会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

水利工程论文-宽级配卵石推移质输移随机过程的分维研究.doc水利工程论文-宽级配卵石推移质输移随机过程的分维研究.doc -- 2 元

宽屏显示 收藏 分享

资源预览需要最新版本的Flash Player支持。
您尚未安装或版本过低,建议您

水利工程论文宽级配卵石推移质输移随机过程的分维研究摘要深入探讨、分析长江三峡工程上游河道宽级配卵石推移质输移特点及其随机过程,更清楚地认识三峡工程回水变动区河道泥沙运动规律是一个很重要的研究课题。本文应用70年代发展起来的现代数学手段分形(分维)几何学、R/S分析,对长江上游年来沙量过程进行分形特性分析,用R/S分析计算其分形维数,表明长江上游悬沙和推移质年沙量的分形维DH分别为1.321和1.378赫斯特数H分别为0.679和0.622,均大于0.5,根据分形几何学、R/S分析原理,说明三峡工程上游来沙量发展过程发现为正相关,是具有持久记忆性、周期性的随机过程分式布朗运动过程,长江上游沙量发展趋势有可能表现为良性循环或恶性循环两种,长江上游来沙量必须依靠持久的水土保持治理和水库群拦截,否则会出现恶性循环的可能。文中用分形几何学、R/S分析方法对宽级配卵石推移质输移实测随机过程进行计算,结果表明对测量时间间隔8~9分钟的采样,所获得的输沙率随机过程的分维数DH1.47H0.53,接近马氏过程(DH=1.5)。测量时间间隔3分钟的采样,所获得的输沙率随机过程的分维数DH1.33H0.67,为非马氏过程,表明过程具有持久记忆性和周期性。关键词分维R/S分析推移质泥沙输移随机过程1前言图1为1958年以来,长江上游寸滩沙量发展过程时间序列。由图1可以看出,年径流量、沙量、平均含量逐年均有变化,杂乱无章,毫无规律可循。对于这种时间序列,分析其时间序列的特点、规律是现代数学方法分形几何学、R/S分析的研究内容。用新的手段方法尝试分析长江上游泥沙的来水来沙条件,无非是企图从不同角度促进长江三峡工程泥沙研究工作的深入。无疑引入现代数学或其它现代科学的方法去探讨长江三峡工程泥沙问题,对于宽级配卵石推移质输移特性的研究具有理论意义和实用价值。文中应用现代数学的新成果分形几何学、R/S分析方法进行分析,从理论上探讨长江上游来水来沙发展过程和宽级配卵石推移质输沙移机过程的特点,为推移质输移特性深入研究提供基础。分形理论还可用于长江上游河床地貌、河型分类和河型转化领域的研究中。图1长江上游寸滩历年来沙量过程线TheprocessofannualsedimentdischargeinupperYangtzeRiver2分形几何学、分析法简介分形几何学(FractalGeometry)由法国著名数学家曼德尔布罗特在70年代中期创立1,80年代初期已广泛地应用于物理学、化学、生物学、地学、经济学、情报学等自然科学领域2。在国外分形研究异常活跃,与物理学、化学、材料科学等有关的国际会议,已达20次以上。国内分形研究起步较晚,但在应用领域已有一些较好的工作出现。美国著名科学家勒惠(J.A.Wheeler)认为今天谁不知道高斯分布或熵的概念的意义和范围,谁就不能被认为是科学上的文化人同样可以相信,明天谁不能熟悉分形,谁也不能被认是科学上的文化人。经典的欧氏几何学研究是直线、平面、圆、球、锥体等非常有规则的几何对象,但象山、海岸线、云、闪电以及布朗运动轨迹和上述沙量发展过程线这些极不规则的物体、曲线则是分形几何学的研究内容。描述分形的一个重要参数是分形维数,简称分维。它和普通的空间一、二、三维有明显的差异,分维的维数可以是小数维,如1.2维,2.3维等,象通常布朗运动轨迹的分维数为1.5维,而紊流的多重分维数通常为2.34维,分维数的定义有许多种,这里只简述其一种分维数。豪斯道夫维数设ARn,S≥0,对于σ0,定义HSδAinfΣ|Ui|SAUUi,|Ui|≤δ,其中|Ui|表示UI的直径,定义HSAlimHSRA,HSA称为集合A的豪斯道夫S维测度。可以证明,对于集合A,存在唯一的非负实数DHA,它满足若0DTA,DTA为A的拓扑维数。R/S分析是由赫斯特于1965年提出的一种时间序列统计法2。它在分形理论中有着重要的应用。下面就R/S分析的基本原理和方法、分维数与赫斯特数的关系及其物理意义作简单的介绍。考虑一个时间序列[ξt,t1,2],对于任意整数τ1,定义非负时均序列τ1/τΣξt,τ1,2用Xt表示累计离差Xt,τΣξuτ,121/2,τ1,2,。现考虑比值Rτ/S′τR/S,赫斯特发现有如下经验标度关系R/Sατ/2H(或ατH),H称为赫斯特数。如果ξt相互独立,方差有限的随机过程序列,则由赫斯特和费勒证明了如下结果R/Sπτ/21/2,即H1/2。由分维定义和分式布朗运动的原理,可得出分维数DH和赫斯特数的关系为DH2H或H2DH。当H0.5时,DH1.5是通常的布朗运动的分维数,H1/2时,呈现正相关,可能出现良性循环和恶性循环。决策者采取适当的措施,避恶扬良,达到较好的目的。显然,这在经济学中有极为重要的应用前景对国民经济宏观决策作出良好的综合评价。同时,若ξt为一学生成绩,则R/S分析结果可以评价学生成绩发展的综合情况。同样,通过赫斯特数的大小,可以判断江河水量、沙量和淤积量发展趋势。根据H1/2或H0.5可见,长江上游沙量发展呈正相关,过去的增长可能意味着将来的增长,过程具有持久记忆性,沙量发展可能出现良性循环或恶性循环。曼德尔布罗特曾对太阳黑子活动进行R/S分析,得到H0.93,远大于1/2,这与太阳黑子活动周期性(11年一个周期)相一致。沙量发展过程的H值大于0.5,有着记忆性和周期性。不能以某一时段的水沙规律说明其沙量是增加和减少,来制定长期治理的策略。长江上游沙量发展可能出现良性循环或恶性循环的可能,因此应依靠长久的水土保持和水库拦截等措施,达到良性循环,避免出现恶性循环的可能。4宽级配推移质输沙率随机过程的分维研究宽级配推移质输移的一个特点是输沙率具有强烈的脉动性(阵发性)。图4、图5、图6和图7均是岷江宝瓶口河段实测推移质输沙过程。同一流量所对应的输沙率值相差可达数十倍至上百倍,这种大幅度变化的周期,可长达数十分钟4,5,8。图4卵石推移质输沙率随机过程及R/S分析结果TheprocessandR/Srelationofbedloadratemeasuredwith89minutesintervals图5卵石推移质输沙率随机过程R/S分析结果TheprocessandR/Srelationofbedloadratemeasuredwith89minutesintervals图4、图5为间隔8~9分钟采样的输沙率脉动过程。而图6、图7为间隔3分钟采样的输沙率脉动过程。下面分别对图4、图5、图6和图7所示的输沙率脉动过程作分维计算,所得R/S与τ的关系曲线如相应的图4、图5、图6和图7所示。图4所示的输沙率随机过程的R/S0.949τ0.5315。回归相关系数为0.9744。由此可得赫斯特数H0.5315,分维数DH1.4685。图6卵石推移质输沙率随机过程及R/S分析结果TheprocessandR/Srelationofbedloadratemeasuredwith3minutesintervals图7卵石推移质输沙率随机过程及R/S分析结果TheprocessandR/Srelationofbedloadratemeasuredwith3minutesintervals图5所示的输沙率随机过程的R/S1.024τ0.5355。回归相关系数为0.9766。由此可得赫斯特数H0.5355,分维数DH1.4645。由此可得间隔8~9分钟采样的输沙率脉动过程的分维数DH1.47,接近马氏过程DH1.5。这和以往假设泥沙跃移、休止时间等马氏过程是一致的。然而,间隔3分钟采样的输沙率脉动过程的分维数与上述结果就存在差别。图6所示的输沙率随机过程的R/S0.806τ0.6737。回归相关系数为0.9806。由此可得赫斯特数H0.7637,分维数DH1.3267。图7所示的输沙率随机过程的R/S0.8125τ0.6605。回归相关系数为0.978。由此可得赫斯特数H0.6605,分维数DH1.3395。由此可得间隔3分钟采样的输沙率脉动过程的分维数DH1.33~1.34,H0.66~0.67(大于0.5),表现出持久记忆性。两组过程的差别在于采样间隔不同,导致输沙率随机过程特性也不相同。这种由时间间隔不同,其测量的随机过程特性不同,与海洋波高研究成果也是一致的。在海洋波高预测研究中,若以τ10天左右为间隔,则H0.92,表现出持久记忆性若以τ20天左右为间隔,则H0.52,表现出统计独立性。实际工程应用中,根据沙量发展具有持久记忆性特点制定长期治理措施。而推移质输沙率随机过程的独立性与持久记忆性取决于采样时间间隔,这对进一步探讨推移质输移脉动和采样具有指导作用。5结束语
编号:201312122153145390    大小:29.92KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-12
  【编辑】
2
关 键 词:
专业文献 建筑水利 精品文档 水利工程
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供交流平台,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

当前资源信息

4.0
 
(2人评价)
浏览:4次
奋斗不息上传于2013-12-12

官方联系方式

客服手机:17625900360   
2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   

相关资源

相关资源

相关搜索

专业文献   建筑水利   精品文档   水利工程  
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5