Is the connectivity function a good indicator of soil infiltrability distribution and runoff flow dimension?

Among the studies on runoff connectivity of soils with heterogeneous properties, the need to understand the relationships between soil heterogeneity and the associated runoff organization and amount is frequently mentioned. In this study, we simulate the stationary runoff–runon process on bi‐dimensional (2D) flat slopes for five infiltrability distributions, one of them correlated, as a function of rainfall intensity and flow dimension. We define flow dimension by 1 + ε, where ε is the outflow fraction transferred from one pixel to each of the two lateral downslope pixels. Our aim is to assess the effect of ε and soil heterogeneity on the connectivity function compared to the mean runoff flow rate, the wet area and the number of runoff patterns. The analysis of connectivity is carried within the percolation framework. The results show that the integral connectivity scale is more sensitive to the flow dimension and soil heterogeneity compared to the other variables. The wet area fraction does not depend on ε. Unlike previous studies, we find that increased runoff production is not necessarily related to increased connectivity. The use of the connectivity function within the percolation framework appears to be a valuable method for assessing the impact of soil heterogeneity and flow dimension on the runoff organization during a rainfall event. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

汶川地震断裂带粒度分布特征：对地震碎裂机制的约束

断层岩的粒度分布包含岩石破裂机制、摩擦性质和地震能量分配等重要信息。筛分-称重和激光测量是分析断层岩三维粒度的2种有效方法,但每一种方法的测量范围仅有3个量级,难以全面反映断层岩的粒度分布特征。利用上述2种方法对汶川地震断层滑动带上的断层岩（简称断层岩）的粒度分布进行了测量,粒径测量范围从0.2μm至16mm,跨度达到5个数量级。结果显示：1）存在临界粒径d_c（0.95～1.90μm）。粒度大于和小于d_c的颗粒满足不同的颗粒数（N_d）-粒径（d）分布关系,表明该断层岩的粒径分布不具有自相似性特征。2）利用粒度大于d_c的颗粒计算出的分形维数与断层岩类型有很好的相关性,即断层带边缘的角砾岩的平均分形维数为2.6,核部压碎角砾岩的平均分形维数约为3.0,中心断层泥的分形维数约为3.5。粒径小于d_c的颗粒的分形维数为1.7～2.1。分形维数的突变反映出断层破裂机制的复杂性,即在不同的粒度域,岩石的破裂机制不尽相同。3）依据粒度分析结果,估算出汶川地震断层泥的单位破裂能（E_s）为0.63MJ/m2。     

新构造分异的地学信息分析--以山东半岛北部为例

水系图像空间特征与几何空间特征是新构造运动地表综合信息的反映,也是区域新构造差异的两种新的分析手段。新构造运动差异分析表明,山东半岛新构造运动受控于西侧的郯(城)-庐(江)大断裂,次级的NE-NNE向断裂则控制了整个半岛地区的E-W向差异运动。以NE向青(岛)-牟(平)断裂束为界,分为东、西两个新构造活动亚区。西部相对东部在新构造时期抬升,相对抬升幅度达30m以上。     

闽台建设用地图像数据空间特征分形对比研究

利用2002年闽、台ASTER影像数据,运用分形几何学理论、数理统计方法,对闽台建设用地分布的空间特征进行分析。研究结果表明,分维值是定量刻画土地利用类型空间格局的重要参数,对遥感影像中直接提取土地利用类型的图形因子进行不同区域土地利用分形结构的差异研究,具有快速、方便、准确的性质。闽、台建设用地斑块的空间分布具有分形特征,其空间形态受自然和人文两方面因素,特别是地形地貌和交通的影响十分明显。同时台湾建设用地的平均斑块面积、分维值和规模大的斑块比重均高于福建,反映了闽、台建设用地空间特征的区域差异,这对闽、台两地,特别是福建省加强建设用地规划,合理配置空间资源,及福建省加强中心城市建设和交通规划等方面具有重要的指导意义。     

遥感与GIS的青海湖岸线分维研究

讨论了TM图像以及分形几何学对青海湖岸线问题的求解算法,同时估算了不同像元尺度下,青海湖的岸线长度得出青海湖岸线的分形维数为1.0237,并探讨了其地学意义,研究表明,分形维数不仅是一种可行的表达岸线特征的方法,而且岸线分维数的计算可大大减少工作量和提高工作效率,可见遥感与GIS技术在岸线分维数的计算中,具有十分良好的应用前景。     

采用Monte-Carlo模拟技术计算裂隙岩体的分维数

采用结构面现场测量及统计分析建立岩体结构的概率模型,进而采用Monte-Carlo模拟技术生成岩体裂隙网络模型,由生成的岩体裂隙网络模型计算岩体裂隙分布的分维数;并给出了工程应用实例。     

土壤水力特性分形特征的研究进展

从土壤结构特征的描述、土壤水力特性的研究等方面,综合评述了80年代以来国内外应用分形理论描述土壤水力特性参数及分形特征的研究进展,并探讨了其发展方向和前景。     

新亚欧大陆桥新疆段环境灾害时空分维特征研究

基于区域自然灾害发生的随机性和不确定性 ,运用分形、混沌理论 ,对新亚欧大陆桥新疆段近 38年的环境灾害受损次数进行了时空分维特征研究。结果表明陆桥新疆段受损状况不仅在时间序列上具有自相似性 ,其容量维 Df在 0 .830 2～ 1 .437之间 ,而且在空间序列上也具有自相似性 ,存在明显分维结构 ,其信息维 D1在 0 .0 997～ 0 .1 2 72之间。灾害严重区段的容量维值较大 ,并且容量维值越大 ,灾害事件中等级的复杂程度就越高 ,这一特征将有助于认识灾害发生规律和动力学特征。     

Zipf维数和城市规模分布的分维值的关系探讨

城市位序 规模理论和分形理论是研究城市系统的重要基础。前者可以较好地刻画城市的规模分布 ,后者可用来深入地解释城市规模的分布规律。其中 ,城市规模分布的分维值和Zipf维数是这两个基础理论中的重要参数。在研究我国城市规模的分布规律时 ,理论上可认为分维值和Zipf维数的乘积等于 1。但本文认为这种理论上的关系并不能直接套用到统计分析中去 ,如果城市规模分布的分维值和Zipf维数是利用对于样本的OLS (最小二乘法 )估计所得 ,两者的乘积应等于判定系数 (R2 )。最后我们对此结果进行了推导和证明 ,并对其所具有的理论意义和实践价值进行了简要阐述。     

差异水动力导致黄河口粉质土微结构分形特征变化实例研究

在黄河三角洲北部潮坪上选择典型研究区。区内通向油井的道路的修建使北侧水动力条件明显强于南侧。对两侧原状土样进行粒度成分测试和微观结构观测,并利用分形理论进行分析。结果发现,在水动力作用强区中,粒度分维值随深度的变化曲线大致呈反“S”型,颗粒分布分维值随深度单调递增(表层除外),颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈“S”型;在水动力作用弱区,粒度分维值和颗粒分布分维值随深度单调增大,颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈平缓的反“S”型。这些参数的变化较好地反映了不同深度处沉积物的层化现象。