隴南麻地溝棄渣型泥石流溝穩定性及啟動臨界值分析

劉兵昌，楊 濤，高幼龍，王高峰，田運濤

（1.甘肅省地質調查院，甘肅蘭州 730030；2.中國地質調查局水文地質環境地質調查中心，河北保定 071051）

隴南西漢水上游礦產資源開發利用過程中礦渣堆不合理堆放，造成礦渣堆沿礦區溝谷密集堆積，穩定性差且缺乏支護攔擋措施。西漢水上游氣象災害頻發，短時間強降雨、棄渣堆堆載擾動以及開挖坑道爆破等誘發因素影響下，容易失穩破壞現場棄渣碎屑流，對礦山日常生產及周邊居民造成威脅[1]。類似案例如2010年7月23日小秦嶺金礦區“7.23”蒿岔峪泥石流，致8死4 傷；2013 年7 月9～10 日，靈寶市大湖峪石流死亡4人，文峪泥石流導致近億元的經濟損失。

近年來對礦渣性泥石流的物源特性、啟動方式、特征及補給模式[2-3]等取得了很好的認識，而對于溝道內棄渣堆中值顆粒粒徑臨界啟動降雨量的研究較少。通過對麻地溝內棄渣堆中值顆粒粒徑臨界啟動降雨量進行反演，為今后類似溝內礦山采礦礦渣治理提供參考和經驗。

1 麻地溝廢渣堆數量及穩定性

麻地溝泥石流位于燕河上游左岸，流域形態呈“舌狀”，流域面積約1.76km2，主溝長2.694km，平均寬度0.38km，溝內為季節性流水，雨季主溝流量約1.83L/s。

采用遙感數據解譯和野外調查測繪手段核查溝內廢石堆渣數量達20 處，處于穩定性差狀態15 處，占到總數的75%，渣量達1.6243×107m3。

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W——松散固體物質儲量，104m3；

溝內典型棄渣粒徑均值d50=26～42mm，不均勻系數(Cu)分別為68、60、180、65.71，曲率系數(Cc)0.94、0.74、7.47、20.99，從工程觀點看，Cu≥5、Cc=1～3的土體為級配良好的土體，而麻地溝典型棄渣則屬礫石土。

2 麻地溝泥石流最大危險范圍預測及危險性評價

2.1 麻地溝泥石流最大危險范圍預測模型

泥石流堆積扇平面形態包括堆積面積、最大堆積長度、最大堆積寬度、堆積幅角和堆積類型。流域背景因子包括流域面積、主溝長度、流域最大相對高差及松散固體物質儲量。利用數學統計方法的相關理論，求得泥石流堆積扇形態要素的計算公式如下：

R——堆積幅角，(°)；

L——最大堆積長度，km；

B——最大堆積寬度，km；

式中：S——泥石流最大危險范圍，km2；

玉米淀粉經過擠壓膨化后，糊化度明顯升高，糊化度能達到90%以上[5]。脫胚玉米經過擠壓后，在室溫下冷卻，這為RS3的形成提供了條件。利用擠壓膨化脫胚玉米制取葡萄糖漿時，RS3的產生反而影響擠出物制得的糖化液的DE值。RS3主要存在于過濾的濾餅中，因而需要探索適當的擠壓參數，使脫胚玉米擠出物產生RS3的量最少，從而較小地影響脫胚玉米擠出物制備糖化液的DE值。

A——流域面積，km2；

泥石流物源的顆粒級配搭配比例反映渣體的滲透、壓實等情況[4]。由麻地溝典型物源粒徑累計質量分數表（表1）知，棄渣顆粒變化相對集中，其中：小于0.075mm 的粉粒物質僅占總質量的0.79%～1.42%，小于中砂(＜0.5mm)的顆粒占7.47%～12.72%，而小于2mm 的顆粒占13.08%～21.98%，礫石級顆粒(2～200mm)占總質量的77.41%～78.67%。碎石比例占絕對優勢，細顆粒相對缺乏，小于0.005mm的粘粒物質幾乎沒有，屬于無粘性的粗粒物質。根據費祥俊等提出的泥石流分類標準[5]，將d≥2mm 的物質顆粒質量所占比例大于80%，且泥石流物質以礫石、卵石和漂礫為主的泥石流溝道劃分為水石流，麻地溝棄渣導致的泥石流屬水石流。

D——主溝長度，km；

作為縣級城市，揚中市智慧城市建設不能盲目跟風，必須從自身實際特點出發，以實際發展需求為導向，進行智慧城市某一領域的重點建設，打造出“智慧揚中”的特色。作為全國聞名的“工程電氣島”和“新能源產業島”，揚中電力電氣產業基地是江蘇省首批特色產業基地。近年來揚中正努力實現由電力電氣產業基地向智能電氣產業基地的跨越，智慧電氣小鎮建設也取得了重大進展，接下來揚中應著力打造高水平的智慧電氣特色小鎮，以智慧產業推進揚中智慧城市建設進程。

通過擴展卡爾曼濾波的方法,在濾除噪聲及跟蹤信號頻率的情況下,我們對卡爾曼濾波輸出端的信號通過軟件鎖相環的算法進行信號的相位鎖定,通過仿真分析,經過卡爾曼濾波的改善,鎖相環可以輸出穩定的參考信號。

第三，由于任務型語課堂要求學生有足夠的時間進行探索和匯報并由教師做出反饋，學生的數量將導致課堂計劃不能順利進行。

麻地溝泥石流溝具體參數見表2。

表2 麻地溝泥石流溝參數表

傳統的深度卷積神經網絡同樣存在一些弊端,最常見的問題就是梯度消失、參數數量和體積較大、需要大量訓練數據等。針對小數據集上的識別問題,由于領域不同,問題的解決方式同樣不一,本文針對電子票據關鍵區域的識別問題,在數據較少的情況下,提出了一種特殊的網絡結構方式,使得網絡在有效學習數據的情況下不至于過擬合。實驗證明了本文網絡結構的有效性。

H——流域最大相對高差，km。

2.2 預測指標選取及指標狀態劃分

根據溝內棄渣堆災害的分布特征、形態特征、地質背景及其誘發因素[6]，選擇以下指標對其進行危險性空間預測[7-8]：

（1）礦渣堆高度。礦渣堆的高度越高，穩定性相對越差，失穩的可能性越大。溝內礦渣堆高度在9～105m范圍內（圖1）。

黨的十九大報告指出，要推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，這是我國新一輪能源革命的核心目標，對電網企業轉型升級、改革創新提出了新的要求。云南綠色能源產業發展前景廣闊，未來幾年，以水電為基礎的云南能源產業發展步伐將不斷加快，新的能源發展格局，將對電網企業的運營管理、供電服務等產生深刻影響。南方電網云南電網公司通過準確把握能源發展的變革趨勢，深入落實做強做優云南綠色能源產業的部署要求，超前做好工作，以“優化主網、做強配網、升級農網”為主線，大力提高云南電網的技術裝備水平，加快建設安全、可靠、綠色、高效的智能電網。

（2）礦渣堆坡角。強降雨條件下礦渣堆的坡角越大，越容易使礦渣堆表面或一定深度范圍內的礦渣石形成碎屑流，甚至導致渣堆的整體失穩。溝內礦渣堆坡角介于15°～44°之間。

（3）堆渣方量。礦渣堆方量影響礦渣堆的整體穩定性及破壞范圍，礦渣堆的方量越大，穩定性相對較差，破壞范圍也越大。溝內礦渣堆方量在（0.87～1290.33）×104m3范圍內（圖2）。

推算麻地溝棄渣型泥石流溝泥石流最大危險范圍為0.37km2。

兒童詩語言優美、凝練，富有節奏性、音樂性，而誦讀無疑是感受詩歌語言、意境、情感的最佳途徑。如《田家四季歌》中，引導學生通過想象畫面、關鍵詞體會、拓展說話等方式，反復誦讀詩歌，想象詩中畫面，讀出詩歌的意境。

（4）評價未考慮因素：①堆載與振動，目前麻地溝正在進行恢復治理，基本無堆載與振動影響；②山體坡角，本次礦渣堆的山體坡角與礦渣堆積坡角基本一致；③降雨匯流累積量，麻地溝流域范圍較小，在一次降雨過程中溝內的降雨強度可視為均一的；④由于礦渣堆發生水泥石流時渣堆之間相互沖擊、擠壓等過程較復雜，涉及因素較多，且目前溝內未出現此類情況。

3 建立預測模型及危險性評價

3.1 建立預測模型

本次采用層次分析法和模糊綜合評價相結合的方法進行危險性空間預測。運用層次分析模型量化各影響因素的權值，并將該權值向量引入危險性模糊綜合評價系統，建立層次分析—模糊綜合評價的礦渣堆危險性評價數學模型[9]（圖3），礦渣型泥石流危險性評價的指標體系及判斷矩陣如圖3和表3所示。

表3 A-B判斷矩陣及一致性檢驗

將評價指標體系的指標因素總權重向量記為：

WBK＝（WB1，WB2，WB3）＝（0.53，0.10，0.37），由上式可知，礦渣堆高度影響最大，坡角影響最小。在運用層次分析法得到各個預測指標的權重后，將該權值向量引入到模糊綜合評價中，計算每個礦渣堆的綜合評價得分，最后對溝內礦渣堆進行危險性分級，進而得出礦渣型泥石流危險性評價圖。

（1）建立因素集和評價集。因素集U為以影響評判對象的各種因素為元素組成的集合，即U={u1，u2，…，un}。評價集V為以評判者對評判對象可能做出的各種總的評判結果作為元素組成的集合，選擇4個評價級為一個評價集（見表4）。

表4 礦渣型泥石流運險性評價集

（3）建立模糊判斷矩陣。根據上述中建立的隸屬度函數和專家打分可建立如下形式的判斷矩陣：

低危險：

較低危險：

中等危險：

拉普卜特在《建成環境的意義—非言語表達方法》中認為研究環境意義的方式主要有3種：（1）運用語言模型，主要建立在符號學之上；（2）依賴于象征（symbols）的研究；（3）運用建立在非言語交流上的模型[15]22。余蔭山房的建筑語言符號及其意義，主要體現在語言模型與象征方面。

高危險：

式中：ux——隸屬度函數；

x——某影響因素依據評價集給定的分值，該分值一般由專家打分得到。

（2）確定隸屬度。根據各因子數據分布特征，選用隸屬函數為降半梯形線性隸屬函數：

式中：rij——隸屬度，是j對象在因素i上關于評價集的特性指標。

（4）構建層次分析—模糊綜合評判體系。將上述層次分析法得出的影響因素權重向量引入模糊綜合評價系統，構建層次分析—模糊綜合評判體系。

圖11為溫濕度傳感器和單片機之間進行數據讀取的過程，通過主機發送信號30us的低電平信號，使傳感器的數據線的電平被拉低，然后通過程序設置開啟DATA對應引腳的中斷，通過檢測DATA引腳的電平變化是否滿足條件，設置變量并進行計數，如果在此期間DATA再次檢測到有高電平到來，記錄下此時時間為T0，當DATA再次監測到有下降沿到來時，記錄此時時間T1，通過比較T=T1-T0的值得到一次采集到的數據，依次循環進行40次，得到最終數據，然后送給單片機進行處理。

①目標評價向量：B＝ωi×R，ωi為影響因素權重向量。

如果學校不結合產業，“閉門造車”培養出來的人才肯定不適應生產一線，行業企業不參與人才培養模式的制定、課程的設置等，也將制約職業教育的發展。因