给水管网的分形特征研究

在研究给水管网分形维数的基础上,结合我国不同地区的给水管网分析了给水管网的分形规律.从功能、结构和自相似性三方面,同自然界中广泛存在的具有分形特征的物质流输送系统进行比较,阐述了给水管网的分形特征.并基于盒计数法提出了给水管网分形维数的计算方法,计算了实例管网的分形维数.计算结果表明给水管网是分形体,具有分形特征.同时,分析了影响给水管网分形维数的因素并构建了给水管网分形维数的计算方程.     

包气带介质颗粒分形特征的研究

本次研究通过文献检索和资料搜集的方式深入了解研究区相关情况和区域地质、水文地质条件,确定采样的位置和采样深度;分别对采集的土样进行含水率测试和颗粒分析,并计算土壤颗粒的体积分形维数,分析其与含水率和土壤颗粒大小的关系,并探讨分形维数的水文地质意义。     

由土壤水分特征曲线反推土壤孔隙分形维数

利用分形几何理论,可在水分特征曲线与土壤结构分维之间建立一定的函数关系式。利用这些函数关系式与Campbell经验公式具有相同或相似的幂定律形式的特点,由土壤水分特征曲线反推土壤孔隙分形维数,这不仅可以揭示Campbell经验公式与土壤孔隙结构之间的内在联系,还可为建立土壤非饱和水力参数的分形模型提供理论依据。     

渭河流域径流序列的分形特征研究

对泾河张家山站和北洛河(氵状)头站不同频率典型年1、3、5、7、15 d流量过程与年径流序列的分维数进行了分析,结果表明:①泾河张家山站和北洛河(氵状)头站日径流过程和年径流过程均具有明显的分形特征;②泾河张家山站和北洛河(氵状)头站3个典型年中各年1、3、5、7、15 d径流过程分维数趋势线基本呈现先升后降的走向,总体呈现下降趋势;③张家山站不同频率下1、3、5、7 d径流分维数呈现非常一致的下降趋势,走势及斜率都极为相似;④这两个站可尝试25%频率典型年中7 d流量过程预测未来几年或多年径流过程,但不宜使用线性拟合.     

基于分形的水轮发电机组振动研究

在水轮发电机组状态检修系统中，振动信号为故障诊断提供了丰富的信息。实际的振动波形表明，机组的振动信号具有非平稳性，其波形具有分形特征．通过对不同振动故障类型的分形特性研究和分形维数的计算，结果表明分形维数与故障类型之间存在某种对应关系。用分形的方法处理机组的振动信号的方法是有效、简单和可行的。     

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.     

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。     

红黏土平面裂纹扩展的分形特征

为了探讨红黏土在失水过程中裂隙的演化规律,进而为确定红黏土的力学参数提供理论支持,通过采集红黏土在失水过程中不同时刻表面裂隙扩展状态的数字图像,并采用MATLAB 软件对图像进行滤波、阈值分割后获得裂纹演化的二值图。在裂纹演化二值图的基础上,计算红黏土表面裂隙的简单分形维数、裂隙率以及多重分形谱与失水量之间的关系。结果表明：裂纹演化二值图的分形维数以及裂隙率与失水量之间有很好的线性关系,其多重分形谱曲线形状以及谱宽表能够很好表述红黏土平面裂纹演化在分形结构上不均匀分布的性质。     

黄河流域干旱时序分形特征及空间关系研究

根据黄河流域1470—2000年的干旱历史资料,基于分形理论,计算出流域各监测点的变维分形维数,并利用聚类分析的方法对维数进行分类。结合各监测点的干旱分形维数对分类结果进行分析,结果表明:大部分监测点的变维分形维数依次由大到小变化,少数监测点的变维分形维数的变化较明显。变维分形维数波动较明显的地区主要集中在黄河流域中、上游地区,尤其集中在宁夏、陕西、山西等省区,而且这些地区出现连续2a以上干旱的频数明显高于其他地区。     

基于分形理论和流域水系分布特征的泥石流研究

基于MapGIS技术与分形理论,通过计算机编程辅助计算,研究了水系的盒维数值与泥石流各种特征之间的规律。从流域水系的形态及分布特征的角度揭示了流域水系分形维与泥石流危险度之间的深层关系。计算结果分析表明：随着危险等级和特征参数的增加,水系盒维数也呈增长趋势。研究发现通过盒维数的界限值可以界定一条泥石流沟的类型、发育时期和危险程度。其中,分形维1.35和1.42是危险度的界限值,分形维1.34及1.32为泥石流类型和发育期的界限值。     

基于分形理论的海龙水文站日月径流过程分析

依据分形盒维数测定的原理和方法,计算了海龙水文站四个典型年径流过程盒维数,并对日径流和月径流变化特征进行了比较和分析。结果表明:不同年份的径流过程具有明显的分形特征,盒维数介于1到1.020之间,总体变化不大;多年分维值存在非常显著的自相似性。     

基于分形理论和流域水系分布特征对泥石流特性的研究

摘要:为了客观准确的描述泥石流流域水系的特征，从而进一步判定该泥石流的各种特性，基于mapgis技术与分形理论，通过计算机编程自行搭建计算平台，揭示水系的盒维数值与泥石流各种特征之间的规律，从流域水系的形态及分布特征的角度揭示出流域水系分维数与泥石流危险度之间的深层关系。通过对结果的分析，了解到随着危险等级和特征参数的增加，水系分维数也呈增长趋势，且找到了分维数的界限值，从而可以界定一条泥石流沟的类型、发育时期和危险程度。这种研究方法应用在了乌东德水电站库区泥石流调查当中，取得了良好的效果。说明了该方法的科学性和结论的合理性。     

长江黄河含沙量垂线分布的分形研究

为了从流体内部结构入手分析挟沙水流含沙量分布,以长江、黄河实测资料为例,从分形标度的角度出发,探讨了天然河道含沙量垂线分布的规律。研究结果表明：天然河道含沙量垂线分布呈二阶累计和变维分形现象,分维数可以反映含沙量垂线分布的均匀程度,分维数越大,含沙量垂线分布越均匀;长江含沙量垂线分布的分维数（绝对值）要小于黄河的分维数,并且同一条河道的不同位置分维数不同;含沙量垂线分布的分维数大小与泥沙粒径、水深等有关。     

基于分形理论的电力系统高频暂态波形特征识别

电力系统中的参数波形与电力系统的运行状态紧密相关，它反映和预示电力系统可能发生的某种状态或故障。利用混沌与分形理论，对电力系统的参数波形进行综合分析，提取状态特征值，建立标准特征参数库，对电力系统的运行性能进行综合分析与评判。针对电力系统波形特征，提出了一种新识别算法——分形维数和均值密度法，能有效地识别不同类型的高频暂态特征波形，分析结果可用于电力系统状态监测及故障诊断。     

基于数字图像处理的平原城镇河网分形特征研究

城镇河网分形特征反映了城镇水系分布密集度、城镇河网水面率与水系连通程度,对预测城镇水文趋势、旱涝抵御能力、水系及地貌演变等具有指导意义。本文以苏州吴江桃源镇河网为研究对象,基于数字图像处理技术,采用盒计数法和Sandbox法对桃源镇河网的分形特征进行定量分析。结果表明:盒计数法和Sandbox法均较好地揭示了该地区河网分形特性,分维值分别为1.4085和1.7442。盒计数法12个标度下的栅格边长和非空盒数关系曲线呈外凸状,揭示了该地区分形规律随标度减小而减弱的特征;以5个随机点和形心为控制点,采用Sandbox法对河网骨架分形进行计算,揭示了不同点控制区域分形维数的差异性。Sandbox法分维较盒计数法精确,原因为盒计数法受到最小标度、分形体不规则性和边界效应的影响,因此可采用盒计数法的定性判别与Sandbox法的定量计算对城镇河网分维综合评价。桃源镇河网分形特征说明了该区域地貌平缓且土地被河网分割严重,其河网分维受制于河道离散、土地破碎与城镇化发展的矛盾。     

基于多孔介质土体分形特征的渗透系数研究

堤坝工程渗流计算中确定土体渗透系数尤为重要。利用分形维数不同尺度域,分析渗透破坏试验土样无标度区,指出土体细颗粒含量是决定土体分形维数的主要因素。基于多孔介质毛管束模型,推导了渗透系数和孔隙率与分形维数之间分形关系解析式,阐释了多孔介质土体渗透系数影响因子包括分形系数、孔径大小、分形维数及流体黏滞系数。利用土体渗透破坏试验结果,进一步论证了渗透系数和孔隙率与分形维数之间的非线性关系。结果表明:当分形维数大于2.83时,孔隙率随着分形维数的增大而减小,但在颗粒吸着水和薄膜水形成的黏聚力影响下,渗透系数随着分形维数增大而减小的规律不明显。研究结果可为渗透破坏形成机制及发展过程分析提供理论依据,减少堤坝渗透破坏致灾隐患。     

岩石节理形貌的分形维数与摩擦角的关系研究探讨

在土木工程设计和施工中岩石节理的摩擦角是一个相当重要的参数，该值的获取既费时又费力。本文首先简述了节理形貌的描述方法和分形几何理论，然后将分形理论引入到岩石节理摩擦角的研究中，得出了用分形维数表示摩擦角的经验关系式。     

聚合物改性水泥混凝土集料分形特征研究

利用分形几何学原理对集料分形特征进行分析,研究了分数维与聚合物改性水泥混凝土(PMCC)集料级配、振实空隙率、强度及刚度性能的相关联系。研究结果表明,分数维与集料级配、空隙率具有较好的线性关系;分数维与PMCC强度、刚度性能的内在联系并不明显,但当分数维D为2.394时,PMCC的抗折强度与折压比均出现最大值,D≥2.394时,其弹性模量减小幅度显著增加。利用集料分数维实现对集料级配及PMCC性能的定量描述,可为PMCC的组成设计与性能研究提供一种新方法。     

黄河原水絮体分形及分形维数研究

水的混凝处理过程中,絮凝体的结构具有分形构造特征,直接影响着水处理的固液分离效果,若絮凝体较为密实,形态结构紧凑,则易于沉降.依据分形理论,以郑州段黄河原水为研究对象,借助电子显微镜和图像分析系统,考察了絮凝体分形维数与混凝剂投量、沉后水浊度、UV254、CODMn之间的关系.结果表明,絮体分形维数的变化能够很好地反映絮凝程度及处理效果,可作为自来水厂进行混凝控制的参数.     

洛河水系的分形特征研究

水系分维反映了河道分布的复杂程度或者说水系的发育程度.应用分形理论和GIS软件的空间分析方法,计算出洛河水系的分维数为1.503 8,据此判断洛河水系尚处于流水地貌发育的幼年期,水系尚未充分发育,流域尚有较强的侵蚀尤其是沟头的向源侵蚀发育趋势.因此,在河道和沟谷水土流失防治中,应以沟头防护为主.