復雜系統(tǒng)的元胞自動機方法研究及其在河道演化建模中的應用.pdf

1、目前學術界關于未來科學發(fā)展趨勢的一個普遍認識是：科學正面臨一個新的轉折點，那就是復雜性科學的興起。復雜性科學主要研究復雜系統(tǒng)和復雜性。復雜系統(tǒng)具有大量不同于簡單系統(tǒng)的本質特征，諸如突現、自組織、自適應、自相似等等。揭示復雜系統(tǒng)的演化機理和內在規(guī)律是復雜性科學研究的核心問題之一。
　　 元胞自動機模型是馮·諾依曼提出的一種極度并行的計算模型，被認為是下一代計算機的原型。一方面元胞自動機的演化行為十分豐富，理論上可以模擬任何復雜的行

2、為，另一方面元胞自動機模型足夠簡單,方便對復雜系統(tǒng)的本質特征進行研究。本文圍繞復雜系統(tǒng)的元胞自動機方法，在廣泛調研的基礎上重述如下觀點：復雜性產生的基本機制是簡單的重復，復雜系統(tǒng)的復雜現象是組分之間簡單相互作用重復的結果。該觀點強調了復雜系統(tǒng)中簡單和復雜的對立統(tǒng)一，有助于復雜系統(tǒng)的演化機理和內在規(guī)律的研究。
　　 本文最后基于CA方法、河流橫向變形和縱向沖淤物理機理等相關理論，提出并建立了具有較強物理基礎的同時體現河流橫向變形和

3、縱向沖淤的水沙結合的CA模型。自主開發(fā)了有關河道演化模擬的關鍵技術——小尺度上河床元胞流向的相對準確的判斷，采用FORTRAN編程語言，編寫了上述模型的應用程序，并開展了初步的相關模擬研究和實驗研究，對模型的合理性及其應用效果進行了初步的檢驗。模型兼顧了河道的縱向沖淤和橫向變形兩個方面，并且充分體現了河床邊界約束水流，水流又通過泥沙的沖淤來改變河床邊界形態(tài)的反饋機制，反映了水是沙的載體，通過對河道演化數據的分析，提出了曲率在河道演化中的