基于卫星遥感数据的地质断裂分形研究——以江西德兴为例

利用分形理论分析了德兴地区断裂构造的特点。结果表明,不仅研究区内的断裂带有自相似性,子区域也有相似现象。矿产区的分维值略高于整个研究区,铜矿区分维值高于金矿区,NW、NWW走向断裂带的分维值远高于SE走向的。说明分维值越大,越有利于矿床的形成;分维值越大的断裂走向,对矿床的产出位置控制作用越明显;地质构造复杂程度越高,分维值也越大,线性展布也越复杂。     

中国七大流域水系与洪涝的分维及其关系研究

本文在GIS技术的支持下，应用分形理论首先系统地计算了中国七大流域水系以及各流域洪涝的分维，其次对七大流域水系分维与各流域洪涝分维之间的可能关系进行了探讨。主要结论如下：（1）分维是表征洪涝发生特征的较好的参量，其蕴涵着洪涝发生次数，周期等丰富信息。（2）一般而言，在研究时段某流域洪涝发生的次数较多，则相应该流域洪涝的分维较大，反之亦然；（3）一般而言，当某一流域水系分维相对较小时，则相应该流域洪涝的分维相对较大，反之亦然。     

沂沭断裂带(山东段)断层系统分维几何学特征

地表的断裂分布具有复杂的几何结构,分形几何学是定量研究断裂复杂性和破碎性的一种数学方法.本文应用分维几何学的方法,在比例尺为1:50万的山东省构造体系图上,对沂沭断裂带(山东段)(以下简称沂沭带)断层系统进行了分段解析、计算,并得到了各段的分维值.沂沭带全带断层的分维值为1.34,南段分维值为1.29,北段分维值为1.41,结果表明,分维可以表征断层的不均匀性、不规则性和复杂性等.与沂沭带地震活动南高北低情况对比认为,断层系统分维低的地区地震活动性可能较高.     

水系分维在滑坡泥石流灾害区划中的应用

以多滑坡泥石流灾害地域云南省为研究对象,利用水系分形维数的空间变化来表征水系空间形态特征的差异,从而折射云南省内滑坡泥石流灾害发生的程度;通过对市、县、子流域和感兴趣区四种不同的分区标准,对滑坡灾害密度、泥石流灾害密度以及滑坡泥石流灾害总密度与它们的水系维数值进行了相关性分析,并且比较了分维数与切割线密度这两种方法,从统计的相关性系数可以得到一个结论:滑坡泥石流灾害区划中,分维数是一个比切割线密度优越的分区指标因子.另外,在计算水系维数时采用的矢量计盒算法,比传统的栅格计盒算法具有更强的优势.     

河间地区地裂缝分形特征研究

基于分形理论研究了河间地区地裂缝的分布分形、受控分形以及影响分形特征,利用MAT-LAB软件分别计算了地裂缝、活动断裂、地下水、地面沉降等相关物理量的分维值。地裂缝的发育具有自组织性,其分维值的大小及变化反映了地裂缝活动的复杂性。地裂缝平面、剖面分形特征反映了该区域孕裂应力场在平面和纵深方向上的非均一性。地裂缝的形成和发育可以看作是断裂运动的一种调整,影响地裂缝断裂的分维值具有一定的区间。地下水开采、地面沉降作用与地裂缝活动存在很大的关联。     

泥石流沟分形分维规律研究

以兰州市区南北两山96条沟道为例,选取泥石流形成的3个基本条件中的5个基本指标:汇水面积、主沟比降、主沟长、面积方量因子值、年最大洪峰流量均值,利用分形理论探讨了这些指标的基本规律,比较了泥石流沟道和普通沟道在分形分维规律上的异同。结果表明,泥石流沟道5个指标的分形分维值均较普通沟道小,且在泥石流沟道的5个指标中,汇水面积的分形分维值最小,说明其对泥石流的发育和形成影响最显著。     

华东地区地震活动性参数的中短期异常动态变化特征

系统地研究了华东地区中强震前地震活动参数的演化特征 ,尤其是追踪研究了中短期阶段各参数的动态变化特征。结果表明 ,华东地区中强震孕育中短期阶段 ,有不少地震活动性参数图像出现明显的变化 ,如C值、D值、Mf 值和b值在中期阶段存在的大面积异常区开始出现明显的收缩甚至消失 ,这种变化是地震孕育过程进入中短期阶段的重要标志。未来主震往往发生在收缩区边缘或异常消失区 ,若当消失区再次出现小片异常 ,则该异常区是未来最为值得注意的危险区 ,而且时间上很可能进入短临。再如地震算法复杂性AC值由超出 1倍均方差的峰值下降、广义分维Dt由正常值下降并出现超过 1倍均方差的低值异常 ,也是地震孕育过程进入中短期阶段的判据。由于地震孕育是一个十分复杂的过程 ,在实际工作中需应用多种参数扫描结果进行综合判定 ,以便于缩小异常区 ,提高中短期预报的准确率。     

泥石流堆积物的分形结构特征

本文依据分形理论,分析了泥石流堆积物粒度组成的分形结构特征,其分维值介于2～3之间。分维可作为描述泥石流堆积物粒度组成的参数,分维的大小表征了作为自组织系统的泥石流堆积物的本质特征。论述了分维的研究意义。     

聊古1井水氡模糊分维值的变化与地震的关系

利用模糊集理论与分形理论相结合的模糊分维方法, 处理了山东聊古1井水氡10多年来的观测资料, 找出了水氡模糊分维值的3次较大变化与相应3次地震的关系.在这3次地震前水氡模糊分维值都出现明显地小于0.57的低值异常变化.这可能反映了系统在较大地震前的明显降维特征.     

聊古─1井水氡模糊分维值的变化与地震的关系

利用模糊集理论与分形理论相结合的模糊分维方法 ,处理了山东聊古 1井水氡 1 0多年来的观测资料 ,找出了水氡模糊分维值的 3次较大变化与相应 3次地震的关系。在这 3次地震前水氡模糊分维值都出现明显地小于 0 5 7的低值异常变化。这可能反映了系统在较大地震前的明显降维特征     

三峡库区万州滑坡多重分形特征

利用多重分形分析了三峡库区万州区滑坡的空间分布。分析的结果表明，单一分形维数并不能完整地描述万州区滑坡的空间分布结构；运用多重分形得到滑坡的分维D0=2．610〉D1〉D2〉…〉D∞=1．864。分维值D∞=1．864是多重分形的下限。它相当于万州区滑坡最密集区域在空间上的分布现象。     

近30年来湖北洪涝灾害时序特征及预测分析——基于分形与混沌理论的研究

借助分形与混沌理论,对1978-2004年湖北省洪涝灾害成灾面积时间序列进行了分析,重构了其嵌入相空间序列,计算了其关联维数和饱和嵌入维数,确定了模拟相应动力系统所需的基本变量数目;同时,通过计算Kolmogorov熵,得出了对该洪涝灾害时间序列进行预测预报的时间尺度.最后,基于R/S分形分析,对湖北省未来洪涝灾害成灾面积的发展趋势作了预测,对该省洪涝灾害成灾面积可能呈现增大趋势的原因进行了分析,并提出了相应的对策.研究表明,该方法是一种有效的研究洪涝灾害时间序列分形特征的方法,能够客观、合理地反映洪涝灾害系统的分形特征,能为建立洪涝灾害成灾面积时间序列预报模型提供基础信息.     

华东及安徽地区断裂构造及分形分析

本文在对安徽及华东地区地震断裂构造分析的基础上,利用数盒子法计算了华东及安徽的活动断裂的分形维数,并从分形理论的角度讨论了活动断裂和地震活动性之间的关系,认为活动断裂的分形维数和地震活动性的分形维数是相等的.对华东及安徽的3种类型断裂(基底断裂、地壳断裂及岩石圈断裂)的不同分形维数和该区域地震的b值关系分析,认为该地区地壳断裂控制了该区域的地震活动.     

淮河流域洪涝变化的混沌特征

从功率谱结构,Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数,吸收子维数和可预报时间等方面分析了淮河流域洪涝变化的混沌性质,研究表明淮河流域洪涝变化是一类混沌变化序列,洪涝系统是一类混沌为动力系统,系统时初值极端敏感,长期和不可预测,其可报预时间约为５－６年。     

地震前兆混沌时间序列多尺度分维异常识别研究

对地震前兆观测时间序列的混沌性态及其产生的根源进行了探讨。根据小波变换良好的时、频局部化特征和分形维数的变化特征,从小波分析多尺度分解的角度出发结合分形理论探讨了地震前兆混沌时间序列的异常识别问题。对几个实例的研究表明,大多数时间段内时间序列小波变换系数的分维—尺度变化曲线呈光滑、缓慢减小变化,有异常信息时段的时间序列小波变换系数的分维—尺度变化曲线变化的主要特点是曲线具有峰值,并出现了曲线先是由高向低,然后再由低向高变化,在某一尺度处达到峰值后再缓慢减小的情况。异常出现的时间在震前约2个月至1年。将小波变换与分形理论结合起来研究地震问题,不仅开拓了地震科学研究的新领域,同时也是对小波变换及分形理论应用的延拓。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明:孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。