川中丘陵區(qū)土壤分形特征及其水分分形輸運(yùn)研究.pdf

1、四川大學(xué)博士學(xué)位論文川中丘陵區(qū)土壤分形特征及其水分分形輸運(yùn)研究姓名：冉景江申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：水文學(xué)及水資源指導(dǎo)教師：梁川20060410四川大學(xué)博士學(xué)位論文川中丘陵區(qū)土壤分形特征及其水分分形輸運(yùn)研究與闡述，揭示了土壤內(nèi)水分輸運(yùn)的本質(zhì)特征。結(jié)合現(xiàn)代新理論和新方法，即隨機(jī)理論和非平穩(wěn)的時(shí)間序列分析方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及建模方法、加權(quán)馬爾可夫鏈理論及分析方法，利用研究課題所獲得的實(shí)測(cè)資料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)川中丘區(qū)土壤水及降水特性的分析研究與預(yù)

2、測(cè)，為川中丘陵區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了科學(xué)的客觀依據(jù)與指導(dǎo)。概括起來，本次研究和預(yù)測(cè)分析取得以下主要成果：L關(guān)于土壤水方面，利用隨機(jī)理論分析了土壤水的時(shí)空變異特性，建立了預(yù)測(cè)土壤含水量的非平穩(wěn)時(shí)序模型，模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值具有較好的吻合性，誤差值在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用的許可范圍之內(nèi)，取得了較滿意的效果。2關(guān)于土壤的組成顆粒的分析方面，利用分形理論與方法實(shí)際測(cè)定了川中丘陵區(qū)具有代表性的紫色土和水稻土的粒徑分維值，同時(shí)也指出了土壤顆粒的分維值大小與土壤

3、質(zhì)地，有機(jī)質(zhì)含量之間的關(guān)系。3用量規(guī)維數(shù)方法，描述了土壤的孔隙分形特征，用物理熵揭示了土壤孔隙演化的分形特征，指出了土壤孔隙的動(dòng)態(tài)演化的物理機(jī)制。4針對(duì)土壤內(nèi)水分(溶質(zhì))的輸運(yùn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，利用分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)理論(FBM)分析了土壤這一多孔介質(zhì)體內(nèi)的水分輸運(yùn)的物理機(jī)制，得出了其中水分輸運(yùn)所遵從的數(shù)學(xué)解析模型。并通過分?jǐn)?shù)階的對(duì)流一彌散理論與方法揭示了土壤內(nèi)水分輸運(yùn)的反常特征。得出了土壤內(nèi)水分的分布特征符合穩(wěn)定的列維(kvy)分形分布。用數(shù)學(xué)

4、解析模型定量地研究了土壤水分分布與輸運(yùn)的動(dòng)力學(xué)特征。揭示了土壤水分分布及輸運(yùn)的時(shí)空相關(guān)性。因而這也是將分形理論的應(yīng)用從靜態(tài)的分形幾何上升到動(dòng)態(tài)演化的分形動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用研究，其研究結(jié)果用物模試驗(yàn)方法得到了很好的證實(shí)。5為區(qū)別于傳統(tǒng)的土壤水分特征曲線，提出了基于分形的川中丘陵區(qū)土壤的水分變異特征曲線，得出了基于分形的土壤水分特征曲線更能刻畫出土壤中水分的變異特征。同時(shí)針對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的土壤水與天然降水，分別應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其建模和加權(quán)馬爾