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。     

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。     

人为干扰强度对村级景观结构特征的影响

以研究点与村落中心间的距离作为人为干扰强度的划分指标 ,把村落按重度人为干扰、中度人为干扰和轻度人为干扰 3个等级分为中心区、过渡区和基质区 ,分析不同人为干扰强度与村级景观特征的相互关系。结果表明 :随着人为干扰强度的增强 ,多样性指数、相对丰富度指数和均匀度指数均相应增大 ,在中度人为干扰强度区 ,上述 3种指数均最大 ,但优势度指数最小。随着干扰强度的增强 ,与人们生活密切相关的景观类型的分形维数减小 ,斑块的相似性增强     

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     

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.