中文摘要：

三峡库区流域出现季节性、长时间和大范围的水华污染已有多年的现场记录和资料。根据三峡库区富营养化流域的水华(以绿藻为主形成的黑潮)爆发/消退的事实和特征，提出了氮磷化合物形态上的转换(水体中氮磷形态与藻体中氮磷形态之间的迁移、转换和分布)而导致水华爆发的内边界崩塌自组织行为的观点，并试图将这种扩展的自组织临界性理论应用于环境化学领域。本申请将通过自组织临界理论、沙堆模型实验、大规模并行运算、可视化表征、生物化学机理和现场监测数据等从微观、中观和宏观三个层面来考察和证实上述观点的正确性，研究氮磷浓度表征水华爆发势、氮磷比值对应沙粒几何形状、沙堆内边界崩塌临界性反映水华爆发临界性，从本质上揭示三峡流域水华污染特有的临界函数、非平衡态耗散性质和复杂演变过程，为三峡库区流域富营养化污染的准确预报和水环境安全的工程调控提供可靠的理论依据和合理的实验验证。

结论摘要：

按照基金项目合同完成了规定的项目研究任务。根据三峡库区水华暴发水体环境的现场监测数据、沙堆模型实验和自组织临界性理论，结合大规模并行计算技术，系统地研究库区水环境污染体系如何由富营养状态发展到水华爆发(Algal Blooms)整个过程的临界状态、演化过程、涨落行为、污染程度和内在机制。用物理实验证明了不同尺度、不同沙粒和不同条件下沙堆系统崩塌行为与流域水华暴发之间的对应关系，构建了具有无标度性、临界性和适应于缓流水体的水华爆发数学模型，能够在相当程度上定量揭示富营养化污染流域环境的强非线性动力学本质，为三峡库区水域富营养化预报和水环境安全调控提供具有指导意义的理论依据。