復雜性科學(xué)在環(huán)境科學(xué)與工程中的應用論文
現階段國際學(xué)術(shù)界中的非線(xiàn)性科學(xué)以及復雜性科學(xué)思維發(fā)展到了新的階段，對于復雜系統來(lái)說(shuō)，其對當今社會(huì )中環(huán)境復雜性的問(wèn)題能夠有效解決，具有一定的獨到之處。就環(huán)境科學(xué)具有跨越式的自然學(xué)科和社會(huì )學(xué)科以及技術(shù)學(xué)科來(lái)說(shuō)，非線(xiàn)性科學(xué)與復雜性的科學(xué)都有不可替代的重要意義，而且部分復雜的環(huán)境問(wèn)題的處理必須對其進(jìn)行應用才能增強有效性。
1混沌理論在環(huán)境科學(xué)與工程中的應用
環(huán)境系統中具有存在很多的復雜但是又不確定的子系統，可以說(shuō)，這一系統中的變量關(guān)系是非常復雜的，各變量間呈互相禍合存在，具有很強的不確定性。相關(guān)環(huán)境科學(xué)研究人員一直試圖對系統發(fā)生的變化進(jìn)行詳細地描述，對系統當中存在的潛在信息作一挖掘。環(huán)境系統當中存在的不確定因素一直以來(lái)都是環(huán)境科學(xué)中比較重視的問(wèn)題，但是以往的思維模式就算不屬于概率邏輯，就會(huì )是確定論，并沒(méi)有對系統的動(dòng)力學(xué)變化進(jìn)行仔細說(shuō)明。就水環(huán)境當中存在的很多不確定的非線(xiàn)性關(guān)系，需要人們在非線(xiàn)性領(lǐng)域中正確對待混沌問(wèn)題，通過(guò)對混沌理論的御用實(shí)現對環(huán)境系統的再次研究，會(huì )在一定程度上拓展人們的視野與思維，對其以前的認識進(jìn)行改革，例如，城市生活用水系統中的應用。通過(guò)對混沌理論的應用，選擇相空間的重構法，能夠將貌似具有隨機性地混亂用水系統轉化成有序的結構系統。當然，混沌理論也可以在環(huán)境科學(xué)中的其它方面進(jìn)行應用，例如，對河流水質(zhì)的預測和城市的規劃以及生態(tài)種群的復雜性研究等方面。
環(huán)境系統當中的復雜現象非常多，且都是伴隨混沌現象的出現而出現，可以看出，混沌理論應用在環(huán)境科學(xué)當中能夠發(fā)揮巨大的潛能，具有廣闊的前景。
2分形理論在環(huán)境科學(xué)與工程中的應用
對分形理論的研究屬于歐式幾何中忽視的一個(gè)無(wú)定形的內容。研究人員曼德勃羅對分形幾何進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng )，并科學(xué)地對該類(lèi)復雜性的全新概念以及方法做了詳細地闡述，即局部與整體之間存在某種方式上比較相似的形體。然而分形不只是自然分形，還涉及時(shí)間分形和社會(huì )分形以及思維分形。就分形理論而言，其主要從非線(xiàn)性的復雜系統中進(jìn)行著(zhù)手，不曾簡(jiǎn)化與抽象地區研究，讓人們可以對思維方法從線(xiàn)性轉化到非線(xiàn)性，對貌似混亂和無(wú)規則與隨機現象的發(fā)展規律做了定論。分形理論是新概念與新方法，其在處理環(huán)境科學(xué)時(shí)的復雜現象進(jìn)行了應用。
對水的大多數處理都是除掉水中存在的懸浮的固體顆粒，因此，研究絮體結構本身的意義是非常重要的。但是在分形幾何前，并不能輕而易舉地對絮體復雜的形狀進(jìn)行描述，然而分形幾何能夠在一定程度上探求不規則的幾何體。也就是說(shuō)，分形能夠促進(jìn)混凝工藝的改進(jìn)，并且可以對混凝機理進(jìn)行新的研究。就水質(zhì)狀態(tài)來(lái)說(shuō)，盡管其化學(xué)成分的復雜性比較強，但是所有污染因子在變化時(shí)都和水質(zhì)存在一定的關(guān)系，分形理論能夠對其作用進(jìn)行有效發(fā)揮。
3復雜適應性理論在環(huán)境科學(xué)和工程中的應用
所謂復雜適應系統，其主要是指主體間具有相互作用，能夠讓新的行為模式得以涌現。在所有的層次上都會(huì )出現新的模式，層次比較低的復雜性適應系統可以利用相互作用出現高層次現象，其從低層次的現象中組合而成。復雜適應的系統理論能夠對復雜系統本身的層次結構與功能進(jìn)行描述，加之，復雜適應的系統理論已經(jīng)在算法與模型上獲得了一定的成功，例如遺傳算法，其具有非常強的普適性與可操作性，在環(huán)境科學(xué)中的發(fā)展也比較好，讓人們更加感興趣的是動(dòng)態(tài)系統本身的自適應與進(jìn)化。例如，在對工業(yè)廢水中的生物進(jìn)行處理時(shí)，為了對處理效果不斷提高，一般要求細菌的自適應能力更加高，進(jìn)而可以有計劃性地對細菌發(fā)生的條件進(jìn)行控制。除此之外，在大尺度的范圍中，對生態(tài)系統當中的動(dòng)植物的全球性問(wèn)題進(jìn)行研究，這是環(huán)境科學(xué)人員比較關(guān)注的'問(wèn)題。
然而，現階段復雜適應的系統理論還存在一系列問(wèn)題，主要包括以下幾點(diǎn)。一是，這一理論中的大多數內容具有描述性，并不能將其稱(chēng)為整體化的理論體系；二是，復雜適應的系統理論當前還是在研究中的理論，要從具體的和復雜的系統中進(jìn)行分析得出；三是，復雜適應的系統數學(xué)機理并不清楚，對適應性怎樣造成穩定復雜性機制的原因還在研究中�？偠灾�，通過(guò)對復雜適應系統理論的利用，能夠對環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的一些問(wèn)題，但是還是存在很大的困難，不能否認的是，其一直在朝著(zhù)積極的方向發(fā)展。
4結束語(yǔ)
綜上所述，現階段復雜性的科學(xué)理論還處于進(jìn)一步的研究中，一些新理論層出不窮。已經(jīng)形成的復雜性的科學(xué)理論給予了傳統環(huán)境科學(xué)和工程新的啟示，具有十分重要的實(shí)際作用。反之，環(huán)境系統的問(wèn)題已經(jīng)成為復雜系統理論在研究過(guò)程中比較大的動(dòng)力與挑戰。人們可以預言，復雜性的科學(xué)理論在環(huán)境科學(xué)中的運用，不但可以實(shí)現在基礎理論上的突破，還能夠為環(huán)境科學(xué)的發(fā)展迎來(lái)更好地居于，會(huì )給予人類(lèi)發(fā)展一個(gè)非常好的未來(lái)。
參考文獻：
[1]陳侃.城市化進(jìn)程與水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系及突發(fā)水污染事件規律的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.
【復雜性科學(xué)在環(huán)境科學(xué)與工程中的應用論文】相關(guān)文章：
突變理論在環(huán)境科學(xué)研究中的應用論文04-16
環(huán)境科學(xué)與工程論文03-12
環(huán)境科學(xué)與工程優(yōu)秀論文02-22
環(huán)境科學(xué)應用型課程創(chuàng )建論文04-14
鋼管混凝土在抗震工程中的應用論文04-11
頂管技術(shù)在工程中的應用論文06-25
模擬實(shí)驗在科學(xué)教學(xué)中的應用論文04-08