；
n-粗糙率；
R-水力半径，Ｗ/X,Ｗ为断面积,X为湿周,即过水边界周长；
i—隧洞坡降;
通过计算得出R值，由Ｒ值计算出X值，进而算出h０。
2、临界水深ｈk
按下式计算临界水深hk
（αＱ2)/g=（WＫ)3／BK
式中，α—　动能系数,一般取1。０5～１。1
对矩形断面
ｈk＝(αq2/g）1/3
　 q－单宽流量，q=Q/BK
XK＝BK＋2 hk
WK= BK hk
RK= WK／ ＸＫ
加下标k表示临界水深时对应的各参数。
（四)排水斜槽的水力计算
１、排水斜槽的形状
斜槽多为矩形，槽顶为一活动盖板，随着尾矿滩面和水位的上升，盖板逐一盖上,库内尾矿面低于最上一块盖板高程，泄洪时水位高程高于盖板高程。
2、排水斜槽进水流态
进水时,既有盖板