隴南麻地溝棄渣型泥石流溝穩(wěn)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(zhì)調(diào)查院，甘肅蘭州 730030；2.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北保定 071051）

隴南西漢水上游礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中礦渣堆不合理堆放，造成礦渣堆沿礦區(qū)溝谷密集堆積，穩(wěn)定性差且缺乏支護攔擋措施。西漢水上游氣象災(zāi)害頻發(fā)，短時間強降雨、棄渣堆堆載擾動以及開挖坑道爆破等誘發(fā)因素影響下，容易失穩(wěn)破壞現(xiàn)場棄渣碎屑流，對礦山日常生產(chǎn)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(qū)“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(dǎo)致近億元的經(jīng)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(rèn)識，而對于溝道內(nèi)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(nèi)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(nèi)礦山采礦礦渣治理提供參考和經(jīng)驗。

1 麻地溝廢渣堆數(shù)量及穩(wěn)定性

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

采用遙感數(shù)據(jù)解譯和野外調(diào)查測繪手段核查溝內(nèi)廢石堆渣數(shù)量達20 處，處于穩(wěn)定性差狀態(tài)15 處，占到總數(shù)的75%，渣量達1.6243×107m3。

一是引才要更加精準(zhǔn)務(wù)實。引進人才要結(jié)合本地實際，明確引才目標(biāo)和優(yōu)惠條件，切忌盲目貪大貪洋。大連是老齡化嚴(yán)重和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級任務(wù)繁重地區(qū)，亟待引進年輕人才、技能型人才、創(chuàng)新創(chuàng)意人才、跨界復(fù)合型人才、新學(xué)科發(fā)展人才，不僅瞄準(zhǔn)高端人才，更要儲備大量中高級專業(yè)化技能人才，創(chuàng)造條件將大連高等院校培養(yǎng)的大量人才優(yōu)先吸引在連就業(yè)創(chuàng)業(yè)，切實改善區(qū)域人才結(jié)構(gòu)和補充數(shù)量短板。

W——松散固體物質(zhì)儲量，104m3；

溝內(nèi)典型棄渣粒徑均值d50=26～42mm，不均勻系數(shù)(Cu)分別為68、60、180、65.71，曲率系數(shù)(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(yù)測及危險性評價

2.1 麻地溝泥石流最大危險范圍預(yù)測模型

泥石流堆積扇平面形態(tài)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(zhì)儲量。利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法的相關(guān)理論，求得泥石流堆積扇形態(tài)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(dāng)?shù)臄D壓參數(shù)，使脫胚玉米擠出物產(chǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)僅占總質(zhì)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(zhì)量的77.41%～78.67%。碎石比例占絕對優(yōu)勢，細顆粒相對缺乏，小于0.005mm的粘粒物質(zhì)幾乎沒有，屬于無粘性的粗粒物質(zhì)。根據(jù)費祥俊等提出的泥石流分類標(biāo)準(zhǔn)[5]，將d≥2mm 的物質(zhì)顆粒質(zhì)量所占比例大于80%，且泥石流物質(zhì)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(dǎo)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(shè)不能盲目跟風(fēng)，必須從自身實際特點出發(fā)，以實際發(fā)展需求為導(dǎo)向，進行智慧城市某一領(lǐng)域的重點建設(shè)，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(chǎn)業(yè)島”，揚中電力電氣產(chǎn)業(yè)基地是江蘇省首批特色產(chǎn)業(yè)基地。近年來揚中正努力實現(xiàn)由電力電氣產(chǎn)業(yè)基地向智能電氣產(chǎn)業(yè)基地的跨越，智慧電氣小鎮(zhèn)建設(shè)也取得了重大進展，接下來揚中應(yīng)著力打造高水平的智慧電氣特色小鎮(zhèn)，以智慧產(chǎn)業(yè)推進揚中智慧城市建設(shè)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(huán)的算法進行信號的相位鎖定,通過仿真分析,經(jīng)過卡爾曼濾波的改善,鎖相環(huán)可以輸出穩(wěn)定的參考信號。

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

麻地溝泥石流溝具體參數(shù)見表2。

表2 麻地溝泥石流溝參數(shù)表

傳統(tǒng)的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣存在一些弊端,最常見的問題就是梯度消失、參數(shù)數(shù)量和體積較大、需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)等。針對小數(shù)據(jù)集上的識別問題,由于領(lǐng)域不同,問題的解決方式同樣不一,本文針對電子票據(jù)關(guān)鍵區(qū)域的識別問題,在數(shù)據(jù)較少的情況下,提出了一種特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式,使得網(wǎng)絡(luò)在有效學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的情況下不至于過擬合。實驗證明了本文網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有效性。

H——流域最大相對高差，km。

2.2 預(yù)測指標(biāo)選取及指標(biāo)狀態(tài)劃分

根據(jù)溝內(nèi)棄渣堆災(zāi)害的分布特征、形態(tài)特征、地質(zhì)背景及其誘發(fā)因素[6]，選擇以下指標(biāo)對其進行危險性空間預(yù)測[7-8]：

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

黨的十九大報告指出，要推進能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)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(biāo)，對電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、改革創(chuàng)新提出了新的要求。云南綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊，未來幾年，以水電為基礎(chǔ)的云南能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐將不斷加快，新的能源發(fā)展格局，將對電網(wǎng)企業(yè)的運營管理、供電服務(wù)等產(chǎn)生深刻影響。南方電網(wǎng)云南電網(wǎng)公司通過準(zhǔn)確把握能源發(fā)展的變革趨勢，深入落實做強做優(yōu)云南綠色能源產(chǎn)業(yè)的部署要求，超前做好工作，以“優(yōu)化主網(wǎng)、做強配網(wǎng)、升級農(nóng)網(wǎng)”為主線，大力提高云南電網(wǎng)的技術(shù)裝備水平，加快建設(shè)安全、可靠、綠色、高效的智能電網(wǎng)。

（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(nèi)的礦渣石形成碎屑流，甚至導(dǎo)致渣堆的整體失穩(wěn)。溝內(nèi)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(wěn)定性及破壞范圍，礦渣堆的方量越大，穩(wěn)定性相對較差，破壞范圍也越大。溝內(nèi)礦渣堆方量在（0.87～1290.33）×104m3范圍內(nèi)（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(yōu)美、凝練，富有節(jié)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(dǎo)學(xué)生通過想象畫面、關(guān)鍵詞體會、拓展說話等方式，反復(fù)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(fù)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(nèi)的降雨強度可視為均一的；④由于礦渣堆發(fā)生水泥石流時渣堆之間相互沖擊、擠壓等過程較復(fù)雜，涉及因素較多，且目前溝內(nèi)未出現(xiàn)此類情況。

3 建立預(yù)測模型及危險性評價

3.1 建立預(yù)測模型

本次采用層次分析法和模糊綜合評價相結(jié)合的方法進行危險性空間預(yù)測。運用層次分析模型量化各影響因素的權(quán)值，并將該權(quán)值向量引入危險性模糊綜合評價系統(tǒng)，建立層次分析—模糊綜合評價的礦渣堆危險性評價數(shù)學(xué)模型[9]（圖3），礦渣型泥石流危險性評價的指標(biāo)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(biāo)體系的指標(biāo)因素總權(quán)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(yù)測指標(biāo)的權(quán)重后，將該權(quán)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(nèi)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(jié)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(jù)上述中建立的隸屬度函數(shù)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(huán)境的意義—非言語表達方法》中認(rèn)為研究環(huán)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(xué)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(xiàn)在語言模型與象征方面。

高危險：

式中：ux——隸屬度函數(shù)；

x——某影響因素依據(jù)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(jù)各因子數(shù)據(jù)分布特征，選用隸屬函數(shù)為降半梯形線性隸屬函數(shù)：

式中：rij——隸屬度，是j對象在因素i上關(guān)于評價集的特性指標(biāo)。

（4）構(gòu)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(quán)重向量引入模糊綜合評價系統(tǒng)，構(gòu)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(shù)據(jù)讀取的過程，通過主機發(fā)送信號30us的低電平信號，使傳感器的數(shù)據(jù)線的電平被拉低，然后通過程序設(shè)置開啟DATA對應(yīng)引腳的中斷，通過檢測DATA引腳的電平變化是否滿足條件，設(shè)置變量并進行計數(shù)，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(dāng)DATA再次監(jiān)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(shù)據(jù)，依次循環(huán)進行40次，得到最終數(shù)據(jù)，然后送給單片機進行處理。

①目標(biāo)評價向量：B＝ωi×R，ωi為影響因素權(quán)重向量。

如果學(xué)校不結(jié)合產(chǎn)業(yè)，“閉門造車”培養(yǎng)出來的人才肯定不適應(yīng)生產(chǎn)一線，行業(yè)企業(yè)不參與人才培養(yǎng)模式的制定、課程的設(shè)置等，也將制約職業(yè)教育的發(fā)展。因