一种岩土自修复程度的评价方法与流程

1.本发明涉及煤炭绿色开采、环境保护、采动影响评价领域，具体涉及一种岩土自修复程度的评价方法。


背景技术：

2.煤炭资源在我国能源结构中占主导地位，且储量丰富。煤炭的开采造成岩层破坏，甚至影响地表生态环境。开采带来的岩层移动破坏，在岩层扰动再平衡的过程中，岩层会产生一定程度的自修复。目前对岩土自修复的评价研究和技术模型还未见相关报道，为科学合理地治理采动影响区生态环境，减少矿区治理成本，开展采动影响区岩土自修复程度评价是一亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种岩土自修复程度的评价方法。所述方法通过收集地表植被覆盖情况，结合工作面生产资料、地质资料等信息，借助模糊数学方法，评价采动影响区岩土自修复程度，为改善矿区生态环境奠定基础。
4.本发明的第一方面提供了一种岩土自修复程度的评价方法，所述方法包括采用模糊数学法评价岩土自修复程度。
5.根据本发明的一些实施方式，所述方法包括以下步骤：
6.s1，建立评价指标因素集u＝{u1，u2，u3，
…
um}，ui(i＝1，2，3，
…
m)代表每个评价指标因素；
7.s2，建立评价集，所述评价集包括评价对象集，
8.其中，评价对象集c＝{c1，c2，c3，
…cn
}，ck(k＝1，2，3，
…
n)代表每个评价指标因素的评价级别；
9.s3，确定s1中评价指标因素的权重集w＝{w1，w2，w3，
…
wm}，wi(i＝1，2，3，
…
m)代表每个评价指标因素的权重；
10.s4，建立隶属度函数，确定评价指标因素ui对所述评价级别ck的隶属度，得到模糊评判矩阵r
ik
；
11.s5，进行评价矩阵a和模糊评判矩阵r
ik
的合成，得到评价结果。
12.根据本发明的一些实施方式，所述评价矩阵为权重集w或不同评价指标因素集w的归一化权重集v优选根据评价法或专家打分法获得的不同评价指标因素集w的归一化权重集v＝{v1，v2，v3，
…vm
}，vi(i＝1，2，3，
…
m)代表每个评价指标因素的权重的归一化值。
13.根据本发明的一些实施方式，针对具体的评价选择时，应根据所有影响因素对各个因素的隶属度综合评价。
14.根据本发明的一些实施方式，所述s5的评价结果为b＝a
·rik
＝{b1，b2，b3，
…bn
}，b1，b2，b3，
…bn
表示评价结果，根据所述评价结果评价岩土自修复程度，优选取b中最大值作为评价结果评价岩土自修复程度。
15.根据本发明的一些实施方式，根据b中最大值对应的岩土自修复程度等级即可评价最后的岩土自修复程度，对矿区土地复垦提供一定的指导。
16.根据本发明的一些实施方式，所述岩土自修复程度等级划分如下：
17.表1
[0018][0019]
根据本发明的一些实施方式，所述评价指标因素包括地质因素、工作面因素和地表生态因素。
[0020]
根据本发明的一些实施方式，所述地质因素包括煤层倾角u1、煤层数u2、是否存在断层u3和含水层埋深u4。
[0021]
根据本发明的一些实施方式，所述工作面因素包括采厚u5、推进速度u6、工作面长度u7、重复采动次数u8和顶板管理方法u9。
[0022]
根据本发明的一些实施方式，所述地表生态因素包括植被覆盖率u
10
、地表水u
11
、地形坡度u
12
和地形坡向u
13
。
[0023]
根据本发明的一些实施方式，权重选择直接影响最终的评价结果，由于各个评价指标对于岩土自修复程度评价模型的重要程度不同。为反映各指标的重要程度，对各因素赋予不同的权重值wi。
[0024]
根据本发明的一些实施方式，所述wi为第i个因素的加权值，其中
[0025]
根据本发明的一些实施方式，根据经验公式确定各影响因素的权重值，优选地所述wi＝第i项指标实测值/i项指标平均值。
[0026]
根据本发明的一些实施方式，确定隶属函数是进行模糊评价的关键，建立隶属度函数的方法包括加权法、模糊统计法、专家打分法、差值法及标准函数法等，本发明采用专家打分法及标准函数法中的中间型建立隶属度函数。
[0027]
根据本发明的一些实施方式，所述隶属度函数为：
[0028]
r＝(a-a0)/(a
1-a0)或(a
1-a)/(a
1-a0)
[0029]
其中a0＜a＜a1，a为实际测试值，a0和a1为c集中与a值相邻的两个评价级别所对应的值。
[0030]
根据本发明的一些实施方式，当a为可以量化的评价指标因素时，a为所述因素对
应的理论值。
[0031]
根据本发明的一些实施方式，当a为不可量化的评价指标因素时，采用专家打分原理赋予其相应的数值。
[0032]
根据本发明的一些实施方式，r
ik
的数值介于0-1之间。
[0033]
在本发明的一些优势实施方式中，所述岩土自修复程度的评价方法包括以下具体步骤：
[0034]
(1)建立评价指标因素集u＝{u1，u2，u3，
…u13
}，其中u
1-u
13
为下表2中的各因素；
[0035]
表2评价指标因素集
[0036][0037]
(2)建立评价集，所述评价集包括评价对象集，
[0038]
其中，评价对象集c＝{c1，c2，c3，
…c13
}，ck(k＝1，2，3，
…
13)代表每个评价指标因素的评价级别。
[0039]
(3)确定(1)中评价指标因素的权重集w＝{w1，w2，w3，
…w13
}，wi(i＝1，2，3，
…
13)代表每个评价指标因素的权重；所述wi＝第i项指标实测值/i项指标平均值。
[0040]
(4)设因素集第i个元素ui(i＝1，2，3，
…
，13)对评价对象ck(k＝1，2，3，
…
，n)进行评价，对评价对象集中第k个元素ck的隶属度为r
ik
，因而定义ui到ck的一个模糊映射r(ui)为：
[0041]
r(ui)＝(r
i1
，r
i2
，r
i3
，
…
，r
ik
)(k＝1，2，3，
…
，n)，
[0042]
其中：
[0043]
r＝(a-a0)/(a
1-a0)或(a
1-a)/(a
1-a0)
[0044]
其中a0＜a＜a1，a为实际测试值，a0和a1为c集中与a值相邻的两个评价级别所对应的值。
[0045]rik
∈[0，1]，表示指标因素ui在抉择ck上的可能性程度，r＝(rij)i
×
k是13
×
n模糊矩阵，(u，c，r)构成模糊评判空间。
[0046]
(5)进行评价矩阵a和模糊评判矩阵r
ik
的合成，得到评价结果。
[0047]
(6)根据所有影响因素对各个因素的隶属度综合评价，评价结果为b＝a
·rik
＝
{b1，b2，b3，
…bn
}，b1，b2，b3，
…bn
表示评价结果，根据所述评价结果评价岩土自修复程度，优选取b中最大值作为评价结果评价岩土自修复程度。
[0048]
本发明的第二方面提供了第一方面所述的方法在煤炭采动区的岩土自修复程度评价中的应用。
[0049]
本发明建立的基于模糊数学方法的采动影响区岩土自修复程度的评价方法，可以实现数据的充分利用，为矿区生态环境修复，实现矿区生态和谐发展提供一定的技术支持。
具体实施方式
[0050]
基于本发明建立的基于模糊数学方法的采动影响区岩土自修复程度评价方法，对三个一级指标，13个二级指标进行评价。并求和即可得到最终的评价体系。
[0051]
实施例1
[0052]
评价等级标准含量及实际监测结果见表3。
[0053]
表3岩土自修复程度标准
[0054][0055][0056]
(1)计算隶属度确定岩土自修复程度分级界限
[0057]
以植被盖度为例,监测结果为x＝48,其相邻两级标准为x0＝45(ⅲ级)，x1＝75(ⅳ级)。
[0058]
对ⅲ级隶属度：
[0059][0060]
对ⅳ级隶属度:
[0061][0062]
所以，根据计算结果，植被盖度有10％的可能划为ⅲ类，有90％的可能划为ⅳ类，ⅰ类、ⅱ类、
ⅴ
类隶属度为零。同理分别计算出其他指标对应的隶属度并组成模糊矩阵r。
[0063][0064]
(2)计算权重
[0065]
以植被盖度为例，计算各指标等级的算术平均值：
[0066][0067]
指标权重:
[0068][0069]
归一化权重
[0070][0071]
各指标归一化权重
[0072]
表4各指标归一化权重
[0073]
指标代码指标平均值(s)权重(w)归一化(v)u1500.9400.101u231.0000.108u330.4670.050u472.60.9230.099u560.4670.050u619.20.1350.015u72100.4050.044u830.4330.047u930.6000.065u10500.9600.103u1130.8000.086u12301.2670.136u131680.1790.019
[0074]
根据归一化权重，组成行列式，即：
[0075][0076]
(3)模糊矩阵复合运算及评价结果
[0077]
将行列式a和矩阵r进行复合运算：
[0078]
p＝a*r＝(0.266 0.218 0.225 0.291 0.000)
[0079]
p中最大值为0.291，在评级集中ⅳ等级位置，所以岩土自修复程度较差。
[0080]
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。