水流、泥沙运动及河床演变中的分形与自组织

对河流系统中的水流、泥沙运动与河床演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形、混沌和耗散结构理论分析结构形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。     

维持黄河健康生命

河流生命的核心是水，命脉是流动。河流生命的形成、发展与演变是一个自然过程，有其自身的发展规律，并对外界行为有着巨大的反作用力和规范性。     

过渡分形

过渡分形李后强，李贤彬（四川联合大学物理系，成都６１００６４）定义１：复杂非线性系统在演化过程中所形成的其结构奇异性和维数随时间变化的分形称为过渡分形（Ｔｒａｎｄｅｎｔｔｒａｃｔａｌ），记过渡分形在时刻ｔ的分维为Ｄ（ｔ）（ｔ≥０）。研究在时刻ｔ的分形...     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...     

沉积岩中的分形及其在石油工业中的应用

介绍了沉积岩的分形性质，简述了沉积岩中的分形在地震数据压缩与恢复，水力压裂裂缝的分形几何描述，储集层的非均匀性，分形油茂，粘滞指进与采油和分形地质统计学与储量的估计中的应用。     

分形在生命中的作用

分形在自然界中的存在之广，作用之大越来越引起人们的重视，而对生命现象的认识却是中的不配的主题。本文主要从信息论的角度论证分形在生命诞生、成长及进化中的重要性，并进一步从自然界的整体性上指出生命体中的分形结构是自然选择的必然结果。     

基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数计算

研究刻画岩石类材料中的孔隙结构特征对于揭示岩石的各种力学行为具有重要意义,为此将分形理论与数字图像处理技术相结合, 针对工业CT 扫描得到的岩石切片图像进行了分析, 从中提取研究了岩石的孔隙结构特点, 讨论了孔隙率和分形维数之间的关系. 岩石CT 图像中各像元的灰度值是对应岩石微元中各物质衰减系数的综合反映, 可以反映出岩石中各种尺度孔隙的影响. 结合实验测定的孔隙率, 采用逆分析的方法可以确定出分割阈值的大小, 从而得到岩石孔隙结构的二值化图像, 为进一步研究孔隙拓扑结构提供基础. 随着孔隙率的增大, 孔隙结构的分形维数也变大. 而且在孔隙率相同的情况下, 孔隙结构的分形维数也不尽相同. 孔隙结构越复杂, 其分形维数越大. 实验证实, 基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数是岩石孔隙率等参数的有效补充, 可以更好地表征岩石孔隙结构的分形特征.     

长江、东海与人类互动的历史与现况——来自陈中原团队的研究与解释

华东师范大学的陈中原团队——陈中原、王张华、李茂田、陈静、韦桃源等人，通过对长江东海相互作用，以及长江流域人类活动对地貌环境演变的影响等方面的研究．以“长江河流一三角洲地貌环境演变：全球变化和人类活动的响应”项目，获得了上海市2011年度自然科学奖一等奖。本文是对这一项目的介绍说明。     

砂岩中准谢尔宾斯基海绵体的发现及其意义

沉积岩具有十分复杂的孔隙结构.80年代中期以来,对沉积岩孔隙结构的研究表明:沉积岩孔隙空间具有统计分形或自相似结构.1991年7月,我们用扫描电子显微镜分析吐-哈盆地七克台地区地面样品时,发现了普遍发育于砂岩胶结物中的规则多层嵌套三角形多孔团簇.这一发现不仅为砂岩孔隙空间的分形结构提供了直接的证据,而且揭示了砂岩中存在规则分形结构的事实.     

水体自净的耗散结构特征

本文用耗散结构的理论解释了河流的水体自净问题，利用Ｓｔｒｅｅｔｅｒ－ｐｈｅｌｐｓ的ＢＯＤ／ＤＯ水质模型，讨论了河流的稳定性，并指出耗氧速率常数Ｋ１同温度、污染物质和时间有关。     

地震的分形特征及R／S标度不变性

分形是研究复杂自然现象的有力工具之一。本文在统计分形概念基础上介绍了分形在地震学中的应用，对地震活动在时间和空间分布上表现出的分形特征进行简单综述。通过对地震频度时间序列和时间间隔序列中存在的R／S标度不变性的分析，探讨了地震活动中的自仿射分形特性，并展望了R／S分析方法在地震活动性研究中的前景。     

分形与分形物理

分形物理研究的内容包括两方面:一是具有分形结构的晶格或物质的物理性能;另一是若干属于随机分形的物理现象。     

纵向岭谷北部三江地貌演变的相似性——地貌参数统计关系证据及成因剖析

为了探讨滇西北纵向岭谷区北部并行而流的怒江、澜沧江和金沙江支流系统的演变特点及其相互关系。运用统计学方法分别对研究区上述3条河流的流域面积大于100km^2的所有支流、一级支流和二级支流的有关地貌参数之间的相互关系进行了统计分析，拟合出了一系列相互关系式．结果表明，研究区上述3条河流的支流地貌体系具有非常高的相似性，对于一级支流的河道比降与流域面积来说尤其明显．相对来说，怒江和澜沧江的支流体系在河道长度与流域面积的统计关系上具有更多的共性，这尤其表现在总体支流以及一级支流当中；河道比降与流域面积的统计关系同样揭示了怒江和澜沧江具有更高的相似性，这尤其体现在总体支流关系中．造成上述相似性的原因在于，纵向岭谷区地质构造的相似性决定了地貌景观和物质条件的相似性，从而决定了支流体系演变的相似性．而怒江和澜沧江支流系统演变的高度相似性是由于它们同处于板块碰撞的前缘地带，都受到构造作用的极大控制；金沙江略为远离该前缘地带，构造的控制作用较弱，其支流的地貌演变相对自由．同时，气候相对干旱，导致沟谷中径流动力较弱，径流对地貌系统的改造能力相对有限，与怒江和澜沧江支流系统相比，除了明显的共性外还存在些许差别．     

Pd_(77.5)Au_6Si_(16.5)合金无容器凝固组织中的分形结构

合金凝固组织形态及其演化一直是现代凝固组织的核心问题。近年来,分形几何的发展和应用为合金凝固组织的研究提供了一种新方法,并取得了一定进展。本文研究的Pd_(77.5)Au_6Si_(16.5)合金在无容器凝固环境下的凝固过程为一非平衡凝固过程,其凝固组织中初生相具有不规则的几何形貌,用分形分析的方法来定量地描述其形貌及演变过程尚未见报道。     

混沌和分形的普适常数的物理意义

混沌吸引子普适常数包含哪些物理内容?或者说,分形维数的物理意义是什么?这是目前混沌与分形理论发展过程中人们关心的重要问题,因为这一问题的解决与建立混沌控制的理论框架和分形的动力学机制之间有直接联系.本文根据拓扑思想重建了一种能态动力学系统,并在该系统中能量“分级极值”结构的前提下,对混沌和分形的基本特征进行讨论,其结论是把混沌和分形的普适常数的物理意义归于“能级变化率”的概念.     

金属表面的分维

近年,人们发现金属材料表面的几何结构与其物理性能有联系。许多金属材料表面具有分形的特征。对金属材料外貌分形的研究可了解其内部性质。又发现金属断裂表面的分形和断裂韧性有联系。因此分形已引起各方人士(尤其是材料工作者)的兴趣。段建中等在有中间相存在的Pd-Si合金膜中发现并计算了分维。结果表明,分维D_0(Hausdorff维)随Si组     

滑坡活动时空分布的容量维（D0）特征有其工程地质意义

据分形理论，以西藏樟木地区滑坡活动为例，系统地研究了滑坡活动时空结构的容量维特征。结果表明，区域性滑坡活动时空结构的分维在急剧变化阶段同滑坡活动的高潮期相对应。滑坡活动降维现象的存在，在某种意义上也许意味着滑坡系统的失稳和滑坡活动的产生。     

钯锗薄膜中分形结构的研究

利用分形的概念,可以从新的角度去归纳认识一些物理现象和规律,从而大大推动材料科学研究的深入.本文利用透射电子显微镜(TEM)首次系统地对由化合物(PdGe和Pd_2Ge等)生成的把锗薄膜体系中分形结构进行了研究.有关钯锗薄膜体系中的分形结构还未见文献报道.     

分形理论在大分子科学及相关领域中的一些应用

分形(fractal)理论是一门年轻的正处于迅速发展中的新学科,被誉为当今非线性科学中的一颗灿烂明珠,与混沌学(Chaos)、孤波学(Soliton)同享盛誉。其影响范围和应用领域也在日益扩大。1991年,英国培格曼出版社创办了《混沌、孤子和分形》,1993年初新加坡世界科学出版社推出了《分形学》,这两个专业性的分形杂志的诞生无疑说明分形理论的发展是方兴未艾。与此同时,分形理论的应用也被大大拓展。它给生命科学和化学理论带来了新气象。国内外学者对分形在大分子科学及相关领域中的应用表现出浓厚兴趣,并有了许多实际行动。近年来,我们在这方面也做了一些工作,重点在于蛋白质的结构、酶催化动力学及仿酶模型物的设计上。     

分形衬底上的金属薄膜及其非线性V-I特性

自80年代以来,对分形现象的研究取得了很大的进展.这种现象的本质正逐渐被人们所揭示,并已在一些领域中得到了应用。但是由于分形结构的复杂性和对条件的敏感性,使得在实验上实现严格的自相似体系,其难度很大.然而,在物理学和其它研究领域中,更多的还是那些具有无规分形(Random fractal)结构的体系,它们包含着丰富的物理内容和深刻的含意。因此,更有效地研究、制备和应用这些体系的意义十分重要.