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三峡库区某些库岸滑坡在强降雨、库水位涨落等诱发因素影响下,其位移时间序列表现出阶跃式变化特征且可能存在混沌特性.但目前常用于滑坡位移预测的混沌模型,均建立在单变量混沌理论的基础之上.且已有的考虑了诱发因素的常规多变量模型,大都采用经验性的方法来选取输入变量;常规多变量模型对滑坡位移序列的非线性特征,及其与诱发因素间的动态响应关系缺乏数学理论上的深入分析.因此,提出一种基于指数平滑法、多变量混沌模型和极限学习机（extreme learing machine,ELM）的滑坡位移组合预测模型.指数平滑多变量混沌ELM模型首先对滑坡累积位移序列的混沌特性进行识别;然后用指数平滑法对累积位移进行预测,得到趋势项位移,并用累积位移减去趋势项位移得到剩余的波动项位移;之后对波动项位移及降雨量、库水位变化量这3个因子进行多变量相空间重构,并用ELM模型对多变量重构后的波动项位移进行预测;最后将预测得到的趋势项和波动项位移值相加,得到最终的累积位移预测值.以三峡库区白水河滑坡ZG93监测点的累积位移作为实例进行分析,并将模型与指数平滑多变量混沌粒子群-支持向量机（PSO-SVM）模型、指数平滑单变量混沌ELM模型作对比.结果表明滑坡位移序列存在混沌特性,模型能有效预测滑坡位移,其预测效果优于对比模型.且本文模型从混沌理论的角度将波动项位移与降雨量、库水位变化量的动态响应关系进行综合分析,更能反映滑坡位移系统演化的物理本质. 相似文献
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为更好地研究降水时间序列的非线性特征,基于不同时间尺度0-1测试方法识别黑龙江省30个气象站1958~2011年降水时间序列的混沌特性。分别以三个不同时间尺度月系列、季系列、半年系列的渐进增长率中位值最小的北林站、漠河站、牡丹江站为代表说明黑龙江省各气象站均存在混沌特性,月系列和半年系列混沌特性较强,季系列混沌特性较弱。为研究全省范围内降水混沌特性空间分布规律,对各气象站K值进行克里金插值。空间分布结果表明,混沌特性在月降水系列呈现较为明显东西向的分带性,在季系列和半年序列并未呈现出明显的分带性;得出结论:不同时间尺度降水系列均产生混沌现象,混沌识别结果与气候类型、地形特征、人类活动特征相互支撑,为降水系统非线性特征提供一定参考。 相似文献
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0-1混沌测试方法是一种新的可直接作用于时间序列的混沌识别方法,不需要进行相空间重构,通过对Chebyshev映射的检验验证了有效性。运用0-1方法对中国640个气象站1960-2011年月降水序列进行混沌识别,并运用基于密度的顾及非空间属性的空间聚类方法（DBSC）对计算结果进行空间聚类。结果表明,各气象站月降水序列均表现出明显的混沌特性,且K值的空间分布具有明显的分区特征：从大尺度上看,全国可分为西北高值区、南方次高区、华北-东北中值区和青藏低值区;从小尺度上看,全国分出了29个空间簇。中国降水混沌空间聚类结果不仅与大尺度的气候类型分布相吻合,而且也反映了局部降水动力系统变化特征,这就为降水系统的时空规律研究提供了一条新的途径和方法。 相似文献
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研究了在给定桩顶轴向动位移条件下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定基桩材料满足非线性弹性和微分型线性粘弹性本构关系、桩周土反力及阻尼分别与位移及速率成正比,得到基桩的运动方程为非线性偏微分方程。利用Galerkin方法将方程简化,并对简化后的系统进行了数值模拟计算,得到了土反力、土阻尼、桩身阻尼比较大、比较小和很小等情形下不同参数时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面及分岔图等。结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以呈现周期运动、准周期运动、分岔或混沌运动。 相似文献
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Evolution of nonperiodic forms in geological folds 总被引：1，自引：0，他引：1
An elastic layer resting on a viscoelastic (Maxwell) foundation is used to model the initiation and subsequent development
of a geological fold. This study focuses on the effect of nonlinear terms, of both geometric and material origin, in the formulation
of the governing differential equation. The result, during the initial elastic phase of deformation, is to admit the infinite
variety of shapes familiar to the field of localized buckling. Their continued effect during the evolutionary phase allows
the development of nonperiodic forms hitherto ignored by linear stability analyses. Numerical results are presented for two
viscoelastic models subjected to loading conditions of constant end displacement and constant rate of end displacement. 相似文献
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在简要介绍表征系统混沌特征常用方法的基础上,认为混沌理论在水科学中的应用主要集中在水文时间序列性质的判定和非线性预测模型研究上,并就这两方面的国内外研究进展进行了综述。通过对其应用中存在的主要问题:延迟时间的确定、数据量大小、噪声等进行分析和讨论,认为水科学问题中混沌的假设是合理的。但对于任何有限长度和受噪声干扰的时间序列来说,严格判定其相空间是确定性系统还是随机系统几乎是不可能的,纯粹的混沌和纯粹的随机都只是数学上的一种理想状态。因此,对于所研究的水科学问题是否存在混沌现象,仅采用单一的方法所取得的结论,不能作为判定依据,而仅表明可能存在混沌特征。所以有必要采用多种研究方法,综合刻划某一水科学问题中的混沌迹象,判定该序列是以混沌成分为主还是以随机性成分为主。提出分形上的混沌动力系统以及混沌与神经网络相结合的方法,可为水科学问题的研究能提供一些新的思路。 相似文献
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岩石蠕变变形的混沌特性研究 总被引：2，自引：1，他引：1
对岩石蠕变变形分别进行了流变模型法和试验法的混沌特性研究,分析了其混沌行为的演化过程、进入混沌的通道以及混沌发生的条件,讨论了两种方法的现场工程应用问题以及相关参数的理论和实践意义。研究表明,岩石蠕变变形的发展过程是一种从有序－混沌（无序）－有序的过程。最后,根据岩石蠕变变形的孕育过程具有混沌特征的这一特性,提出控制岩石蠕变系统的应力水平是避免其混沌发生的主要途径。 相似文献
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地质作用的自组织临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长(下) 总被引：1，自引：0，他引：1
笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作系统和深入的剖析后得出结论 ,认为以上四者是对自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要的命题 :自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化服从“自组织临界过程动力学” ,并且系统“在混沌边缘分形生长”。地质系统是自然界中的一种既十分重要 ,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统。它具有自组织临界性的内禀基本属性。它的时空行为服从地质作用的自组织临界过程动力学。地质系统位于有序和混沌之间的过渡时空域 ,即混沌边缘 ,其中系统呈规则与混沌运动并存和混合的弱混沌动力学状态 ,并且地质系统在混沌边缘分形生长。将上述命题演绎和整合成一种广泛适用于地质系统的地球科学的复杂性理论 ,名之为 :“地质作用的自组织临界过程动力学———地质系统在混沌边缘分形生长” ,并将其内容归纳成 6部分 :(1)自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌 ,(2 )多组分的耦合与相互作用及其相干与协同 ,(3)演化过程的分形动力学 ,(4 )作用的时空结构 ,( 相似文献
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《Journal of Structural Geology》2003,25(10):1659-1673
Detachment folds represent a major structural element in a number of fold belts. They are common in the Jura Mountains, the Zagros fold belt, the Central Appalachian fold belt, the Wyoming fold-belt, the Brooks Range, the Parry Islands fold belt, and parts of the SubAndean belt. These structures form in stratigraphic packages with high competency contrasts among units. The competent upper units exhibit parallel fold geometries, whereas the weak lower unit displays disharmonic folding and significant penetrative deformation. Two distinct geometric types, disharmonic detachment folds, and lift-off folds have been recognized. However, these structures commonly represent different stages in the progressive evolution of detachment folds. The structures first form by symmetric or asymmetric folding, with the fold wavelength controlled by the thickness of the dominant units. Volumetric constraints require sinking of units in the synclines, and movement of the ductile unit from the synclines to the anticlines. Continuing deformation results in increasing fold amplitudes and tighter geometries resulting from both limb segment rotation and hinge migration. Initially, limb rotation occurs primarily by flexural slip folding, but in the late stages of deformation, the rotation may involve significant internal deformation of units between locked hinges. The folds eventually assume tight isoclinal geometries resembling lift-off folds. Variations in the geometry of detachment fold geometry, such as fold asymmetry, significant faulting, and fold associated with multiple detachments, are related to variations in the mechanical stratigraphy and pre-existing structure. 相似文献
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人地协同论——兼论人地系统的若干非线性动力学问题 总被引：9，自引：1，他引：9
提出了人地协同论的新概念，指出了人地协同论的意义、研究对象、研究方法、基本原理，报导了分形地貌学及地貌演化的非线性模型，人口系统及城市演化的混沌与自组织特征，人类活动对水土流失影响的多分形模型，风沙地貌的Kdv-Burgers方程研究。 相似文献
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In order to better predict the geometry and spatial distribution of reservoir facies and permeability barriers, it is critical to understand stratigraphic geometries and architecture at all scales within a basin. Stratigraphic forward modelling (SFM) allows geologists to forward project the deposition and evolution of sedimentary facies within a stratigraphic framework with given prior boundary conditions. The method can approximate depositional processes while taking into consideration a range of factors that affect basin evolution and sedimentation. This paper presents an overview of recent developments in stratigraphic forward models that are currently available and have been successfully employed in simulating stratigraphic development, including geometric models, diffusion models, Fuzzy Logic models and hydraulic models. In addition, the paper discusses SFM used in the simulation of the behaviour of natural sedimentary systems and verification of the potential for hydrocarbon entrapment and accumulation in a basin using an example from the Ordos Basin, western China. 相似文献
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煤岩突出中孔深扩展与孔洞形成的阵发混沌模型 总被引：1，自引：0，他引：1
煤与瓦斯突出是煤岩-瓦斯系统远离平衡状态下的高度非线性行为,是井下开挖引发的最复杂的动力灾害。对混沌理论作了简要回顾,在该理论背景下研究煤与瓦斯突出演化过程的特性,得到煤岩系统在突出前处于嵌套层次较低的混沌态,而短暂时间内雪崩式突出一系列可简化为球壳形式的煤体形成孔洞是处于阵发混沌态有节奏的快速迭代阶段和突出停止后处于状态稳定的平衡态的认识。鉴于描述复杂性问题各类非线性映射所表现出的普适性质,在数学上可用Logistic函数 及其复合函数 为核函数的阵发混沌态迭代运算,来对突出的发生、发展和终止行为进行描述,并给出核函数中相对孔深 和突出参数 的初步形式。该研究可深化和丰富对突出物理本质的认识。 相似文献
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利用傅里叶级数计算任意函数形式的弹性纵波垂直通过非线性结构面的透射波和反射波的速度波形。采用双曲模型描述结构面的变形特性,基于位移不连续模型,结合波振面处动量守恒定律,推导了弹性纵波垂直通过非线性结构面的基本方程。假设应力波在含结构面岩体中传播时,结构面的存在不改变应力波波形函数的最小正周期,运用傅里叶级数理论和周期延拓方法,得到了任意函数形式的弹性纵波垂直入射时透射波和反射波速度波形的傅里叶级数解,并验证了傅里叶级数解是合理的。利用傅里叶级数解,分析了单一频率的正弦谐波入射至结构面时,透射波中各阶谐波的振幅和相位与谐波阶数的关系。研究结果表明,各阶谐波的振幅与阶数呈负指数关系衰减,前7阶谐波振幅的衰减指数为谐波阶数的二次函数,当谐波阶数大于7时,衰减指数为谐波阶数的一次函数;各阶谐波的相位与谐波阶数呈线性关系。 相似文献
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《Physics and Chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy》2000,25(12):775-779
It is established that in experimental time series of various geophysical values deterministic (presented by a discrete set of nonsinusoidal periodicities) and chaotic (flicker-noise) components are present. Presence of flicker-noise testifies about presence of deterministic chaos in geophysical system evolution. We managed to observe doubling of frequencies by the Feigenbaum scenario, which is typical for such self-similar systems. Thus, the strongest aftershocks of the Dzhirgatal earthquake in Tadjikistan (M=6.4) were timed to a change of predominated periodicities in aftershock sequence. It may be understood as a catastrophe when the geophysical system transits from one unstable condition into another. High frequency fluctuations of geophysical fields are considered to be used as a criterion for diagnostics of such a transition. The established structure of geophysical fields variations agrees well with a model of active self-organizing geophysical medium. 相似文献
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水文过程到底是不是低维混沌过程一直是个有争议的问题。相关文献在混沌特征参数估计中存在不少问题,包括:时延量估计的主观性很强,不同研究者的估计值差别很大;在关联维估计中,很多研究者有意无意地忽略了一个基本原则,即只有在关联维估计图上存在明确的标度区的情况下才能准确判断存在有限关联维;很多研究者在计算水文时间序列的关联维时仍采用原始的G-P计算公式,而没有采用Theiler提的修正公式,从而可能误将相点在时序上的相关性当做一种状态空间几何特征,造成关联维估计错误;国内相关研究中还普遍存在序列长度偏短的问题,对这些问题进行了讨论并给出了相应的结论。 相似文献
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Piyang Liu Gary Douglas Couples Jun Yao Zhaoqin Huang Wenhui Song Jingsheng Ma 《Computational Geosciences》2018,22(5):1187-1201
The two-scale continuum model is widely used in simulating the reactive dissolution process and predicting the optimum injection rate for carbonate reservoir acidizing treatment. The numerical methods of this model are currently based on structured grids, which are not applicable for complicated geometries. In this study, a general numerical scheme for simulating a reactive flow problem on both structured and unstructured grids is presented based on the finite volume method (FVM). The convection and diffusion terms involved in the reactive flow model are discretized by using the upwind scheme and two-point flux approximation (TPFA), respectively. The location of the centroid node inside each control volume is moved by using an optimization algorithm to make the connections with the surrounding elements as orthogonal as possible, which systematically improves the accuracy of the TPFA scheme. Additionally, in order to avoid the computational complexity resulting from the discretization of the non-linear term, the mass balance equation is only discretized in the spatial domain to get a set of ordinary differential equations (ODEs). These ODEs are coupled with the reaction equations and then solved using the numerical algorithm on ODEs. The accuracy and efficiency of the proposed method are studied by comparing the results obtained from the proposed numerical method with previous experimental and numerical results. This comparison indicates that, compared with the previous methods, the proposed method predicts the wormhole structure more accurately. Finally, the presented method is used to check the effect of the domain geometry, and it is found that the geometry of the flow domain has no effect on the optimum injection velocity, but the radial domain requires a larger breakthrough volume than the linear domain when other parameters are fixed. 相似文献
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大型矿床和成矿区(带)在混沌边缘 总被引：26，自引：8，他引：18
笔者将复杂性科学和矿床地质学相结合提出了一种新的金属成矿理论———“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”,并应用这一理论研究扬子古陆周缘四大成矿区（带）的矿床成因与成矿规律,发现“大型矿床和成矿区（带）在混沌边缘”。文章在概述“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”的理论纲要与噪声、混沌和混沌边缘基本概念的基础上,提出地质成矿系统在混沌边缘的四条判定准则：Ⅰ．自组织临界性的标志———广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）场（温度、流速、浓度、压力等场）的场量之时空幂律分布———及其基本属性：（１）长程时空关联与连通性及时空分形结构;（２）崩塌动力学;（３）“元胞自动机”的动力学机制;（４）自组织临界性涌现于“混沌边缘”,并具有最大的复杂性、演化性和创新性。Ⅱ．地质成矿过程向时间混沌及地质成矿系统向时空混沌的演化。Ⅲ．岩浆和热液“孤子”、“孤波”与“相干结构”以及其它弱混沌“拟序结构”。Ⅳ．超临界地质流体参与地质成矿作用。笔者进一步提出金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性的三大基础理论：（１）地质成矿过程的非线性动力学———应用非线性动力学理论研究矿床和矿集区形成的动力学机制;（２）“地质成矿作用? 相似文献