指數平滑法在稀土礦邊坡位移預測中的應用

張永勝

摘 要：邊坡表面位移是滑坡研究的常用物理量，國內外相關研究多以位移—時間特征曲線為基礎，采用滑坡后驗的手段開展滑坡研究。指數平滑法能夠對具有趨勢變化的表面位移進行較好的預測，計算過程簡單，而且能夠降低不穩定因素對監測數據的影響。

關鍵詞：稀土礦；指數平滑法；邊坡位移；預測

1 滑坡預測研究現狀

滑坡預測預報是滑坡學中最重要的內容之一，從20世紀60年代末期開始被人們所關注，已經成為邊坡研究中的熱門課題之一[1]。20世紀60至70年代，滑坡以現象預報及經驗預報為主，學者們總結并利用滑坡的某些變形破壞規律和失穩前的宏觀征兆，對坡體的穩定性進行判斷[2]。該階段以日本學者齋騰的蠕變破壞三階段理論最具代表性。

20世紀80年代，國內外很多研究者引入較多數學方法和理論模型，用來擬合邊坡變形的位移—時間關系曲線，并根據他們所建立的預測預報模型進行外推預測預報研究[3]。這一時期具有代表性的研究者有王思敬、陳道東、崔政權、日本學者福囿等等。他們主要以預報方法的探討為主，而對與觀測數據的分析研究、采集數據的處理加工、預報時序資料的選擇與剔除、信號中干擾信息的剔除與分解及有用信息的增強放大等問題的認識還不夠深入 [4]。

20世紀90年代人們逐漸認識到滑坡的位移—時間曲線的擬合外推預測預報方法常常只能對近期發生的滑坡破壞做出有限的趨勢預測[5]。在多因素共同作用，尤其是對于非線性因素的影響，要準確、可靠地進行滑坡的長期預測預報是相當困難的[6]。因此，學者們逐步提出了跟蹤預報的思想。此時，提出并發展了模糊數學、分形理論、災變理論、專家系統、神經網絡、控制論、3S技術等預測預報方法，并通常是多種方法并用，進行滑坡預測預報。具有代表性的預測預報理論有秦四清（1993）的滑坡孕育非線性動力學模型研究，黃潤秋（1997）的邊坡蠕動變形破壞理論模型，殷坤龍（2005）的基于WEBGIS地質災害實時預報預警模型[7]。

在滑坡預測階段有多種方法和理論，但都有各自的優缺點。指數平滑法是應用較多的一種，其優點在于計算過程比較簡單，進行預測時能夠對邊坡位移作出迅速的反應[8]。

2 三次指數平滑法建模

適用于非線性統計的指數平滑法，其預測值是測量值與隨機變動共同作用的結果，進行預測時首先賦予最新的觀測值適當的權重，使預測結果更符合真實值[9]。由于其消除了歷史數據中的極大值或極小值，因此對邊坡位移進行預測的同時也減少了監測數據的隨機因素的影響。

3 實 例

贛南稀土礦開采廣泛采用原地浸礦方法，將稀土離子浸礦液注入山體浸出回采，過程中使得山體處于飽水狀態，邊坡穩定性下降，滑坡風險增加。在某稀土礦邊坡滑坡監測系統中，設置了六個坡體表面位移監測點，用于礦山坡體的健康監測。

以滑坡監測系統的⑥號測點表面位移監測數據為例，進行指數平滑法預測分析，取時間區間為2014年2月3日到2014年3月23日，以周為單位共有9組數據，在此基礎上對第10周的邊坡位移進行預測。驗算表明平滑系數時方差最小，預測結果如表1。

由表中數據可知，預測誤差最大為0.08%，預測結果較為理想。在預測周期方面可以選擇日、周或月等不同的單位，因此，指數平滑法能夠對邊坡表面位移進行中短期的預報，當發現預測結果出現異常時，應加強觀測，必要時要求礦山降低開采力度。

4 結 論

監測結果分析表明，對于稀土礦邊坡表面位移預測，適用于中短期預測的指數平滑法具有較好的預測效果，能夠為邊坡預測研究提供理論和實際參考。同時，指數平滑指數法能夠降低各種不穩定因素對監測數據的影響，使監測數據更加精確。

參考文獻

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