本书瞄准尾矿库溃灾影响预评估方法与防范措施, 引入无人机遥感、计算流体动力学等跨学科前沿方法, 研究尾矿坝溃灾侵蚀过程、泥流运移机制及数值仿真方法, 为尾矿库选址论证、防灾措施评估等过程提供科学依据。主要内容包括尾矿库重大溃坝事故回顾、溃灾影响数值仿真方法、防范措施分析、加筋尾矿坝漫顶溃坝行为等。
金属矿产资源是国民经济发展的一大支柱，但长期高强度开发利用会产生大量的尾矿废弃物。自21世纪以来，巴西、加拿大等国尾矿库重大溃坝事故频发，造成惨重的人员伤亡、巨额的经济损失与难以估量的生态环境污染。“十三五”期间，我国矿石年产量增长22. 3%，而矿石采出品位呈现下降趋势，故尾矿废弃物年排放量仍维持在12亿t以上规模。尾矿库作为矿山采选工程的必要生产设施，其安全运行对维持矿山企业正常生产秩序、保障矿产品持续稳定供应至关重要。我国现有尾矿库7 800座，包括1 112座“头顶库”，涉及下游40余万居民安危，并且稳定性较差的上游式筑坝尾矿库占比约为75%，灾害防控基础薄弱的四、五等库占比约为85%，尾矿库灾害防控形势严峻且复杂。2020年2月，我国应急管理部等八部委（局）印发《防范化解尾矿库安全风险工作方案》，指出多数尾矿库安全风险防控措施制定不科学、溃坝应急响应预案缺乏科学理论证据，重点部署“建立完善尾矿库安全风险监测预警机制、完善尾矿库应急管理机制”等工作任务。国内外学者普遍认为，尾矿库溃坝事故率远高于常规水利工程，研发灾害预报与防控理论技术意义重大。
尾矿库溃坝过程不易控制、破坏性强且具备个体独立性，现场试验基本不可行。国内外学者采用理论分析、模型试验与数值模拟等研究手段，针对溃灾泥流的致灾过程及其造成影响的预评估方法开展了一系列卓有成效的研究。然而，因研究的复杂性，仍存在诸多亟须解决的难题，例如尾矿库溃灾事故案例研究数据短缺，多数溃灾影响预评估模型缺少实例验证；溃灾泥流运移过程受高差、坡度、曲率等地形因子影响，而多数研究中下游地形处理过于简化，与工程实际联系不紧密；缺少针对漫顶、管涌等溃灾侵蚀过程及其防护工程效果的深入研究。
本书在前人研究的基础上，瞄准尾矿库溃灾影响预评估背后的基础科学问题，以“案例分析、工程调研、模型试验、理论分析、数值仿真”相结合的研究方案，引入无人机遥感、计算流体动力学等一系列跨学科前沿技术方法研究尾矿库溃灾侵蚀过程、泥流运移机制以及溃灾影响预评估模型方法，并利用该方法为尾矿库选址论证、防灾措施评估等过程提供基础的科学依据，以化解矿山生产过程重大灾害事故预防与应急中的重大难题。
本书得到了国家自然科学基金（项目号：52104138、51774045、51974051）、山东省自然科学基金（项目号：ZR2020QE101）、青岛市博士后应用研究项目的支持。感谢山东科技大学、北京科技大学、北京联合大学、埃克塞特大学、重庆大学、重庆科技学院等单位为本研究所提供的优越科研条件。感谢杨超、诸利一、程晓亮、唐鹏飞、王平、戴健非、王涛、杨修志、张峥等对本书所涉及的工程调研、模型试验、数值仿真等研究内容作出的贡献。向本书所参考文献的作者以及本领域专家表示崇高敬意。
受编者水平所限，书中疏漏和不足之处恳请广大读者批评指正。
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