人地协同论——兼论人地系统的若干非线性动力学问题

提出了人地协同论的新概念，指出了人地协同论的意义、研究对象、研究方法、基本原理，报导了分形地貌学及地貌演化的非线性模型，人口系统及城市演化的混沌与自组织特征，人类活动对水土流失影响的多分形模型，风沙地貌的Kdv-Burgers方程研究。     

面雨量不均对GIUH非线性改正探讨

地貌单位线(GIUH)基于流域地貌特征和概率方法，在我国许多地区得到广泛应用。针对面雨量分布不均问题，通过分析初始概率的变化，考虑GIUH的非线性改正，并用实际资料进行了验证。     

岩溶形态系统的分形特征及其机理探讨

运用分形理论，系统研究了构成岩溶形态系统的岩溶地貌、水文网和洞穴系统的分形特征，并计算了分维值，以鄂西岩溶区的地貌小区为例，建立了地表峰体的分维与控制岩溶系统发育的岩性，外源水等因素的联系，揭示了分维的岩溶学含义，进而从岩溶系统介质场结构及岩溶作用过程的非线性动力特征分析探讨了岩溶形态系统的分形机理。     

山西榆次地裂缝几何形态研究

以非线性思想研究了榆次地区地裂缝和构造、地貌、地震的几何形态特征，计算了它们的分维值。发现地裂缝与断层的分维值非常接近，而且地裂缝分维值小于断层分维值，说明地裂缝形态和断层形态相似，同属于剪切走滑性质，但地裂缝的复杂程度和活动性都小于断层。总结榆次地区断层、地裂缝、地震和地貌分维值的关系，可知当地的地裂缝、地貌形态和地震活动都受到断层活动的控制。     

基于地貌学和水文学的流域汇流模型

流域汇流是一个三维水文学问题，主要依赖于流域的河网地貌和河槽动力特征。本文在地貌学和水文学研究基顾上建立了概念性的流域模型，模型参数可由地貌参数和河槽动力特征值推求，该模型是非线性模型，概念清楚，求解地较简便，且可用于缺乏水文资料地区的流域汇流计算。     

地质系统的复杂性和非线性地质动力学

从６个方面分析地质系统的复杂性，并划分出６个地质动力系统和２８个地质动力学作用方式。讨论了非线性地质动力滨主要研究内容和成矿动力系统的非线性特征及其研究内容和方法。     

江西省鄱阳湖西南地区农业地貌

作者论述了鄱阳湖西南地区农业地貌的特征，划分了地貌类型。通过对地貌构造的分听，了解了本区的地貌形态，地层结构及地貌发展史。对本地区的农业发展提出了较好的建议。     

浅议地球系统的复杂性及非线性

结合复杂性科学的产生及发展历程，认为复杂性科学对研究地球系统复杂性及非线性具有重要的理论指导和方法论意义。同时，在论述地球系统基本属性的基础上总结了地球系统复杂性及非线性的具体表现，即地球系统的层次性，无特征尺度性，开放性，相干性，临界性，自组织性和其动力学行为的自相似性及分形性。认为地球系统是总体上远离平衡，时空延展的多层圈综合集成，连续开放的复杂耗散动力巨系统。随着复杂性科学和地球系统的复杂性及非线性研究的不断深入，在21世纪，地球科学研究将会取得理论上的重大突破和飞跃。     

构造地貌及其分析方法述评

构造地貌是指受构造内动力作用控制,通过内外地质动力的相互作用所奠定的能够反映一定构造特征的地貌形式.构造地貌学的研究内容为:地貌与构造的关系、构造地貌发生和发展过程以及构造地貌过程所揭示的地球内部构造动力过程;其分析方法可归纳为构造地貌格局分析法、构造地貌形态分析法、构造地貌相关沉积分析法和构造地貌年代分析法.构造地貌学从地形地貌的角度来分析构造过程,涉及不同圈层间的相互作用,响应了当前地球系统科学的研究思路,可以预见,构造地貌学将在圈层作用研究中发挥重要作用,同时朝着信息化、定量化的方向发展.     

晚新生代贵州高原喀斯特地貌演进及其影响因素

本文对晚新生代贵州喀斯特地貌演进的三大控制因素，即地质基础，新构造运动及换近气候波动进行了分析论证，贵州高原以峰林，峰丛，丘丛－峰丛为主体的三大喀斯特地貌景观，其发育分布主要受地层岩性及褶皱型式的控制，新构造大幅度抬升使高原与峡谷两大地貌系统喀斯特作用的强度及方式发生显著分化，而断裂（褶皱）的挽近活动则导致特殊水文地貌景观的形成；气候冷暖波动赞成喀斯特作用强弱交替的外力环境，总体上有利于贵州喀斯特高原面保存。     

煤柱-顶板系统协同作用的脆性失稳与非线性演化机制

把坚硬顶板视为弹性梁,把煤柱视为应变软化介质并采用W e ibu ll分布描述它的损伤本构模型,本文对坚硬顶板和煤柱组成的力学系统,用突变理论方法研究了它的演化失稳过程。通过对建立的尖点突变模型的分析发现,系统失稳主要取决于系统的刚度比k与材料的均匀性或脆性指标m值,并给出了失稳的充要条件力学判据和失稳突跳量的表达式。考虑煤柱介质的粘性或蠕变性,建立了系统演化的非线性动力学模型物理预报模型,并给出了根据顶板沉降观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对木城涧矿根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:D值在临近失稳时陡增出现峰值而后急剧下降。根据材料损伤与声发射累计计数的对应关系,建立了系统演化过程中声发射率的动力学模型,并进行了声发射模拟分析和分维分析,发现m值与系统的演化路径对系统演化的声发射活动规律及分维特征有重要影响,单纯根据声发射监测和降维现象预报冲击地压是不可靠的。     

Dynamics of Global Climatic Changes and Possibility of Their Prediction Using Chemical Data from Greenland Ice

Records from the Greenland Ice Sheet Project Two ice core are considered in terms of dynamical systems theory and nonlinear prediction. Dynamical systems theory allows us to reconstruct some properties of a phenomenon based only on past behavior without any mechanistic assumptions or deterministic models. A near-term prediction of temperature, including a mean estimate and confidence interval, is made for 800 years into the future. The prediction suggests that the present short-time global warming trend will continue for at least 200 years and be followed by a reverse in the temperature trend.     

温度场中桥面矩形薄板动力稳定性研究

分析温度场中桥面矩形板受横向均布简谐激励作用的动力稳定性问题。应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。利用稳定性理论分析其运动稳定性,给出系统随控制参数变化运动稳定性规律。利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振的近似解,系统主共振幅频响应曲线具有跳跃现象和明显的硬刚度特性。     

CONE模型与地基动力液化的非线性有效应力分析

在分析建筑物地基的地震（或振动）液化时,为了简化分析土壤-地基的动力相互作用,引入Cone模型,在总应力分析的方法基础上,结合了Martin等提出的孔隙水压力发展模型,并且考虑土壤发生液化的动力非线性过程中材料刚度退化的影响,提出了可以直接求解各区域的孔隙水压力的有效应力简化分析法,并进行液化可能性判别。     

成矿动力系统在混沌边缘分形生长——一种新的成矿理论与方法论(上)

“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”理论是笔者将复杂性理论及非线性科学与矿床地质学相结合 ,对中国扬子古陆周缘六个矿集区的基本范式进行长期系统研究所取得的总结性成果。研究指出 ,成矿系统总体上是开放、远离平衡、时空延展的动力学系统。它们具有复杂性和自组织临界性的内禀基本属性 ,并且在混沌边缘分形生长。该理论以“地质作用与时 空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念作为根本立足点 ,建立起一种具有普适性的理论框架。然后进一步将其具体化为三大组成部分 ,即 ( 1)矿床的动力学属性 ,( 2 )矿床地质学场 ,( 3 )成矿系统的演化。体现了成矿作用 (其核心为成矿作用动力学 )、空间结构 (矿床地质学场 )和时间结构 (成矿系统的演化 )三位一体的整体耦合与交织 ,从而又使该理论具有包容性。在此基础上进而归纳出“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的 5项判定准则以及表征这些准则的 10项相应的动力学行为特征。最后笔者提出“矿质局部活化导致成矿的发生”的命题 ,拟定了“成矿的发生”的重要科学问题 ,以“元胞非线性网络”(CNN)作为复杂性的范式 ,定量揭示成矿的发生 ,并对矿床在混沌边缘作精确定位 ,对“成矿动力系统在混沌边缘”理论作进一步的延伸、深化与发展。该理论在矿?     

成矿动力系统在混沌边缘分形生长——一种新的成矿理论与方法论(下)

:“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”理论是笔者将复杂性理论及非线性科学与矿床地质学相结合 ,对中国扬子古陆周缘六个矿集区的基本范式进行长期系统研究所取得的总结性成果。研究指出 ,成矿系统总体上是开放、远离平衡、时空延展的动力学系统。它们具有复杂性和自组织临界性的内禀基本属性 ,并且在混沌边缘分形生长。该理论以“地质作用与时 空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念作为根本立足点 ,建立起一种具有普适性的理论框架。然后进一步将其具体化为三大组成部分 ,即 ( 1)矿床的动力学属性 ,( 2 )矿床地质学场 ,( 3 )成矿系统的演化。体现了成矿作用 (其核心为成矿作用动力学 ) ,空间结构 (矿床地质学场 )和时间结构 (成矿系统的演化 )三位一体的整体耦合与交织 ,从而又使该理论具有包容性。在此基础上进而归纳出“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的 5项判定准则以及表征这些准则的 10项相应的动力学行为特征。最后笔者提出“矿质局部活化导致成矿的发生”的命题 ,拟定了“成矿的发生”的重要科学问题 ,以“元胞非线性网络”(CNN)作为复杂性的范式 ,定量揭示成矿的发生 ,并对矿床在混沌边缘作精确定位 ,对“成矿动力系统在混沌边缘”理论作进一步的延伸、深化与发展。该理论在?     

Rifting Attractor Structures in the Baikal Rift System: Location and Effects

The current geodynamics and tectonophysics of the Baikal rift system (BRS) as recorded in lithospheric stress and strain are discussed in the context of self organization of nonlinear dissipative dynamic systems and nonlinear media. The regional strain field inferred from instrumental seismic moment and fault radius data for almost 70,000 M_LH ⩾ 2.0 events of 1968 through 1994 shows a complex pattern with zones of high strain anisotropy in the central part and both flanks of the rift system (the South Baikal, Hovsgöl, and Muya rift basins, respectively). The three zones of local strain anisotropy highs coincide with domains of predominantly vertical stress where earthquakes of different magnitudes are mostly of normal slip geometry. Pulse-like reversals of principal stresses in the high-strain domains appear to be nonlinear responses of the system to subcrustal processes. In this respect, the BRS lithosphere is interpreted in terms of the self organization theory as a geological dissipative system. Correspondingly, the domains of high strain anisotropy and stress change, called rifting attractor structures (RAS), are the driving forces of its evolution. The location and nonlinear dynamics of the rifting attractors have controlled lithospheric stress and strain of the rift system over the period of observations, and the same scenario may have been valid also in the Mesozoic-Cenozoic rifting history. The suggested model of a positive-feedback (fire-like) evolution of nonlinear dynamical systems with rifting attractors opens a new perspective on the current geodynamics and tectonophysics of the Baikal rift system.     

湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性研究

用非线性科学和复杂性理论对湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性进行系统、深入的研究 ,以成矿作用与时空结构是一切矿产资源的本质与核心的自然哲学理念为根本立足点 ,从一种新的视角 ,就矿床的动力学属性、矿床的物质成分与结构、矿床的地质学场和成矿系统的演化四大相互联系的范畴 ,对矿产资源进行再认识 ,提出了矿床的新定义 ,并较深刻地揭示了矿床的动力学属性、成矿物质高度多样化和复杂性及其超常规模集成、矿田成矿分带的内部结构、矿床地质学场的时空分形结构、成矿系统时间演化的长期性和成矿过程的多期多阶段性以及成矿作用的发生和矿床形成的分形生长机制等方面的复杂性与动力学本质。项目成果将矿床学的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次 ,提供了如何应用这种理论和方法对矿床的成矿复杂性进行研究的实例 ,也是第一作者所提出的关于成矿系统复杂性的新成矿理论与方法论“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的具体化及其进一步深化。沿着这一研究方向的不断开拓将可使传统矿床学向精确科学跨越。     

浅层地热能适宜性分区结构的分形原理

可再生的新型环保能源浅层地热能开发利用前景广阔。由于区域地质条件复杂,借用分形原理可将原来研究中所采用的还原论方法即线性问题处理方法转换为更符合地质条件本质特征的非线性处理方法。探讨了浅层地热能赋存条件适宜性分区结构的分形维数及标度与分形维数的关系; 简析了面状地形地貌信息几何属性对分维值的影响。研究结果表明,浅层地热能适宜性分区结构存在明显的分形特征,其分形维数较好地反映了适宜性分区轮廓的曲折程度,分形数越大,则轮廓线越不规则。旨在为浅层地热能调查评价工作提供全新的非线性化的处理方法,对分形理论的实际应用和浅层地热能的开发工作都有较强的理论和实际意义。     

Does scale exist? An epistemological scale continuum for complex human-environment systems

Scale pervades interdisciplinary research on human-environment systems that exhibit hallmarks of complexity such as path dependence, nonlinearity, and surprise. Although scale concepts are woven through the data, methodology, and theory of human-environment research, the question remains: does scale exist? More broadly, can a single definition of scale suffice for human-environment systems? The meaning and use of scale is contested across the social, natural, and information sciences. Given that the study of human-environment systems spans many of these disciplines, specific research problems inherit a broad range of conflicting scale concepts. This paper proposes an epistemological scale continuum that arrays scale perspectives from the realist contention that there are natural scales independent of observers through to the constructionist view that scale is subjective and socially mediated. As seen in biocomplexity and human-environment research more broadly, this scale continuum establishes that scale is not a single measure or object of study, nor is any single definition of scale sufficient for human-environment systems. Viewpoints and tensions among scale epistemologies also suggest several general principles for using scale effectively in human-environment research.