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基于城市资源与环境系统复杂性的环境系统分析理论与方法研究

作　者: 苏小康
导　师: 曾光明
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 耗散结构理论城市资源与环境系统复杂性熵模拟
分类号: X24
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 331次
引　用: 3次
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内容摘要

本论文按照从宏观角度出发、定性与定量相结合的综合集成的方法，运用耗散结构理论相关理论与方法，对城市资源与环境系统的复杂性进行了初步的探索。广义的城市资源与环境系统是一个耗散结构系统，具有如下特点：开放、远离平衡、系统内部存在复杂的非线性相互作用、存在涨落与突变。根据城市五种形式熵产生(组分熵、结构熵、功能熵、合时熵与环境熵)的原因可以得出，一个可持续发展的城市应努力做到以下四点：保持非平衡状态，增强与外界的交流；积极应对变化；推动动态协作；选择性地放大涨落。在城市资源与环境系统的定量模拟方面，城市系统的人口单变量模型已足以模拟城市从无到有、从独立发展到新一轮飞跃的演化过程；美国人口分布的空间结构模型可以求出各州的在业人口和失业人口的分布情况，该模型的预测结果，已经得到美国政府的承认，并被用作政府制定有关政策的依据；在此基础上发展起来的城市资源与环境系统协调发展控制模型体系利用少数的几个变量表述了系统演化的机理，模型间的耦合关系使得系统的协调发展调控成为可能。该模型在实际应用中所得到的模拟结果较好地反映了系统的实际情况。超熵产生判据为我们提供了判断系统从低级有序向高级有序突变过程的工具，本文提出了城市资源与环境系统熵的定义，在实例中的应用证明城市资源与环境系统的超熵产生判据较好地反映了整个系统的演化情况；另外，本文针对在城市复杂河道情况下，利用有限单元法求解河流水质模型时网格单元大小难确定的问题，引入网格信息熵的概念，提出了有限单元法求解河流水质模型的网格优化方法。在理想化河流与实际河流的应用中，模型的正确性与适用性得到了较好的验证。城市资源与环境系统复杂性研究在国内外还处于起步阶段，本文所做的工作还很粗糙和不成熟，希望能够起到抛砖引玉的作用，推动更多更深入的研究。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章绪论  7-17
  1.1 复杂性及其研究的理论与方法  7-10
  1.2 城市资源与环境系统复杂性研究现状  10-14
  1.3 城市资源与环境系统复杂性研究展望  14-15
  1.4 论文主要内容简介  15-17
第二章耗散结构理论及其应用简述  17-26
  2.1 理论简介  17-18
  2.2 耗散结构理论在城市资源与环境系统中的应用  18-24
  2.3 新的应用方向  24-25
  2.4 小结  25-26
第三章城市资源与环境系统定性分析  26-35
  3.1 城市复合生态系统--耗散结构  26-28
  3.2 城市社会-经济-资源-环境复合生态系统熵辨识  28-30
  3.3 对城市可持续发展的启示  30-34
  3.4 小结  34-35
第四章城市资源与环境系统定量模拟  35-55
  4.1 城市体系演化的人口单变量模型  35-39
  4.2 美国人口分布的空间结构模型  39-43
  4.3 城市资源与环境系统协调发展控制模型体系  43-48
  4.4 模型的简单应用--湖南省城镇生活垃圾总量预测  48-55
第五章熵与城市  55-78
  5.1 城市工业-环境系统的超熵产生判据  55-61
  5.2 信息熵理论在河流水质模型数值计算中的应用  61-76
  5.3 小结  76-78
第六章总结与讨论  78-80
  6.1 结论  78-79
  6.2 不足与建议  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-87
附录A--城市人口区域分布动态演化自组织模型初步研究  87-95
  附录A.1 模型的建立  87-89
  附录A.2 模型的求解与讨论  89-91
  附录A.3 实例应用-长沙市区域人口动态演化模拟预测  91-93
  附录A.4 结论与展望  93-95
附录B--攻读学位期间发表论文目录  95-96
附录C--与论文相关的计算程序(Matlab语言)  96-98

基于城市资源与环境系统复杂性的环境系统分析理论与方法研究

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