地下水位的混沌和多重分形特征演化及其中短期预报意义

采用苏20井记录到的1995年7月1日至1997年6月30日地下水位观测数据作为研究的原始资料,计算并研究了1996年11月9日南黄海 M_S 6.1地震前后地下水位系统混沌吸引子的关联维数D₂、二阶熵K₂和最大Lyapunov指数λ₁,并用推广GP法研究了地震前后系统多重分形的广义维数谱D_q。研究结果表明:地下水位系统为混沌系统,系统的自由度在3~16之间;地震过程中系统有降维减熵现象,震前广义维数谱D_q左半边曲线变陡,因而可被看作为强震前的前兆信息。此结果对今后在预报工作中认识地震前兆观测的非线性动力学特征和利用这些特征进行地震预报具有重要的实用意义。     

区域地球化学异常空间分形结构及其意义——以浙江省诸暨地区区域地球化学数据为例

区域地球化学数据既具有确定性的特征 ,又具有随机性的特征 ,从而地球化学异常的空间分布具有标度不变性的特征 ,即空间分形结构。本文运用元素含量 等值线面积模型、元素含量的周长与面积模型 ,查明区域地球化学异常分形结构 ,初步探讨了其形成机制 ,并讨论了元素含量与等值线面积的空间分形模型用于划分地球化学异常与背景的意义。     

Spatial distribution features of Ag, Ag-Pb, Au, Mo and Pb deposits (mineralization spots) in Xiong' er Mountain, western Henan Province, and their implicatiotion for prosoecting

对豫西熊耳山121个Ag、Ag-Pb、Au、Mo及Pb矿床(点)的空间分布特征进行了分析,并在此基础上探讨了熊耳山地区找矿潜力区.在经度方向上,它们集中于熊耳山的东、西两端,而在中部(111.45°～111.50°和111.60°～111.65°)出现两个矿床频数低值;在纬度方向上,矿化主要集中分布于34.10°～34.25°的中部地带.121个矿床(点)的高程(采矿平硐海拔高度)集中分布于600～750m、800～1 050m和1 100～1 200m三个高程区间内,熊耳山东、西两端大型船Pb、Au和Mo矿床的高程大致相当.121个矿床(点)组成了6条矿化种类各异和走向不同的矿化条带,分别为近NW向的Ag及Ag-Pb矿化条带(M1)和Au(Mo、Pb)矿化条带(M3)、近NE向的Au(Mo、Pb)矿化条带(M2)、近EW的Pb-Au(Mo)矿化条带(M4)、近NNW向的Au矿化条带(M5)和近NS向的Au(Mo、Pb)矿化条带(M6),其走向均与区域以及矿床控矿构造的走向大致相当.121个矿床(点)在空间三个投影面中均遵循分形丛集分布,并且存在两个无标度网格区,显示了多重分形的特征,发现熊耳山矿集区的分布具有约10km等间距的特征,并结合透岩浆流体成矿理论对熊耳山地区进一步的成矿潜力区进行了分析.     

两个太阳活动区中纵向磁场的分形特征

本研究了１９９０年３月２５日活动区ＡＲ５９８８和１９９０年８月３０日活动区ＡＲ６２３３中太阳磁场的分形特征，主要结果如下：（１）两个活动区中的纵向磁场分布不满足分形布朗曲面；（２）两个活动区中磁场的分形特征十分不同；（３）描述两个活动区磁场分形特征的四个统计参量随时间演化，本扼要讨论了这些结果的物理意义。     

节理网络分形在隧道超前地质预报中的应用

分形几何是20世纪70年代以来发展起来的研究非线性现象的理论和方法,这一理论的诞生为揭示隐藏于混乱复杂现象的精细结构和定量地描述它们提供了理论基础。将分形的方法引入到隧道的超前地质预报,通过岩体结构面网络的分维值来预测岩体的质量。结合工程实例可以看出,岩体结构具有良好的分形特征,其分形描述可作为评价结构岩体质量的标准之一。分形方法是评价岩体性质的一个有效的方法,具有广泛的应用前景。     

考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析

为揭示土体参数旋转各向异性空间变异性对边坡大变形特征的影响规律,将土体不排水抗剪强度参数模拟为旋转各向异性随机场,提出采用多重响应面法对随机场样本进行边坡稳定性安全系数高效求解和升序排列,进而使用随机物质点法按序模拟随机场样本的边坡大变形过程.以一饱和不排水粘土边坡为例,研究了旋转各向异性随机场的旋转角度β和弱主方向自相关长度θ₂对边坡大变形特征和破坏模式的影响.结果表明：提出的基于多重响应面的随机物质点方法可以高效开展边坡大变形概率分析;β和θ₂对边坡大变形特征和破坏模式均有显著影响;边坡大变形破坏的影响距离、滑动距离和滑动体积的平均值与标准差均随θ₂的增加而增加;边坡大变形过程中可能产生4种破坏模式,其中深层滑动和渐进式滑动为该边坡模型的主要概率失稳模式.因此,提出的方法为边坡大变形概率分析提供了一条有效途径,考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析对准确评估边坡失稳风险具有一定的理论参考意义.     

基于分形理论的SWCC边界曲线滞后效应模型研究

微观土颗粒及孔隙分布的非均匀性及由此引起的瓶颈效应是造成非饱和土土-水特征曲线(SWCC)滞后效应的主要原因。引入分形理论,考虑非饱和土孔径及渗流路径的微观分形特性,提出了一个用于描述水在非饱和土中渗流的毛细管模型。模型中将非饱和土孔隙简化为一系列具有不同孔径大小的毛细弯管,其孔径大小及弯曲程度假定服从分形规律。在此基础上,推导得了非饱和土的吸湿与脱湿过程的饱和度S_e~-水头高度h来描述土-水特征曲线滞后效应的特征方程以及饱和度S_e~-相对水力传导系数Kr特征方程。与室内观测结果及已有研究的对比表明,该模型相比以往方法,可更好地模拟非饱和土土-水特征曲线的滞后效应。对非饱和土吸湿与脱湿过程滞后效应的本质进行了对比分析,揭示了滞后效应产生的根本原因在于土体中流通孔隙大小的非均匀性。     

土地利用景观格局空间尺度效应研究——以武汉市为例

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义,而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法,以武汉市为研究区域,选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析,同时引入层次分析法,研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征,结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应,随着空间尺度的增大,景观破碎程度增大,景观分布越来越分散,景观异质性减小,斑块之间连接度越来越弱。在此基础上,建立最佳尺度选择模型,并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证,最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

基于压汞分形的高变质石煤孔渗特征分析

研究石煤（腐泥煤）的孔渗特征,对于深入了解页岩气的吸附/解吸特征具有重要意义。基于分形几何原理,推导出煤岩不同类型孔隙和毛细管压力曲线的分形几何模型,并将孔隙分形维数分为渗透分维数和扩散分维数分别计算。根据压汞实验数据分析,利用双对数图计算了安康地区石煤孔隙结构的分形维数。研究结果表明：石煤渗透分维数D_s介于2.524~2.917,其与挥发分产率、水分含量、灰分产率和迂曲度呈正相关关系,与变质程度及平均孔径呈负相关关系;扩散分维数D_k介于2.488~2.931,其与变质程度、挥发分产率、水分含量和平均孔径呈正相关关系,与灰分产率和迂曲度呈负相关关系;在物性方面,渗透分维数随孔隙度增大而减小,渗透性的分形表征与扩散分维数呈负相关关系,这说明渗透孔越不均一,煤岩孔隙度就越大,而扩散孔的均一化程度可以为评价石煤储层物性提供重要依据。