不同时间尺度气候变化的分维研究

探讨了从一维时间序列中提取气候分维的方法，计算了不同时间尺度气候变化的分数维，并讨论了维数与气候变化的相关系。     

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     

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.     

强震地面运动的混沌特性分析

引入非线性动力学理论和混沌时间序列分析方法考察强震地面运动加速度时程的非线性特征。首先采用功率谱分析法、主成份分析法和Cao方法定性判断地震动加速度时程具有混沌特性,然后应用混沌时间序列分析方法定量计算了30条地震动加速度时程的三个非线性特征参数。计算表明,这些地震动时程的关联维数为2.0~4.0的分数维,Kolm ogorov熵K2为大于零的有限正值,最大Lyapunov指数在0~1.0之间。结果说明,强震地面运动具有混沌特性,地震动的高度不规则和复杂性是地震过程强非线性的反映。     

新疆1950～1997年洪旱灾害的统计与分形特征分析

基于新疆1950～1997年的洪旱灾害统计资料,运用一般统计学方法与分形理论分析了新疆这段时期内相应的洪旱灾害特征。分析发现,20世纪80代年以来新疆洪旱灾害呈急剧扩大的态势,20世纪80年代和90年代与50年代相比,洪水与干旱灾害成灾面积都增大了约6～7倍;1950～1997年新疆洪旱灾害时间序列具有明显的分形特征,相应的饱和分维数分别为d=2.9733与d=3.6921,饱和关联维数对应的嵌入空间的最小维数为9。     

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.     

四川旱涝灾害时间分布序列的分形特征研究

本文采用分形理论计算了四川旱涝灾害时间分布序列的分数维，其结果初步证实了四川旱涝灾害时间分布在一定区间范围内的无标度性。无标度区的跨度及相应的分形维数可作为四川旱涝灾害自组织程度的量度。     

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。     

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。     

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。     

山东省水系的分维几何学及其与新构造活动的关系

本文通过分析山东地区水系的分维几何学特征,对比各区域的新构造活动特点,发现隆起区和坳陷区的水系分维值不同,块体内部差异运动对水系分维有重要影响,断裂活动在水系分维值上有明显反映。     

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。     

低矮建筑平均风压试验研究

通过一系列不同外形尺寸的单跨双坡低矮建筑刚性模型风洞测压试验,分析了不同风向角情况下结构表面的平均风压系数分布规律,重点考察了建筑结构外形参数和风场条件对低矮建筑主体承重结构风压系数的影响.     

旱涝灾害的分形研究方法

对旱涝灾害中的时间分维、关联维的计算以及 R/ S分析等研究方法进行了介绍 ,在此基础上 ,对旱涝灾害中已有的分形应用研究进行了必要的总结与展望     

岩体裂隙面形貌特征对其渗流特性的影响研究∗

岩体裂隙面的形貌特征直接影响其渗流特性,为了分析二者的相关关系,采用劈裂法制备了单裂隙砂岩试样,进行了裂隙面扫描分析和渗流试验,基于分形维数在定量表达不规则曲线形貌特征方面的优势,提出了考虑裂隙面形貌各向异性特征的分形维数计算方法。研究结果表明:(1)基于矩阵理论的裂隙面综合分形维数,相当于用矩阵网格去覆盖整个裂隙面,可以较好地反映裂隙面的整体形貌特征;(2)裂隙面的形貌特征对其渗流特性影响显著,随着裂隙面综合分形维数逐渐增大,裂隙岩体的渗透系数逐渐减小,而且侧向应力越大,渗透系数的减小趋势越明显;(3)分析建立了裂隙岩样渗透系数kf与裂隙面综合分形维数■的相关关系,验证分析表明,该公式计算得到的裂隙岩样渗透系数与试验结果吻合较好。相关研究成果可为裂隙岩体渗流特性分析提供参考。     

燃气爆炸作用下房屋裂缝开展的分形模拟

烯气爆炸灾害下房屋裂纹开展有的模式与受均布压力破坏时的相同，在参照实验所得混凝土裂缝的分形维数资源的基础上编制了相应的软件，利用分形插值的方法实现裂缝开展的模拟，模拟结果较好地反映了裂缝发展的真实情况，且较以往的模拟方法节约了大量存储空间。     

山区桥址风场特性研究综述

首先对采用风洞试验、数值模拟、现场实测3种方法研究山区风场特性的研究进展进行了梳理和总结,对比了各种方法的相对优缺点;然后从平均风特性和脉动风特性两方面对比分析了山区风场区别于平原地区风场特性。山区风场特性相对更为复杂,变异性更强,呈现更明显的非高斯和非平稳特性,山区地表粗糙度类别不能简单地分为四类,山区风攻角、风速谱、风速剖面分布规律明显不同于平原地区;在高山峡谷间风场既存在明显加速效应,也存在阻挡效应,使得桥梁抗风设计更为困难。总结了山区桥址处设计风速的几种取值方法,为今后山区桥址抗风设计提供参考。最后对山区桥址风场特性的研究现状进行了总结,对研究前景进行了展望。     

考虑地形和土地覆盖影响的参数化台风风场模拟

现有参数化台风风场模型通常采用单一地表粗糙度假设,忽略地形和土地覆盖的影响,使得参数化台风风场模型不能真实反映台风风场。本文基于GTOPO30(Global Topographic Data of 30 arc seconds)全球数字高程数据和USGS(U.S.Geological Survey)全球土地覆盖数据,将地形地貌效应等效为地表粗糙长度,建立了受西北太平洋台风影响的东亚地区的地表粗糙长度空间分布;并对比验证了3个典型地貌的地表粗糙长度。然后,对参数化台风风场模型进行了适当修正,使其能耦合地形起伏对风场产生的抬升和沉降作用。以WRF(Weather Research and Forecasting)模式的模拟结果为基准,采用3个历史台风案例,考察了地形地貌对参数化台风风场模拟的影响。对比结果表明,考虑地形地貌效应可以显著提升参数化台风风场模型对台风空间结构的模拟能力。考虑地形地貌影响的参数化台风风场模型的模拟结果与实测结果吻合较好。     

“一一·二四”海难渤海风场的数值模拟

用中尺度数值模式MM5对1999年11月24日烟台附近发生重大海难事故的渤海风场进行了数值模拟,探讨了该次冷锋大风的风场特征和影响机制.结果表明用90km的粗网格可以成功地模拟地面冷高压与锋面的发展和移动,以及高空环流形势的演变.而通过30km细网格的模拟发现,在冷锋后的行星边界层中,存在着一条宽度为200km的中尺度强风带,最大风速位于925hPa,它与高空的极锋急流并不相连;细网格还模拟出了渤海中尺度低压的发展过程,它使近地面层大风的强度显著加强.模拟还表明,海陆差异对近地面的风场分布有重要的影响,强风带移入渤海后,在渤海海域形成一个200～300 km的中尺度强风区.因此,采用具有较高分辨率的中尺度数值模式,对提高渤海大风的预报水平,避免海难事故的发生更具有重要意义.     

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.