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《基于SEM圖像的細(xì)顆粒泥沙絮體3維分形研究及其應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第4-4卷第1期四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版)Vo1．44No．12012年1月JOURNALOFSICHUANUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)Jan．2012文章編號：1009．3087(2012)01-,0088-05基于SEM圖像的細(xì)顆粒泥沙絮體3維分形研究及其應(yīng)用柴朝暉，楊國錄，陳萌(武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室污淤泥研究中心，湖北武漢430072)摘要：具有分形特征是細(xì)顆粒泥沙絮體的重要特性，為了解決目前主要是通過絮體SEM圖像研究其2維分形特性的
2、問題，利用SEM圖像灰度值重建細(xì)顆粒泥沙絮體3維圖像，通過MATLAB編程用盒計(jì)數(shù)法計(jì)算絮體3維分形維數(shù)；然后基于絮體3維分形維數(shù)，推導(dǎo)出細(xì)顆粒泥沙靜水沉降時清渾交界面的沉降公式，并將其應(yīng)用在滇池底泥清混交界面的沉降計(jì)算中，其計(jì)算誤差在5％以內(nèi)。結(jié)果表明，直接利用絮體SEM圖像計(jì)算絮體3維分形維數(shù)是可行的，避免了圖像處理中人為誤差的引入，且通過其推導(dǎo)的沉降公式可用于計(jì)算清混交界面的沉速。關(guān)鍵詞：細(xì)顆粒泥沙；SEM圖像；3維分形維數(shù)；清渾交界面中圖分類號：TV142．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A3-DFraetalStud
3、yofFineSedimentFloeUsingSEMImageandItsApplicationCHAIZhao—hui，YANGGuo-lu，CHENMeng(SewageSludgeandSiltResearchCentre，StateKeyLab．ofWaterResourcesandHydropowerEng．Sci．，WuhanUniv．，Wuhan430072，China)Abstract：Animportantcharacteristicofflocformedbyfinesedimentis
4、itsfractalfeature，butmanyresearcheshavebeenfocusedon2．DfractalpropertiesthroughanalyzingSEMimageoffloc．Inordertosolvethisproblem，3-Dimageoffloeswasreconstructedundergrayvalues，and3-Dfractaldimensionofflocswascalculatedusingbox·countingmethodwitllthehelpofMA
5、TLABprogramming．Moreover，asettlingformulaofinterfacewasderivedbasedon3-DfraetaldimensionoffloesandusedinthesettlingcalculationofinterfaceofsiltinDianehiLake．withthecalculationerrorof5％．Theresultsshowedthatitispracticabletousegrey-scaleimagetoobtain3-Dfracta
6、ldimensionoffloes，whichCanavoidman-madeerrorintheimageprocessing，andtheformuladeducedfrom3-Dfractaldimensionisa-vailabletocalculatetllesettlingvelocityoftheinterface．Keywords：finesediment；SEMimage；3一Dfraetaldimension；interface當(dāng)泥沙粒徑較小時，其表面電化學(xué)性質(zhì)顯著，可能滿足研究需要，分形
7、理論的提出，為細(xì)顆粒泥沙絮使泥沙在水中運(yùn)動時絮凝形成網(wǎng)狀絮體。無論是幾凝的研究提供了一個全新的角度。國內(nèi)外學(xué)者在分何形態(tài)還是力學(xué)性質(zhì)，絮體都與傳統(tǒng)的單顆粒泥沙形理論的基礎(chǔ)上對絮體的分形特性進(jìn)行了大量的研有著本質(zhì)的區(qū)別。一般說來，粘性細(xì)顆粒泥沙的絮究，研究結(jié)果表明：絮體的分形維數(shù)與絮體的強(qiáng)度、凝改變了泥沙的沉降速度J，導(dǎo)致河口、湖泊及海沉速和密度等密切相關(guān)一，是研究絮體性質(zhì)的重岸泥沙嚴(yán)重淤積，同時泥沙絮體的物理吸附作用使要指標(biāo)，因此絮體分形特性的研究主要是研究絮體其成為污染物的積累地J，影響著河道、湖泊水體的分
8、形維數(shù)。絮體分形維數(shù)的計(jì)算方法有光散射水質(zhì)，并且疏浚淤泥的處理也與細(xì)顆粒泥沙的絮凝法_8J、粒度分布法-9j、圖像法1。。等。由于細(xì)顆粒泥作用息息相關(guān)，因此對細(xì)顆粒泥沙絮體性質(zhì)的研究沙的絮凝過程較復(fù)雜，粒度分布法在計(jì)算過程中進(jìn)是一個重要的課題。行多次假設(shè)，且計(jì)算過程復(fù)雜，因此，目前大多采用由于絮體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的歐氏幾何已不圖像法和光散射法研究絮體性質(zhì)。但是，目前利用SEM圖像分析細(xì)顆粒泥沙絮體
