基于分形理论的板块形态重建

全球板块重建的精细化和区域化是当前研究的热点领域之一。值得注意的是,针对重建板块形态分布规律的研究,尚未充分展开。在大数据背景下,本文根据已有板块重建模型,对中生代以来的重建板块的形态,进行了分形维数分析,并结合斑岩型铜矿床的频数分布规律,讨论了分形维数和斑岩型矿床频数对板块重建整体性评估的意义。研究结果表明,自250 Ma以来的地质历史时期,全球重建板块形态的分形维数具有先下降后上升的特点,在65 Ma达到最小,可能代表了由Pangea超大陆向未来超大陆Amasia的转换。此外,全球斑岩型铜矿床的频数异常与板块重建形态的分形维数异常具有良好的对应关系,表明板块运动过程中产生的快速形变与斑岩型铜矿床形成之间具有密切的联系。该结果可能将为整体性评估重建板块形态的真实性提供一个全新的方法,特别是对约束古老板块的形态方面,具有一定的科学价值;同时,也能为斑岩型铜矿床的成因,提供对照参考的数据基础。     

基于震灾图像维度分析下景观带毁损程度评估的探讨

地震灾害是所有自然灾害中破坏程度最为严重的灾害之一,当景观带遭到地震破坏时,景观带中的规则建筑结构发生改变,景观带毁损程度评估是城市避震减灾体系研究的重点内容,因此对景观带中规则建筑毁损程度研究有重要意义。为深入探讨景观带毁损程度评估的问题,基于震灾图像维度分析下对景观带毁损程度的评估方法进行尝试。根据规则建筑震灾图像质量,按图像维度的变化特征对规则建筑结构的破碎程度进行划分,获取破碎概率分布,根据破碎概率划分最佳阈值,采用分数维方法提取图像维度特征,根据提取到的规则建筑震灾图像维度特征,将毁损的规则建筑空间自相关程度转换成正态分布曲线,进而构建评估模型对规则建筑毁损程度进行评估。针对实例分析,实现基于震灾图像维度分析下景观带毁损程度评估方法并进行了探讨。     

基于Sentinel-2A/B的新疆典型城市不透水面提取及空间差异分析

随着城市化进程加快,自然地表物理结构及属性的变化使得城市不透水面不断增加,进而造成城市土地覆盖类型剧烈变化,极大地影响着其环境质量和生态循环。因此,探讨不透水面的空间变化规律,对建设生态、和谐、宜居城市变得极为重要。本文选取新疆维吾尔自治区（简称新疆）典型城市（乌鲁木齐、喀什、哈密及克拉玛依）主城区为研究区,通过对Sentinel-2A/B影像L2范数归一化处理,结合增强型归一化差值不透水面指数ENDISI（Enhanced Normalized Difference Impervious Surface Index）,采用最大类间方差法（OTSU）自适应确定阈值,提取2017年和2019年新疆典型城市不透水面。结果表明：L2范数归一化处理与ENDISI结合能较好的突显不透水面与非不透水面的差异;OTSU自适应确定的阈值能够很好的区分不透水面,经示例验证（2019年乌鲁木齐主城区）,不透水面提取结果总体精度为86.60%,Kappa系数为0.73。通过对不透水面空间差异分析可知：从剖面线角度分析得出乌鲁木齐北部、喀什中部和北部及哈密中东部和北部ENDISI指数值均显著增加,而克拉玛依北部和中西部区域ENDISI指数值增加较少;从不透水面盒维数分析中得出,新疆典型城市的盒维数值均呈增加趋势,城市结构复杂度不断增强,其中哈密盒维数值最大,乌鲁木齐盒维数值最低,且哈密的盒维数值变化幅度最大,克拉玛依的盒维数值变化最小。本文可为新疆典型城市内涵式发展提供科学指导,为干旱区城市生态环境保护提供理论依据。     

太平洋海山地形与钴结壳资源分布的分形研究

通过海山地形与钴结壳资源量的分形研究表明,海山地形与钴结壳资源量间呈多重分形分布。海山坡度与资源量分形呈三段式,引起海山坡度与资源量分段分形的原因是不同类型结壳分布叠加的结果。水深—资源量分形呈三到四段式,引起水深—资源量复杂分形的原因可能与海山基底洋壳有关,海山基底洋壳年龄老于165 M a的海山呈四段式分布,而小于165 M a的海山呈三段式分布。同一区域或不同区域内海山地形与资源分布各不相同。      

遗址土劣化进程中微观结构变化的类比研究

长期的风化会使遗址土体劣化,进而威胁到遗址本体的安全,但在自然条件下这一演化过程尚不明确。遗址土体微观结构的变化是该过程的重要体现,研究选取风化条件近似而暴露时间不同的黄土质边坡作为类比对象,采用扫描电镜法（SEM）和压汞法（MIP）分别对表部以及内部土样的微观孔隙结构进行观察和量测。试验结果表明,表部土体微观结构的变化程度大于内部土体,并呈现一定的规律性;与内部土体相比,表部土体的土颗粒排列为致密的叠片状;其孔径分布为双峰模式,团聚体内孔隙占比较大;随着风化时间的增长,表部土体的孔隙总体积和表面分形维数逐渐减小,导致孔壁粗糙程度降低,减小了颗粒间的摩擦,在宏观上容易诱发土体表层的剥离损耗或其他病害。     

颗粒形状对碎石料孔隙特性影响研究

颗粒形状是影响碎石料孔隙特性的主要因素之一,进而影响碎石料的渗透特性和力学行为。选取粒径为2~5 mm和5~10 mm的灰岩碎石颗粒填筑试样,同时与相同级配和孔隙率的玻璃球试样进行对比研究,采用CT扫描技术和图形处理软件获取多孔介质孔隙边界轮廓,选取0.5 mm开度阈值分割孔隙;每组试样选取3张扫描断面图像,取定量参数的平均值为研究对象,对孔隙特性进行定量分析。结果表明：玻璃球多孔介质孔隙形状的复杂性甚于碎石料;玻璃球多孔介质孔隙系统的连通度大于同粒组碎石料。     

冲击荷载下玄武岩纤维水泥土吸能及分形特征

为研究玄武岩纤维对水泥土冲击破坏过程中能量吸收及碎块块度分布特征的影响,采用Φ50 mm变截面霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar,简称SHPB）试验装置对不同玄武岩纤维掺量的水泥土进行了冲击压缩和动态劈裂试验,分析了冲击荷载作用下玄武岩纤维掺量与水泥土吸收能、破坏形态和分形维数 的关系,试验结果表明：随着玄武岩纤维掺量的增加,水泥土吸收能呈先增大后减小的趋势,超过最佳掺量后,由于纤维-纤维薄弱面的存在,水泥土吸收能减少;冲击破坏后水泥土破碎块度分布是具有统计意义上的分形,冲击压缩试验中水泥土破碎块度平均粒径随玄武岩纤维掺量的增加而不断增大,对应的 值总体上呈现不断减小的趋势;在动态劈裂试验中,玄武岩纤维掺量在0～2.0%范围内,水泥土破碎块度平均粒径呈现上升趋势, 值不断减小,玄武岩纤维掺量超过2.0%后,平均粒径有所降低,对应 值增大。玄武岩纤维水泥土吸收能和 值之间有着密切的联系,冲击压缩试验中,吸收能在分形维数为2.20～2.26范围内呈先增大后减小的趋势,而在动态劈裂试验中,吸收能在分形维数为1.85～2.20范围内总体呈现下降趋势,两者具有一定的负相关性;合适掺量的玄武岩纤维对水泥土动态特性起着积极作用,通过试验得出玄武岩纤维的合适掺量为1.5%～2.0%。     

新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度特征

对新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度进行了分析,并对其特征进行了探讨。结果表明：巴里坤鸣沙山风成沉积物以中沙为主,分选较好,偏度值接近0,峰态很窄。概率累积曲线揭示风成沉积物碎屑颗粒的主要搬运方式为跃移,所占比例为40%~95%。沿沙脊-山坡-山脚的方向,平均粒径逐渐变大,分选性变差,蠕移组分含量增加。粒度具有分形特征,分维值平均为0.94,与常见碎屑物质相比,处于较低的水平。分维值与标准偏差显著相关,说明分选程度会对分形特征产生影响。     

The Fractal Characteristics of Drainage Networks and Erosion Evolution Stages of Ten Kongduis in the Upper Reaches of the Yellow River,China

The fractal characteristics of drainage in the ten kongduis of the upper Yellow River were obtained using the box counting dimension, and the evolution stages of the watershed topography were defined by different ranges of the fractal dimensions of river networks (Dg). The results show that the fractal scaleless range of the Maobula River is 20–370 m based on a combination of artificial judgment, correlation coefficient test and fitting error. Other kongduis show good fractal characteristics in this fractal scaleless range as well. The box counting dimension can be used as a quantitative index of watershed topography fractal characteristics. The fractal dimension of stream networks is independent of the threshold contributing area used for extracting the drainage networks from the DEM. The values of Dg in the upper ten kongduis are in the range of 1.08?1.14. Both the runoff yield and the sediment yield are positively and linearly related with Dg. The positive relation between the sediment yield and Dg reflects the effect of landform features on sediment yield in the young and/or mature stages of landform evolution of the study area. By revising the critical value of Dg, the value of Dg of the basin in the young evolution stage is less than 1.06, while it is more than 1.06 for the basin in mature or old evolution stage. The upper ten kongduis are in the mature stage of landform evolution.     

巢湖沉积物粒度特征及其沉积学意义

对采自西巢湖湖心的一根长为143 cm的沉积柱进行了粒度分析,重建了粒度组成的演变过程。湖心沉积物主要为粉砂和黏土,粒度参数（平均粒径、标准偏差、偏度、尖度、分维值）分析表明沉积物分选程度较好,均为正偏态,峰态为很窄到非常窄,且具有一定的分形特征。C-M图解和概率累积曲线揭示了较弱的水动力环境,颗粒的搬运方式主要为跃移和悬移,比例分别约为70%和25%~30%。结合因子分析,识别出第一主因子（PC1）对细粒物质含量存在显著影响,其值反映了碎屑物质在湖泊中的搬运距离,PC1因子与平均粒径M_z可作为巢湖湖泊水位的替代性指标。