環(huán)境地質(zhì)學(xué)總論地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)演化的一般原理

環(huán)境地質(zhì)學(xué)分論——地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)演化的一般原理EnvironmentalGeology2提綱一、系統(tǒng)演化的基本概念二、地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)演化的外部條件三、地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)演化的內(nèi)在機理四、地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)演化的幾個階段3一、系統(tǒng)演化的基本概念演化是針對系統(tǒng)整體而言的，是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、功能隨時間的推移有別于先前的結(jié)構(gòu)、功能的改變過程，是系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)的改變。（系統(tǒng)演化又可定義為：系統(tǒng)原有的宏觀穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，經(jīng)過失穩(wěn)階段，建立新的宏觀穩(wěn)定態(tài)的時間過程。

）變化可以指系統(tǒng)內(nèi)部也可指外部環(huán)境，即可針對系統(tǒng)整體也可針對某一局部甚至某一個點，可以指量的改變也可以指質(zhì)的改變。

演化與變化變化是演化的基礎(chǔ)，沒有變化就沒有演化；某些變化可能就是演化，變化也可能是演化的外在變現(xiàn)形式。變化與演化有何聯(lián)系？4宏觀與微觀并不是絕對尺度，隨研究對象而變，大時空尺度的微觀變化對于小時空尺度的系統(tǒng)而言可能就是演化。宏觀：系統(tǒng)的整體發(fā)生了改變（時、空尺度較大）微觀：系統(tǒng)內(nèi)部的某一局部地區(qū)發(fā)生局部或微小的變化宏觀與微觀對于特定系統(tǒng)而言：只有宏觀的變化才視之為系統(tǒng)的演化一、系統(tǒng)演化的基本概念5信息與信號一、系統(tǒng)演化的基本概念

信息：用以消除隨機不確定性的東西，是現(xiàn)實世界各種現(xiàn)象建立聯(lián)系的一種特殊形式。

信號：是信息的載體，是發(fā)送信息的手段，信號的種類越多，變化規(guī)律越復(fù)雜，能傳送的信息越多。信息是認(rèn)識事物的知識，信號是信息的載體；信號不一定能反應(yīng)事物真實的信息，存在噪聲；信息的多少還取決于對信號分析的能力。如何理解信息和信號？6信號時間序列：如果信號是以時間順序排列的，即為××信號時間序列。從時間信號序列中可以看出變化方式，從而提取信息。一、系統(tǒng)演化的基本概念如何通過信號提取信息？由結(jié)構(gòu)時空性質(zhì)決定的；描述變化和演化的方法；如：封閉空間內(nèi)感知四季；微震、滑坡位移信號時間序列等。7一、系統(tǒng)演化的基本概念如何從信號時間序列中提取信息？①分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化的主要信號。②引起結(jié)構(gòu)變化的主要要素信號。④結(jié)構(gòu)要素的時空變化規(guī)律。③信號時間序列分析。⑤系統(tǒng)演化階段劃分。8穩(wěn)定與平衡一、系統(tǒng)演化的基本概念

其一，處于穩(wěn)定態(tài)的系統(tǒng)，內(nèi)部組分比的恒定，是系統(tǒng)與外界環(huán)境物能交換的過程中形成和保持的，是輸入與輸出的響應(yīng)函數(shù)為定值時的宏觀狀態(tài)的表述，此時的宏觀狀態(tài)與流入量的大小無關(guān)，所以，處于宏觀穩(wěn)定態(tài)的系統(tǒng)具有自調(diào)節(jié)能力。與之不同的是，處于平衡態(tài)的系統(tǒng)其組分的恒定是系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)運動、調(diào)節(jié)的結(jié)果，與系統(tǒng)外界的作用無關(guān)；

其二，存在于孤立系統(tǒng)的平衡態(tài)不需要外界物能的輸入，也無法做功，據(jù)此人們又常形象地把平衡態(tài)稱為靜態(tài)平衡；而穩(wěn)定態(tài)只存在于開放系統(tǒng)中，不同時刻的狀態(tài)與平衡點總有一定距離，可通過能量的傳遞做功。所以，又把穩(wěn)定態(tài)系統(tǒng)稱為動態(tài)平衡系統(tǒng)。9輸入來自系統(tǒng)的外部環(huán)境，是系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化的作用。輸入、輸出、響應(yīng)地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)輸入輸出響應(yīng)一、系統(tǒng)演化的基本概念并不是所有的作用都看作是輸入，有些較小的就忽略不計了，看作是隨機干擾輸入可以是力的施加與撤除、熱能的傳導(dǎo)、物質(zhì)的補充或減少描述輸入作用大小、強度有對應(yīng)的物理量和表征符號，稱為輸入信號。如果將輸入按信號排列，就構(gòu)成輸入信號的時間序列。10響應(yīng)在輸唐入的常作用暗下，泰系統(tǒng)麥內(nèi)部恨所產(chǎn)賽生的潔狀態(tài)擺變化惡。輸入脾、輸纏出、教響應(yīng)一、泰系統(tǒng)碎演化并的基這本概源念系統(tǒng)比的響劇應(yīng)可鬼以是寫整個駁系統(tǒng)眾的宏靠觀變晉化，昨也可峽以是欄系統(tǒng)滑的某創(chuàng)一局鵲部發(fā)糖生變隸化響應(yīng)獵是系件統(tǒng)為任適應(yīng)亦外界漿作用巨而產(chǎn)鴿生的煎結(jié)構(gòu)覽調(diào)整一個菌輸入鎖可能固造成頓多種畜響應(yīng)掙（或唱響應(yīng)主表現(xiàn)瓦為多訓(xùn)個方鑒面）響應(yīng)漂可以豆用相著應(yīng)物日、能白、力奶、化服學(xué)等歐指標(biāo)虛來表止示，咸稱為鋤響應(yīng)尿信號荷；響?yīng)剳?yīng)過宏程用徒響應(yīng)纏信號暫的時丙間序皺列來行表達11輸出系統(tǒng)淡內(nèi)部顆響應(yīng)斷最終吵會對倉外界掌產(chǎn)生乏反作記用，褲這種鹽來自笨系統(tǒng)捐的作隨用稱摘為系圈統(tǒng)的林輸出斬。輸入罵、輸燒出、卸響應(yīng)一、賤系統(tǒng)嗚演化伸的基賓本概脹念輸出柄是指午系統(tǒng)飯對環(huán)搭境的筆作用懲，而蔑響應(yīng)絕是系挺統(tǒng)內(nèi)慈部的屈變化由于禽地質(zhì)桿環(huán)境休系統(tǒng)濁是開井放的擾非線哪性系旁統(tǒng)，寒并不豎是輸寶入什甚么就駝輸出肌什么響應(yīng)哭可以傘用相榆應(yīng)的闖指標(biāo)歸來描膨述，銷稱為奏輸出劣信號愁；其鴿按時懼間順多序排亭列稱儲為響鏈應(yīng)信衰號的屬時間縫序列12輸入碑信號止時間膜序列滑的意鞠義反映外界?。ōh(huán)罩境）上的作涼用強榨度、蒸大小筒、方搞式的誘差異反映外界下作用淹過程蘇及規(guī)吐律輸入為、輸剩出、血響應(yīng)消有何畝意義鍬？一、凱系統(tǒng)乖演化梅的基遼本概跟念響應(yīng)琴信號關(guān)時間良序列論的意店義反映放系統(tǒng)掀的動慚態(tài)變椅化系統(tǒng)丙演化亦的判忌據(jù)與輸站入信聽號時取間序灰列結(jié)弓合，閘反映門系統(tǒng)攤的自包適應(yīng)向性和肯穩(wěn)定掏性輸出虧信號胃時間陡序列叛的意薯義可進栗行預(yù)嬸測預(yù)組警的畏指導(dǎo)若與遺輸入哄相結(jié)燥合，薪可制赤約人絕類活趟動的躺措施13信號刑時間布序列玩中一角些瞬側(cè)間值防偏離咳其長獄時間椒平均能值，密從而薄使整難個時嫌間序焦列呈臥現(xiàn)震咐蕩（辱波動扶）的挨現(xiàn)象搖。漲落一、菌系統(tǒng)確演化掩的基孔本概郊念如何澇根據(jù)嘗信號典時間伯序列中判斷稻系統(tǒng)郊狀態(tài)魂？漲落鑒是普定遍存萬在的包括露輸入南的漲逼落、令響應(yīng)軍的漲兆落和紫輸出惠的漲染落漲落讀的刻趨畫——漲落脆值σ表示檢均方飄差；xi為信索號（對狀態(tài)隙變量只）在i時刻房誠的取景值；為x信號丸在該州時間隊序列待中的崖平均盒值；況（n-非1）為肚時間逼序列獵的自貼由度忽，其依中n為樣蘋本空同間大信小，巨即時濃間序再列的鐘長度餐。14正常柳漲落在一潛個信莊號時枕間序酒列中報，若使不同蔽時間涂段的挽信號號均值草趨于籮某定野值，拘且均劃方差鐵也趨跟于某壟定值買，或愉者說焰，不徹同時欄段的瓦均值冰和均好方差喇各在組某定慕值的朝較小芽領(lǐng)域錦內(nèi)，慣且沒誓有趨旋勢性扭的變米化，影那么法，這鼓個信汁號時消間序使列的慕波動乞稱為燙正常冷漲落升。漲落一、寧系統(tǒng)答演化謊的基常本概范念在外桃界作午用不奏斷變妙化的騾情況蓮下，甘系統(tǒng)蜻響應(yīng)涼的正連常漲嚷落是塊其保茂持自桌身穩(wěn)閥定所畝必需牽的，獻也是壞系統(tǒng)呀自我鍋修復(fù)稼、自貫我調(diào)絨節(jié)能譽力的偵體現(xiàn)如果召某一喘地質(zhì)住環(huán)境是系統(tǒng)劑宏觀臉響應(yīng)病的時漠間序晃列具鉆有上醉述特六征時生，可糖以判品定該場地質(zhì)艦環(huán)境脂系統(tǒng)壺是宏究觀穩(wěn)鎮(zhèn)定的15異常努漲落當(dāng)一沃個信匆號時衡間序隔列不靜同時做段的仰均值過不趨阻于某恐定值英，均懲方差換也不礦趨于說某定懷值時影，那漸么，占這個繪信號斥時間征序列掉的波評動稱艇為異卻常漲毛落。漲落一、縮慧系統(tǒng)做演化逮的基庸本概偶念16地質(zhì)護環(huán)境艙系統(tǒng)憂失穩(wěn)碌的主民要判杯據(jù)：地質(zhì)貓環(huán)境在系統(tǒng)碑由宏悔觀的判正常矛漲落糞變?yōu)閹女惓e漲落這一炕判據(jù)甩不僅帽適用僻于以和漸變郵形式到演化牲的地科質(zhì)環(huán)居境系技統(tǒng)，饞也適拋用于民以突警變形脹式失馬穩(wěn)的赤地質(zhì)脆環(huán)境櫻系統(tǒng)級。漲落一、糊系統(tǒng)返演化薯的基灰本概帆念正常秤漲落異和異遣常漲哨落的營劃分峰要注痰意時集空尺部度，貿(mào)在較周小時航空尺債度上盛屬異怕常漲份落，景放到或較大您時空旱尺度極上就器屬于趴正常悠漲落春，具簡體要哄以研趨究目賊的和暴研究雞對象測而定旗。17一、酬系統(tǒng)慘演化漁的基輩本概丟念18二、麻地質(zhì)竹環(huán)境呆系統(tǒng)助演化怒的外撒部條御件來自響外部格環(huán)境殖和人魔工子撇系統(tǒng)作的輸回入是留地質(zhì)營環(huán)境艱系統(tǒng)仁演化陽的動礦力；地質(zhì)漲體的斑響應(yīng)播是地纏質(zhì)環(huán)迅境系稻統(tǒng)演徹化的變過程隊。地質(zhì)范環(huán)境渠系統(tǒng)述由人種和地荒質(zhì)體削共同殘組成——如何農(nóng)看待只這個陜復(fù)雜系系統(tǒng)愈？將地愉質(zhì)環(huán)跑境背扯景視識為地跳質(zhì)環(huán)辭境系千統(tǒng)；將人忍為活惕動和脊地表醋以上升的大瘦氣、接生物字等作癥用處尤理為惱是地縫質(zhì)環(huán)扯境系雕統(tǒng)的惑輸入誦；地質(zhì)飾體內(nèi)并部的肉巖（聯(lián)土）生、水加、氣勢和地框下生保物的遺狀態(tài)悉則視決為輸溪入產(chǎn)豆生的宏響應(yīng)現(xiàn)。19二、抖地質(zhì)腦環(huán)境抬系統(tǒng)仍演化指的外藏部條亂件輸入昂（復(fù)拳雜的習(xí)外部老環(huán)境王）響應(yīng)攏（多溫要素孩的系湊統(tǒng)）怎樣限作用樓？了解唇輸入舉和響遣應(yīng)信劑號變獻換的滿關(guān)系……20二、嚷地質(zhì)行環(huán)境咬系統(tǒng)乘演化愧的外棋部條位件……一是n時刻旗該點顯的狀優(yōu)態(tài)（生即響相應(yīng)）臺是該漁點初叮始狀禿態(tài)與n個時表段外缸界輸混入信咬號變濃換的挽結(jié)果樂之和蠅；二是xi的大處小不鏟同，研變換壘算子Ti的取牌值很得可能耽也不假同；三是隨n的增炸大，知輸入棗作用宿的貢狗獻會依越來凱越大岸，當(dāng)n達到巷一定湯程度數(shù)，H0對Hn的影啞響會癢變得慈越來稅越弱煮，以鈴至可徒忽略絡(luò)不計鍛，此慶時，n時刻婚的狀括態(tài)可博認(rèn)為城是n時刻喪以前裙輸入功的總兆貢獻兩。由此摩可以院看出君，在寄一個牌長的伶時間可過程湖中，換輸入辱對響合應(yīng)的汽決定撤性作潔用。21滯后當(dāng)某澡一信惜號輸喝入時對刻與顧其響琴應(yīng)的煎初始篇時刻著存在現(xiàn)時間伙差的貌現(xiàn)象娘稱為細滯后邀現(xiàn)象免。如：質(zhì)降雨——地下綿水位尸、滑兵坡；伸抽水——地面濟沉降信號皇變換餅的滯般后、屬延遲肚與疊假加效軌應(yīng)二、顧地質(zhì)嘴環(huán)境孝演化騎的外間部條六件延遲某一唐輸入狂信號斑所產(chǎn)讓生響切應(yīng)歷鑒時是文長期靠的，擺將會短持續(xù)割一定嶼的時色間，墓這種姻現(xiàn)象胞稱為葉延遲壯現(xiàn)象搞。如：摸地下最水污旗染22信號紫變換強的滯晉后、致延遲塘與疊堂加效篇應(yīng)疊加讀效應(yīng)不同昏時刻煩的輸勻入所名形成拘的多匙個延雀遲過懂程會糞在時斃間和級空間皮上疊低加，蹲這稱宮為疊摔加效坑應(yīng)。如：霜降雨——滑坡倦，有念效降夸雨量二、揀地質(zhì)筑環(huán)境外演化狠的外衣部條菠件23地質(zhì)害環(huán)境希系統(tǒng)伐演化佳的外齡部條框件有含哪些田？①影響錄因素放種類蕉、個丙數(shù)的霸變化單輸叨入—多輸槍入；勻多輸坑入—單輸忘入。②影杏響因偽素作獄用強雀度的椅改變微小鵝變化—通過淹漲落猾化解—穩(wěn)定遺；強汁度變塑大或杏變小讓。③影虧響因之素作驅(qū)用速因率的暑改變巖溶隆含水警層的悲頂板捐可能筑因“真空印吸蝕抱效應(yīng)”而垮頃落，阻導(dǎo)致違地面政塌陷④影抓響因后素排趣列次冊序的珍變化主導(dǎo)蝦因素術(shù)和次霸要因無素的好排序:水土而流失二、離地質(zhì)賄環(huán)境頑演化窗的外第部條扮件24三、仍地質(zhì)裝環(huán)境橋系統(tǒng)餃演化性的內(nèi)口在機扶理地質(zhì)受環(huán)境靠系統(tǒng)州演化伙的內(nèi)鐵在條族件——系統(tǒng)咳的結(jié)獵構(gòu)協(xié)同姥作用任何鬧一種拴輸入婚表面劉上可曠能被泛視為愁物理侮作用碧，其淺實是蝦物理藥的、愛化學(xué)俊的乃嗚至生催物方努面的槽全方蠢位沖竊擊。詢而且生其中劈燕任一挪狀態(tài)榨的變交化結(jié)愚果，林又會中反過曬來影伸響其辜它狀晝態(tài)，索構(gòu)成眼互為兇因果飯、連債鎖式投的動晚力學(xué)糾過程爪，這棟種現(xiàn)喇象稱占為協(xié)摟同作抓用。自組沸織在地咐質(zhì)環(huán)浮境系值統(tǒng)內(nèi)蹦部自懶發(fā)形泄成的臟，能涉夠使直物質(zhì)荷運動嚼的各獻種動喇力學(xué)鈔過程聞通過蹦協(xié)同飲作用棚，形星成統(tǒng)嫁一指拜向的爆行為相稱為調(diào)自組盛織。協(xié)同目作用梳是系昆統(tǒng)具腦有自儀組織濁能力臥的主糞要原猜因，盛而自送組織杜又是凈系統(tǒng)套保持恥穩(wěn)定始時空能結(jié)構(gòu)侍的根土本原秀因。25三、絨地質(zhì)職環(huán)境喂系統(tǒng)謠演化陜的內(nèi)堆在機床理地質(zhì)下環(huán)境纏系統(tǒng)扶如何雪從穩(wěn)細定走哨向失扣穩(wěn)？輸入廉具備騙正常休漲落絲式的特獄點→訓(xùn)地質(zhì)犧環(huán)境肌系統(tǒng)鐵響應(yīng)紀(jì)正常貓漲落跌；輸入雀變化責(zé)很大登→地迎質(zhì)環(huán)賤境系鉛統(tǒng)響恢應(yīng)出嘴現(xiàn)大謝漲落窄→巨詢漲落矛；自組兇織維李護系溪統(tǒng)穩(wěn)而定→損協(xié)同離作用職喪失臟→自遭由度瘡增大侍→自榮組織鄙破壞病原有寬穩(wěn)定槐；穩(wěn)定道階段持特點招：時間驕序列半服從恢大數(shù)煩定律僑，均帶值穩(wěn)近定，背均方武差小癥于均欄值；失穩(wěn)諒階段假特點疤：均方挖差不繡斷增側(cè)加，藍大于庫均值煌。26四、誓地質(zhì)敗環(huán)境射系統(tǒng)初演化扛的幾心個階害段穩(wěn)定競狀態(tài)地質(zhì)膚環(huán)境嗚系統(tǒng)鋒處于比穩(wěn)定跳階段驢時，謠其宏辱觀的樣狀態(tài)駕具有顆正常默漲落勤的特翁點，湊此時素，系枝統(tǒng)的朱結(jié)構(gòu)殼、功抹能都喇是穩(wěn)古定、其有序辯的。曲線痛具有性以下梯特點巷：①隨著薦時間短的延偷續(xù)，傭不同榨時段主的狀詞態(tài)均聲值都害在橫們軸（后也是A點所垂在位事置）慶附近盆，各觀時段栽均方復(fù)差數(shù)慮值也丟十分誤接近湖；②盡管裙在不曬同時扶段波帖動的承幅度烘因受掀隨機叨力大估小的文影響鋸，但勉運動天周期忙大體糠相近喘。這兩轟點恰伙恰反寫映了策地質(zhì)舞環(huán)境捉系統(tǒng)掙在穩(wěn)之定階戴段的同基本連特征。27四、森地質(zhì)愉環(huán)境劣系統(tǒng)再演化熄的幾愿個階嗽段失穩(wěn)銳狀態(tài)系統(tǒng)蜘原有詳?shù)姆€(wěn)批定性牛遭到盼破壞家，宏活觀狀鍬態(tài)具妖有異悄常漲紡落的裹特點木，屬止于非遷平穩(wěn)絹的隨猶機過具程。地質(zhì)煌環(huán)境拐系統(tǒng)腸失穩(wěn)賢時，隊系統(tǒng)厭未來哈的走樹向則王如系奪統(tǒng)科盟學(xué)所江指出越的，“當(dāng)背系統(tǒng)弄狀態(tài)療處于升臨界榜點時君，隨燈機干翠擾會殘成為路系統(tǒng)確狀態(tài)瞇如何岸變化賢的決升定因屯素。君”換句最話說等，在磨對系曠統(tǒng)未錄來變飲化的盾信息眾掌握南不充騰分的嫂情況恐下，展地質(zhì)透環(huán)境葡系統(tǒng)遍失穩(wěn)殊的具畏體道壯路和轉(zhuǎn)失穩(wěn)權(quán)的形湖式往續(xù)往是斑事前扶難以雄預(yù)測丙的。28四、禽地質(zhì)極環(huán)境幫系統(tǒng)爛演化貨的幾摩個階繞段失穩(wěn)元狀態(tài)在研邁究地儲質(zhì)環(huán)董境系食統(tǒng)失禿穩(wěn)的否問題戲上，箭具體往時間棄、地叮點和懲規(guī)模分的精暮確預(yù)滔測都上面臨季很大骨的困停難。目前粱唯一毅可行倍的辦罵法就填是提困高野然外長級期監(jiān)答測的判精細知度，包盾括監(jiān)學(xué)測點她的密老度和是時間陪間隔動，以園便從盤中獲膚取地蜓質(zhì)背呢景條廣件動夾態(tài)變茄化特學(xué)征和紙規(guī)律合的信摟息。這些您信息齊是自角然和嚼人為妨對地膽質(zhì)體被施加見作用棍的綜雞合響名應(yīng)在煮時空些上的己表現(xiàn)差。掌不握地?fù)粼郊俺綍r，蚊就越匪能提務(wù)高對筐后一竊時刻景系統(tǒng)帆狀態(tài)刪的判頁斷精罵度?；男畔Ⅴr滯后洽越明猛顯，競預(yù)測紡效果漂就越衫差。關(guān)于胞地質(zhì)白環(huán)境腦系統(tǒng)運失穩(wěn)陰后的毛未來律走向29四、白地質(zhì)妨環(huán)境賴系統(tǒng)冊演化飄的幾瓶個階撿段穩(wěn)定蹤蝶態(tài)重銷建地質(zhì)藥環(huán)境窗系統(tǒng)刺由異什常漲奪落轉(zhuǎn)較變?yōu)闃Ｈ訚q落逃，或靠者說存從無毫序變巖為有陽序的異過程駱稱為反穩(wěn)定聲態(tài)重績建階破段。地質(zhì)遷環(huán)境腹系統(tǒng)心的演敵化是費不可國逆過鞠程，經(jīng)裙過失置穩(wěn)階碗段的判系統(tǒng)雙不可濟能恢器復(fù)到重初始巾的宏露觀狀腳態(tài)。30地質(zhì)撿環(huán)境蒙系統(tǒng)雕演化轎的表法現(xiàn)形便式漸變其狀押態(tài)的街時間半序列在是連續(xù)破的，井沒有蹄間斷拴點，整準(zhǔn)個時迫間序摔列往脖往具繳有明嚴(yán)顯的調(diào)上升晝或下呼降的統(tǒng)趨勢呆。漸變獲的過炭程中災(zāi)，系輩統(tǒng)的斯結(jié)構(gòu)回、功暈?zāi)艹蕬c現(xiàn)緩慢扁的變搶化。伴亭隨著蔥這些設(shè)變化盤，出宰現(xiàn)對覆