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。     

微波辐射对净水厂污泥脱水性能及分形结构的影响

对净水厂污泥在2450MHz微波作用下的调质效果进行了研究,结果表明,污泥比阻随着微波功率的增大和辐射时间的增长而下降,700W微波辐射10min能使500ml含水率为98%的污泥比阻下降73%,经微波调质(700W,5min)后,污泥颗粒变得粗大化,30-50μm范围内的污泥颗粒数增多,平均粒径由30.73μm增加至33.29μm;污泥颗粒的分形维数由1.712提高到1.724.     

Statistical detection of multiscale landscape patterns

Detection of discontinuities in landscape patterns is a crucial problem both in ecology and in environmental sciences since they may indicate substantial scale changes in generating and maintaining processes of landscape patches. This paper presents a statistical procedure for detecting distinct scales of pattern for irregular patch mosaics using fractal analysis. The method suggested is based on a piecewise regression model given by fitting different regression lines to different ranges of patches ordered according to patch size (area). Proper shift-points, where discontinuities occur, are then identified by means of an iterative procedure. Further statistical tests are applied in order to verify the statistical significance of the best models selected. Compared to the method proposed by Krummel et al. (1987), the procedure described here is not influenced by subjective choices of initial parameters. The procedure was applied to landscape pattern analysis of irregular patch mosaics (CORINE biotopes) of a watershed within the Map of the Italian Nature Project. Results for three different CORINE patch types are herein presented revealing different scaling properties with special pattern organizations linked to ecological traits of vegetation communities and human disturbance.     

长江三角洲都市连绵区城市体系的分形特征

分形研究是现代理论地理的重要内容之一,分形维数是刻画城市体系结构的有效参数。为定量分析长江三角洲都市连绵区城市体系的分形特征,通过计算豪斯道夫维数分析了长江三角洲城市体系规模分布的分形特征,通过计算关联维数和集聚维数,从城市要素的空间相关性和城市随机集聚的向心性两方面,分析了长江三角洲都市连绵区城市体系空间结构的分形特征。测算结果表明：（1）城市体系规模结构符合位序 规模分布类型,但首位城市的垄断性还很强,处于由首位型分布向序列型分布转变的过程之中,中间位序的城市数量偏少,城市之间呈竞争发展态势;（2）城市体系空间结构呈现出均匀分布的特征,城市的空间关联性强,空间相互作用强度大。在上述结论的基础上对长江三角洲都市连绵区城市体系的优化发展提出了建议.     

鄱阳湖生态经济区城市体系空间结构分形特征分析

为探讨鄱阳湖生态经济区城市体系空间结构特征,利用分形模型,分别测算了鄱阳湖生态经济区城市体系的集聚维、网格维和关联维。研究表明：(1）南昌市和九江市在鄱阳湖生态经济区城市体系自组织演化过程中核心作用明显（集聚维数分别为1.042 5和1.151 6）,前人认为该区域城市体系具有双核结构特征,集聚维数的测算从城市自组织演化角度印证了该论点;(2）研究区城市体系在空间上以线（如公路、铁路）为轴线展布（容量维（1.035 6）、信息维（107）、关联维D→1）,区域内各主要城市之间通达性良好（牛鸦维数比Q=0.941 6）;(3）区域内城市体系系统演化动力比较单一（D1≈D0）,自组织演化过程中明显受到鄱阳湖平原水陆生态系统的驱动     

微污染矿井水中微絮体的形成及分形特征

利用分形理论阐述了微污染矿井水中微絮体形成的分形生长特征,考察了微絮体形成过程中的影响因素,探讨了微絮凝机理,利用絮体的分形维数表征各影响因素对微絮体形态的作用结果,结果表明,微絮体形态与其分形维数之间具有良好的相关性,且分形维数越大,微絮体更加紧实,越易于沉降,滤后水的浊度越小;同时考察了微量铁锰离子对微絮体形态的影响,为微絮凝深床过滤工艺参数的改进提出了建议.     

高浓度悬浮液的混凝实验及机理研究

进行了高浓度悬浮液的混凝实验研究。为研究混合阶段渐变剪切速率对混凝沉降效果的影响,在混合阶段分别采用固定搅拌转速和渐变搅拌转速进行实验。在混合阶段采用固定搅拌转速,当搅拌转速为210r/min时,絮体二维分形维数最高为1.8847,悬浮液浊度最低为118NTU。采用渐变搅拌转速的方法,由210r/min开始逐渐降低搅拌转速,絮体二维分形维数最大,为1.9205,处理后悬浮液浊度最小,为107NTU。在一般混凝沉降过程的规律及模型的基础上,提出了高浓度悬浮液混凝沉降过程的物理模型。     

纳米SiO2在含阴离子表面活性剂低浊水处理中的应用

在含有阴离子表面活性剂-十二烷基硫酸钠(SDS)的6 NTU高岭土悬浊液中,改变SDS的浓度,投加纳米SiO2与聚合铝PAC进行动态混凝实验与静沉实验,借助图像分析技术与分形理论,探讨了纳米SiO2与PAC处理含SDS低浊水的作用机理、絮凝效果与形态学特征.结果表明:①纳米SiO2与SDS使高岭土粒子表面负电性增强.纳米SiO2的絮凝机理以吸附架桥为主.②纳米SiO2对SDS的去除效果优于PAC.SDS浓度越高,去除效果越显著.但纳米SiO2对无机高岭土粒子的处理能力不如PAC,PAC絮凝后的上清液浊度低.当SDS浓度增至10 mg/L时,纳米SiO2对SDS的去除率高,而PAC对SDS的絮凝能力弱,PAC对无机颗粒的去除效果也下降.③助凝剂纳米SiO2较强的吸附活性能加快PAC絮体成长为结构密实的RLCA构型,分维值高,絮凝效果好.     

岱海湖泊岸线形态变化研究

湖泊的岸线特征是表征湖泊形态特征的一项重要内容,应用分形理论对岱海湖泊的湖岸线形态变化进行研究,计算了湖泊岸线发育系数和湖泊岸线分维数。探讨了这两个标度的关系,并用来表征湖泊形态的动态变化。结果表明单一标度不能完整地表征湖泊的形态变化情况,还需要作长序列的研究。     

云南省近500年旱涝灾害时间序列的分形研究

根据云南省近500年的旱涝灾害时间分布序列,应用R/S分析,预测了未来旱涝灾害的发生时间,但预测时间尺度不同,结果也不同,因此仅从旱涝灾害发生的时间序列本身来预测,需确定其能够预测的时间范围;应用Smalley算法分别对云南省干旱和洪涝灾害的时间序列特征进行分析,干旱年发生时间序列的分形维数为0.5498,洪涝年发生时间序列的分形维数为0.4923,具有明显的分形特征,均小于Cantor集合的0.6309,可见云南省旱涝灾害发生的自组织程度可能会提高。分形研究的结果反映的仅是云南省近500年旱涝灾害时间序列的平均状况,由于旱涝灾害的分布具有空间差异,因此需分别研究不同程度灾害区旱涝时间序列的分形及多重分形特征。