尾矿库排水系统两种水力计算方法的比较

第32卷第2期有色冶金设计与研究2011年4月尾矿剧E水系统两种水力计算方法的比较吴国高，刘晓峰，卢建京，沈楼燕(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330002)[摘要]根据某尾矿库框架式排水井+排洪隧洞的排水系统，利用经验公式法和计算流体动力学流场模拟法(CFD)两种水力计算方法进行对比计算，CFD法计算得出的半压力流态下的泄流量比经验公式法【11计算的结果要偏大，但更符合实际。[关键词]经验公式法；CFD法；对比计算中图分类号：X751文献标识码：B文章编号：1004-4345(2011)02--0(0)O03ComparisonofTwoHydraulicCalculationMethodsforDrainageSystemofTailingsPondWUGuo-gao．LIUXiao-feng,LUJian-jing,SHENLou-yan(ChinaNerinEngineeringCo．，Ltd．，Nanchang,Jiangxi330002，China)AbstractOfthedrainagesystem,framedrainagewell+flooddischargingtunnel,foracertaintailingspond，thepaperhascarriedoutcontrastcalculationwithtwohydrauliccalculationmethods：empiricalformulaandcomputationalfluiddynamicsflowsimulationfCFD)method．Thedischargecapacityofsemi-pressureflowcalculatedwithCFDmethodisbiggerbutmorepracticalthanthatcalculatedwithempiricalformulamethod【1]．Keywordsempiricalformulamethod；computationalfluiddynamicsmethod(CFD1；contrastcalculation对尾矿库排水系统进行水力计算的途径主要有经验公式法和计算流体动力学流场模拟法(CFD)两种。其中经验公式法是指根据《尾矿设施设计参考资料》Ⅲ推荐的方法进行计算，是尾矿库设计中最常用于计算库内排水系统泄流能力的计算方法：而计算流体动力学流场模拟法(CFD)m是ComputationalFluidDynamics的英文缩写，是研究流体流动问题的重要手段，广泛用于飞机设计、汽车设计、船舶设计、流体机械设计、水利水电工程设计和生物流体，与计算机技术相互促进。自上世纪70年代起得到快速的发展。本文根据某尾矿库排水系统布置和结构尺寸．分别应用《尾矿设施设计参考资料》中的经验公式(以下称为经验公式㈣和CFD商用软件Flow-3D的最新版本进行不同水位情况下的泄流能力的计算分析。该尾矿库初期坝顶高程755．0m．库内排洪系统为：框架式排水井+排洪隧洞。排水井特征值如下：钢筋混凝土结构、框架式、六柱、井架顶高程770m、井座进水口高程749m、井架高3x7=21m、井架f井筒1内径4．0m、井架圈梁外直径45m、井架为6根400x400mm的立柱、圈梁高0．35m。井座内径3_5m’井座高6．3Hl井座进水口高程749．0m。排洪隧洞：圆拱直墙式．净断面2．2mx2．5m，全长791．74m其中进口段60m及出FI段50In采用钢筋混凝土衬砌，其余段侧墙和顶拱采用喷混凝土衬砌，进水口高程745．2m出水口高程705．61m纵坡5％。利用经验公式法和CFD法推求该套排洪系统在水位754．5m以下的泄流量与库水位关系曲线。2经验公式法计算的泄流能力经验公式法根据排水系统布置和结构特点．划分为框架井口、竖井、竖井水流转弯、隧洞进FI等若干局部水头损失，以及隧洞沿程水头损失，将这些损失系数线性叠加，作为整个系统的水头损失系数。根据库水位和隧洞进口(或出口)高程，可得到水头。然后根据水头收稿日期：201l-0l一19作者简介：吴国高(197o__)男，教授级高级工程师，主要从事工业固体废物处置堆存场的设计和研究工作。·8·有色冶金设计与研究第32卷图6CFD计算得到的库水位754．0m时的半压力泄流流态756755754目753752{喧751750749一舅申鎏f十ZJ／J一．●——全压力流?。CFE模挝【泄漏曲签l＼，．，，一，．，一_一／J．r，／／f／●／05101520303540455O55泄流量，Ⅲ3／s图7CFD计算得到的库水位与泄流量关系曲线4经验公式法和CFD法计算的泄流能力对比分析图1、表1和图7的结果显示，经验公式法和CFD法计算得到的半压力流泄流曲线有一定差别，而