基于分形维数权重的泥石流危险度评价

泥石流危险度评价是一个复杂的不确定系统问题,为了准确评价泥石流所处的危险度状态,进而为泥石流的防治提供科学依据,提出了基于分形维数权重的泥石流危险度评价方法.该方法首先选取影响泥石流危险度评价的10个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到40个标准样本,用于构建泥石流危险度评价的分形一插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个泥石流指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,通过实例分析表明:该方法的评价结果是准确和可靠的,与采用其他分类方法所得结论一致.此外,该模型可以得出每个样本的具体得分值,即使对属于同一级的样本也可以排出它们的优劣顺序,因而具有较高的分类精度,为泥石流危险度评价提供了一种较好的新方法.     

宁夏中部生态脆弱区土地利用变化及沙漠化响应——以宁夏盐池县为例

以宁夏中部生态脆弱区典型县为研究对象,利用1985、1995、2000年三期TM影像提取的土地利用数据,基于GIS空间统计分析功能,结合土地利用指数及分形模型、景观破碎度等景观分异测度指数,探讨近20年来该县土地利用时空分异特征及其沙漠化响应,结果表明:①土地利用变化整体上表现为中低覆盖度草场减少,林地为先破坏而后治理;②1985~2000年沙地扩展区域从北部风沙地貌区转移到中部波状高原区,尤其是扬黄灌渠附近需加强管理和防治;③草场沙化比例最大,中覆盖度草场沙化集中在北部农作活动密集区,其沙化斑块连通性强,低覆盖度草场沙化大部分紧临原沙地,受自然因素干扰更为明显;④中、低覆盖度草场斑块不稳定性程度较高,中覆盖度草场属该区域中对自然条件变化和人为干扰最为敏感的类型,需要加强管理和建立科学的生态恢复重建格局。     

构造煤结构与煤层气赋存研究进展

碎软煤的完整原样制取困难,需要加工制成重塑煤体,为了研究不同压制荷载对煤体物性特征的影响,以重塑煤体为研究对象,基于低温液氮的孔隙测试实验和高压容量法的甲烷吸附实验,探讨不同成型荷载而成的重塑煤体的微小孔结构及其吸附特性的差异。结果表明：不同成型荷载压制而成的重塑煤体,其微孔和小孔的孔容随着成型荷载的增大而略微减少,孔比表面积随着成型荷载的增大而略微增加,总孔体积减少和孔比表面积增加的幅度不大;通过分形理论发现无论高压段还是低压段,孔隙结构具有明显的分形特征,且在高压段的分形维数普遍低于低压段,不同荷载压制而成的重塑煤体的分形维数差别不大;等温吸附线均符合第Ⅰ类等温吸附曲线,Langmuir模型适用于描述重塑煤体的等温吸附,成型荷载对煤的吸附常数有一定的影响,其对吸附常数b值的影响大于对a值的影响。研究不同成型荷载下重塑煤体的吸附特性,为不同条件下型煤制作及冷冻取心实验提供参考。     

Correlation Fractal and Multifractal Characteristics of Seismic Activity in the Taiwan Area, China

Based on the analysis of newly collected data of plate tectonics, distribution of active faults and crustal deformation, the Taiwan area is divided into two seismic regions and six seismic belts. Then, correlation fractal dimensions of all the regions and belts are calculated, and the fractal characteristics of hypocenteral distribution can be quantitatively analyzed. Finally, multifractal dimensions Dq and f(α) are calculated by using the earthquake catalog of the past 11 years in the Taiwan area. This study indicates that (1) there exists a favorable corresponding relationship between spatial images of seismic activity described with correlation fractal dimension analysis and tectonic settings; (2) the temporal structure of earthquakes is not single but multifractal fractal, and the pattern of Dq variation with time is a good indicator for predicting strong earthquake events.     

土石混合体分形几何特征与强度演化特征

针对土石混合体的结构性特点,以含石量为20%、30%、40%、50%、60%的土石混合体为研究对象,基于多重分形原理研究多重分形特征,研究分形维数与强度之间的关系。研究表明,土石混合体具有双重分形特征,不同尺度条件下具有不同分形指标,包括块石粒度、土体粒度以及平均粒度等分形维数,与含石量相关。单轴压缩试验表明,抗压强度随含石量增加呈现先增大后减小的趋势,根据单维分形特征,确定最优含石量约为40%。建立了含石量、不同分形维数指标与抗压强度之间的关系,分析了双重因素综合影响下抗压强度的变化特征,确定了含石量与分形维数之间存在最优区域。     

基于分形理论的赫巴流体在多孔介质中的渗流模型

泥浆是一种用途广泛的工程浆液,在工程施工过程中会渗流进入地层,给工程带来一定的影响。为深入研究泥浆的渗流机理,把地层模拟为多孔介质,泥浆模拟为能更全面地反映其流变性能的赫巴流体,基于分形理论,建立赫巴流体在多孔介质中的渗流模型。基于渗流模型计算结果,详细分析压力梯度、流性指数、稠度系数及孔隙率等参数对多孔介质中赫巴流体瞬时平均流速的影响,指出流速变化与压力梯度、流性指数及稠度系数的变化均呈幂指数关系,与孔隙率变化呈二项式关系,且流性指数是一个影响赫巴流体渗流速度的极敏感因素。渗流模型计算结果为相关工程中泥浆方案的设计与施工奠定了一定的理论基础。     

分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究

由于存在大量粗糙不规则裂隙,使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点,基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道,采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型,使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动,分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明:与平行板立方定律近似,在分形裂隙中,裂隙通道流量与压力水头成线性关系;单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系;考虑分形维数影响时,相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加;粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987110000320

The self-similar is a common phenomena arising in the field of geology.It has been shown that geochemical element data,mineral deposits,and spacial distribution conform to a fractal structure.A fractal distribution requires that the number of objects larger than a specified size have a power-law dependence on size.This paper shows that a number of distributions,including power-function,Pareto, lognormal,and Zipf,display fractal properties under certain conditions and that this may be used as the mathemat...     

准晶体的构筑原理及微粒分数维结构模型

准晶体的原子构造中两个原理在起作用,即二十面体原理和黄金中值原理。二十面体原理是指大小相近的原子形成孤立的十二次配位体时,二十面体配位形式在能量上最有利。黄金中值原理是指在准晶体中原子的排列符合黄金中值律。这两个原理适用于由少量原子构成的体系,也适用于某些生物的结构。运用这两个原理于准晶体微粒,我们获得了最简单的准晶体结构模型。此模型可以解释Al-Mn准晶体的高分辨图的所有细节。此模型与Hiraga模型以及Bursill和彭菊琳模型都不相同。在此模型中Al_(12)Mn二十面体不是共棱的。这一模型具有分数维结构的待征,因此称之为准晶体的微粒分数维结构模型。