空隙介质水动力弥散尺度效应的分形特征及弥散度…

通过对空隙介质中水动力弥散尺度效应近期研究成果的总结和分析，阐述了不同尺度下空隙介质的空间非均质的自相似性，提出了水动力弥散的尺度效应在统计意义上具有形特征，按计算方法与岩性特征及计算模型维数的不同，对世界范围内所收集到的百余个纵向弥散度数据求出了尺度效应的分维数并进行了分析与讨论，为地下水污染模型研究提供了一种参数的初步估计方法。     

多孔介质水动力弥散尺度效应研究：现状与展望

随着工农业生产的发展,工业“三废”大量排放、农药和化肥大面积施用、核能利用带来核废料日益增多、人口增长和都市化带来的垃圾、污水不断增加,这些污染物向地下入渗,使地下水水质遭受严重的污染或面临污染的威胁。另一方面,由于不合理开采和过量抽取地下水资源,改变了水力状态,加速了地下水污染的进程;不科学的灌溉方式引起土壤大面积的盐碱化。这些问题的日趋严重,已引起人们的高度重视。地下水污染和土壤盐碱化实质上是可溶性污染物     

井内混合效应对弥散尺度依赖性影响的实验研究

弥散度是刻画孔隙介质中溶质运移和扩散的重要参数,对于污染物的预测和修复至关重要,但野外示踪试验往往会选择忽略真实存在的井内混合效应。通过室内砂槽实验方法,模拟具有水平分层结构的含水层,该含水层主要由3种介质充填而成。采用埋藏传感器和井中布设传感器2种监测方式,对比在有/无混合效应情况下,穿透曲线的形态差异,进而探究井内混合效应对弥散尺度依赖性的影响情况。实验结果表明,井内混合效应会使穿透曲线呈现阶梯式增长,并伴有显著的拖尾现象;当使用对流弥散方程进行计算时,混合效应会导致弥散度被高估;观测到的弥散度与真实弥散度的差异会随着注入井和观测井间距离的增加而增大;此外,2种观测方式（埋藏/井内）均能发现弥散的尺度依赖性,且井内混合效应显著增强了弥散尺度效应,该实验结果可为污染物运移的评价和预测提供参考。     

弥散系数在非均质多相岩层中的尺度效应

根据渗透系数在多相岩层中的协方差函数,文中首先推导了用以描述溶质在三维模型中运移特征的宏观弥散系数方程,然后导出了纵向弥散系数用来表达该参数的尺度效应。利用一个例子,讨论了宏观弥散随时间的变化趋势,以及同一岩相内转移项和越相转移项对弥散的相对贡献。灵敏度分析指出纵向弥散系数是与岩相平均长度正相关,也与不同岩相的渗透系数的差值正相关,其取值随渗透系数的总方差的增加而增大。     

弥散尺度效应的试验研究进展及展望

水动力弥散尺度效应问题是地下水中污染物运移研究的重要内容,针对国内外的弥散尺度效应研究,分别从室内和野外两个方面对弥散尺度效应试验研究进行综述。统计了室内试验各影响因素产生弥散尺度效应所占的比例,并根据表格数据分析造成弥散尺度效应的原因。最后,提出弥散尺度效应的试验研究展望:(1)验证弥散尺度效应的存在性;(2)研究弥散尺度效应的产生机理;(3)弥散尺度效应的定量化研究。     

多尺度多孔介质有效气体输运参数的分形特征

非常规油气资源的孔隙结构及其连通性非常复杂,其孔隙尺度从毫米到纳米跨越多个量级.多孔介质中气体的输运过程不仅依赖于介质的多尺度微观结构特征,还依赖于气体的相关属性.气体在多尺度多孔介质中的输运过程包括无滑流、滑脱流和过渡流,涉及分子扩散和努森扩散等多种机制,因此很难用唯一的连续介质理论来描述气体的输运特征.大量的数据表明真实多孔介质中的内部孔隙具有分形标度特征,因此采用分形几何表征多尺度多孔介质的孔隙结构,引入孔隙分形维数和迂曲度分形维数定量表征多孔介质的微结构和弯曲流道,建立多尺度多孔介质气体输运过程的细观模型;推导了多尺度多孔介质中气体的有效渗透率和有效扩散系数,并讨论了多尺度多孔介质微结构参数和气体属性对于气体等效输运特性的定量影响.该研究不仅可以丰富渗流理论,且有利于深入理解非常规油气藏的产出机制.      

地下水水动力弥散问题中弥散度的单孔确定方法研究

本文提出了利用单孔进行弥散实验,确定地下水含水层弥散度的新方法,给出了数学模型、求解过程及方法。提出了用计算机自动处理求得最佳参数的直线回归法与非线性迭代法相结合的方法。不但进行了理论上的详细推导,而且通过实例进行了验证,结果很好。本文提出的方法原理通俗易懂,计算过程简单,易于实行,成本低,具有重要实际意义。     

渭河河漫滩宏观弥散度计算

宏观弥散度的确定对地下水溶质运移至关重要。利用竖管法野外现场测定900个点的垂向饱和渗透系数Kv值,然后进行统计分布检验,运用地质统计学中负指数模型在有块金效应影响的条件下拟合出ln Kv的空间相关尺度λ值,进而利用λ与宏观弥散度关系式求解渭河漫滩非饱和带的宏观弥散度。结果表明,研究区整体Kv平均值为0.012cm/s,方差为1.33,表明Kv空间差异性较大;垂向渗透系数基本服从对数正态分布规律,满足宏观弥散度计算条件;估算整体纵向宏观弥散度为21.27m,各排计算结果约2.11~4.65m。     

含水层中弥散系数的尺度效应

为确定研究区含水层的弥散系数,进一步开展咸水体运移的数值模拟,根据研究区的地质背景和水文地质条件,针对含水层中咸水体分布格局设计并开展了示踪试验。利用试验获得的数据初步分析了咸水体垂向和横向运移特征,提出了依赖于单尺度示踪试验结果推求多尺度下弥散系数的内推-外延法,据此计算了试验尺度上的弥散系数。示踪试验结果直观地反映了咸水体对抽水井中氯离子质量浓度的影响,确定了试验尺度上的横向弥散度为7.42 m,垂向弥散度为41.4 m。基于弥散方程的解析解,采用半程拟合的方法进行尺度效应的分析,确立了横向及垂向弥散度与试验尺度关系分别为y=0.007 5·e^{0.129 3x}和y=0.102 9e^{0.049 2x}。根据上述定量关系可进行同类地区相似条件下的弥散系数计算和尺度效应分析,从而为进一步开展咸淡水交互地带水盐运移的模拟和预测提供参数基础。     

分形介质与分形地层

由于地层的二元特征,对地层和地下介质有两种不同的认识倾向,即旋回性(准周期性)和随机性。实际的地下介质物性参数的变化以及地层的分布在一般意义上更具有分形和多重分形的特征,而准周期性和随机性只是其中的两种特别情况。与之类似,地层的过渡也不应该是简单的阶梯函数,而应该是由更具有一般意义的启动函数来描述。通过分析一套实际的多重分形碳酸盐岩沉积层序并对其可能指示的古环境和古海平面的变化进行了初步探讨。     

分形几何理论在地震活动性研究中的应用

在地震活动性区划、构造活动性区划及稳定性区划中分别应用了模糊学评判及分形几何评判。两种方法相比较，分形几何理论方法统计数据少，计算简便，而且不受人为经验的影响（如模糊数学方法中的专家打分，因子评判矩阵的确定），因此也更准确。本文在项目研究的基础上，简要地介绍了分形几何理论在地震活动性研究中的运用，以及其在广西沿海地区及邻区地震活动性、地震带的分段及潜在震源区的划分方面运用成果。     

地质统计学与分形理论的某些结合应用

概述了早期的结合应用有分维的计算、地质曲面模拟;近期的有空间估值、储层非均质性模拟、构造人工中间测线、分形谱及其参数等方面的结合应用。     

储层非均匀性的分形表征技术

系统总结了国外近年来利用分形理论定量表征储层非均匀性方面的进展情况。指出分形理论是储层表征的有力工具,解决了复杂储层定量描述的难题,使储集性预测更可靠更准确。储层具有分形性质,有助于定量地将地质模型与数学模型有机结合起来,对油田开发具有重大意义。     

吉林省蛟河橄榄石宝石矿床地质特征及成矿条件研究

吉林省蛟河橄榄石宝石矿床是我国少数几个重要的有色宝石矿床之一。该矿床主要受新生代NE向敦密断裂带以及次级NW向超壳断裂控制，是第三纪船底山期火山喷发的产物。矿石主要为橄榄岩包体。地幔深处的富粗晶橄榄岩，超壳深断裂带，岩浆的快速上升构成了成矿的基本条件。     

碎屑岩储层渗透率分布分维计算及其意义

碎屑岩储层渗透率分布非均性是直接影响油气开采效果的客观因素。笔者认为储层渗透率分布具有分形特征，其分维值介于２与３之间，实例研究表明，分维能描述透率分布的非均匀性，其值随非均匀程度增加而增加。分维还能反映沉积能量分布和成岩作用对渗透率分布的影响。分维将是一个研究碎屑岩层渗透率分布的数学和成因特征的重要参数。研究分维与石油工程参数的关系具有现实意义。     

胶东地区未发现金矿床资源总量的分形估计

随着分形理论的产生和发展及人们对矿产资源分布特征认识的深化,应用分形方法估计未发现的矿产资源总量便应用而生。基于矿产资源分形分布日益被揭示的事实,分形估计的结果具有较高的可靠性。利用分形方法对胶东地区未发现金矿床的资源总量进行了估计。     

四川盆地油气田空间分布的分形特征

本文运用分形理论对四川盆地油气田的空间分布特征了进研究。结果表明，油气田的空间分布可以统计地认为具有自相似性，分形几何学可以描述油气田的分布规律，应用盒维数方法计算了油气田空间分布的分维值，对不同区块的分维特征进行了比较，探讨了分维值的物理意义。实际资料计算结果显示，盒子数目与尺度有很好的相关性，其相关值均达０．９９以上。     

古生物功能形态分形几何——以菊石缝合线为例

古生物功能形态与进化图谱具有分形特征，以菊石为例，应用分形几何学的观点对菊石缝合线的形态进行了定量描述，菊石缝合线具有分形结构，可以计算出分形维数，菊石缝合线在进化过程中其复杂性加剧，分形维数也相应加大，反映古生物为了对外部环境主动适应、扩大生存空间而改变自身功能的形态，揭示出生物系统表观的无序性和内在的规律性，以及古生物体内部各层次之间相互关系，古生物形态结构的分形给维数可作为定量研究古生物分类     

地学数据的分形插值与成图

本文将分形几何学的思想和方法引进对地学数据的插值处理与计算机成图的研究中，建立了适合于具有随机形特征的地学数据的“局部分数布朗场”数学模型，在讨论和分析了Ｖｏｓｓ提出的“逐次随机添加”与Ｂａｒｎｓｌｅｙ提出的“分形插值函数”这两种可用于分形插值法，并将它们应用到对地貌，化探，物探等地学数据进行插值，网格化和计算机成图上。