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    基于信息熵与多重分形理论的非均匀流动分析

    朱磊 杨金忠 王康 周清

    朱磊, 杨金忠, 王康, 周清, 2009. 基于信息熵与多重分形理论的非均匀流动分析. 地球科学, 34(6): 1037-1042.
    引用本文: 朱磊, 杨金忠, 王康, 周清, 2009. 基于信息熵与多重分形理论的非均匀流动分析. 地球科学, 34(6): 1037-1042.
    ZHU Lei, YANG Jin-zhong, WANG Kang, ZHOU Qing, 2009. Analysis of Heterogeneous Soil Water Using Information Entropy and Multifractal Theory. Earth Science, 34(6): 1037-1042.
    Citation: ZHU Lei, YANG Jin-zhong, WANG Kang, ZHOU Qing, 2009. Analysis of Heterogeneous Soil Water Using Information Entropy and Multifractal Theory. Earth Science, 34(6): 1037-1042.

    基于信息熵与多重分形理论的非均匀流动分析

    基金项目: 

    国家自然科学基金项目 50639040

    国家自然科学基金项目 50609019

    国家“973”计划课题 2006CB403404

    详细信息
      作者简介:

      朱磊(1980—),男,博士,主要从事土壤水及地下水环境方面的研究.E-mail:whuzhulei@yahoo.com.cn

    • 中图分类号: P641.2

    Analysis of Heterogeneous Soil Water Using Information Entropy and Multifractal Theory

    • 摘要: 根据粘土和壤土中非均匀水流运动的示踪试验, 研究了土壤水非均匀流动模式, 并基于信息熵与多重分形理论探讨了多孔介质中流动的非均匀性质.不同土质试验研究的分析结果表明, 各深度信息熵与特征长度具有相反的变化趋势.非均匀流动多重分形特性分析表明, 非均匀流动分布具有很强的自相似性, 但并不是在所有研究尺度范围内都满足标度不变性, 在显色比例相近的情况下, 壤土和粘土中水流运动标度不变性的范围表现出显著的差异.

       

    • 图  1  田间试验示意图

      Fig.  1.  Illustration of experimental setup

      图  2  不同土壤深度显色模式

      a.粘土深度为5cm、10cm、20cm、40cm和80cm显色模式; b.壤土深度为5cm、10cm、20cm、30cm和50cm深度显色模式

      Fig.  2.  Heterogeneous stained patterns at various depths

      图  3  显色比例、流动模式相关程度R的比较

      Fig.  3.  Comparison of dye coverage, correlativity of water flow pattern in stained regions after infiltration

      图  4  不同土壤深度下标准化信息熵随尺度变化分析

      Fig.  4.  Normalized configuration entropy (H * (r)) versus box size (r) from horizontal sections at different depths

      图  5  特征长度(a)与信息熵最大值(b)随土壤深度变化

      Fig.  5.  The change of characteristic length (a) and information entropy (b) at different depths

      图  6  壤土和粘土lnχ(r, q)- In(r)曲线

      Fig.  6.  Bi-log plot of χ(r, q) versus box size (r) for the loam and clay soil

      图  7  基质熵、信息维数与显色面积关系比较

      Fig.  7.  (a) Potential entropy (H* (r)/ L) vs. information dimension; (b) fractal dimension vs. iodine stained coverage for different soils

      表  1  试验土壤物理和水动力性质

      Table  1.   Physical and hydraulic properties of the experimental soils

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    出版历程
    • 收稿日期:  2008-12-15
    • 刊出日期:  2009-11-25

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