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。     

淮河流域洪涝变化的信息维研究

以一定洪涝指标建立的淮河流域近五百年洪涝变化序列为基础，采用分形理论和方法，分析了淮河流域洪涝变化的分形结构特征；计算了淮河流域不同等级洪涝序列的信息分维及其随时间的变化。结果表明，淮河流域洪涝序列是一种极不规则的Ｃａｎｔｏｒ集合；信息分维与洪涝发生的频度呈反相关关系，即洪涝程度越重，信息分维值越低，所反映的气候层次相对越高。信息分维及其变化有望成为时间序列变化趋势和气候层次的诊断指标。     

数字图像技术结合小岛法在煤分形特征中的应用*

为探究煤的孔裂隙结构分形特征,以贵州富煤区4个煤层的煤样为研究对象,基于扫描电镜和低温液氮实验综合表征煤样的孔裂隙发育程度及连通性,应用Photoshop,Image-Pro-Plus图像处理技术对煤的SEM图像进行二值化处理及主要参数提取;结合小岛法计算煤样的孔裂隙分形维数值,并与扫描电镜、低温液氮实验分析结果进行对比。结果表明:经扫描电镜和低温液氮实验发现,4个煤层的孔裂隙连通性优先顺序依次为六盘水煤田3#煤层＞黔北煤田9#煤层＞黔北煤田8#煤层＞织纳煤田8#煤层;借助图像处理技术并结合小岛法对实验煤样的孔裂隙分形维数进行计算,各实验煤层分形维数由小到大依次为六盘水煤田3#煤层<黔北煤田9#煤层<黔北煤田8#煤层<织纳煤田8#煤层,该分形维数排序所反馈的煤样孔裂隙发育程度及连通性信息与前述2个实验结果相互印证,表明数字图像技术与小岛法分形相结合能真实、准确地反映煤的分形特征。     

九龙江口湿地表层沉积物微观形貌特征与成因分析

基于沉积物N2吸附脱附曲线,通过不同植被沉积物采样、扰动模拟和化学清洗实验,分析河口滨海湿地表层沉积物的微观形貌特征与形成原因.研究表明,光滩(A)的沉积物比表面积最低(17.07m2/g),表面分形维数也是最低(2.5177);互花米草(E)沉积物的比表面积和表面分形维数次之,分别为20.82m2/g、2.5354;而湿地中间的红树(D)、互花米草(B)及其二者混交(C)的3种沉积物的比表面积和表面分形维数较高.其原因可能是光滩(A)和互花米草(E)由于靠近河边,受到河流与潮水影响较大,较其他长有植被且离河流较远的沉积物,更易受到扰动与污染,空间填充能力弱化所致.相关关系分析表明,沉积物比表面积与表面分形分数同沉积物无机氮磷形态显著正相关,这表明沉积物比表面积和表面分形维数较低的沉积物,其表面吸附能力和空间填充能力较弱,而使得吸附的无机氮磷形态污染物减少.另外,受扰动的沉积物具有较低的比表面积和表面分形维数,污染程度较轻的沉积物具有较高的比表面积和表面分形维数.可见,受潮汐、河流扰动和污染程度的不同是九龙江口湿地表层沉积物微观形貌差异形成的主要原因.     

基于分形模型的城市空气质量评价方法研究

基于分形模型开展了城市空气质量的评价方法研究.首先利用分形求和模型分析大气污染物分布特征,用分维数定量描述其浓度分布随机程度,开展了城市空气质量评价的背景值和标准值的确定方法研究.然后在此基础上基于橡树岭大气环境质量指数评价方法,确定了基于二氧化硫、二氧化氮、PM10三项污染物的中国城市人为源空气质量评价方法模型.最后以西安市为示范区,利用本研究方法确定了西安市的大气环境背景值和评价标准值,建立了适用于西安市的大气环境质量指数模型,并开展了2010年该市全年环境质量分析评价工作.结果表明,基于分形模型的评价结果认为西安市空气质量年变化呈“U”字型分布,该方法比常规环境空气质量评价方法更能表现出空气质量的变化规律和季节分布特征.总体上,2010年西安市空气质量良好,未受到污染天数占83%,但是受沙尘天气影响比较大;西安市空气质量随季节变化特征比较明显,夏季和秋季空气质量较好,受污染程度较低,冬季和春季空气质量较差,受污染程度偏高.     

Experimental study on the fractal characteristic of methane explosion flame

In this paper flame microstructures and propagation characteristic of methane explosion are studied by high speed schlieren photography technique. By experiment it shows that flame front surface and inner flow field of methane explosion has distinctly fractal characteristic, the effect of the wrinkle of flame front surface and inner reactants on flame propagation can be directly reflect by fractal dimensions. Fractal dimension has a direct relation to flame structure and flame propagation characteristics, and it is the important parameter to scale the flame propagation velocity and flame temperature.     

Zooplankton encounters in patchy particle distributions

Zooplankton encounter rates are dependent not only on both sensory and swimming performances of the organisms, but also on the distribution pattern of food particles. Increasing evidences indicate that, in natural conditions, phytoplankton is often aggregated in thin layers. In the present contribution we investigate the concomitant effects of motion complexity and habitat fragmentation on the number of encounters realised by virtual continuously moving copepods adopting different motion strategies. Our simulated organisms move in an environment characterised by the presence of thin patches of phytoplankton, and their swim follows five motion rules (pure random walk, correlated random walk with three different time scales, self-avoiding random walk), each characterised by a typical value of the three-dimensional fractal dimension D_3D. Compared to a uniform distribution, for a given motion rule the clustering of prey particles increases the variance of encounters, while no remarkable effect is reported in the average number of particles intercepted. These results broaden our understanding of the behavioural efficiency in freely swimming zooplankters and improve our knowledge of the functioning of aquatic systems.     

阜山金矿进回风巷粉尘孔粒径分布及其分形特征

为探究金属矿井下粉尘孔粒径特征,以阜山金矿为例,系统研究其进风巷粉尘(IAD)、回风巷粉尘(RAD)的孔粒径分布(PSD)情况.首先,利用激光粒度分析仪与扫描电子显微镜(SEM)、低温液氮吸附仪分别测试粉尘粒径与孔参数,然后利用分形理论计算并分析其粒度分形维数与孔分形维数.结果 表明:RAD粒径比IAD粒径小,两者最可...     

岷江上游植被生境适应性空间分异格局的间隙度分析

了解岷江上游不同植被生境适宜性类型在整体和局部上的空间分异格局对植被生境管理和修复具有非常重要的意义。基于岷江上游4类植被生境适宜性类型空间分布图借助分形和贝叶斯理论,建立间隙度指数模型和多水平贝叶斯模型,实现定量表征不同植被生境适宜性类型在整体和局部空间上的聚簇和分异程度。结果表明:1)汶川在Ⅰ~Ⅳ类、Ⅲ类和Ⅳ类生境适宜性下的间隙度指数最大,其对应的空间分异尺度为3 000 m(即为30倍网格边长,网格边长为100 m)、2 900 m、2 800 m,而松潘在Ⅰ类和Ⅱ类型下的间隙度指数最大,其空间分异尺度为3 000 m、2 700 m。2)Ⅰ~Ⅳ类、Ⅰ类和Ⅱ类生境适宜性分别在汶川、松潘和理县的间隙度维数最大,空间格局聚簇性较小,进一步证明空间分异尺度较大,而Ⅲ类和Ⅳ类生境适宜性在茂县的间隙度维数最大。岷江上游植被生境空间分异格局的间隙度分析,可以为研究生境空间格局及其生境管理尺寸在整体和局部上的差异提供必备的条件和依据。     

区域滑坡时间分布的自相似性研究

滑坡时间分布是滑坡预测和预警报研究的关键内容,对一定区域滑坡分布时间规律的研究可为区域滑坡预测和预警报提供参考和指导。本文以长江三峡库区滑坡为研究对象,对滑坡的年际分布和月份分布的相似性分别进行了研究。结果表明,两种时间的分布规律具有较好的相似性,且滑坡规模越接近,相似性程度越高。对滑坡时间分布的相似性研究,为应用分形理论研究该区域滑坡时间分布规律提供了理论基础。