燃烧、爆炸过程复杂性行为的非线性动力学(Ⅰ)

从非线性动力学观点,总结了燃烧和爆炸系统的多种复杂现象。指出了其非线性现象之间的对应关系。提出了从非线性即从“系统”、“全局或大范围”、“演化”及“统一”地观点认识燃烧和爆炸现象的观点。     

污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征

研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D₁、D₂、D′₂)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明,当统计样本数达到200以上时,ABR中成熟颗粒污泥的D₁、D₂、D′₂值趋于稳定;当样本数达到300以上时,某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D₁、D₂、D′₂值也分别趋于稳定。此外,1^#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定,而2^#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥,在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论,研究认为,如果需要得到稳定的平均粒径结果,可能需要大量的统计样本数,该样本数至少要大于600。     

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.     

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。     

鄱阳湖径流量时间序列的混沌特征分析

流域径流受诸多因素影响,变化复杂,仅凭观测站统计数据难以发现其演变规律。以混沌理论为基础,以鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流时间序列为研究对象详细说明了求取时间序列中混沌特征数的方法。首先利用C C方法选取相空间重构参数即时间延迟〖WTBX〗τ和嵌入维数m〖WTBZ〗,在此基础上进行相空间重构,采用G P关联积分法计算关联维数和Rosenstein小数据量法计算最大Lypanuov指数。结果表明鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流序列的饱和关联维数非整数,同时最大Lyapunov指数也为正数,这充分说明鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流序列均具有明显的混沌特征。而且通过最大Lyapunov指数和关联维数的计算表明鄱阳湖入湖的外洲站月径流复杂程度最大,混沌特性最强,对初值的敏感性最强,李家渡站次之,渡峰坑站最小     

河南省城镇体系空间结构分形特征分析

选取分形理论中的聚集维数和关联维数计算分析了河南省城镇体系空间结构。结果显示,河南省的城镇体系空间结构具有分形特征,中心城市的影响力明显,但相对于其他地区首位城市地位有一定差距,大致呈现弱极多核心态势。各城镇之间联系紧密程度一般,通达性有明显提升。总体来说,河南省城镇规模较为均衡,城镇联系不够紧密,城镇体系功能尚未能充分发挥。     

蠕虫捕食对污泥性质的影响

利用一种新型静态序批式蠕虫生物反应器处理剩余污泥,另设一个未加蠕虫的反应器作为对照。通过对比分析2个反应器中污泥的比减量速率、沉降性能、脱水性能和比好氧速率来研究蠕虫捕食对污泥性质的影响。实验结果表明,蠕虫具有良好的污泥减量效果,蠕虫加入后可使污泥比减量速率增加（0．15±0．02）mg／（mg·d）。蠕虫作用后污泥沉降性能明显改善,污泥容积指数（SVI）降低28．9％,胞外聚合物（EPS）含量减少和污泥絮体结构变得更加密实规则是污泥沉降性能得到改善的重要原因。蠕虫捕食后污泥脱水性能变差,污泥标准化毛细吸水时间和比阻分别增大2．45倍和1．16倍,推测主要是由污泥絮体平均粒径减小造成的。另外,蠕虫的存在会降低污泥的微生物活性,异养细菌、氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的比好氧速率分别降低7．09％、7．84％和8．29％。     

地下水溶质反常运移的分数阶对流扩散模型研究进展

地下水溶质在非均质多孔介质中的扩散过程并不总是遵循Fick定律,因此称为反常扩散或反常运移,其本质上是非马尔可夫非局域性过程.分数阶对流扩散模型可以对含水层中溶质的这种运移进行充分而准确的描述.本文在阐明多孔介质溶质反常运移基本问题及其动力学机理基础上,综述了三类分数阶对流扩散模型,即空间分数阶对流扩散模型、时间分数阶对流扩散模型和分布式分数阶对流扩散模型,并详细讨论了分数阶对流扩散模型在地下水溶质反常运移领域的应用前景和挑战.     

洞庭湖区景观镶嵌结构和分形特征研究

利用1980、1990、2000年三期TM影像,应用遥感、地理信息系统技术和景观生态学相结合的方法研究了洞庭湖区景观镶嵌体的结构和形态特征。结果表明：洞庭湖区景观格局与动态特征以耕地、水域、居住建设用地变动为主;各种景观类型的分维数各不相同,分维数的大小依次是：耕地﹤未利用地﹤建设用地﹤水域﹤林地﹤草地,其中建设用地的分维数最接近于1.5,处于最不稳定状态,草地和林地分维数年际波动不大,处于最稳定的状态,耕地随着时间的推移,分维数不断降低;同一种景观类型的分维数在不同地貌条件下也存在差异,其中耕地、水域和居住建设用地的分维数随海拔增加呈增加趋势,草地和林地的变化则表现为相反,这种差异反映了地貌、地势、区位条件和人类活动对于同一景观类型的斑块形态的影响。     

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。