表达自组织临界态理论（Self-Organized Criticality,SOC）的典范是沙堆模型（Sandpile Model, M）。SOC理论和SM模型研究的是具有自组织消涨行为的开放体系,水华暴发系统本身是一个多因素耦合、多维消涨的和具有自组织临界性特征的流域生物化学动力学体系。水华的形成、暴发、蔓延、持续与消退行为与营养物的行为、性态和浓度等因素表现出复杂的非线性和自组织临界性关系。本文基于自组织临界性理论,用不同材质的圆柱形颗粒进行了十分繁复的沙堆实验,并对实验数据的进行数据处理和数据重构,得到高相关性的幂率函数K=a（Δw）^b,表明这些沙堆系统都具有自组织临界性。不同水体发生水华时营养盐浓度变化很大。从数学上可映射和抽象为沙堆实验因颗粒及底盘系统的不同而具有不同的临界重量这种对应关系。而对于同一水体,水华前后总的营养物含量变化并不大（只不过从水体中迁输到藻体细胞中）,这与本文的SOC的沙堆物理实验在临界高度H_C附近的涨落过程相符合,从而表明在水华过程中同样具有本文实验中沙堆生长/崩塌的演化过程中的自组织临界性。其次,在此基础上考察沙堆系统行为与不同颗粒及不同底盘的关系,并对幂率函数K=a（Δw）^b中的拟合系数a和b进行了重构得到本文定义的表达水华暴发趋势的协同参数Y₁和Y₂。通过Y₁和Y₂描述了水华暴发/消退过程的自组织临界性行为。Y₁与L/d（表征迁入水域系统的营养盐量）呈较好的线性正相关,Y₂与D（表征水域环境对营养盐的负荷量）呈较好的线性负相关。结合文献资料对比分析可以证明:L/d值越大（迁输入量越大）水华暴发趋势Y₁越高;D值越大（系统负荷能力越高）水华暴发趋势（可能性）Y₂越低。影响水华暴发除了上述外部因素,还包括藻细胞生长的内在因素,及其内在因素与外部环境的相互耦合作用,例如对藻细胞生长过程至关重要的是藻细胞体内叶绿素a的光合作用,这种光合作用将导致复杂的藻细胞增殖,从而可能在水域环境中以极快的速率分裂生成大量新的藻细胞,因此,需要从叶绿素分子结构上进行生物大分子的量子化学计算,试图探讨水体富营养化及水华暴发的非线性动力学体系中,光照参数,即实际生态环境体系中藻细胞可能吸收到的光波长（包括光照强度及其分布等）与藻细胞生长速率之间的相互关系,从而可能从微观层次上揭示水华暴发/消退的生物化学内在机制。通过对光合作用过程中叶绿素a分子结构和能级的量子化学研究,计算了自叶绿素a的一个或多个吡咯环丢失一个双键的结构体、脱镁叶绿素a与叶绿素a的能量,得光合作用需要吸收的光量子波长和范围,初步计算所得的波长都大致