基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的近海水環(huán)境容量研究.pdf

1、隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的激增，使得近岸海域的污染日趨嚴(yán)重，為了有效地控制近岸海域的污染，就必須掌握其特征和規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上合理確定近海水環(huán)境容量。本文以天津市近岸海域為研究對象，完全依據(jù)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對復(fù)雜系統(tǒng)理論的研究和計算機(jī)軟件的應(yīng)用，成功實現(xiàn)了對近海水質(zhì)的分析、預(yù)測和評價，并提出了計算近海水環(huán)境容量的新方法，為近海污染總量控制和環(huán)境管理提供了決策依據(jù)。
　　 首先，通過對分形理論的研究，采用重標(biāo)極差分析方法

2、對近海各水環(huán)境監(jiān)測點的COD和無機(jī)氮時間序列進(jìn)行分析，計算其Hurst指數(shù)H，結(jié)果顯示其Hurst指數(shù)H均在0.80左右，表明近海水污染物時間序列變化具有明顯的分形特征；然后，采用多重分形維數(shù)譜方法對近海水污染物空間分布特征進(jìn)行分析，通過多重分形矩方法計算近海20個水環(huán)境監(jiān)測點的COD監(jiān)測數(shù)據(jù)的多重分形維數(shù)譜函數(shù)f(α)，計算結(jié)果顯示其α(q)-f(α)曲線為一連續(xù)上凸曲線，表明近海水污染物的空間分布為連續(xù)多重分形分布。
　　

3、其次，在證明近海COD時間序列具有分形特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)分形拼貼定理，由基于仿射變換的分形插值方法求取各歷史時間階段水質(zhì)變化的迭代函數(shù)系，然后根據(jù)近海水質(zhì)變化的年周期性，對上述求得的迭代函數(shù)系加權(quán)求和，得到預(yù)測年份水質(zhì)變化的統(tǒng)計意義上的迭代函數(shù)系，從而建立近海水質(zhì)的分形預(yù)測模型，最后應(yīng)用隨機(jī)迭代算法求得預(yù)測年份水質(zhì)變化曲線的吸引子，對近海水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果顯示平均預(yù)測誤差為24.4％。
　　 再次，本文通過對非線性映射理論及

4、技術(shù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，以DPS軟件為工具，建立了近海水質(zhì)綜合評價的新模型。首先，通過非線性映射理論對高維水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性變換，得到二維映射值并將其描繪在平面坐標(biāo)上；然后，根據(jù)映射點之間的位置關(guān)系進(jìn)行分類，從而實現(xiàn)對近海水質(zhì)的準(zhǔn)確評價。
　　 最后，在分析近海有機(jī)物空間分布具有連續(xù)多重分形分布特征的基礎(chǔ)上，本文通過對分形曲面插值算法的研究，提出了近海有機(jī)物濃度估值的分形曲面插值算法模型，并在MATLAB上編制相關(guān)程序?qū)Ｓ袡C(jī)物