平面分形曲线的几何构造及其维数

本文用几何方法构造了一类平面分形曲线，并讨论了它们的Ｂｏｘ维数．Ｐａｃｋｉｎｇ维数及Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ维数．     

河道床面形态分形量化方法比较研究

河道床面形态是河流动力学及河床演变学的基本问题,它与冲积河流的流动结构、水流阻力及泥沙输运等方面有密切联系.河道床面形态是水流、泥沙相互作用的结果,其平面或空间结构具有不规则性,而微观粗糙结构具有自相似性,因此,可采用分形几何学中的分形维数来进行量化,这更能反映粗糙结构的内禀特性.目前粗糙表面分形维数的计算方法有投影覆盖法及其改进方法、立方体覆盖法及其改进方法、小岛法、分形交集公式法以及分数布朗表面的统计性质法等,分析了确定河道床面形态分形维数的可行方法,讨论了不同方法的计算精度,提出改进立方体覆盖法更适于计算各向异性粗糙床面的分形维数,为从微观角度开展河床演变、水流阻力及航道治理等问题的分形研究奠定了基础.     

基于分形理论的河床表面形态量化方法研究

提出以河床表面分形维数从整体上量化河床形态,并依据表面积—尺度法原理,在对现有面分维计算方法的表面积估算、边界处理及无标度区判断等方面进行改进的基础上,给出了适用于具有不规则边界的表面分形维数计算方法,该方法对河床表面分维计算具有较好的适用性.将典型河段的年内冲淤变化、局部河势、河型与河床表面分形维数变化结合起来,说明了河床表面形态具有一定的分形特征,河床表面分形维数可随着河床的冲淤变化而改变,河床形态冲淤起伏愈剧烈,则河床表面分形维数愈大,其能定量反映河床形态的复杂程度,可用于河势量化分析、河型判别以及河道形态阻力计算等相关问题研究.     

Cu 基低碳醇合成催化剂表面分形维数与催化性能

用分形几何描述催化剂的表面形貌，用盒子维模型测定了不同制备方法和载体所制备的催化剂表面分形维数，分形维数Ｄ被看作是催化剂形貌的表征参数。结果表明：催化剂表面形态具有自相似性，催化剂表面分形维数介于２．５７至２．６７之间，尖晶石载体对催化剂表面分形维数影响最大，制备方法也影响催化剂表面分形维数，相同组成的催化剂表面分形维数增大，催化剂的ＣＯ转化率提高。     

辽河特细砂混凝土骨料的分形研究

分形几何是根据事物局部形态与整体形态间的自相似关系,针对无特征尺寸的不规则图形而提出的几何问题研究理论。运用分形几何理论对辽河特细砂混凝土骨料进行研究,得出了辽河特细砂质量分布与分形维数的关系;同时得到了特细砂骨料级配孔隙率与体积分形之间的联系,求出了特细砂体积分形维数。确定了分形维数跟颗粒粒径大小之间的关系,抗压强度与分形维数的关系,从理论上得出特细砂混凝土抗压强度要小于普通砂混凝土。又与试验相结合,得出不同配合比配制的不同强度等级的特细砂混凝土,其骨料级配分形维数是不同的。     

大气中自由沉降微颗粒的形状分析

根据分形理论,基于面积-周长法,通过沉降对比试验,定量表征了大气中自由沉降颗粒物的形状分形维数.通过光学显微镜获得微颗粒的几何投影图像,借助显微图像分析软件,探讨了颗粒物几何形态的分形特征,确定了颗粒物形状分形维数与沉降时间的关系,并结合大气中颗粒物的成因分析了颗粒物的特性.结果表明,大气中沉降微颗粒的形状具有分形特性...     

沙波阻力分形表征的定床试验研究

针对沙波床面形态具有自相似性的特点,将分形几何方法引入沙波阻力问题研究,提出采用分形维数描述沙波床面的三维特征,并应用改进立方体覆盖法计算分形维数值.床面阻力根据爱因斯坦综合阻力分割方法计算,并按摩阻作用可加性原理划分为沙粒阻力与沙波阻力.在试验基础上,引入沙波几何尺度参数和平面分布参数,建立了沙波阻力系数的表达式.对公式的验证、分析和比较表明,本文公式可定量地综合体现沙波床面的三维特征对沙波阻力的影响,在某种意义上是对现有结果的改进.     

矸石破碎块度的分形性质及计算方法

用分形几何方法对破碎矸石块度进行了统计分析，结果表明，分形维数D是反映矸石破碎程度恰当的统计特征量，同时，分析了两种破碎块度分布函数，并基于幂率关系建立了一种新的块度表达式。     

采空区上覆岩体裂隙分形规律的实验研究

以山西省霍州矿务局辛置煤矿2204采掘工作面为原型,利用相似材料模拟实验模拟采空区上覆岩体裂隙的形成过程扣分布状态,运用分形几何理论研究采空区冒落带、裂隙带和弯沉带岩体裂隙的分形规律。实验结果表明：上覆岩体裂隙分形维数随工作面推进经历了由小→大→小并趋于稳定的变化过程,开采结束且岩层基本稳定之后,其分形雏数为采动前分维值的0．5％-5％,且模型采空区边缘地带“三带”的分形维数值较采空区中心的分形维数值大。     

微结构分维与孔隙率及抗压强度的关系

以交河故城崖体土为研究对象,借助扫描电镜(SEM)手段和分形几何方法,研究了土的微结构分形(包括平面分形和粒度分形).研究表明:崖体土的平面分形维数为1.592～1.793,平均值为1.731;粒度分形维数为1.915～2.655,平均值为2.340.根据最小二乘法,研究了分形维数与土的孔隙率及抗压强度之间的关系.结果表明:交河崖体土的平面分彤维数与其孔隙率及抗压强度呈线性相关,而粒度分形维数与孔隙率及抗压强度旱幂指数关系.该研究成果为通过微结构分形表征土的孔隙性及抗压强度提供了依据.     

中国的网状河流体系

网状河流是由低坡降、深且窄、重复分汊合并的多河道系统及大片的泛滥平原所组成的一种特殊的河流类型,研究尚待深入。中国的许多河流发育了网状河段,其中包括黑龙江、松花江和长江等一些大型河流以及许多中、小型河流。按照地理和构造背景的不同可以把它们分为平原地区网状河流、山谷网状河流、入湖三角洲平原网状河流和入海三角洲平原网状河流四大类。这四类网状河流在形成机理、地貌和沉积特征等方面有所不同。研究古代沉积,对于研究油气储集体来说,进一步地了解网状河流,特别是研究平原地区和三角洲平原上的网状河流具有重大的意义。     

渭河下游现代沉积特征及河型转化主控因素分析

现代河流沉积一直是地貌学家、沉积学家和水力学家的研究重点,目前对渭河时间尺度上河流形态变化现象的相关研究并不缺乏,但对于曲流河不同河段的河型对比及河型转化控制因素的相关研究较少,曲流河低弯度到高弯度的转化尚不清楚。因此,本文通过对渭河流域地区现代河流的Google卫星影像、实地勘察、样品采集以及相关遥感水文资料进行分析,明确了两种河型的现代沉积特征及河型转换因素,最终绘制了渭河下游河型转化模式,实现了渭河下游现代河流沉积体的岩性、沉积相类型、河型转化主控因素及沉积模式的综合研究。结果表明,渭河下游河型转化的主控因素为河床坡度、河流流量和含砂量。对进一步研究古河道变迁、沉积模式及其蕴藏的油气、地下水、矿产等资源分布有重要的指导作用。     

黄河下游干流纵向离散系数估算方法

利用水文监测数据,采用理论积分公式计算纵向离散系数,通过量纲和相关分析得到估算黄河下游干流纵向离散系数的一般公式形式;考虑河床变化大、河道不顺直、含沙量大等特点,根据研究河段不同的河道特征,以理论计算值作为样本数进行多元回归分析,采用分段的方式分别得到适用于黄河下游干流河段的污染物纵向离散系数的经验估算公式.结果表明,应用该经验估算公式得到的山东河段相关系数较高,河南河段估算结果不够理想.     

复合点坝演化模式及成因分析

复合点坝是由多期残缺点坝组合在一起形成的复合体，储层内部结构复杂、非均质性强。以往关于点坝的研究，多是从点坝的形态、粒度、规模和水动力成因去分析，极少从点坝形成的“残缺性”做定量研究和成因分析。选取阿尔伯塔盆地下白垩统McMurray组的地震切片、密西西比河New Madrid曲流河段卫星照片、曲流河数值模拟和物理模拟等资料，统计拟合复合点坝演化阶段和复合度的关系，在二维坐标轴投点后，都可以拟合得到一条相似的对数曲线y=-a ln x+1。得出复合点坝演化符合以下规律：某一期点坝从形成至被破坏成残缺状态，其残缺程度（复合度）与演化阶段呈对数递减关系。该结论对曲流河理论研究和砂体表征都具有一定价值。     

黄河下游游荡性河道整治河弯流路方程

基于最小方差理论,对正弦派生曲线与河势流路的自然演变情况进行了对比分析．结果表明,正弦派生曲线基本可以反映天然河道自由发展河弯的河势变化形态,黄河下游游荡性河道整治的“模范河段”河弯布局与正弦派生曲线符合良好．在统计回归“模范河段”河弯布局参数的基础上,给出了正弦派生曲线中相关参数的表达式,提出了适合黄河下游游荡性河道河床演变自然规律的河弯流路基本方程．利用该方程检验了黄河下游游荡性河道整治未完善的柳园口至府君寺河段河道整治规划流路的可行性,为游荡性河道进一步整治提供了理论支撑．     

二维河网系统分形动力学研究

河网系统是一个远离平衡态的、开放的复杂系统。现阶段认为河流的演变机理包括外在宏观形状表现以及内在微观动力学机制,而河流的演变也是二者之间的平衡转化。目前,使用分形理论对河流的特征及河床的演变发展研究已经成为一种重要的手段。鉴于分形理论运用的局限性,特别是算法有宏观形状而无微观机制的弊病,应用线宽和线面积这两个可以直接与河流动力学衔接的概念,推导了可以直接用绘制图形(河流)的线宽计算维数的线维数和线面积计算维数的面维数,实现了维数计算由点到线、面的突破,为河网分形发育程度与河流动力学及最小能耗等理论衔接提供了可能,即为构建河网外在形状和内在动力学的新理论,以及最终实现河流的宏观外在特征和微观内在特征的衔接提供了两种理论途径。     

顺直河道低水生态修复理念与方法

顺直河道存在形态单一、生态退化等问题,修复河道的蜿蜒性是改善其生态环境的重要措施。针对多数顺直河道具有河宽受限、短期防洪为主等特点,提出在低水期通过设置生态修复建筑物以营造低水蜿蜒流动形态的理念;根据水动力和生态要求,提出蜿蜒河槽设计参数的确定方法,布置合适的生态修复建筑物以构建低水蜿蜒流动形态;结合顺直河道特点与修复目标要求,对低水蜿蜒河槽构建的应用前景作了展望。     

入滇池河流柴河、宝象河与盘龙江浮游藻类多样性调查及其水质监测研究

通过对入滇池河流柴河、宝象河与盘龙江从上游到下游河段的24个样点水样水质理化指标测定与浮游藻类研究,利用生物指示法(藻类种属数、藻类密度等)与生物多样性指数法(Maglarf、Shanon-wiener、Simpson多样性指数)对3条入滇池河流进行水质监测分析.结果显示河流各样点浮游藻类多样性与各项理化指标数值没有出现从上游到下游由低到高的顺序变化.各样点理化监测指标TP值达到0.1 mg/L且TN值达到0.8 mg/L,浮游藻类能够被检出.检出藻类的10个水样中,藻类频度大于12.5%的浮游植物主要有硅藻、绿藻、蓝藻与裸藻植物,其中硅藻植物最多,频度最高包括硅藻门的舟形藻Navicula、针杆藻Synedra、小环藻Cyclotella,绿藻门的栅藻Scenedesmus、纤维藻Ankistrodesmus、新月藻Closterium较高,裸藻门的裸藻Euglena较高,蓝藻门的微囊藻Microcystis等较高.3条河的共有藻类有舟形藻Navicula、栅藻Scenedesmus、纤维藻Ankistrodesmus、裸藻Euglena、小环藻Cyclotella,多为富营养化水体指示种.3条河流中盘龙江各样点浮游藻类检出率33.3%最低,宝象河检出率50%,柴河80%最高,宝象河与柴河水样中藻量也高于盘龙江水样,盘龙江水质在近年治理后明显改善.作者认为,在河流水质监测中,浮游藻类的检出率可在一定程度上动态反映河流整体水质状况;生物多样性香农指数比其他指数在较少样本情况下,具有更好的河流水质监测识别度.     

河流相单河道砂体刻画——以准噶尔盆地西北缘一中区及三4区三叠系克下组为例

 以克拉玛依油田一中区和三4 区为例,以建立整个一三区的地层对比格架为基础,结合前人研究成果、野外露头资料和测井解释,将一中区及三4 区辫状河和曲流河分别划分为3 种亚相4 种微相。对各个单砂层时期沉积的单河道砂体进行识别,总结了识别单河道砂体的5 种常用方法。综合运用这5 种方法,将一中区和三4 区单河道砂体归为3 类7 种（完全切叠式、不完全切叠式、交错式、单边对接式、多边对接式、似对接式,孤立式）,对不同类型单河道砂体的宽度、厚度、宽厚比进行了统计,表明河流相单砂体宽度和厚度成正相关关系;通过两个区块克下组不同单河道沉积时期的单河道砂体平面分布图,认为河流相辫状河单河道常由连片状砂体和交织带状砂体组成,曲流河单河道通常由带状砂体和交织带状砂体组成。     

Comparison of flow shear stress and energy expenditure between sand- and gravel-bed rivers and some geomorphological implications

Based on data from more than 100 alluvial rivers, a systematic comparison of flow shear stress and energy expenditure has been made between sand- and gravel-bed rivers, by plotting the relationships between channel shape (i.e. channel width-depth ratio) and hydraulic indices in a two-dimensional plane. These relationships show clearly that the four channel patterns, i.e. sand-bed meandering, sand-bed braided, gravel-bed meandering and gravel-bed braided, are located in 4 different areas that can be divided by 2 straight lines.