環境工程實踐中現實復雜性和理論適應性的沖突和耦合

張卓　袁兵

摘 要：基于環境工程領域的實踐問題，以自來水廠的沉淀池設計和理想沉淀池模型為例，本文闡述了理論的有限適應性問題與現實的復雜性之間的沖突所造成的工程實踐中存在的問題，以及基于此所采取的將理論與現實的結合的工程實踐方法。

關鍵詞：環境工程;現實;理論

在科技爆炸200年后的今天，盡管人類依舊無法對自身的意識和大腦運作做出系統完整、邏輯嚴謹的科學解釋和預測[1]，傳統的落腳于物質與精神兩要素的認識理論仍然在幫助人類按照自身尺度在認識世界、改造世界的社會與工程實踐中發揮了巨大的理論指導作用。在環境工程的現實實踐中，經常要把教材中的精確定量理論與實驗中的精準變量控制再現于具體而復雜多變的作業現場，此過程中現實的復雜多變性與理論的有限適應性之間的沖突是如何耦合的呢？

一、理論對現實沉淀池設計的功效

科學理論和定量計算的思想是靜態的和還原的[2]，就給水工程中自來水廠的沉淀池設計而言，我們只有把沉淀池施工和運行過程中的風吹日曬等種種變量削減為可數的、可具體操作的有限變量，其設計和運行才是有所依據的、可預測的、有工程實踐意義的。

我們在現實設計過程中把依時間、空間轉移的繁多變量削減為如下幾個有限的、可定量的、有決定性內在聯系的、符合排中律的幾個變量，進水的水質水量、沉淀池的水力尺寸、出水的水質標準、待去除懸浮顆粒的粒徑分布和顆粒絮凝性等。如此以后才可能設計預測出沉淀池連續運行、穩定達標的具體設計參數，在靜態的最佳運行狀態的基礎上才可能進一步將現實條件下多變的進水水質水量、風速溫度的不同程度影響、水力條件的不同變化等等動態現實因素考慮進來。在設計參數決定的最佳運行狀態的基礎上增設相關參數及其合理可接受的波動范圍，如此以來才能以不變應萬變，以靜態的設計視角融通動態的現實多變。

二、蘊含在設計參數中現實復雜性與理論適應性的沖突

我們知道理想沉淀池的設計中的“理想”二字要求現實運行中的沉淀池必須滿足三個條件，如此以來設計參數決定的最佳運行工況才是可實現的。[3]因而，理論參數和現實條件是一體兩面的關系，前者向后者的擬合程度是設計是否成功的標準。

以設計參數中懸浮顆粒的粒徑分布和顆粒絮凝性為例。理想沉淀池之所以在理想中是可能的、于現實中不可能，是因為理論操定者人為地將進水中懸浮顆粒定義為非絮凝顆粒，即沉降屬斯托克斯區自由沉淀而互不干擾。如此以來，在粒徑決定沉降速度的理想假設之下，設計合理的水力停留時間以確定精確可計算的沉淀去除率才是可能的。

然而，現實復雜性決定靜態還原的理論的適應性是有限的，沉淀池進水中的懸浮顆粒不可能被認為理想化為互不干擾的有確定粒徑分布的自由沉降顆粒。[4]幸而，人類擁有實踐這一認識世界的偉大工具，設計師可以通過絮凝性顆粒的沉降曲線實驗模擬進水水質的復雜和多變，以實驗的手段降低現實復雜性帶來的誤差、彌補靜態理論設計結果的不足，盡可能把復雜多變的各種因素用具體的實驗數據凝聚和固定下來。

世界在不斷地運動和發展，人類在環境工程等種種實踐中必然要面對現實復雜性給理論認識的靜態有限性帶來的不斷挑戰。[5]任何工程實踐者都必須把握理論和現實的對立與統一，這是馬克思主義實踐哲學給科技工作者的深刻啟示。

參考文獻：

[1]高新民，王世鵬.自然主義二元論：“意識困難問題”的非經典解答[J].馬克思主義與現實，2014（04）：61-67.

[2]黃欣榮.科學還原論及其歷史功過[J].江西財經大學學報，2008（04）：74-78.

[3]李昕桐.在理論與現實之間——“馬克思主義哲學與當代中國”學術研討會綜述[J].求是學刊，2015，42（05）：2+173.

[4]楊鐳，趙亞乾.基于沉淀顆粒粒度分布的沉淀池設計[J].給水排水，1993（04）：23-25+3.

[5]劉偉.從理論與實踐的對應關系看當代哲學的使命[J].河北學刊，1986（01）：51-53.

作者簡介：

張卓（1998-01）男，漢族，河南南陽人，本科生，研究方向：環境工程專業

袁兵（1997-10）男，漢族，河南南陽人，本科生，研究方向：環境工程專業