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尾矿库是矿业生产的重要基础设施,也是一种具有高势能的危险源。尾矿库一旦发生溃坝,高势能的尾砂流将倾泻而下,给下游居民带来严重的灾难。因此,对尾矿库溃坝下泄砂流演进进行系统的研究,预测其可能造成的破坏影响,对防灾减灾工作和保护人民生命财产安全具有重要的意义。本文以马家沟尾矿库工程为研究背景,采用室内相似模型试验和数值模拟相结合的分析方法,对尾矿库溃坝砂流向下游地区演进的过程进行了详细的研究,并通过降低明渠渠底高程和扩大渠宽等措施,以期能减轻溃坝砂流对下游地区的影响程度。本文主要的研究成果如下:(1)详细全面的介绍了马家沟尾矿库库区基本情况,并通过室内土工试验得出了尾砂的基本物理力学性质参数,为研究溃坝砂流的演进过程提供基础资料。(2)根据马家沟尾矿库的设计资料和电子地形图,建立了室内精细三维相似模型。利用该模型并运用相似理论原理,开展了溃坝试验。通过记录和监测尾矿库溃坝砂流在下游地区的运动过程,详细的分析了溃口与明渠处的流量、溃坝砂流的演进速度和到达下游地区沿程的时间、水流的水位高程、最大淹没范围和尾砂淤积,得到溃坝砂流的演进规律。(3)基于水流N-S方程和RNGk-?紊流模型建立了三维水流溃坝模型,通过推移质和悬移质控制方程计算了尾砂运动,运用Tru-VOF技术追踪水流液面的动态变化,模拟计算了马家沟尾矿库溃坝。将数值模拟结果与模型试验结果进行对比分析,结果表明:除溃坝水流演进时间不满足模型相似条件外,两者所得结果的差异能够满足工程要求,验证了Flow3D软件能够很好模拟计算尾矿库溃坝等实际工程问题。(4)通过改变明渠渠底高程与渠宽,探讨其对下游地区受灾程度的影响。结果表明:扩大明渠宽度能够大幅增大明渠的排水量、降低下游水流的水位、减小尾砂向下游地区输运距离;而降低明渠渠底高程对溃坝砂流向下游地区演进的影响不大,减灾防灾的效果不佳。研究成果可为马家沟尾矿库的灾害预防和评估提供数据支持,也可为其他类似工程提供参考。