小浪底水利枢纽区域层状裂隙岩体的分形研究

在已有岩体结构分形研究的基础上,提出了基于Rosiwal截取法的岩石结构分形维数分析方法,即用分形维数的大小反映结构面发育的复杂程度,并运用这种方法对小浪底水利枢纽区域层状裂隙岩体进行了分形研究。研究结果表明:小浪底水利枢纽导流洞区域层状裂隙岩体具有很好的分形特征,岩体结构是受层理控制的,而节理裂隙对岩体稳定性的影响处于次要地位;处于同类构造或沉积区的岩体,分形维数与岩体强度相关;岩体的分形维数是与岩石强度、构造历史和岩性学特征有关的一个参量。     

分形理论在降雨研究中的应用

运用分形理论的盒子维数原理,对湖北荆州市的多年月降水进行了分形研究,同时研究了降雨量门限值、分形维数、降雨量之间的关系.结果表明,利用维数的大小可以衡量流域降雨的丰枯特征.     

模拟降雨条件下径流侵蚀力与地貌特征的动态响应关系

本文通过模拟降雨模型试验,用高精度摄影测量、GIS技术和分形理论,对不同雨强条件下小流域模型次降雨径流侵蚀力和地貌形态分形维数变化及其动态响应关系进行了研究。结果表明,基于次降雨洪峰流量模数和径流深乘积的流域尺度径流侵蚀力量化方法揭示了径流的做功效率;大雨强的次降雨径流侵蚀力明显高于小雨强,不同雨强的次降雨径流侵蚀力随模拟降雨场次增加均呈现较为相似的变化趋势;小流域模型历经25场模拟降雨,地貌形态趋于复杂化,地貌形态分形维数呈波动增加趋势;小流域模型地貌形态分形维数的所处取值范围对于相同降雨条件下次降雨径流侵蚀力变化趋势具有决定性影响。本研究揭示了地貌形态特征与次降雨径流侵蚀力空间变异定量作用关系,提高了流域尺度土壤侵蚀预报模型精度和适用性。     

陕西合阳黄河湿地土壤颗粒体积分形特征研究

本研究通过粒径分析,采用分形理论,研究了陕西合阳黄河湿地4种不同类型土壤的分形特征.结果表明:(1)体积分形维数反映出从荒地、耕地到湿地,直至退化到盐碱化荒地,土壤质地具有变粗的趋势,可以更精细地反映出土壤质地的变化.(2)体积分形维数与粘粒、粉粒和砂粒含量表现出不同的相关性.(3)分形维数在不同类型土壤剖面上随深度的变化复杂多变.     

基于分形几何理论的河湖结构连通性评价方法

基于分形几何理论与方法,针对河湖的结构连通性,利用分形意义上的分形维数和分枝维数概念,给出了一种流域(或区域)河湖结构连通性的评价方法。运用构造的简单河网结构模型,通过计算河湖覆盖度、分形维数和分枝维数来验算和评价了常州市主城区的河湖结构连通性,并与湖西区对比,结果表明,常州市主城区的分形维数和河湖覆盖度均大于湖西区,分枝维数均在1.50左右,常州市主城区的河湖结构连通性水平高于湖西区,两者流域地貌均处于侵蚀发育阶段的壮年期。     

河道形态特征的随机分形模拟

应用随机分形理论中的一维和二维RMD模型,在给定平面区域上生成了不同分形维数、粗糙程度及分辨率的河道剖面轮廓及床面形态。结果表明:不同分形维数的河道剖面轮廓或床面形态具有相似的微观粗糙结构,且随着分形维数的增大,结构复杂程度提高,粗糙度的峰谷位置不变,但各点的幅值将发生不同程度的变化。     

地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系研究

本文论述了用分形信息维数(兀D)表征流域地貌形态特征的原理和方法；建立了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型；并利用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件。以长江弹子溪小流域为例进行地貌分形信息维数的计算，依据计算数据就地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系进行了分析。结果表明：流域地貌分形信息维数可以较好地作为流域复杂地形地貌形态特征综合性、整体性和科学性的量化指标；像元尺度对地貌分形信息维数的无标度区间确定十分关键；跨流域地貌形态特征分形信息维数计算与评估应以统一像元尺度为前提。     

半干旱草地土壤粒径分形维数及空间变异特征

本文以毛乌素沙区内半干旱草地土壤颗粒为研究对象,运用地质统计学方法分析土壤颗粒大小含量及其分形维数的空间变异性,认为分形维数与沙粒含量线性负相关,与粘黏粒含量线性正相关。土壤黏粉粒损失导致土壤沙化加剧,分形维数减少,说明分形维数可以反映土壤颗粒物质的损失状况及土壤沙质荒漠化的程度。在20m采样尺度上,各空间变量由随机因素引起的变异占总变异的比例较小,自相关引起的变异比例较大。以分形维数的空间变异性表示土壤质地的分布,不但方法简单且更经济实用。     

分形理论在堆石料流变中的应用

流变过程中堆石颗粒不断破碎,分形维数在流变过程中随时间发生变化。基于流变过程基本规律,将分形理论应用于堆石料流变过程,构造了两类随时间变化的流变过程分形维数,并建立了颗粒破碎率与分形维数的关系。通过分析过程流变试验颗粒破碎率的变化规律,验证了流变过程中双曲线型分形维数假定的合理性。在此基础上,考虑流变过程中的能量关系并结合颗粒破碎耗能的相关研究,进一步推导了堆石料流变过程中体变随时间的变化规律,从而建立堆石料特定荷载情况下的流变本构模型。与试验结果对比表明:该模型可以从分形的角度反映堆石料流变规律。     

水位下降条件下西安D7裂缝土体孔隙变化特征试验

为研究压缩性土体在孔隙水压力下降下所引起的孔隙变化特征,选取孔隙度及分形维数作为评判指标,以西安D7地裂缝两侧可压缩性土层为研究对象,借助三维CT扫描成像技术,依托Matlab计算平台及VG Studio Max图像处理软件,对在水位下降过程中可压缩性土体压缩变形引起的孔隙度和分形维数孔隙变化进行定量评价,并探讨了固结压缩过程中土体孔隙分形维数的变化规律及其影响因素。研究表明:孔隙度随压缩进行大幅降低,由压缩前4.36%降至0.61%;土体分形维数与孔隙度、上覆压力均呈线性相关性,相关系数分别为0.947 2和0.966 0;而且分形维数可以很好的表征孔隙分布特点,是孔隙度的有效补充;通过分析土样孔隙度与分形维数关系,为后期建立区域上地裂缝—地下水开采耦合模型提供参数赋值基础。     

PREDICTING ECOLOGICAL FLOW REGIME AT UNGAGED SITES: A COMPARISON OF METHODS

Nineteen ecologically relevant streamflow characteristics were estimated using published rainfall–runoff and regional regression models for six sites with observed daily streamflow records in Kentucky. The regional regression model produced median estimates closer to the observed median for all but two characteristics. The variability of predictions from both models was generally less than the observed variability. The variability of the predictions from the rainfall–runoff model was greater than that from the regional regression model for all but three characteristics. Eight characteristics predicted by the rainfall–runoff model display positive or negative bias across all six sites; biases are not as pronounced for the regional regression model. Results suggest that a rainfall–runoff model calibrated on a single characteristic is less likely to perform well as a predictor of a range of other characteristics (flow regime) when compared with a regional regression model calibrated individually on multiple characteristics used to represent the flow regime. Poor model performance may misrepresent hydrologic conditions, potentially distorting the perceived risk of ecological degradation. Without prior selection of streamflow characteristics, targeted calibration, and error quantification, the widespread application of general hydrologic models to ecological flow studies is problematic. Published 2012. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA.     

高度城镇化背景下珠三角地区降雨结构时空演变特征分析

针对全球气候变化和城镇化快速发展的背景下,极端气候事件频发,高度城镇化地区的洪涝灾害问题,考虑频繁的人类活动对区域水循环产生重要影响,人口、财富的高度集中使得承灾体的易损性日益凸显,以城镇化发展快、经济要素集中度高的珠三角地区为研究区域,梳理了区域城镇化发展进程和特点,分析了降雨结构时空变化特征及其与城镇化发展的关系....     

马尔可夫链在水库主汛期降雨状态预测中的应用

依据漳河水库流域1963～2008年主汛期实测降雨量资料,应用均值标准差法建立5级分级标准。针对降雨量为相依随机变量的特点,以各阶自相关系数为权重,运用马尔可夫链模型预测未来一年的时段降雨量状态,结果表明,该方法直观、预测准确、计算简便,为区域降雨量的中短期预测提供了新的分析途径。     

分布式水文模型结合雷达测雨用于三峡区间的洪水预报

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大, 对三峡水库防洪安全和运行调度的影响不容忽视。依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于 GIS的分布式水文模型来模拟区间洪水过程,以尽量减小洪水预报中的不确定性。研究表明 ,降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源,尤其是在雨量站稀疏的山区,雨量站观测 的降雨信息难以充分表征降雨空间变化。为此,进一步尝试利用雷达测雨数据作为分布式水 文模型的输入,通过对2个小流域的示例研究,结果表明雷达测雨能捕获降雨的空间分布, 它与分布式水文模型相结合,是提高洪水预报精度的有效途径之一。     

北江流域枯季降水径流分析

通过对北江枯季降水径流的空间变化、年际变化和年内分配规律以及降水径流相关关系等分析,探索了北江枯水期降水径流分布特点及地区差异,以及在时间和空间上的变化和影响枯季径流的因素,为实现枯季水资源管理提供一定的技术支撑。     

透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题。基于2020—2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020—2069年和结束后的2070—2099年的极端降雨量差异特征。结果表明:(1)2020—2099年两种情景下的极端降雨(包括强降雨和极端强降雨)强度的空间格局并未出现根本差别,反而具有较好的一致性,表明地球工程实施未对极端降雨强度的空间高低分异格局产生颠覆性影响。(2)地球工程对低强度极端降雨影响较小,对高强度极端降雨影响较大,并呈现出区域差异性,且随着重现期增加,差异特征逐渐增大。(3)地球工程使得强降雨强度在干旱地区减弱,而在湿润地区增强,且对北半球陆地的影响明显高于南半球陆地。(4)2020—2069(2070—2099)年地球工程实施期间南半球陆地极端降雨量趋于增多(减少),北半球陆地趋于减少(增多);整体而言地球工程实施的2020—2069年抑制了极端降雨量增多,而2070—2099年则促进了极端降雨量增多。研究成果对于认识地球工程对极端天气气候的影响具有一定的参考价值。     

降雨信息空间插值研究评述与展望

降雨空间分布对于区域水文模拟、水资源规划与管理、旱涝灾害评估以及生态环境治理等均具有基础性的科学研究意义,是水文水资源学科中的热点研究课题之一。本文主要从方法论的角度评述了微观层面的降雨信息空间插值研究进展,首先探讨了确定性方法与空间统计学方法各自的优势与局限性,最后着重论述了利用信息熵的理论与方法研究降雨信息插值的科学基础,以及对其可行性、合理性和技术特征予以了展望。     

基于SVM的河道洪峰水位校正预报方法

针对平原河网地区河道洪峰水位预报中经验模型可靠性不足的问题,提出一种基于SVM的河道洪峰水位校正预报方法。采用谱系聚类法对历史洪水过程数据按降雨特性分类,选择与预报降雨过程最接近的历史数据训练预报模型;采用PCA对输入数据降维以提取有效特征;基于支持向量回归机建立河道洪峰水位预报模型;采用滚动模式对洪峰水位预报,每小时根据最新水位以及降水信息预报未来洪峰水位,不断提高预报精度。通过对京杭运河拱宸桥站的洪峰水位实例预测验证了该研究方法的有效性。