基于GIS的河南省公路交通网络分形空间特征研究

以分形理论为基础,借助GIS技术,分别测算了河南省全域公路交通网络的长度-半径维数、分枝维数以及其所辖18个省辖市各等级公路的相似维数及权维值.研究表明:河南省公路交通网络具有分形特征,长度-半径维数与分枝维数存在一定差异;各地市权维值存在较大差异,表明河南省公路交通网络分布不均衡,差异较大,中原城市群和黄淮的部分地区公路交通较好,而豫北、豫西、豫西南及豫东南部分地区交通覆盖度较差.为进一步探讨各地市公路建设规模和经济发展之间的协调关系,通过公路规模与经济产出的分形模型测算出18个省辖市的分维值,发现郑州等10个城市经济发展超前于公路规模、开封等3个城市基本一致、平顶山等5个城市经济发展滞后于公路建设规模.     

泥石流源区砾石土的粒度分形特征

以19条泥石流沟源区75个砾石土试样的颗分数据为基础,应用分形理论研究泥石流沟源区砾石土粒度组成特征,并对粒度分形特征与土体颗粒组成的关系进行了讨论。结果表明:1.粒度分布具有分形特征,以一重分形特征为主;2.一重分形特征表明土体各粒组的含量连续分布性较好;二重分形表明土体各粒组的含量连续分布相对较差,某一粒组含量存在突变;3.所研究的沟道平均粒度分维值Da在2.45～2.78间,且平均粒度分维值Da随粘粒含量Pc增加逐渐增大,具有一重分形特征的沟道二者满足关系式Da=0.108ln(Pc)+2.511。最后探讨了研究源区砾石土粒度分形特征的意义。     

气候模式过高估计南极变暖

NCAR的Andrew Monaghan等的研究认为,以前的全球气候模拟都过高估计了南极的变暖。该发现有助于改进气候模式,搞清楚南极大陆在本世纪是否会显著变暖这一有关全球海平面上升的热点问题。该文发表在2008年4月5日的Geophysical Research Letters杂志上。他们首次将过去50～100年的南极气候记录与模拟结果进行比较,发现在过去的100年中,南极大部分地区并未经历足以影响全球的变暖,并通过探测数据验证了气候模式对其他6个大陆气候的模拟。     

耕作方式对苜蓿(Medicago sativa)地土壤团粒的影响

以甘肃干旱区连作5年和轮作1年的苜蓿(Medicago sativa)地土壤为研究对象,对不同耕作方式下土壤团粒结构、容重、含水量指标进行研究。结果表明:在轮作和连作模式下,随着土壤深度的增加,0.25mm土壤团粒质量在干筛和湿筛处理下均降低,0.25mm团粒累积质量越大,分形维数越小。在浸水条件下,粒径为0.5~0.25mm的土壤团聚体含量最高,其它粒径团聚体含量依粒径的增大而降低。轮作土壤含水量呈现先增加后降低、最后再增加的变化过程;0~60cm土层水分含量最高(13.881%),60~80cm土层含水量下降到较低值(10.343%),80~100cm土层水分迅速恢复(13.811%)。连作和轮作土壤容重随土壤深度均呈现依次增大变化,连作最大值为1.425%比最小值高出17.6%,轮作最大值1.432%比最小值高出18.7%。     

断层系的分维及储层裂缝发育带的预测技术

在勘探和开发碳酸盐岩气藏中，如何寻找和划定断裂及缝洞发育带是一重要研究课题。不同强度、不同受力方式的褶皱，它们的断裂及裂缝发育带的分布不同。要加深对复杂的地质构造，特别是控制油气聚集的断层、裂缝带的认识，仅靠现有地震勘探技术是很难实现的，用分形分维原理预测储层裂缝发育带可望有所突破。     

1368—1948年陇中地区干旱灾害时间序列分形特征研究

采用标度变换法对陇中地区1368—1948年(明代至新中国建立前)各等级干旱灾害及旱季序列的时间分维值进行测算。并深入讨论了各旱灾序列时间分维与其线性特征之间的关系,以及分维随时间演进的变化趋势。对4个干旱等级、4个旱季序列的分维值进行研究,发现:①干旱灾害具有客观的分形结构,其时间序列是具有自组织性质的,干旱灾害是自组织系统;②各等级干旱灾害有自己的时间重演律,干旱灾害越轻,无标度区越宽,分维值越高,短周期更明显;③各旱季分维值与其发生频次成正比;④整个时期的动态总体上表现为:各旱灾序列(旱灾、大旱灾、中度干旱、春旱及伏旱)分维值逐渐增大,旱灾发生趋向混沌无序,旱灾系统趋向平衡态,稳定性减小;⑤分形分析法与常规统计方法之间有着内在联系。     

滑坡频度-降雨量的分形关系

降雨-滑坡关系是对降雨引发的滑坡进行预报的一个重要基础。本文根据中国浙江省1990～2003年期间有明确日期和坐标记录的1414个滑坡数据和基本覆盖浙江全部陆地区域的1257个雨量站记录的日降雨量数据,研究了滑坡频度-降雨关系。研究结果表明,降雨引发滑坡的频度与降雨量之间遵循分形的幂指数关系,并且在两个尺度的降雨量范围内具有不同的标度指数。按照幂指数关系拟合的两条滑坡累计频度-降雨关系线交点(拐点)处的降雨量(Rin)指出了引发75%左右滑坡的累计降雨阀值的上边界(以THCR表示)。对1d、4d、6d和11d这4个累计降雨时段的研究表明,引发75%左右滑坡的累计降雨阀值分别为205mm(1d)、273mm(4d)、294mm(6d)、315mm(11d)。     

泥石流类型与地貌分形特征的关系研究

泥石流是一种频繁发生且危害性很大的自然灾害。作为中国泥石流灾害重灾区之一的陇南地区,泥石流不仅严重阻碍G212线的正常运营,也严重影响沿线地区的经济发展和人民生活。通过对G212线陇南段232条泥石流沟的调查资料分不同属性、不同发展阶段和不同危害程度进行统计,结合分形理论,分析了泥石流沟道数与地貌要素的定量关系。结果表明:地貌形态要素对泥石流的属性、发展阶段和危害程度等不同类型泥石流的影响程度不同;综合分维值、形成区形态参数和地形坡度等参数都在一定程度上定量反映了不同类型泥石流的特征。     

基于多重分形的表层土壤中重金属元素来源分析——以海南省琼海市为例

分形与多重分形已逐渐渗透到环境地球化学调查与评价领域,通过分形与多重分形方法、结合变异系数和富集系数,初步探讨了海南省琼海市表层土壤中重金属元素的来源。结果显示,研究区表层土壤中Pb元素的高含量区明显与琼海市南部地区几大农场的分布密切相关,显示Pb可能受人为因素影响强烈,As的富集可能来源于农业活动,Ni的富集主要来源于成土母岩的风化,其他元素受到后期人类活动影响较小或基本未受影响。     

构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学

系统分析总结了构造活动与裂隙-脉体系统的分形生长,构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例,研究发现,水口山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系,而断裂带内动性较强的Cu、Pb、Zn等成矿元素的元素具有双分形关系,产生了新的元素分布规律,指示断裂活动促进了成矿元素富集,湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度-厚度分维值a值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的,且该矿床各中段金品位空间变化序列均为非线性演化序列,其成矿流体的演化及成矿元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明,构造-流体-成矿作用具有分形结构特征,并具体表现为断裂体系的分形分布,矿床的分形分布,裂隙-脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中,构造活动控制了裂隙-脉体系统的分形生长与矿床的就位,且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。