本文選題：非平衡態(tài)熱力學(xué) + 混沌��； 參考：《天津大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：本文以非平衡態(tài)熱力學(xué)理論和混沌理論為基礎(chǔ),以沖積河流的河型為研究對(duì)象,以探尋不同河型的特性為目標(biāo),從宏觀的角度對(duì)不同河型的特性進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容包含以下方面:(1)提出一種河型判別式。借鑒社會(huì)與經(jīng)濟(jì)或環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展理念,建立了河流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展度判別式,用來判斷沖積河流的河型。研究認(rèn)為河流邊界條件對(duì)河型的影響大于來水來沙條件;根據(jù)河流的協(xié)調(diào)發(fā)展度的大小判別河型。(2)基于非平衡態(tài)熱力學(xué)理論中局域熵產(chǎn)生和能耗函數(shù)的關(guān)系,以及能耗函數(shù)可以寫作不可逆過程的廣義流和相應(yīng)的廣義力的乘積之和的形式,構(gòu)造了河流的廣義力和廣義流,推導(dǎo)出河流的能耗函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,進(jìn)而推導(dǎo)出河流的能耗率。(3)根據(jù)黃河下游花園口、夾河灘、高村、孫口、艾山、濼口和利津7個(gè)水文站的實(shí)測(cè)資料,計(jì)算了6個(gè)河段3種河型的單位水流功率和年份信息熵。研究表明,單位水流功率和年份信息熵越大的河型越不穩(wěn)定,反之,單位水流功率和年份信息熵越小的河型越穩(wěn)定。(4)提出一種河型穩(wěn)定判別式。根據(jù)能耗率和熵產(chǎn)生的關(guān)系,以及超熵產(chǎn)生的定義,可以類推得到超能耗率。根據(jù)超能耗率推導(dǎo)出河型穩(wěn)定判別式,并用該河型穩(wěn)定判別式對(duì)黃河下游不同河型進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。(5)對(duì)黃河下游6個(gè)河段的月徑流序列和月含沙量序列進(jìn)行了混沌特性分析。分析結(jié)果表明,由游蕩河型到彎曲河型的轉(zhuǎn)化,Lyapunov指數(shù)越來越大,即混沌特性越來越強(qiáng),與此同時(shí),吸引子不斷演化形成巨大吸引子,即由混沌態(tài)到高級(jí)混沌態(tài)(耗散結(jié)構(gòu))。
[Abstract]:Based on the theory of nonequilibrium thermodynamics and chaos, this paper studies the characteristics of different river types from the macroscopic point of view, taking the river type of alluvial rivers as the research object and exploring the characteristics of different river types as the goal.The main research contents include the following aspects: 1) A river-type discriminant is proposed.Based on the idea of coordinated development of society and economy or environment and economy, the discriminant of coordinated development degree of river system is established, which is used to judge the river type of alluvial river.It is considered that the influence of river boundary conditions on river type is greater than that of incoming water and sediment conditions, and that the relationship between local entropy generation and energy consumption function is based on the relationship between local entropy generation and energy consumption function based on the degree of coordinated development of rivers.And the energy consumption function can write the sum of the generalized flow and the corresponding generalized force of irreversible process, construct the generalized force and generalized flow of the river, and derive the mathematical expression of the energy consumption function of the river.Based on the measured data of 7 hydrologic stations in Huayuankou, Jiahetan, Gaocun, Sunkou, Aishan, Luokou and Lijin in the lower reaches of the Yellow River, the unit flow power and year information entropy of three types of rivers in 6 reaches are calculated.The results show that the river type with greater unit flow power and year information entropy is more unstable, whereas the river pattern with smaller unit flow power and year information entropy is more stable. 4) A river type stability discriminant is proposed.According to the relation between energy consumption rate and entropy generation, and the definition of hyperentropy generation, the energy consumption rate can be deduced by analogy.Based on the excess energy consumption rate, the river stability discriminant is derived, and the chaotic characteristics of monthly runoff series and monthly sediment concentration series in 6 reaches of the lower Yellow River are analyzed by using the stability analysis of different river types in the lower reaches of the Yellow River.The results show that the transformation of Lyapunov exponent from wandering river type to curved river type is becoming larger and larger, that is, the chaotic property is becoming stronger and stronger, and at the same time, the attractor evolves into a huge attractor, that is, from chaotic state to higher chaotic state (dissipative structure).
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV147

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本文編號(hào)：1761590