川中丘陵区土壤的分形特征及其水分分形输运研究

论文摘要

农业用水资源在目前的国内外的可利用水资源中所占的比例高达70%左右,特别是在我国这个农业生产大国,农耕土壤灌溉用水量一直都居高难下,如何实现农业用水的节约化已经成为水资源相对短缺的我国国民经济发展中的一个重要的研究方向。目前针对如何节水,怎样实现节水型农业的研究已经有很多报道与相关成果出来,但是对土壤本身组成结构及其中的水分输运的研究还基本上停留在一些传统的研究层面上,显然这些传统的研究囿于数理理论与方法以及过去的试验手段的相对落后性,其对揭示土壤组成及土壤水分的输运本质是不能满足土壤科学的发展的。本文主要利用对复杂系统的描述与分析具有独特优越性的分形理论来分析研究丘陵区土壤这一具有典型性,在我国南方普遍存在的一种农业土壤的组成结构与其中的水分输运特征。分形理论发端于20实际50年代,发展于20世纪70-80年代,成熟在20世纪末期。分形理论应用于土壤科学还是在20世纪80年代初,其研究多是对土壤组成结构的分析描述。目前对于土壤的分形研究逐步从研究土壤的组成结构向研究土壤水分输运变化特征的转变,但是这些研究也多是基于分形几何学的静态性研究。本论文依托国家863课题资助项目:南方季节性缺水灌区节水灌溉研究（四川简阳,（2002AA66Z3263））。将分形理论应用于南方（川中）丘陵区的土壤及其水分输运的研究,对川中丘陵区土壤组成的颗粒、孔隙分形特征作了深入的分析,对土壤内水分输运的数理机制应用分形动力学理论作了深入的分析

论文目录

• 摘 要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景，目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究的主要内容及技术路线
• 1.4 川中丘陵区概况
• 第2章 土壤水分分布的随机过程与时间序列预测
• 2.1 随机过程与时间序列分析
• 2.2 实验区土壤水分特征的随机描述
• 2.3 土壤含水量的非平稳时序模型
• 2.4 小结
• 第3章 川中丘陵区土壤颗粒的分形描述与应用
• 3.1 土壤结构的分形表征
• 3.2 川中丘陵区土壤颗粒分形维数计算与应用
• 3.3 小结
• 第4章 土壤孔隙分形的量规维数及其物理意义熵
• 4.1 引言
• 4.2 土壤孔隙量规维数概念及计算方法
• 4.3 量规维数的物理意义熵
• 4.4 实例分析
• 4.5 小结
• 第5章 基于分形的土壤水分输运物理机制研究
• 5.1 多孔介质体内溶质输运特征的研究进展及分形研究的理论基础
• 5.2 土壤多孔介质体内水分输运的物理机制
• 5.3 土壤水分输运的分形解析模型
• 5.4 小结
• 第6章 土壤水分输运动力学描述及分数阶对流—弥散方程的分析与模型研究
• 6.1 复杂系统中的反常动力学[1]
• 6.2 土壤多孔介质的不规则性——分形性质
• 6.3 土壤分形介质中的反常扩散
• 6.4 土壤多孔介质中水动力弥散的尺度效应和反常弥散
• 6.5 分数阶对流—弥散方程
• 6.6 稳定分布
• 6.7 计算实例
• 6.8 小结
• 第7章 基于分形的非饱和土壤导水率与水分特征曲线分析
• 7.1 引言
• 7.2 土壤孔隙分形特征分析
• 7.3 土壤水力传导率模型的分形描述
• 7.4 土壤孔隙表面分形维数的计算
• 7.5 实例分析
• 7.6 小结
• 第8章 川中丘陵区土壤含水量的人工神经BP 网络模型预测
• 8.1 人工神经BP 网络与算法
• 8.2 基于MATLAB 的土壤含水量预测的改进人工神经BP 网络模型
• 8.3 小结
• 第9章 加权马尔可夫链在川中丘陵区降水的预测分析
• 9.1 引言
• 9.2 马尔可夫链与加权马尔可夫链
• 9.3 转移概率的计算、马尔可夫性检验与指标值分级
• 9.4 加权马尔可夫链预测实例
• 9.5 小结
• 第10章 总结与展望
• 10.1 主要研究成果
• 10.2 展望
• 攻读博士学位期间参加科研、发表论文及获奖情况
• 致谢