趙成文

(1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008; 2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

基于小波去噪和尖點(diǎn)突變理論的沉陷區(qū)穩(wěn)定性分析及土地復(fù)墾措施建議

趙成文1，2

(1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008; 2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810008)

通過(guò)分析采煤沉陷區(qū)地表變形的特點(diǎn)，提出小波去噪及尖點(diǎn)突變理論進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的方法。首先，利用小波去噪對(duì)地表位移序列進(jìn)行去噪處理，并對(duì)比不同去噪?yún)?shù)的去噪效果，得到各變形序列的最優(yōu)去噪結(jié)果；其次，利用尖點(diǎn)突變理論對(duì)去噪后序列進(jìn)行穩(wěn)定評(píng)價(jià)，以判斷沉陷區(qū)地表變形的穩(wěn)定性；最后，對(duì)沉陷區(qū)的土地復(fù)墾措施進(jìn)行研究，提出相應(yīng)的復(fù)墾措施。通過(guò)實(shí)例檢驗(yàn)，得出不同變形序列的最優(yōu)去噪?yún)?shù)具有差異性，通過(guò)試算法確定最優(yōu)參數(shù)的方法是可行且有效的；同時(shí)，尖點(diǎn)突變理論能對(duì)沉陷區(qū)的地表穩(wěn)定性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其評(píng)價(jià)結(jié)果為沉陷區(qū)的土地復(fù)墾工作提供了依據(jù)。

采煤沉陷區(qū)；小波去噪；尖點(diǎn)突變理論；穩(wěn)定性分析；土地復(fù)墾

隨著煤礦資源的持續(xù)開(kāi)采，引發(fā)的地面沉陷問(wèn)題也日益突出，加之我國(guó)的人口現(xiàn)狀及有效耕地不斷縮減，使得對(duì)采煤沉陷區(qū)的土體復(fù)墾工作已刻不容緩[1]。許多學(xué)者也在土地復(fù)墾方面進(jìn)行了研究，如王金滿等[2]利用分形理論對(duì)土壤重構(gòu)后的組成特征及參數(shù)關(guān)系進(jìn)行了研究，為土地復(fù)墾過(guò)程提供了土壤重構(gòu)質(zhì)量評(píng)價(jià)的量化標(biāo)準(zhǔn)；胡振琪等[3]則是提出了間隔條帶式充填的復(fù)墾技術(shù)，以期解決復(fù)墾土壤剝離等問(wèn)題，經(jīng)實(shí)例檢驗(yàn)，該方法在采煤沉陷土地復(fù)墾中具有較好的可行性。上述土地復(fù)墾研究雖取得了相應(yīng)的研究成果，但是忽略了采煤沉陷變形規(guī)律方面的研究，因?yàn)橹挥锌茖W(xué)有效的沉陷地表規(guī)律分析，才能為土地復(fù)墾提供時(shí)間依據(jù)[4]，即在土地沉陷穩(wěn)定后進(jìn)行土地復(fù)墾才能保證復(fù)墾的長(zhǎng)期有效性。

當(dāng)然，在采煤沉陷的地表變形規(guī)律方面，也有許多學(xué)者進(jìn)行了研究，如馮月新等[5]利用Knothe時(shí)間函數(shù)和概率積分法對(duì)采煤沉陷的地表變形進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，得出預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值較為接近，證明了該方法的可行性；徐良驥等[6]利用灰色模型對(duì)采空區(qū)地表的殘余變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，為采空區(qū)上方建筑地基的變形監(jiān)測(cè)提供了參考；康新亮等[7]通過(guò)分析沉陷區(qū)地表位移曲線的特點(diǎn)，得出了地表變形的主要影響因素，為沉陷區(qū)的后期防治提供了參考；戴華陽(yáng)等[8]提出了基于不同條件組合下的波茲曼擬合關(guān)系式及其參數(shù)的確定方法，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)沉陷區(qū)的地表位移變形，可行性較強(qiáng)。上述研究成果也從不同方面對(duì)沉陷區(qū)的地表變形規(guī)律進(jìn)行了分析，取得了相應(yīng)的成果，但缺少地表變形穩(wěn)定性的研究及其與土地復(fù)墾間的關(guān)系分析，也未對(duì)變形數(shù)據(jù)中包含的誤差信息進(jìn)行去除分析等，因此，本文將小波去噪和尖點(diǎn)突變理論應(yīng)用到沉陷區(qū)地表變形規(guī)律及穩(wěn)定性的判定分析中，為土地復(fù)墾提供指導(dǎo)，并進(jìn)一步對(duì)沉陷區(qū)的土地復(fù)墾進(jìn)行研究。具體的研究過(guò)程為：首先，為避免變形數(shù)據(jù)中的誤差信息對(duì)尖點(diǎn)突變分析的影響，利用小波去噪對(duì)沉陷區(qū)的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，并對(duì)比不同去噪?yún)?shù)的去噪效果，以得到最優(yōu)的去噪數(shù)據(jù)；其次，利用尖點(diǎn)突變理論對(duì)去噪后的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，分析沉陷區(qū)地表的穩(wěn)定性；最后，對(duì)沉陷區(qū)的土地復(fù)墾進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的建議。

1 基本原理

1.1 小波去噪

受環(huán)境因素及人為因素的影響，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往含有一定的誤差信息，對(duì)準(zhǔn)確分析沉陷區(qū)的地表變形規(guī)律具有一定的影響，因此，利用小波去噪對(duì)沉陷區(qū)的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，以去除其的誤差信息，且小波去噪已在煤礦瓦斯數(shù)據(jù)的去噪中得到了應(yīng)用[9-10]，驗(yàn)證其有效性，但未涉及對(duì)地表沉陷數(shù)據(jù)的去噪處理，進(jìn)而本文研究也是探討小波去噪對(duì)沉陷區(qū)地表位移變形序列的去噪效果。

小波去噪是一種時(shí)頻分析方法，包含了傅里葉分析和泛函分析的特點(diǎn)，能有效剔除變形序列中的誤差信息，具有較好的適用性[11]。在小波去噪過(guò)程中，可將其去噪過(guò)程分述如下：

①小波分解。選擇合適的小波函數(shù)，將原始信號(hào)分解為若干層，各層間相互獨(dú)立，具有不同的頻率信號(hào)，且各層間頻率信號(hào)互不重疊。

②閾值處理。基于相應(yīng)的閾值選取標(biāo)準(zhǔn)和方法，對(duì)各層信號(hào)進(jìn)行閾值處理，得到各層相應(yīng)的處理后數(shù)據(jù)。

③小波重構(gòu)。將閾值處理后的各層信號(hào)進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)處理后數(shù)據(jù)的小波重構(gòu)，以得到去噪后的數(shù)據(jù)。

在上述去噪過(guò)程中，小波函數(shù)、閾值選取方法、閾值選取標(biāo)準(zhǔn)及分解層數(shù)等對(duì)去噪效果都有較大的影響，因此，有必要探討各種參數(shù)對(duì)去噪效果的影響，以便選取最優(yōu)的去噪結(jié)果，將各參數(shù)的去噪影響分析分述如下。

①小波函數(shù)。小波函數(shù)是小波去噪過(guò)程中空間分解及重構(gòu)的基礎(chǔ)，不同小波函數(shù)的去噪側(cè)重點(diǎn)也具有差異，如db小波系具有較好的正交性，對(duì)非平穩(wěn)序列的靈敏性較強(qiáng)，而sym小波系則具有較好的對(duì)稱性，局部分析能力較強(qiáng)。因此，將db小波系和sym小波系作為本次探討的小波函數(shù)，且小波階次是2至10，共計(jì)有18種小波函數(shù)。

②閾值選取方法。在小波去噪過(guò)程中，閾值選取方法包含有兩種，即軟閾值和硬閾值，前者較后者相對(duì)更加平緩和圓滑。在閾值選取方法的去噪效果影響中，對(duì)上述兩種方法的效果均進(jìn)行試驗(yàn)和分析。

③閾值選取標(biāo)準(zhǔn)。閾值選取標(biāo)準(zhǔn)是閾值處理過(guò)程的基礎(chǔ)，若其選取有誤，可將有用信息誤認(rèn)為誤差信息，導(dǎo)致去噪效果變差，因此，對(duì)其研究具有重要的意義。同時(shí)，閾值選取標(biāo)準(zhǔn)共有四種，即無(wú)偏估計(jì)閾值、啟發(fā)式閾值、固定式閾值和極大極小閾值，為實(shí)現(xiàn)對(duì)閾值選取標(biāo)準(zhǔn)的充分研究，對(duì)上述四種閾值標(biāo)準(zhǔn)的去噪效果均進(jìn)行研究。

④小波分解層數(shù)。小波分解層數(shù)對(duì)去噪效果也有較大的影響，若分解層數(shù)較多，易導(dǎo)致誤差信息的多層分布，造成去噪效果不徹底，并會(huì)增加工作量，減慢運(yùn)算速度；反之，分解層數(shù)太少，則可能導(dǎo)致真實(shí)信息的丟失，使得去噪效果不理想，因此，探討分解層數(shù)對(duì)去噪效果的影響也具有其必要性，且將探討的分解層數(shù)設(shè)定為6、8、10、12和14層。

同時(shí)，將信噪比作為去噪效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，該指標(biāo)是原始信號(hào)功率與誤差信號(hào)功率之間的比值，可將其表示為：

(1)

式中：SNR為信噪比；ps為原始信號(hào)的功率；pn為誤差信號(hào)的功率

在評(píng)價(jià)過(guò)程中，信噪比越高，說(shuō)明去噪效果越好，反之則越差。

1.2 尖點(diǎn)突變理論

尖點(diǎn)突變理論能有效評(píng)價(jià)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)由非平穩(wěn)狀態(tài)變化到穩(wěn)定狀態(tài)的瞬間過(guò)程，因此，將其引入到采空區(qū)的地表穩(wěn)定性評(píng)價(jià)過(guò)程中，以探討其適用性。在采空區(qū)地表變形尖點(diǎn)突變理論的建立過(guò)程中，可以通過(guò)建立地表變形與時(shí)間的四次多項(xiàng)式函數(shù)[12]，即：

U=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4

(2)

式中：a0、a1、a2、a3、a4為擬合參數(shù)；t為時(shí)間參數(shù)；U為變形參數(shù)。

進(jìn)一步通過(guò)Tschirhaus變換將多項(xiàng)式轉(zhuǎn)變?yōu)榧恻c(diǎn)突變模型的標(biāo)準(zhǔn)形式，且在轉(zhuǎn)變過(guò)程中，設(shè)t=x-A，其中，A=a2/4a4，則位移函數(shù)可轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

U=b4x4+b2x2+b1x+b0

(3)

式中：b4、b2、b1、b0為擬合參數(shù)。

其中，可將a和b的關(guān)系表示為：

(4)

通過(guò)在上式兩側(cè)同除以b4則可得到標(biāo)準(zhǔn)形式為：

U=x4+μx2+vx+c

(5)

(6)

(7)

最后，對(duì)突變理論的標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行二次求導(dǎo)，得到控制閾值為：

Δ=8μ3+27v2

(8)

根據(jù)上式，利用Δ值對(duì)沉陷區(qū)的地表穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即當(dāng)Δ>0時(shí)，說(shuō)明地表變形趨于減小，處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)Δ<0時(shí)，說(shuō)明地表變形趨于增加，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

某煤礦[13]位于沛縣龍固鎮(zhèn)，距東南向的徐州92km，距西北向的魚(yú)臺(tái)縣城19km，地理位置相對(duì)較好。徐濟(jì)公路穿越該井田，至京杭大運(yùn)河較近，整體交通也較為便利。地貌形態(tài)屬黃淮沖積平原，地勢(shì)相對(duì)較為平緩，且稍向東北傾斜，地面標(biāo)高在34.3～37.04m，平均標(biāo)高為35.7m。井田內(nèi)的覆土較厚，厚度在184.7m～262.75m，平均厚度220m，由西向東逐漸變薄，且下覆基巖以泥巖、砂巖為主，含有薄中厚層狀的石灰?guī)r。

隨著上部煤層開(kāi)采的枯竭，已于2000年起開(kāi)采深部煤炭資源經(jīng)鉆孔揭露區(qū)內(nèi)地層由老到新分別為：奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅-白堊系、新近和第四系，主要可采煤層為太原煤17煤、21煤和山西組7煤、9煤，平均總厚度為9.73m。

隨著工作面的不斷開(kāi)采，引發(fā)了大量的地表變形，為掌握地表變形規(guī)律，于2003年3月開(kāi)始建立地表移動(dòng)觀測(cè)站，掌握了大量的地表位移實(shí)測(cè)資料。選取其中的L15和L28兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為本次分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 L15和L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

2.2 去噪分析

2.2.1 不同小波函數(shù)的去噪效果

在去噪過(guò)程中，首先探討小波函數(shù)對(duì)去噪效果的影響，確定各變形序列的最佳小波函數(shù)，且根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的研究成果[11]，將其余影響參數(shù)初步定義為硬閾值的閾值選取方法、啟發(fā)式閾值的閾值選取標(biāo)準(zhǔn)和10層分解層數(shù)。通過(guò)各變形序列的去噪處理，得到不同小波函數(shù)影響下的去噪結(jié)果如表2和3所示。

表2 L15監(jiān)測(cè)點(diǎn)的小波函數(shù)影響統(tǒng)計(jì)

表3 L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)的小波函數(shù)影響統(tǒng)計(jì)

根據(jù)對(duì)兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同位移序列的去噪結(jié)果分析，得出不同小波函數(shù)的去噪效果差異較大，說(shuō)明探討不同小波函數(shù)去噪效果的必要性；同時(shí)，各序列隨小波階次增加的去噪效果規(guī)律均是表現(xiàn)為：隨小波階次的增加，信噪比先增加后減小，說(shuō)明存在最優(yōu)小波函數(shù)，且除L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移序列的最優(yōu)小波函數(shù)為sym7以外，其余序列的最優(yōu)小波函數(shù)均為sym8，具有較好的一致性。另外，為進(jìn)一步分析兩小波系的去噪效果規(guī)律，再以信噪比的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為指標(biāo)，對(duì)兩小波系在不同序列中的去噪效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表4所示。

對(duì)比兩小波系在兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同序列中的去噪效果可知，在信噪比均值方面，sym小波系均大于db小波系，但在信噪比標(biāo)準(zhǔn)差方面，兩小波系各有優(yōu)劣，得出sym小波系較db小波系具有相對(duì)更好的去噪效果，但兩小波系的去噪效果穩(wěn)定性基本相當(dāng)，受去噪序列的影響較大。

表4 不同小波系去噪效果的特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)

因此，確定L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移序列的小波函數(shù)為sym7，其余序列的小波函數(shù)均為sym8。

2.2.2 不同閾值選取方法的去噪效果

在保證其它參數(shù)不變的前提下，再對(duì)不同閾值選取方法的去噪效果進(jìn)行分析，結(jié)果如表5所示。由表5可知，軟閾值的去噪效果均要優(yōu)于硬閾值的去噪效果，這與文獻(xiàn)[12]的研究結(jié)果不同，說(shuō)明不同變形序列的最優(yōu)去噪?yún)?shù)是不同的，驗(yàn)證了本文通過(guò)試算確定最優(yōu)去噪?yún)?shù)的可行性，且確定軟閾值為本次去噪分析的閾值選取方法。

表5 不同閾值選取方法的去噪效果統(tǒng)計(jì)

2.2.3 不同閾值選取標(biāo)準(zhǔn)的去噪效果

類比前述，也對(duì)四種閾值選取標(biāo)準(zhǔn)的去噪效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6所示。由表6可知，不同閾值選取標(biāo)準(zhǔn)的去噪效果確實(shí)存在差異，且在各序列中，均是以啟發(fā)式閾值的信噪比最大，說(shuō)明其去噪效果最優(yōu)，因此，確定啟發(fā)式閾值為本次去噪分析的閾值選取標(biāo)準(zhǔn)。

表6 不同閾值選取標(biāo)準(zhǔn)的去噪效果統(tǒng)計(jì)

2.2.4 不同分解層數(shù)的去噪效果

根據(jù)前文分析，已確定各序列的最佳小波函數(shù)、閾值選取方法和標(biāo)準(zhǔn)，因此，再對(duì)不同分解層數(shù)的去噪效果進(jìn)行研究，結(jié)果如表7所示。由表7可知，各序列的去噪效果隨分解層數(shù)變化的規(guī)律具有較好的一致性，均表現(xiàn)為：隨分解層數(shù)的增加，去噪效果由好變差，說(shuō)明存在最優(yōu)分解層數(shù)，即10層分解時(shí)的去噪效果最優(yōu)。

表7 不同分解層數(shù)的去噪效果統(tǒng)計(jì)

綜合上述，不同去噪?yún)?shù)對(duì)去噪效果的影響均較為明顯，通過(guò)試算確定最優(yōu)去噪?yún)?shù)的方法是可行的，并得出各序列的最優(yōu)去噪?yún)?shù)為：除L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移序列的小波函數(shù)為sym7以外，其余序列的小波函數(shù)均為sym8，且閾值選取方法為軟閾值，閾值選取標(biāo)準(zhǔn)為啟發(fā)式閾值，分解層數(shù)為10層。

2.3 穩(wěn)定性分析

通過(guò)前文的小波去噪處理，剔除了兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同序列中的誤差信息，因此，利用尖點(diǎn)突變理論對(duì)各去噪后序列進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)地表位移變形的穩(wěn)定性，為后期土地復(fù)墾提供依據(jù)。利用matlab擬合工具箱實(shí)現(xiàn)地表位移序列的多項(xiàng)式擬合，得到擬合結(jié)果如表8所示。由擬合結(jié)果可知，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同序列的擬合度均較趨近于1，均方根誤差也相對(duì)不大，說(shuō)明擬合效果較好，為尖點(diǎn)突變分析奠定了基礎(chǔ)。

表8 地表位移序列的擬合結(jié)果

依據(jù)突變理論的基本原理，對(duì)兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同序列的突變參數(shù)及變量進(jìn)行計(jì)算，得：

L15監(jiān)測(cè)點(diǎn)的下沉位移序列：

μ1=-3.732×107；υ1=1.292×1011

則Δ1=3.473×1022>0

L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)的下沉位移序列：

μ2=-5.678×105；υ2=4.544×109

則Δ2=5.56×1020>0

L15監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移序列：

μ3=-9.015×106；υ3=-2.43×1010

則Δ3=1.008×1022>0

L28監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移序列：

μ4=-2.508×106；υ4=1.105×1010

則Δ4=3.17×1021>0

根據(jù)上述計(jì)算，得出兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同序列的突變變量值均大于0，說(shuō)明沉陷區(qū)的地表位移變形處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以進(jìn)行后期的土地復(fù)墾工作。

2.4 土地復(fù)墾措施建議

在利用煤礦資源造福全民的時(shí)候，采煤沉陷也造成了土地資源浪費(fèi)和耕地破壞，加之煤礦開(kāi)采引起地表沉陷是客觀規(guī)律，使得采煤沉陷區(qū)的土地復(fù)墾工作勢(shì)在必行。同時(shí)，當(dāng)利用前文分析沉陷區(qū)地表位移趨于穩(wěn)定時(shí)，即可采取土地復(fù)墾措施。

2.4.1 尾礦庫(kù)的復(fù)懇工程

尾礦庫(kù)的復(fù)墾面積為3.775hm2，要求復(fù)墾率達(dá)100%。在尾礦庫(kù)的復(fù)墾過(guò)程中，結(jié)合自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展情況，進(jìn)行了土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以形成合理得的用地布局。因此，綜合確定尾礦庫(kù)的復(fù)墾工程為：表土剝離、場(chǎng)地平整、客土鋪墊、表土回填，各工程的具體措施如下。

①表土剝離。尾礦庫(kù)在擴(kuò)容前將周圍表土進(jìn)行剝離，剝離厚度為0.3m，并儲(chǔ)存與尾礦庫(kù)東北面一角，采用草簾子覆蓋、編織袋壓擋、土體散播草籽等措施進(jìn)行表土養(yǎng)護(hù)。待尾礦庫(kù)服務(wù)期滿后，將其回覆于擬復(fù)墾的土地上。

②場(chǎng)地平整。用推土機(jī)對(duì)尾礦庫(kù)內(nèi)的土地進(jìn)行平整，平均厚度按0.1m計(jì)，提高地面平整度。

③客土鋪墊工程。尾礦庫(kù)表土回填后，考慮到經(jīng)濟(jì)林栽植對(duì)土層厚度的要求(經(jīng)濟(jì)林土層厚度≥1.5m)，需對(duì)其進(jìn)行客土鋪墊，以滿足喬木生長(zhǎng)需要，需進(jìn)行客土鋪墊面積為3.66hm2，平均再鋪墊客土厚度1.2m，需鋪墊客土43 920 m3，且客土來(lái)源為附件的生態(tài)旅游度假小區(qū)建設(shè)過(guò)程中的棄土，棄土主要為褐土或者黃綿土，距礦尾礦庫(kù)3km。

④表土回填工程。待尾礦庫(kù)服務(wù)期滿后，將先前剝離的0.3m熟土層，均勻攤鋪與平整好的場(chǎng)地內(nèi)，表土回填厚度為0.3m。

2.4.2 復(fù)懇效果監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行土地復(fù)墾以后，應(yīng)對(duì)復(fù)墾區(qū)的復(fù)墾效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，主要包括地表狀況監(jiān)測(cè)、土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)、復(fù)墾植被監(jiān)測(cè)，將各監(jiān)測(cè)的基本特點(diǎn)分述如下：

①地表變形監(jiān)測(cè)。地表變形監(jiān)測(cè)的樣點(diǎn)布置等應(yīng)根據(jù)復(fù)墾區(qū)域的特征及需要進(jìn)行布設(shè)，地表變形線的監(jiān)測(cè)頻率宜為2月/次，地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)頻率宜為半年一次，具體監(jiān)測(cè)歷時(shí)應(yīng)根據(jù)礦區(qū)開(kāi)采特征確定。

②土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)復(fù)墾區(qū)采樣單元的劃分，確定合適的土壤采樣點(diǎn)，且采樣點(diǎn)不宜設(shè)在田邊、溝邊、路邊、肥堆邊及水土流失嚴(yán)重或表層土被破壞處。通過(guò)采集各樣點(diǎn)土壤樣品，并對(duì)其進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)分析，充分掌握復(fù)墾區(qū)的土壤質(zhì)量，且監(jiān)測(cè)頻率宜為半年一次，持續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間宜為3a。

③復(fù)墾植被監(jiān)測(cè)。為調(diào)查分析復(fù)墾前后植被覆蓋度、優(yōu)勢(shì)種群、生物量及種類數(shù)，應(yīng)對(duì)復(fù)墾區(qū)進(jìn)行植被監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)及位置也應(yīng)根據(jù)復(fù)墾區(qū)的條件而定，監(jiān)測(cè)頻率宜為半年一次，監(jiān)測(cè)年限不宜少于25a。

3 結(jié)論

①根據(jù)沉陷區(qū)地表位移的去噪處理可知，小波去噪?yún)?shù)對(duì)去噪效果的影響較大，宜采用試算法確定去噪序列的最優(yōu)去噪?yún)?shù)，以保證去噪結(jié)果的準(zhǔn)確性。

②尖點(diǎn)突變理論能對(duì)沉陷區(qū)的地表變形穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了該方法在沉陷區(qū)變形評(píng)價(jià)中的適用性和可行性，且通過(guò)尖點(diǎn)突變分析，為后期土體復(fù)墾提供了依據(jù)和借鑒，實(shí)用性較強(qiáng)。

③沉陷區(qū)的土地復(fù)墾工作勢(shì)在必行，通過(guò)采用合適的復(fù)墾措施，能有效保證土地資源的利用率，保證煤礦資源造福人民的同時(shí)，也將負(fù)面影響降至最低，值得深入研究。

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SubsidenceAreaStabilityAnalysisandLandReclamationMeasuresProposalBasedonWaveletDenoisingandCuspCatastrophicTheory

Zhao Chengwen1,2

(1.Qinghai Provincial Key Laboratory of Hydrogeology and Geothermal Geology, Xining, Qinghai 810008; 2.Qinghai Provincial Hydrogeological, Engineering Geological and Environment Geological Survey, Xining, Qinghai 810008)

Through coal mining subsidence area surface deformation features analysis, put forward a stability assessment method based on wavelet denoising and cusp catastrophic theory. At first, using wavelet denoising carried out denoising for surface displacement sequence, and compared denoising effects from different denoising parameters, obtained optimal denoising result of each deformation sequence. Then, using cusp catastrophic theory stability assessment for sequences after denoising judged subsidence area surface deformation stability. Finally, carried out study on subsidence area land reclamation issue, put forward corresponding measures. Through case study examination, find out the differentiation in different deformation sequence optimal denoising parameters, through tried-and true to determine optimal parameters are feasible and effective. Meanwhile, cusp catastrophic theory can carry out effective assessment for subsidence area surface stability with advantages of simple operation and strong practicability; the assessed results have provided the basis for subsidence area land reclamation works.

coal mining subsidence area; wavelet denoising; cusp catastrophic theory; stability analysis; land reclamation

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.11.14

1674-1803(2017)11-0071-06

A

趙成文(1982—)，男，在職研究生，土地管理工程師，主要研究方向：礦山、公路、鐵路、水庫(kù)土地復(fù)墾； 土地整理、礦山恢復(fù)治理。

2017-06-20

孫常長(zhǎng)

《中國(guó)煤炭地質(zhì)》雜志插圖要求

本刊現(xiàn)為銅版彩印，為保證刊物質(zhì)量，規(guī)范論文插圖，美化版面，現(xiàn)就《中國(guó)煤炭地質(zhì)》期刊插圖要求如下：

1.文中插圖需單獨(dú)提供電子版，文件格式可為eps、AI、cdr、PSD等，一圖一文件，并以第一作者命名，如“李明圖1、李明圖2……”。

2.圖形尺寸應(yīng)滿足完整表達(dá)文中內(nèi)容的需要，寬度以11～16 cm(排通欄)或<8 cm(排半欄)兩種為宜，并標(biāo)出完整的中、英文圖名和圖注。圖中的中文字體用宋體、英文用Times New Roman，字號(hào)為6號(hào)(11磅)。

3.線條圖的分辨率應(yīng)不小于600 dpi，線條寬度0.1～0.176mm(0.3～0.5 pt)，彩色圖件分辨率應(yīng)達(dá)到300 dpi以上。

4.插圖要素齊全，如圖序、圖題、標(biāo)目、標(biāo)值、圖注、量與單位、圖例等。其中標(biāo)目是說(shuō)明坐標(biāo)物理意義的必要項(xiàng)目，由物理量名稱(或物理量名稱符號(hào))和相應(yīng)的單位組成。采用量與單位比值的形式，即“量名稱或量符號(hào)/單位”，比如“p/MPa”，或“壓力/MPa”(百分號(hào)“%”也可按單位處理，如“完成比例/%”)。

5. 對(duì)于2條以上曲線具有同一參變量時(shí)，可以將這些曲線描繪在同一幅函數(shù)圖上。即共用一個(gè)橫坐標(biāo)軸，左右兩條縱坐標(biāo)軸，兩個(gè)縱坐標(biāo)軸的標(biāo)目和標(biāo)值分別標(biāo)注。