氣候變化對尾礦庫工程防洪安全的影響

孫靖霄

（中冶沈勘工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110000）

現(xiàn)如今，在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展的同時，全球氣候環(huán)境也遭到了很大的破壞，受全球氣候變暖影響，氣候異?，F(xiàn)象頻頻發(fā)生，極端降水天氣會對社會經(jīng)濟及公民安全造成很大的威脅，對于氣候變化所造成的自然災(zāi)害也開始越來越受到人們的重視和關(guān)注。對于尾礦庫工程而言，如何做好洪水預(yù)防工作，加強防洪安全成為氣候變化影響下尾礦庫工程建設(shè)過程中一項重要的研究課題。

1 全球氣候變暖所帶來的氣候影響變化

1.1 極端降水現(xiàn)象

社會經(jīng)濟快速發(fā)展所帶來的環(huán)境問題已經(jīng)成為全球熱點話題，今年來我國一直在積極開展節(jié)能減排工作，以減少社會發(fā)展所帶來的環(huán)境問題發(fā)生。但是由于全球氣候變暖趨勢影響，已經(jīng)導(dǎo)致全球水文循環(huán)受到影響，過程速度加快，極端降水時間發(fā)生頻率顯著增加，很多降水量比較大的區(qū)域，強降水現(xiàn)象更為明顯，對于一些降水量相對平均地區(qū)，出現(xiàn)強降水概率也在逐年增加，氣候異常現(xiàn)象明顯。有研究表明，受全球氣候變暖影響，洪水等自然災(zāi)害發(fā)生概率將會大大增加，目前全球氣候狀況已經(jīng)使該研究結(jié)論得到驗證，在日本、美國、挪威、英國等很多國家和地區(qū)，強降水特征明顯，這也使得我國也對洪水防范問題給予了更多的關(guān)注和重視。我國從上世紀80年代開始，暴雨發(fā)生概率已經(jīng)在顯著增加，特別是在長江中下游區(qū)域，這一現(xiàn)象更加明顯，這也為我國防洪安全敲響了警鐘，我國從上世紀90年代開始已經(jīng)在積極進行防洪工程的設(shè)計建造，盡量避免因極端氣候造成更多的危害和影響。

1.2 極端降水極值上漲

從近20年的全國降水記錄數(shù)據(jù)來看，我國在暴雨頻發(fā)的同時，暴雨極值也出于不斷上升趨勢，從歷史記錄來看，我國特大暴雨記錄也在不斷刷新，比如阿里山1748.5mm/24h暴雨記錄以及廣東湛江2007年8月1146.8mm/h記錄無不提醒著人們需要更加重視氣候變化所帶來的危害和影響。除了降雨量極值上漲之外，暴雨發(fā)生時間也開始出現(xiàn)異常，比如最近2019年1月我國貴州省內(nèi)多地降雨量已經(jīng)突破歷史極值，以都勻市奉合96.8mm/24h為最大，暴雨出現(xiàn)在冬季本身十分罕見，這也再一次印證了當(dāng)前氣候環(huán)境平衡被打破而出現(xiàn)了氣候紊亂狀態(tài)。

1.3 洪水極值不斷提升

除了暴雨極值在不斷上升以外，近年來我國洪水極值也在不斷上漲。近年來我國社會經(jīng)濟取得了許多令人可喜的成績，各行各業(yè)都在快速發(fā)展當(dāng)中，國民經(jīng)濟呈現(xiàn)持續(xù)增長狀態(tài)。在這樣的發(fā)展背景下，對于鋼鐵、金屬以及非金屬等工業(yè)原材料的需求量也在不斷提升，因此加強了這些工業(yè)原材料的開采生產(chǎn)工作，采礦業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，我國尾礦庫工程也越來越多，隨之帶來的影響就是尾礦排放逐年增加，到2009年，每年已經(jīng)達到6億尾礦排放，這對于國家安全有著極大的影響，在尾礦庫工程依舊在逐年增加的今天，加強尾礦庫工程安全就顯得尤為重要，這直接關(guān)系到周邊居民財產(chǎn)人身安全問題以及對于周邊環(huán)境、氣候變化的安全影響問題。我國在上世紀90年代頻頻發(fā)生洪水，極值也在不斷增加，這一現(xiàn)象在很大程度上對于我國尾礦庫工程防洪安全問題造成影響，因此，研究尾礦庫防洪安全問題有著非常重要的現(xiàn)實意義和研究價值。

2 氣候變化下尾礦庫工程防洪安全影響

2.1 尾礦庫工程分布特點影響

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動了采礦業(yè)的急速發(fā)展，到2009年我國尾礦庫已經(jīng)突破26000座，且依舊以300座/a速度增長。從尾礦庫工程地區(qū)分布特點來看，我國大部分尾礦庫都分布于西南、華南以及江南地區(qū)，這些地區(qū)都屬于降水頻發(fā)且降水量較多的地區(qū)。因此，在進行這些地區(qū)尾礦庫工程建造時，更需要注意防洪安全問題，重視氣候變化所帶來的威脅和影響。通常而言，尾礦庫下游多為較為發(fā)達的城鎮(zhèn)，屬于人口密集區(qū)域，一旦出現(xiàn)安全問題，將會造成很大的損失，尾礦庫選址不合理問題要求這些地方的尾礦庫更需要增強相關(guān)防洪設(shè)計標準，從而有效提高防洪安全質(zhì)量。

2.2 尾礦庫工程工作特點影響

將尾礦庫工程防洪系統(tǒng)與水庫防洪系統(tǒng)進行對比之后可以發(fā)現(xiàn)，尾礦庫在進行防洪排洪時，除了及時排掉洪水以及尾礦澄清水以外，還要保證避免尾砂泄露，防止尾礦庫排洪通道堵塞。在尾礦庫工程中，排洪系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是進水構(gòu)建以及排水構(gòu)建。隨著尾礦壩的增加升高，其開始向后延長抬升，以調(diào)整進水位置及進水口高程，避免在排水的同時排掉砂，造成排洪通道堵塞。尾礦庫在運行過程中，當(dāng)尾砂掩埋掉大部分的構(gòu)建物時，其堆積尾砂最多可以達到幾百米。這一工作特性導(dǎo)致尾礦庫工程的防洪安全是至關(guān)重要的，一旦出現(xiàn)堵塞，會使得洪水水位抬升，從而出現(xiàn)潰壩、堆積尾砂滑坡等非常嚴重的后果，極大影響到周邊居民人身財產(chǎn)安全。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國尾礦庫安全事故中有接近一半都是因為排洪系統(tǒng)出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的。因此，加強尾礦庫工程防洪安全是尾礦庫工程建設(shè)過程中非常重要的一環(huán)。

2.3 設(shè)計及運行標準影響

氣候變化對于尾礦庫工程設(shè)計標準有著很大程度的影響，在進行設(shè)計時，需要對匯流區(qū)域的降雨量變化進行合理分析，以確定防洪安全標準；其次需要注意氣候異常所帶來的極端降雨天氣影響，對運行規(guī)程進行相關(guān)調(diào)整編制；最后由于我國暴雨發(fā)生次數(shù)及極值都處于逐漸增長狀態(tài)因此需要注重相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害對于工程的安全質(zhì)量以及使用壽命影響。

3 氣候變化下尾礦庫工程防洪安全對策

在氣候變化影響之下，為提升我國尾礦庫工程防洪安全水平，需要在尾礦庫工程防洪安全設(shè)計標準中積極引入“最大可能洪水”（PMP）概念。對于在暴雨后很有可能發(fā)生安全事故的尾礦庫，在引入PMP概念之后，而可以有效防止在受到極端降雨影響之后排洪系統(tǒng)出現(xiàn)故障，避免因排洪不暢或阻塞而導(dǎo)致出現(xiàn)潰壩、漫壩現(xiàn)象。在進行尾礦庫設(shè)計過程中，如果考慮到PMP概念，那么常規(guī)設(shè)計標準將會是引入PMP概念的設(shè)計標準的一半左右，相應(yīng)的，其排洪能力也會是常規(guī)設(shè)計標準下建造的尾礦壩排洪能力兩倍多，能夠有效避免尾礦庫排洪事故發(fā)生，加強工程質(zhì)量，延長了使用壽命。

4 結(jié)語

隨著氣候變化的影響，我國極端天氣發(fā)生頻率上升，極端降水及洪水極值也開始呈現(xiàn)增長趨勢，在這樣的背景下，加強尾礦庫工程防洪安全就顯得尤為重要。洪水等自然災(zāi)害會對周邊居民造成嚴重的財產(chǎn)及生命安全威脅，因此在全球氣候變暖的今天，注意到氣候變化對于尾礦庫工程防洪安全影響成為設(shè)計、建設(shè)、運行關(guān)注重心，在極端天氣到來之前做好相關(guān)防范工作是確保公民生命財產(chǎn)安全以及自身安全的必要工作。因此需要在氣候調(diào)節(jié)的同時將“最大可能洪水”引入到尾礦庫工程設(shè)計標準當(dāng)中，從而對尾礦庫工程的工程質(zhì)量安全進行合理評估、減少惡劣天氣所帶來的影響，有效提高工程可靠性，為尾礦庫工程防洪安全打下堅實基礎(chǔ)。