[发明专利]一种尾矿库溃坝模拟系统和方法

说明书

本发明公开了一种尾矿库溃坝模拟系统及方法。该系统包括尾矿库库区、尾矿库沟道、下游河道、供水装置、降雨装置和监测装置。尾矿库库区位于尾矿库沟道的上游，尾矿库沟道位于下游河道的上游；供水装置分别设置在尾矿库库区的上游和下游河道的上游，用于提供尾矿库库区的上游来水和下游河道的上游来水；降雨装置设置在尾矿库库区的上方，并朝尾矿库库区喷水，以模拟降雨对尾矿库溃坝的影响；监测装置包括流量检测装置、水质检测装置和观测装置；分别用于实时监测尾矿库溃坝过程的流量、水质和影像的变化。该系统能模拟尾矿库溃坝过程、以及溃坝后下泄水沙在尾矿库沟道和下游河道中的迁移、演进与变化及其对下游河道的水量水质影响。

技术领域

本发明涉及尾矿库溃坝模拟实验技术领域，尤其涉及一种尾矿库溃坝模拟系统和方法。

背景技术

尾矿库是维持矿山生产的重要设施，同时也是的重大危险源。由于尾矿库复杂的工程力学特性及特殊的构筑和运行方式，尾矿坝具有比水库大坝更高的溃坝风险。越来越多的科学家开始进行尾矿库溃坝的研究，这些研究主要集中于研究尾矿库的溃坝机理，进而分析影响尾矿库溃坝的主要因素，为尾矿库的防治提供支撑。

现有技术中，关于尾矿库的溃坝研究的模拟装置，大部分侧重于模拟尾矿库溃坝的机理，而无法模拟尾矿库溃坝后，对下游的影响。在溃坝机理的研究中，由于坝区的水位不仅受直接降雨的影响，更受周边山地汇流的影响，现有技术中缺乏对这些过程的研究。

在尾矿库溃坝后水沙运移方面，现有技术中的技术或装置，虽然能用于模拟溃坝泥流的演进过程，但是缺乏对尾矿库溃坝机理过程的模拟，同样无法反应不同降雨程度下，尾矿库库体的径流汇入过程，无法模拟溃坝模式，同时也无法模拟不同溃坝模式下的水沙演进过程。

现有尾矿库溃坝对下游影响的装置，多采用摄像头进行监控，虽然能监测泥流的运动状态，但无法准确获知溃坝后，水沙的具体流量数据，更无法对溃坝水沙对下游河道水量和水质的影响。

尾矿库事故溃坝是受降雨、径流入汇等影响的复杂过程，急需研发更适宜的装置，以模拟溃坝机理过程；而尾矿库溃坝导致的水沙下泄，不仅会带来泥石流风险，还会诱发的尾矿库沟道和河道严重的污染问题。因此，针对尾矿库溃坝的特征，急需研发新的尾矿库溃坝模型，以模拟不同溃坝模式下、尾矿库溃坝的水沙演进过程，及其对下游水质的影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种适用多种溃坝模式的尾矿库溃坝以及溃坝后水沙演进的模拟系统和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种尾矿库溃坝模拟系统，包括尾矿库库区、尾矿库沟道、下游河道、供水装置、降雨装置和监测装置；所述尾矿库库区包括第一底板、库体、边坡和坝体，所述第一底板向下倾斜设置，所述库体、边坡和坝体设置在所述第一底板上，所述库体用于存储尾矿水砂，所述边坡设置在所述库体周围用于模拟山地，所述坝体设置在所述第一底板的底端，用于拦截所述库体中的尾矿水砂；所述尾矿库沟道包括第二底板、沟道和床沙，所述第二底板倾斜设置，且设置在所述第一底板的下方，所述沟道和床沙均设置在所述第二底板上，所述沟道与所述库体相对应，所述床沙铺设在所述沟道中，所述下游河道设置在所述第二底板的下方，且与所述沟道相连通；所述供水装置分别设置在所述尾矿库库区的上游和所述下游河道的上游，用于提供所述尾矿库库区的上游来水和下游河道的上游来水；所述降雨装置设置在所述尾矿库库区的上方，并朝所述尾矿库库区喷水；所述监测装置包括多个流量检测装置、多个水质检测装置和多个观测装置；多个所述流量检测装置分别设置在所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道中，用于检测尾矿库溃坝前后所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道中水体的流量、流速和水位；多个所述水质检测装置分别设置在所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道中，用于检测尾矿库溃坝前后所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道中水体的水质；多个所述观测装置分别设置在所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道的两侧，其观测范围覆盖所述尾矿库库区、尾矿库沟道和下游河道，用于观测尾矿库溃坝过程的图像以及尾矿库溃坝后水沙的迁移演进图像。