耗散结构理论与地理系统论

本文运用耗散结构理论的基本观点论述了地理系统作为耗散结构系统具有四个重要特性:即地理系统是一个开放系统,非平衡系统,系统内各要素间存在复杂的非线性相互作用的系统,动态涨落系统。其研究的最终目的在于使地理系统执行特定的社会经济功能。     

长江下游河道演变图谱研究

应用遥感、地理信息系统和计算机制图技术,通过对长江下游河床及江岸形态、结构、组成物质及其时空变化的分析和识别,建立近五十年长江河道演变图谱。在此基础上研究长江 下游河道演变规律,预测河势发展趋势,评价江岸的稳定性,为长江治理、防洪以及岸线资源合理开发利用提供科学依据。     

长江下游河道演变图谱研究

应用遥感、地理信息系统和计算机制图技术,通过对长江下游河床及江岸形态、结构、组成物质及其时空变化的分析和识别,建立近五十年来长江河道演变图谱。在此基础上研究长江下游河道演变规律,预测河势发展趋势,评价江岸的稳定性,为长江治理、防洪以及岸线资源合理开发利用提供科学依据。     

拒马河下游河道变迁与地貌演变

拒马河出山口之后,在晚更新世玉木盛冰期时全部流在北拒马河范围内,河道南、北摆动,建造了洪积扇。全新世时,主要流经南拒马河,但在洪水时,大部分洪水仍流经北拒马河,河道刷深并反复摆动,又在洪积扇体内建造了冲积扇。南、北两拒马河河道并存,洪积扇体中镶嵌着冲积扇,是华北平原比较奇特的地貌景观。     

沙坡头人工植被系统的建立与耗散结构

本文应用"耗散结构"理论探讨了沙坡头人工植被系统建立的动力学及时间结构、空间结构的有序性。沙坡头人工植被系统的建立过程是生命进化的一个宏观动力学体系。沙面土壤结皮的出现和长程地维持是固沙的核心。该体系反映的沙漠从混沌、对称的世界走向有序、稳定世界的相变点为沙漠固定问题的研究打开了通道。把"耗散结构"理论引入沙漠学领域,阐明了沙坡头人工植被系统建立与发展的原因、机制和空间模型。     

基于历史地图与遥感影像的近百年来长江荆江段河道演变

基于实测的军事地形图和Landsat遥感影像,重建了20世纪30年代至2015年的近百年长江荆江段河道演变空间数据集,并以此为基础使用计盒维数法在ArcGIS 10.2平台上测算得出河道分形维数近百年来的变化过程。研究表明：荆江河道具有明显的分形特征,河道分维数值在1.074 7~1.049 1之间变动,平均值为1.061 3。近百年来荆江河道演变可以划分为2个阶段：20世纪30~50年代和1976~2015年,其分维均值分别为1.074 3和1.052 6。近百年来荆江河道处于逐渐趋于稳定的过程中。各时间断面下荆江的分维值都高于上荆江,下荆江的河流复杂程度大于上荆江,且荆江河道分维的变化主要取决于下荆江。近百年来荆江河道分维下降的原因主要是1949年后荆江河道大规模治理和人工截弯取直。     

基于耗散结构理论的城市旅游发展研究

城市旅游发展是由人参与的耗散结构自组织过程,探求城市旅游自组织规律并以其为指导是城市旅游再发展的根本要求。24个旅游中心城市实证分析揭示出:1)目前我国已形成功能型、资源型、口岸型、沿海型4类旅游城市;2)城市旅游发展整体上经历了前增速期、增速期、后增速期,各时期城市旅游发展存在一定的弹性;3)整体上特定区域内城市旅游发展日趋协同,以区域为单元的旅游发展格局正在形成;4)今后一段时期内功能型、资源型城市将成为城市旅游发展的主导力量,长三角、环渤海、中西部城市旅游发展较快;5)城市旅游发展在各方面的表现并不一致,需要统筹考虑发展结构与目标体系。     

长江中游马口-田家镇河段40年来河道演变

Quantitative analysis was performed on the filling-scouring process for the river reach within Makou and Tianjiazhen, the middle Yangtze River with the help of GIS and DEM techniques. The research results indicate that the river reach between Makou and Tianjiazhen was dominated by the scouring process, and the magnitude of scouring is increasing over time. The intensity of scouring process is more in the deep and narrower river reach than shallower and wider ones. The river reach in the Makou and Tianjiazhen river knot is in fre-quent scouring and filling process, however the river reach upper to the Makou and lower to the Tianjiazhen river knot is in moderate scouring and filling process. The river reach just upstream or downstream to the river knot (e.g. Makou and Tianjiazhen river knot in this research) is dominated by filling process and the river reach in the river knot is dominated by the scouring process. Research results indicate no changes in the boundary of the river but the scouring and the filling magnitude in specific river channel is strong. The filling and the scouring process of the study river reach is greatly impacted by the sediments and water from the upstream of the study river reach. The construction of the Three Gorges Dam just upstream to Yichang will cause further decrease of the release of the sediment load to the middle and the lower Yangtze River basin, which will further intensify the scouring process of the river channel in the study river reach.     

流域地貌系统的侵蚀演化与耗散结构

通过耗散结构的方法和概念,建立了流域地貌系统中熵产生和超熵产生的表达式。以此分析了流域系统的动力学机制,以黄土高原丘陵沟壑区为例,建立了流域地貌系统的侵蚀演化模型。定量描述了黄土高原丘陵沟壑区流域系统的侵蚀旋回,确定了流域的发育阶段。分析了流域系统侵蚀状况的空间不均匀性。     

基于耗散结构理论的千岛湖旅游地演化过程及机制

从耗散结构理论的视角,认为千岛湖旅游地是以外部自然与社会经济环境为支撑,以吸引物子系统、设施子系统、服务子系统和支持子系统为基础的旅游地耗散结构系统(TDSS)。分析了其演化过程,认为从1959 年新安江水库建成到1981 年“富春江-新安江”被确定为国家首批重点风景名胜区,千岛湖旅游系统处于萌芽状态,各子系统尚未完善成形;1982 年至1994 年为系统形成期,各子系统发展逐渐完善,旅游系统整体效应开始初步显现;从1995 年起,千岛湖旅游地系统进入发展期,各子系统基本上发育成熟完善,子系统之间相互作用明显,系统的整体效应显著;2000 年以后,千岛湖旅游地系统处于优化发展状态,各子系统之间进一步协调发展,旅游系统整体效应大大增强,并推动了旅游地的转型发展。探讨了其演化机制,认为旅游地系统演化的本质是耗散结构的负熵输入过程,系统要素的非线性作用是其演化动力,并通过基于外部环境和政府主导的中心控制的系统他组织与基于供给与需求、人地关系、区域协调以及利益主体平衡四类非线性作用的系统自组织而实现。     

耗散结构理论在我国北方农牧交错带人地系统分析中的应用

在分析了耗散结构形成的条件基础上,首先对我国北方农牧交错带人地系统进行了状态识别,指出:北方农牧交错带的大部分人地系统处于低序的耗散结构状态,有些地区的人地系统已退化到近平衡态线性区;沙漠化的成因是系统封闭和自组织混乱;点状治理有其自身的局限性;沙漠化的逆转也应遵循系统演化的分支理论。最后,指出我国北方农牧交错带的人地系统具有脆弱性、低耗散性和功能性的特点。     

东平水道上段30年来河道演变研究

利用地理信息系统(GIS)与数字高程模型(DEM)技术,定量分析了30年来东平水道上段河道演变过程,结果表明:河道总体有冲刷的趋势,其中1977-1990年冲刷量为660X104m3,平均冲刷速率为50×104m3/a:1990-1999年冲刷量为0025x108 m3,平均冲刷速率为270x104 m3/a:20世纪90年代变化强度大于80年代.东平水道上段河床下切幅度不一,沿程下切幅度先增大后减小再增大;深泓线在河口到三水区段从河道右岸向左岸偏转,从三水区到紫洞段,深泓线位置较为稳定.河床地形的剧烈变化引起了河道水动力的变化,如水位大幅下降,水位流量曲线变化,思贤滘分流比变化等.大规模无序挖沙和航道整治是引起东平水道上段河道演变的主要原因.     

论耗散结构对土地综合体稳定性研究的作用

分析了系统动力方程地理系统动态模型和耗散结构理论自然地理系统模型的优缺点,指出系统的稳定性研究是土地综合体和土地资源研究的重要内容。     

近2000年来内蒙后套平原黄河河道演变

通过遥感影像、地貌沉积、历史文献与地图等相关资料分析集成研究,将后套平原分为西部冲积扇平原,东部是泛滥冲积平原,并详细探讨了近2000年来本区黄河河道的演变。公元前2世纪时,后套西部平原南 (上) 冲积扇停止发育, 北(下) 冲积扇河道发育,黄河主河道的位置与现代不同,它偏于泛滥平原北部的阴山山前东流;公元6世纪后套平原西部北 冲积扇上黄河河道向东移,在东部泛滥平原上黄河明显地分为南北两汊,而黄河主流仍位于河套平原北部山前;18世纪早期至末期,黄河主河道从河套平原的北部山前南移至平原南部;19世纪中叶‘北河’淤塞,现代黄河形成。     

北屯绿洲生态系统耗散特性分析

 利用耗散结构理论,对新疆北屯绿洲生态系统的结构和功能进行了分析。在绿洲发展演化过程中,绿洲与荒漠形成既相互矛盾又协调共生的非线性变幻局势,人为活动已成为绿洲涨落的主要原因。利用能值分析方法探讨了北屯绿洲农业生态系统的能量耗散过程,结果显示:北屯绿洲农业生态系统投入的太阳能值总值为9.70×1019 sej,而输出的太阳能值总值为6.56×1020 sej,输出高于投入,是一个能值输出型的生态系统。需要人为输入能量,引入物质、知识、技术等负熵,增加系统信息量。最后,提出积极引入负熵流的负反馈策略,使人的主观行为与环境质量、生物生产力水平相统一,构建合理的绿洲生态农业结构,达到生物与环境相协调,发挥生物共生互利优势原则,最终实现绿洲生态、环境、经济的可持续发展。     

用耗散结构理论指导中国地理教学

现代教育科学研究认为，人脑系统是一个耗散结构，研究耗散结构理论并运用于人脑的认识过程，将给现代地理教学及教改带来勃勃生机。     

基于耗散理论的城市边缘区土地利用的弹性管理研究

城市边缘区是城市郊区化和乡村城市化的结合交会区域,其时空特征表现出十分复杂和不稳定的特征。本文把城市边缘区看作一个可弹性管理的耗散结构,依据耗散结构理论中的熵变模型,剖析了城市边缘区土地利用的弹性管理方法,利用实例论述了城市边缘区的弹性确立方法,并基于熵的视角提出了实现弹性管理的策略。     

长江中游马口-田家镇河段40 年来河道演变

运用地理信息系统(GIS) 与数字高程模型(DEM) 分析了马口-田家镇河段1963 年、1972 年与2002 年河道地形数据, 较为系统地研究了该河段过去40 年冲淤时空变化。研究结 果认为, 1972 年与1963 相比冲刷量达到789.9 hm³, 冲刷面积为39.7×104 m²; 2002 年与1963 年相比冲刷量达到1196.5 hm³, 冲刷面积为59.4×10⁴ m²; 2002 年与1972 年相比冲刷量 达到960 hm³, 冲刷面积为54.3×10⁴ m²。由以上结果认为, 马口-田家镇河段近40 年来以冲刷为主; 河道冲淤变化以马口卡口与田家镇卡口等窄深河段最为剧烈, 宽浅河段与顺直河 段冲淤变化较为和缓, 冲淤变化幅度不大; 卡口上、下端以淤积过程为主, 而卡口顶冲水流的顶弯部位以冲刷过程为主。研究河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响很大, 对未来三峡工程建成后, 三峡大坝下游来水来沙以及研究河段冲淤变化的影响研究提供借鉴。