自然灾害链式效应结构理论及其应用研究

摘要

当今，发生在全球的生态环境灾害有暴雨山洪导致的滑坡、泥石流、岩崩等地质灾害，高寒地区形成的雪崩、冻融灾害，干旱地区产生的沙漠化、沙尘暴灾害，以及地壳剧烈变迁诱发的地震、火山、海啸等灾害。面对重重灾难的历史悲剧，进一步认识灾害、揭示灾害形成的规律、更有效地遏制灾害发生是当前或今后一个相当长的时期内人类所面临的极为重要的战略性任务和迫切使命。其中灾害链式效应是灾害形成、发生的最普遍特征，对其深入的研究具有重要的理论意义和现实意义。 通过分析各种灾害链载体反映共同特征，将灾害链分为8种不同的主要类型，分析了不同类型灾害链的结构特征，建立了灾害链式类型的基本概念和主要灾害链式类型的识别与判断，并列举了不同灾害链类型的具体灾害形态。 通过对几种典型具体灾害链分析，探讨了各种具体灾害链式类型之间的差异性和关联性，以及系统研究了自然灾害链式形态和自然灾害效应的相关性，并抽象出反映自然灾害链式效应本质的特征参数。 运用系统理论观点，从数学层面上分析了单种自然灾害系统的链式关系结构，建立自然灾害链式效应数学关系模型。通过对自然灾害结构关系模型的数学分析，揭示了自然灾害系统链式响应行为的复杂性规律和运动本质，证明了自然灾害复杂响应行为是外部环境复杂输入和自身内部结构关系变化两方面共同作用的结果。研究结果表明，自然灾害链式关系环是自然灾害复杂性的主要根源；链式关系环的存在使得自然灾害演化过程具有记忆性、不可逆性、自组织性、路径敏感性和间断性，以及与此相关的一切复杂现象。 基于系统理论，分析了一般灾害链内部结构关系，建立了一般灾害链的结构理论数学模型，从数学层面上解释了一般灾害链内部关系结构的规律。通过对模型的数学分析，揭示了一般灾害链动态响应行为特性和运动本质。其运动本质体现了局部与整体的关系，局部的演化不一定会引起灾害链整体的运动，可能呈现出灾害子系统的群发现象，但是灾害子系统之间一旦建立了相互作用关系，局部演化的启动将会引起灾害链内部链发式的动力响应过程，产生比单个灾害子系统更复杂的动态响应行为。运用以上基本概念建立了崩裂滑移链、周期循环链、支干流域链和树枝叶脉链的数学模型。 运用自然灾害链式结构理论对循环软化作用下边坡力学变形行为进行了分析，得到了一些有益的结论，并推导了相应的物理力学过程方程，验证了这一新概念、新理论的正确性。 本文研究从基本概念出发，由定性到半定量构建了系统的自然灾害链式结构理论框架基础，为其应用拓展了广阔的空间。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章灾害链式效应类型特征

第三章反映灾害链式效应本质的特征参数

第四章自然灾害链式效应结构理论

第五章一般灾害链结构理论

第六章灾害链式结构理论应用示例—循环软化作用下边坡力学变形行为分析

结束语

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的论著、参加的科研项目