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针对华南“红层”软岩遇水软化的复杂系统演化问题, 从其软化过程中是否形成耗散结构的思路出发, 研究了软岩系统非线性软化特征.结果表明: 软岩与水相互作用系统是一个开放的复杂系统, 在内部非线性作用下逐渐演化至非平衡状态, 其软化过程中可以形成有序的耗散结构.在此基础上, 采用耗散结构理论系统分析了软岩软化过程中耗散结构的形成机制: 软岩软化的过程经历了近平衡态、远离平衡自组织态与远离平衡临界态3个阶段, 并最终通过非平衡相变形成了具有一定稳定性的耗散结构.最后基于软岩软化过程中结构分维值演化规律, 初步建立了软岩耗散结构形成的分岔演化模型, 并将模型应用于软岩饱水软化试验的临界分岔现象分析中.分析表明软岩耗散结构是在系统经历多次倍周期分岔, 通过不断地从稳定到失稳再到稳定的过程后形成的.其中3个月与6个月这两个时间点具有显著的临界特征, 这是深入研究软岩软化耗散动力学过程的切入点. 相似文献
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隧道变形失稳的能量演化模型与破坏判据研究 总被引：1，自引：0，他引：1
隧道变形失稳过程与破坏判据研究是地下工程的热点与难点之一。运用耗散结构理论,分析了隧道变形失稳的能量耗散过程与演化特征;结合热力学基本定律,研究了整个隧道系统的能量耗散机制,建立了隧道变形失稳的能量演化模型。在此基础上,分别给出了大数据量（≥3 000）与小数据量（<3 000）条件下稳定性演化过程的能量判别准则;根据隧道系统变形失稳演化各阶段特征,提出了其失稳破坏的能量判据。将研究成果应用于广州地铁某立体交叉隧道的稳定性分析,验证了该能量演化模型与判据的合理可靠性,其结果对隧道稳定性状态的判别具有一定指导意义。 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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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 总被引：21，自引：4，他引：17
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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基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在耗散结构理论中,系统的信息熵越大,其有序度越低。地下水环境是符合耗散结构系统特征的动态有序系统,其演化进程中信息熵减少的特征可用来判别系统的演化方向。将地下水资源量作为决定其有序程度的序参量,按照地下水系统的实际开采量与可开采量之间的协同程度来指示系统的有序程度。将该两个序列之间关联系数的量化结果用信息熵来表述,构建基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型,通过不同时段系统的信息熵变化特征判别其演化方向。该模型在衡水市的应用研究表明,20世纪70年代以来深层地下水系统演化的信息熵变趋于减小,地下水系统功能逐渐退化,处于重建新的稳定态的演化过程中,地下水系统的状态和功能与原始的稳定态相比将存在极大的差异。该评价结果与地质环境监测反映的地下水环境的演化趋势一致。 相似文献
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基于边坡系统能量的原理,借助FLAC3D有限差分法内嵌FISH语言进行了三维露天矿边坡模型在开挖过程中能量计算的二次开发。将能量与突变理论相结合,以边坡系统的总耗散能作为状态变量,构建了边坡系统的能量耗散突变判别准则。以大孤山露天矿西北帮边坡为例,通过能量耗散突变分析、塑性区演化分析、安全系数变化分析及关键点位移分析可知,以上分析得到的边坡稳定性演化规律具有一致性,验证了提出的突变判别准则的适用性,研究结果表明：能量突变特征值 是露天矿边坡在第ki步开挖后发生失稳的充要力学条件;当进行至第6～8步开挖时,边坡局部岩体系统发生了失稳,且第7、8、9三个台阶受开挖扰动的影响较为严重,与现场的实际开挖情况相符,为预防露天矿边坡在开挖扰动过程中的局部围岩系统失稳提供了一定的理论支持。 相似文献
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在完善与整合现有河流生态系统结构功能概念及模型的基础上,提出河流生态系统结构功能整体性概念模型。水文情势、水力条件和地貌景观格局是对河流生态系统结构与功能具有关键影响的3大生境要素,结构功能模型的核心是建立以3大生境要素为构架的生命支持系统与河流生命系统之间的相互作用和相互制约关系,同时考虑由于人类活动引起生境要素变化对于河流生态系统的影响。河流生态系统结构功能整体性概念模型由以下4种模型组成:河流四维连续体模型、水文情势-河流生态过程耦合模型、水力条件-生物生活史特征适宜模型以及地貌景观空间异质性-生物群落多样性关联模型,这4种模型的一体化整合,基本概括了河流生态系统结构功能的整体特征。 相似文献
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湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性研究 总被引：6，自引：0，他引：6
用非线性科学和复杂性理论对湖南郴州柿竹园超大型钨多金属矿床的成矿复杂性进行系统、深入的研究 ,以成矿作用与时空结构是一切矿产资源的本质与核心的自然哲学理念为根本立足点 ,从一种新的视角 ,就矿床的动力学属性、矿床的物质成分与结构、矿床的地质学场和成矿系统的演化四大相互联系的范畴 ,对矿产资源进行再认识 ,提出了矿床的新定义 ,并较深刻地揭示了矿床的动力学属性、成矿物质高度多样化和复杂性及其超常规模集成、矿田成矿分带的内部结构、矿床地质学场的时空分形结构、成矿系统时间演化的长期性和成矿过程的多期多阶段性以及成矿作用的发生和矿床形成的分形生长机制等方面的复杂性与动力学本质。项目成果将矿床学的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次 ,提供了如何应用这种理论和方法对矿床的成矿复杂性进行研究的实例 ,也是第一作者所提出的关于成矿系统复杂性的新成矿理论与方法论“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”的具体化及其进一步深化。沿着这一研究方向的不断开拓将可使传统矿床学向精确科学跨越。 相似文献
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大尺度流域水文模型一般只模拟河道径流,对河流水深和流速并不关注。在进行河流-地下水相互作用模拟时,河流水深（水位）是一个重要因素,其时空变化及其对河流-地下水水量交换的影响应加以考虑。本文就流域分布式水文模型中河流水深的时空变化计算及其与地下水的实时耦合模拟进行了研究,提出了相应的计算方法,改进了大尺度水文模型WATLAC,并通过V-型流域考题进行了检验。模拟结果显示,模型有效地模拟了V-型流域的河流水深、地下水水位沿河道的时空变化以及河流与地下水的水交换量,揭示了河流-地下水相互作用关系在降雨过程中的变化规律及主控因子。此外就河床糙率对河流水深及河流与地下水间水交换量的影响做了模拟分析,发现河床糙率的改变将影响河流水深,从而进一步影响河流与地下水的水交换量。本文提出的算法较为真实地模拟了河流洪水演进过程及其对河流-地下水相互作用的影响,模型适用于河流-地下水相互作用明显的区域,可作为评估地表-地下水相互影响的有效计算工具。 相似文献
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基于灰关联熵的喀斯特地区枯水资源演化趋势的探讨——以贵阳地区为例 总被引：5，自引：2，他引：3
贵阳地区的枯水资源系统是一个耗散结构,同时也是一个灰色系统。本文把耗散结构中的熵和灰色系统、协同理论结合起来,并以贵阳地区的6个水资源分区为研究对象,建立枯水资源系统演化方向判别模型。研究结果表明,贵阳地区1998年到2003年其枯水资源系统的有序度变化从增加到减小再到增加, 2003年以后灰关联熵又开始增加,系统有序度又有增强的趋势。因此,应采取有效的有序化调控措施,从而使贵阳地区的枯水资源达到有序状态,实现贵阳社会经济的可持续发展。 相似文献
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The failure criteria and dynamic evolution process of tunnel system deformation and instability have been one of the popular areas in the research field of underground engineering albeit one of the most difficult. The energy evolution model and critical failure criterion of the dynamic process in tunnel system instability are studied in this paper. Based on in situ measurements and the dissipative structure theory, the energy dissipation and dynamic evolution characteristics of the tunnel system instability has been presented. By using the basic laws of thermodynamics, the energy dissipation mechanism of the whole tunnel system has been explored, and an energy evolution model of the tunnel system instability has been established. On this basis, the degree of stability evolution process has been determined depending on the sample size (more than or <3,000). The energy criterion is proposed in accordance with the unstable and failure features of each evaluation stage of the tunnel system. This study has proved that the energy evolution model and critical failure criterion is reasonable and reliable in studying the stability analysis of an overlapped tunnels in Guangzhou metro, China. It also provides a significant guideline for the calculation and analysis of tunnel stability. 相似文献
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基于Markov状态切换的水质时序自回归预测模型 总被引：2，自引：0，他引：2
水质时序演变特征的研究及预测对制定合理可行的水污染防控措施有重要意义,但水质时序的结构复杂性和非平稳性是采用自回归模型进行预测的瓶颈。针对上述问题,作者将马尔可夫状态切换理论（Markov Switching）应用于水质时序的自回归建模预测。马尔可夫状态切换-自回归模型（MS-AR）是一种研究具有变结构动力特征的时间序列分析方法,对异方差时序有较强的适应性。实例运用中,首先对果河桥断面的氨氮时序进行Box-Cox变换,然后运用MS-AR模型对其进行结构分析及预测。结果表明： MS-AR模型能有效识别出该水质时间序列演变过程中的两种结构模式,通过与经典自回归模型的预测精度相比,该方法的各项指标均优,也说明该方法在水质时间序列动态结构分析和预测方面有良好的应用前景。 相似文献
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三江源地区水资源的涵养和保护 总被引：1，自引：0，他引：1
分析了三江源区水资源现状,论述了建立水资源三级保护区的意义、作用和划分方案,实施林草植被的保护和恢复的水文生态效益及健全水资源补偿机制的必要性。 相似文献
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简要评述了构造地貌的研究.并以青藏高原西北缘克里雅河流域地貌演化说明了构造变形与青藏高原的形成历。以西域砾岩顶部的玄武岩作为区域构造地貌的标志,获得的高质量Ar-Ar年龄的加权平均值为1.09Ma±0.13Ma。该年龄不仅代表了西域砾岩沉积结束的时间,并制约了区域风沙堆积时代的下限,是一个重要的气候环境变化的转折点。更重要的是,该年龄标志了克里雅河演化的开始,即目前可观察的克里雅河的历史不过1.1Ma。另外获得的系统、丰富、翔实的沉积学、构造地质学、低温热年代数据和克里雅河流域地貌的测量结果还揭示了上新世晚期以来区域强烈的变形与构造地貌的演化。获得的重要结论还包括：能够分析恢复的前克里雅河的历史不超过西域砾岩沉积期,能够推测的青藏高原西北缘河流体系演化的最老历史不超过上新世阿图什组沉积期。在中新世乌恰组沉积时,基本观察不到青藏高原现今地貌体系产生的沉积作用的记录,而是更老的前青藏高原构造地貌格榘对沉积体系产生的影响。青藏高原的主体可能在中更新世早期前后才抬升进入冰冻圈。现今的克里雅河地貌主要是在区域构造抬升中由冰川融水侵蚀形成的。克里雅河源头可能残留了青藏高原演化的关键记录。 相似文献