岩石变形破坏的熵突变过程与破坏判据

在岩石的变形破坏过程中,当进入不稳定的破裂发展阶段之后,系统不断调整结构抵抗外力的扰动,裂纹向局域集中的有序方向发展,应变能不断耗散,并以应变能的耗散为媒介,使系统与外扰动所追加的负熵流产生能量流通,也使系统熵值和系统的维数逐次降低,这一阶段岩石系统远离平衡态,岩石的破坏是系统熵的突变过程。基于这一认识,并在验证应变能分布与结构块度分布模式的一致性的基础上,推导出包含了结构因素和能量分布的熵表达式;对熵表达式进行平衡分析获得局部突变的分岔集,得到了岩石局部破坏的熵折迭突变破坏准则;同时,探讨了熵表达式所表征的结构有序度的尖点突变性,解出岩石系统的分岔集,这个分岔集就是岩石系统熵突变的整体破坏准则。     

基于系统有序度熵的河流健康评判方法研究

河流系统是一个耗散结构,因此评价河流健康状况可以从系统的观点出发进行探讨研究。本文应用系统论和信息论的有关概念和理论,提出了基于系统有序度熵的河流健康评价方法,导出了综合考虑河流系统多个子系统(健康目标)的河流健康指标的数学表达。以黄河为例,分析提出了黄河健康因子,研究了各健康因子的阈值范围,评价了黄河现状的健康状况。     

基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型研究

在耗散结构理论中,系统的信息熵越大,其有序度越低。地下水环境是符合耗散结构系统特征的动态有序系统,其演化进程中信息熵减少的特征可用来判别系统的演化方向。将地下水资源量作为决定其有序程度的序参量,按照地下水系统的实际开采量与可开采量之间的协同程度来指示系统的有序程度。将该两个序列之间关联系数的量化结果用信息熵来表述,构建基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型,通过不同时段系统的信息熵变化特征判别其演化方向。该模型在衡水市的应用研究表明,20世纪70年代以来深层地下水系统演化的信息熵变趋于减小,地下水系统功能逐渐退化,处于重建新的稳定态的演化过程中,地下水系统的状态和功能与原始的稳定态相比将存在极大的差异。该评价结果与地质环境监测反映的地下水环境的演化趋势一致。     

成矿系统的非线性浅析

成矿系统实质是一个具有时空结构和聚矿功能的耗散系统,其控矿地质因素协同作用的改变即涨落的发生,成矿作用经历了一个从无序到有序、有序到混沌的演化过程。     

岩溶地区枯水资源承载力概念与讨论——以贵阳市为例

明确提出岩溶地区枯水资源承载力的概念和基于岩溶地区枯水资源承载力的计算模型及其分类系统,并以贵阳市为例进行实例研究。结果表明: ( 1)用水类型由温饱型过渡到初步富裕型,枯水资源对各种用水对象承载力总体呈下降的趋势; ( 2)目前贵阳市应采取“总体小康型”的用水类型,以能更好地发展贵阳市的经济; ( 3)从整个区域上看,修文县是最大的缺载区域,具有很大的枯水资源经济发展空间,人水关系呈可持续的发展状态;云岩区是最大的超载区域,枯水资源已经严重地制约着该区经济发展,人水关系呈不可持续发展状态。      

西北干旱地区枯水径流分析和预测

该区枯水径流分析和预测可用自回归模型进行。从自相关系数及枯水径流形成的条件,可将该区分为五个类型区。在自相关系数高、多年变化小的地区应用灰色残差模型预测枯水径流量能保证一定精度而又较简便。     

数学地质的主要进展和发展趋势

数学地质是地质学的一个重要的新分支。本文涉及数学地质在几个领域的主要进展,分形、耗散结构、灰色系统模型和模糊数学在地质学中的应用。分形已成功地应用于准晶体微粒结构、断层系统和地质构造分布、多孔介质、地质体表面粗糙度和其他问题研究。耗散结构已应用于矿物离解过程、热液成矿作用动力学、混合岩成因以及地壳地幔的结构和运动等的研究。灰色系统理论在水文地质、工程地质、环境地质和矿床预测的很多问题中得到应用。模糊数学是解决很多地质问题的有用的定量工具。最后,讨论了数学地质的进一步发展趋势。     

软岩遇水软化的耗散结构形成机制

针对华南“红层”软岩遇水软化的复杂系统演化问题, 从其软化过程中是否形成耗散结构的思路出发, 研究了软岩系统非线性软化特征.结果表明: 软岩与水相互作用系统是一个开放的复杂系统, 在内部非线性作用下逐渐演化至非平衡状态, 其软化过程中可以形成有序的耗散结构.在此基础上, 采用耗散结构理论系统分析了软岩软化过程中耗散结构的形成机制: 软岩软化的过程经历了近平衡态、远离平衡自组织态与远离平衡临界态3个阶段, 并最终通过非平衡相变形成了具有一定稳定性的耗散结构.最后基于软岩软化过程中结构分维值演化规律, 初步建立了软岩耗散结构形成的分岔演化模型, 并将模型应用于软岩饱水软化试验的临界分岔现象分析中.分析表明软岩耗散结构是在系统经历多次倍周期分岔, 通过不断地从稳定到失稳再到稳定的过程后形成的.其中3个月与6个月这两个时间点具有显著的临界特征, 这是深入研究软岩软化耗散动力学过程的切入点.      

《中国岩溶》第25卷总目录

第1期水文地质岩溶地区地下河系统水资源定量评价的问题与出路…………………………………郭琳,陈植华(1)埋藏型岩溶地下水源地的三维数值模拟——以天津市宁河北岩溶地下水源地为例………………………………………周训,陈明佑,方斌,等(6)西南峰丛山区分散供水模式及存在的问题……………………………邹胜章,陈宏峰,梁彬,等(12)基于灰关联熵的喀斯特地区枯水资源演化趋势的探讨——以贵阳地区为例………………………………………………戴洪刚,梁虹,黄法苏,等(18)喀斯特地区水资源承载力评价研究——以贵州省为例……………………………周亮…     

喀斯特流域岩性与枯水径流特征值的灰色关联度分析

喀斯特流域枯水径流特征值的影响因素很多,如气候、流域面积、岩性、土壤、地貌等等,而能够确知的信息不多。本文视喀斯特流域为灰色系统,对流域枯水径流特征值与岩性组成之间的灰色关联度及灰色相对关联矩阵进行分析,从而揭示枯水径流特征值与流域面积和岩性之间的关联规律。      

灰色关联评价在矿区地下水水质分析中的应用

利用灰色系统理论的灰色关联分析方法,根据灰色关联矩阵提供的丰富信息对地下水水质进行综合评价。通过比较分析,灰色评价方法计算过程简单方便,又充分利用获得的信息,且结果直观可靠,是多因子综合评价较好的方法。     

喀斯特地区的水资源承载力评价研究——以贵州省为例

喀斯特地区水文运动规律特殊,生态环境脆弱,其水资源承载力也不同于非喀斯特地区。本文从喀斯特地区的水资源承载力入手,选取了供水模数、需水模数、水资源开发利用程度、人均供水量、工业用水重复利用率、耕地灌溉率、生态环境用水率等评价指标,并用多目标灰色关联投影法对贵州省各地区的水资源承载力状态进行了合理排序。最后对人口、GDP、水资源量和喀斯特面积与评价结果进行了灰色关联度分析,得出以上四因素与喀斯特地区的水资源承载力具有一定的关系,其关联程度大小顺序为: 水资源量> 人口> GDP> 喀斯特分布面积;喀斯特分布面积对其水资源承载力具有一定程度的影响,喀斯特地区经济发展的落后导致其经济发展与水资源承载力关系不明显; 随着经济技术水平的提高,喀斯特分布面积对水资源承载力的影响将逐渐减小。      

基于人工神经网络的喀斯特地区水资源承载力综合评价——以贵州省为例

运用BP网络对贵州喀斯特地区水资源承载力进行综合评价,并与灰色关联投影法评价结果进行对比。结果表明,两种方法的评价结果整体差别不大,但安顺市和铜仁地区的承载力差别很大。神经网络法所得结果,铜仁地区水资源开发利用潜力最大,而安顺市则很小,仅高于贵阳市;但灰色关联投影法所得结果,铜仁地区的水资源承载力却比安顺市低很多。通过与前人研究结果比较,BP网络的评价结果更加符合实际情况。应用Kohonen网络进行分析,结果表明水资源总量和经济发展水平是影响贵州各地区水资源承载力的主要因素;此外,人口对遵义市的水资源承载力也有较大的影响,铜仁和毕节地区受喀斯特的影响较其他地区显著。      

基于灰色关联熵的乾安县地下水环境演化方向判别研究

针对近年来吉林省西部乾安县地下水过量开采带来的一系列水环境问题,采用灰色关联系数及信息熵的熵变理论开展了研究区地下水环境演化研究。选取1998~2010年地下水实际开采量与地下水可开采量序列数据,在该区灰色关联系数计算结果基础上建立了地下水系统演化方向的信息熵判别模型,揭示该区水资源利用的不均匀性;通过模型计算,1998、2004、2008及2010年研究区地下水开采量的灰色关联熵分别为3.58、3.65、3.78及3.72,整体呈现先增长后减小的趋势,表明地下水环境处于失稳状态,向着重建稳定态的过程演变。     

灰色系统理论在矿床经济评价中的应用

以灰色理论为基础，结合石材矿床实例，详细介绍了综合灰色聚类分析、灰色关联度分析以及灰色局势决策分析等方法的灰色经济评价方法体系，并给出了石材矿床实例应用的结果。     

灰色评价熵模型在含油面积评价中的应用

针对目前灰色关联分析方法在评价岩性、物性、含油性、含油面积等地质模型中有时存在评价结果分辨率不高的问题,基于信息论中Jaynes最大信息熵原理和灰色关联度的定义,构造目标函数,运用拉格朗日乘数法,建立了一种新的灰色精细评价模型。结合实例说明了模型的具体应用,并与原灰色关联分析方法进行了对比,结果基本一致,而且明显提高了分辨率。该模型数学推导严谨,可靠性高,具有较高的灵敏度。      

Integrated water resource security evaluation of Beijing based on GRA and TOPSIS

Security evaluation has become a hot topic in the research field of water resource management. In this paper, we established a novel water resource security indicator system based on the Pressure-Status-Response (PSR) framework using gray relation analysis (GRA) and technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS). A case study of Beijing from 1996 to 2007 was conducted to verify the evaluation system. Results showed that the gray relative closeness degrees of water resource security to the positive ideal solution were low, with the least one of 0.360 in 1999 and the largest one of 0.527 in 2007, implying that Beijing was facing severer challenges with water resources during the concerned time. Also, the analysis of water resource security indicated that the pressure of water resource was constantly increasing. Finally, factor analysis was employed to calculate the gray relation degrees of evaluating indices with the ideal solutions so as to reveal the relativity of water resource security of Beijing, which may contribute to a better understanding of the urban water resource management and regulation.     

贵阳市浅层地温能赋存特征与资源评价

文章在分析贵阳市浅层地温能赋存条件的基础上,利用层次分析法进行了资源开发适宜性评价,并计算了浅层地温能资源量。贵阳市地下水地源热泵建设适宜区面积19.46 km2、较适宜区面积1 73.76 km2、不适宜区面积173.23 km2;地埋管地源热泵建设适宜区面积327.02km2、不适宜区面积39.43 km2。区内浅层地温能资源总量9.975×106k W,可服务建筑空调面积14.24×108m2。如果区内资源得到充分开发利用,可基本满足贵阳市城市建设发展需要。