论文将围绕“系统的模型化、系统的最优化、系统的评价”三方面内容来展开，主要以复杂性理论(不确定性理论、混沌理论等)为研究手段，定性与定量分析相结合，研究城市资源环境系统的环境规划理论与方法，为城市资源环境系统的可持续发展提供新的信息。 本研究首先集中阐述了国内外城市复杂性、生态系统复杂性和资源环境系统复杂性等课题的研究进展，详尽分析了城市资源环境系统具有非线性和不确定性的特征，提出以混沌理论(吸引子)、耗散结构理论(熵)等来研究城市资源环境系统的可行性；并以涟水流域为研究对象，以相空间重构思想为工作基础，计算吸引子维数和李雅普诺夫指数等，指出涟水流域进行短期预测的可行性，同时建立了混沌相空间模线性回归模型预测涟水流域的水质，证明其结果可以有效的应用于实际水环境质量的管理。同时，依据混沌模型Logistic方程的遍历性、随机性等特点，研究混沌优化方法在灰色非线性水环境规划中的应用。算例结果表明，混沌优化方法比常规的数值算法和遗传算法更为优越。 由于水环境系统具有非线性、不确定性和随机性等特征，这必然影响环境系统的建模过程，如模型的参数估计和系统的风险分析。针对此情况，本文还研究采用以有限单元法和遗传算法对含有多参数的不确定水质模型进行估计，该方法克服了传统的理想解析法和经验公式求解参数的缺点，对复杂的二维河流更具有实用价值。此外，本文还研究以Shastry非线性水质模型为基础，建立非线性条件下的随机水环境风险模型，采用有限差分法对多维的偏微分方程进行求解，说明在实际系统的风险管理中考虑非线性、不确定性特征的必要性。 城市资源与环境系统复杂性研究在国内外还处于探索性阶段，本文的工作主要是对复杂性相关理论在城市资源环境系统中的应用作出了一些尝试，研究的深度和广度还远远不够，还有待更多更广更深入的研究。