| 【摘要】 | 在研究給水管網(wǎng)分形維數(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國不同地區(qū)的給水管網(wǎng)分析了給水管網(wǎng)的分形規(guī)律。從功能、結(jié)構(gòu)和自相似性三方面,同自然界中廣泛存在的具有分形特征的物質(zhì)流輸送系統(tǒng)進(jìn)行比較,闡述了給水管網(wǎng)的分形特征。并基于盒計數(shù)法提出了給水管網(wǎng)分形維數(shù)的計算方法,計算了實例管網(wǎng)的分形維數(shù)。計算結(jié)果表明給水管網(wǎng)是分形體,具有分形特征。同時,分析了影響給水管網(wǎng)分形維數(shù)的因素并構(gòu)建了給水管網(wǎng)分形維數(shù)的計算方程。 |
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城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施,是從有限的一個或幾個水源點向成千上萬個用戶輸水的復(fù)雜、動態(tài)巨系統(tǒng)。
針對城市給水管網(wǎng),以往的研究重點大多集中在給水管網(wǎng)的水力學(xué)、水質(zhì)分析、系統(tǒng)優(yōu)化和可靠性分析等方面,而從管網(wǎng)形態(tài)的形成和分布規(guī)律角度進(jìn)行的研究并不多見。分形理論自Mandelbrot 提出以來,大量的研究證明分形廣泛存在于自然界中,分形理論也得到迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。例如在城市和城市群形態(tài)與結(jié)構(gòu)、交通網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域,分形理國家自然科學(xué)基金( 50578108 ) ; 教育部博士點基金(20050056016) 。
論被應(yīng)用于研究其內(nèi)部等級結(jié)構(gòu)的自相似性、空間生長的復(fù)雜性機(jī)理[1～8 ] ,這些基于分形理論的研究成果對于城市規(guī)劃和交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了有益的幫助。因此研究給水管網(wǎng)的分形特征與分形規(guī)律將有助于給水管網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化理論的研究。
為此,本文在研究給水管網(wǎng)分形維數(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國不同地區(qū)的給水管網(wǎng)分析了給水管網(wǎng)的分形規(guī)律。
1 給水管網(wǎng)的分形特征
雖然給水管網(wǎng)是一種人工的物質(zhì)流輸送系統(tǒng),但是它具有與許多天然的物質(zhì)流輸送系統(tǒng)類似的性質(zhì),如物質(zhì)流流動的規(guī)律和輸送系統(tǒng)的功能等。天然的物質(zhì)流輸送系統(tǒng),如某一個流域的河流、生物的血管和植物的根系等,承擔(dān)著將各種物質(zhì)從廣布的區(qū)域收集并輸送到某幾個地方或者從某個地方將物質(zhì)輸送到廣布區(qū)域的任務(wù)。給水管網(wǎng)將水由有限的幾個水源點輸送到若干個用水節(jié)點,這一點同許多天然的物質(zhì)流輸送系統(tǒng)的功能是一致的。 |
