張樂　王慧敏　佟金萍

摘要 本文對極端干旱應急管理模式構(gòu)建及應急水資源配置等問題進行了理論探討。簡要分析了極端干旱災害的定義和內(nèi)涵，整理了近年來干旱災害管理研究進展；以云南特大干旱為例，討論了極端干旱災害的形成及影響，并從組織結(jié)構(gòu)、制度規(guī)范等方面闡述了云南極端干旱災害應急管理現(xiàn)狀和存在問題；在此基礎上，強調(diào)多元主體抗旱能力的積極作用，引入風險管理概念，提出基于多主體合作的極端旱災應急管理模式；從水資源管理的角度，構(gòu)建考慮預支付策略下的極端旱災應急水資源合作儲備模型，將其均衡解作為初始值，置入之后的應急水資源優(yōu)化調(diào)度模型，組成極端旱災應急水資源優(yōu)化配置系統(tǒng)；從時間效率的角度，依據(jù)極端旱災多主體合作應急管理模式，重構(gòu)災害應急響應流程，增設底層響應協(xié)調(diào)主體，設計并發(fā)式信息報送結(jié)構(gòu)，建立極端旱災應急響應工作流模型；并初步檢驗了上述模型的有效性，證明該模式具備一定可行性。最后針對云南極端干旱災害應急管理實踐，提供了一些政策建議。

關(guān)鍵詞風險管理；多主體合作；戰(zhàn)略庫存；應急水資源配置；工作流模型

中圖分類號C935文獻標識碼A文章編號1002-2104（2014）02-0161-08doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.02.023

根據(jù)聯(lián)合國IPCC組織2007年的報告，未來一段時間內(nèi)，北半球低緯度地區(qū)的干旱災害發(fā)生頻率將會大大提高，這一方面歸因于全球氣候的系統(tǒng)性變遷，同時也與頻繁的人類活動密切有關(guān)。進入21世紀，我國接連遭受2005年云南大旱、2006年川渝大旱、2007年南方大旱、2008年重慶大旱、2010年西南五省大旱，以及2009年開始的云南省三年連旱等多次干旱災害事件，造成了極大的經(jīng)濟損失。我國干旱災害已經(jīng)從傳統(tǒng)的干旱半干旱地區(qū)轉(zhuǎn)移到氣候相對濕潤的南部、西南部地區(qū)，成災頻率大幅增加。干旱災害造成的影響也已不僅限于農(nóng)業(yè)領域，而是擴展到了工業(yè)、社會及生態(tài)環(huán)境等諸多方面。總結(jié)我國極端干旱災害應急管理實踐，政府強有力的領導，以及強大的災后動員能力，在降低災害風險、減少災害損失等方面發(fā)揮了極為重要的作用，但同時也暴露出應急準備不充分、應急響應較慢、溝通協(xié)調(diào)不暢等問題。嚴峻的災害形勢對我國的干旱災害應急管理工作提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

1干旱災害應急管理的研究進展

討論極端干旱災害應急管理問題之前，首先應明確極端干旱災害事件的內(nèi)涵。Wilhite Donald A.等[1-3]對干旱災害進行了深入研究，指出干旱災害不僅是自然物理事件，還是社會事件。而不可持續(xù)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、人口的快速增長等因素導致干旱災害的社會經(jīng)濟影響具有高度可變性。世界銀行2011年報告也指出，包括極端干旱事件在內(nèi)的自然災害，存在著“無法消除的客觀風險”，往往難以預測。然而由此造成的災難性影響，通常都屬于“非自然災難”，即由于“人類的作為或不作為”等不恰當行為的“累積性影響”[4]導致，并指出消除這種不利的“累積性影響”，需要全社會協(xié)調(diào)一致的恰當應對，并建立一種更積極的災害管理范式。具體到干旱災害管理，就是要從風險視角重新認識干旱災害，特別是重視干旱災害對社會經(jīng)濟的影響，更加注重干旱災害的預防和減緩。在此基礎上，本文定義極端干旱災害為偏離傳統(tǒng)干旱災害認識規(guī)律，具有不確定、高致災率，超出現(xiàn)有抗旱能力，已經(jīng)或?qū)⒁獙?jīng)濟社會造成巨大影響的干旱災害事件。極端干旱災害通?？梢杂山邓?、徑流量等自然因素來界定，其統(tǒng)計意義上的重現(xiàn)期一般在50年以上，持續(xù)時間長于3個月，影響范圍通常不限于一地一區(qū)。

本文研究極端干旱災害不局限于自然物理方面的破壞，更強調(diào)其經(jīng)濟社會影響。相對于一般干旱災害，極端干旱災害造成的社會經(jīng)濟影響更大，特別會影響到當?shù)厣鐣?jīng)濟的長遠發(fā)展?？偟膩碇v，極端干旱災害管理的共同挑戰(zhàn)是水資源短缺問題，因此其核心工作可以闡述為通過采取合適的應對措施，實現(xiàn)高效水資源應急供給（也稱應急供水），以改善災害造成的供需不平衡局面。然而由于水資源的公共物品屬性，應急供水屬于 “非排他性”的準公務服務。Samuelson[5]認為公共產(chǎn)品的特殊性質(zhì)使得消費者傾向采取“免費搭車”行為，從而出現(xiàn)“市場失靈”。Rosenau[6]則通過分析政府、私營部門以及非營利組織特征，指出三者在解決公共服務供給問題時應密切合作，在角色各異的復雜合作網(wǎng)絡中尋找多元利益均衡點，從而形成公共服務供給的多中心體制及互補機制。L del Moral Ituarte、Andreu、Estrela、Sivakumar等[7-10]主要從干旱災害管理理念革新、決策支持系統(tǒng)構(gòu)建、應急方案制定等方面，介紹了國外干旱災害管理經(jīng)驗。相比較來講，我國關(guān)于干旱災害應急管理的研究剛剛起步，實踐上仍以工程型措施為主，災害監(jiān)測預警、應急準備等干旱災害應急管理“軟實力”有待發(fā)展。顧穎、李中鋒等[11-12]分析了我國干旱災害管理實踐，認為傳統(tǒng)被動應對式的干旱災害管理模式已不適應當前干旱災害形勢的變化。宋勁松等[13]介紹了國外災害應急管理中普遍存在的“應急第一響應者”機制。陶鵬[14]、騰五曉[15]等分別以“風險-危機”演化范式、多層次網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為基礎，構(gòu)建了多元治理模式和區(qū)域應急聯(lián)動模式。而從我國干旱災害管理實踐看，應急供水不僅需要完善抗旱水利工程體系，還應發(fā)展一個整合政府、企業(yè)、公益組織等多種抗旱力量，保障多情景長歷時水資源應急供給，有效應對供水破壞風險的極端干旱災害應急管理模式。

張樂等：云南極端旱災應急管理模式構(gòu)建研究中國人口·資源與環(huán)境2014年第2期 本文以2009年以來的云南特大干旱災害為例，分析存在的現(xiàn)狀問題。通過探討多元主體（也可稱應急主體）響應行動的內(nèi)在原因和實施路徑，探索構(gòu)建基于多元主體合作的極端干旱災害應急管理模式；分別建立了水資源應急配置模型，以及基于Petri Net的應急供水響應流程模型。最后為我國極端干旱災害管理，提供一定對策建議。

2云南極端干旱災害分析

2.1災害形成原因

云南省位處我國西南地區(qū)，總體上溫暖潮濕，水資源總量居全國第三，人均水資源占有量6 994 cm3。氣候干濕分明，歷史上頻發(fā)干旱災害，但多為短歷時、低強度、小范圍的干旱，秋冬春連旱發(fā)生的概率較小，但自2009年以來，全省9大高原湖泊平均水位下降超過70 cm，已造成4 182萬人次不同程度受災，農(nóng)作物累積受災4 898 000 hm2，因旱直接經(jīng)濟損失達396億元，相當于前10年直接經(jīng)濟損失的1.6倍。

盡管干旱災害的表現(xiàn)類型多樣，但歸根結(jié)底，其災害性影響均源于水資源短缺。從這個角度看，干旱災害的形成，與自然氣象條件、人類活動、人類社會系統(tǒng)抗旱能力等因素密切相關(guān)。具體到此次云南極端干旱災害事件，致災的因素主要可以從自然、工程、社會三方面來分析：

首先，造成干旱或旱災的主要因素是長時間降水不足。從大氣系統(tǒng)的角度看，降水首要需滿足冷暖空氣交匯的條件。而2009年冬以來，北方冷空氣南下路線偏移，難以抵達西南地區(qū)。與此同時，受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，東南暖濕氣流過早消耗，使得進入西南地區(qū)的水汽比往年偏少。此外，由于全球氣候變暖影響，青藏高原積雪減少，且西南干暖氣流較為強勢。綜合這些因素影響，2009年冬季以來，云南地區(qū)降水量比歷史同期嚴重偏少，且長時間持續(xù)高溫，造成地面蒸散量較大，從而造成地表水資源供應不足。從地形地貌的角度來看，云南地區(qū)地形復雜，多山地少平原，特別以喀斯特地貌為代表，地下水資源開發(fā)利用受資金、技術(shù)、生態(tài)環(huán)境的限制而難以開展，使得大量水資源難以得到有效利用。

其次，云南地區(qū)現(xiàn)有水利基礎設施發(fā)展不足。長久以來，由于種種原因，水利設施建設主要圍繞云南核心發(fā)展區(qū)域，廣大農(nóng)村地區(qū)水利基礎設施保障不足，大多修建于上世紀70年代，先天蓄水儲水條件差，且年久失修，至今完好率已不足50%。云南干濕兩季分明，雨季（5月-10月）降水一般占到全年總量的85%，但是云南水資源開發(fā)利用率僅達到6.9%，為全國平均水平的1/3。根據(jù)《全國生態(tài)功能區(qū)劃》報告，云南大部地區(qū)屬于限制開發(fā)區(qū)域，這意味著云南生態(tài)系統(tǒng)總體上較為脆弱，水利工程建設面臨較強的環(huán)境約束，成本效益比較高?？偟膩碚f，云南地區(qū)水利設施系統(tǒng)不完善，特別是農(nóng)村地區(qū)抗旱能力缺乏，造成所謂的“工程性缺水”問題。

最后近年來云南積極推動經(jīng)濟增長和城鎮(zhèn)化建設，產(chǎn)生了較大的水資源剛性需求，且這種伴生的用水需求增加趨勢短時間難以逆轉(zhuǎn)，這就使得長期上出現(xiàn)水資源供需矛盾的可能性大大提高，放大了干旱災害造成的經(jīng)濟社會影響。由于經(jīng)濟發(fā)展的內(nèi)在需求，云南當前經(jīng)濟結(jié)構(gòu)比較單一，多屬于資源消耗型的夕陽產(chǎn)業(yè)，用水效率低，浪費嚴重，陷入了“缺水-用水”的死循環(huán)；而且為追求經(jīng)濟增長，大面積砍伐原始林木，人為引入大量單品種桉樹林，造成地下水位下降、土壤涵水能力差及肥力枯竭，進一步擠壓了原始植被的生存空間，導致土地退化。由于上述致災因素均屬于經(jīng)濟社會管理政策不當?shù)姆懂?，因而可歸結(jié)為“管理性缺水”問題。

總之，云南2010年極端干旱災害的形成機制十分復雜，既有難以預料且不可控的自然因素，也有長久積累的不當人類活動干預。在全球氣候變化的大背景下，鑒于云南經(jīng)濟社會脆弱的災害抵御能力，極端干旱災害風險將長期存在，且會對云南經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展造成深遠影響。

2.2云南省極端干旱災害應急管理現(xiàn)狀

為有效降低干旱災害損失，人類需要一套系統(tǒng)有效的抗災減災體系，本文將其稱為干旱災害應急管理體系。根據(jù)《國家防洪抗旱應急預案》、《云南省防汛抗旱應急預案》等現(xiàn)行法律法規(guī)，云南干旱災害管理要求在各級黨委的領導下，實行行政首長負責制，遵循分級負責，條塊結(jié)合，以屬地為主的原則，優(yōu)先保障城鄉(xiāng)生活用水，統(tǒng)籌兼顧生產(chǎn)、生態(tài)用水，采取先地表后地下，先節(jié)水后調(diào)水的基本方針，且通常采用“指揮部”式組織結(jié)構(gòu)（見圖1），主要脫胎于政府行政體制，是典型科層制結(jié)構(gòu)。干旱災害發(fā)生后，事發(fā)地政府啟動應急預案，建立抗旱指揮部，以政府職能機構(gòu)為主，統(tǒng)一命令、統(tǒng)一指揮企業(yè)等社會力量。這種形式優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，常態(tài)與非常態(tài)下的轉(zhuǎn)換較為方便，縱向執(zhí)行效率高，適用于災情預期明確，政府主體擁有較為充足的物資、人力等應急資源儲備的情形。

Fig.1Headquarters structure

與之相應，目前云南省干旱災害應急管理模式（見圖2）中，應急主體主要分為政府、企業(yè)、抗旱服務組織等三大類，其中政府機構(gòu)處于主導地位，負責應急管理方案制定及指揮控制；企事業(yè)、抗旱服務組織等在其統(tǒng)一指揮下輔助參與。值得說明的是，實踐中干旱災害應急管理根據(jù)災害不同情景，在應急預案的指導下分級響應。本文討論的極端干旱災害應急管理，不是徹底跳出原有應急管理框架，而是面對干旱災害形勢變化，在其基礎上的繼承和發(fā)展，是一種適應性改變。

具體到應急供水方面，現(xiàn)有模式下水資源主要由各級政府提供，當應急用水需求產(chǎn)生后，通過政府科層制結(jié)構(gòu)，逐層反饋至防汛抗旱指揮部。由防汛抗旱指揮部負責制定應急供水方案，協(xié)調(diào)動員相關(guān)政府機構(gòu)、企事業(yè)單位、抗旱服務組織等應急主體的抗旱資源儲備（包括庫塘窖井、打井機具設備等），統(tǒng)一指揮應急響應行動。這類制度安排普遍基于政府對社會資源的強大控制和動員能力，在處理規(guī)律性、結(jié)構(gòu)性的問題時具備較高響應速度和組織效率。

但是極端干旱災害造成的影響具有突發(fā)性、擴散性等非結(jié)構(gòu)性特征，而且云南地理、民情、經(jīng)濟社會條件比較特殊，這就使得當前云南干旱災害管理中出現(xiàn)以下問題：

首先云南地形復雜，極端干旱災害造成的嚴重缺水現(xiàn)象容易發(fā)生于分散的山區(qū)農(nóng)村，即應急用水需求的產(chǎn)生多是散布的，集中式的水利設施難以有效滿足這類應急用水需求，導致依托工程的干旱災害政府管理模式難以保證抗旱效率；其次極端干旱災害具有高度復雜性，上述干旱災害管理模式中，企事業(yè)單位、抗旱服務組織等社會性應急主體居于輔助位置，被動接受政府主體指揮，無法保證相關(guān)災害信息及時獲取，因而削弱了社會性應急響應主體的積極性。此外，當前干旱災害應急管理中常出現(xiàn)政府主體與社會性應急響應主體行動不一致的情形，主要是由于信息溝通往往是單向的，政府主體難以有效估計社會性應急主體的應急資源以，且政府主體協(xié)作管理水平較低，缺乏有效支持社會性應急主體行動的對接機制，從而導致社會應急潛力也未能充分發(fā)揮?？傮w來講，目前云南干旱災害管理模式是一種典型的政府主導式的制度安排，這種模式側(cè)重災害應急響應，而忽視災害的應急準備；更多的強調(diào)政府機構(gòu)對于災害應急管理工作的指揮控制，缺少對參與應急管理的不同利益主體的協(xié)調(diào)。面對復雜的干旱災害形勢，新階段的云南應急供水工作應強調(diào)多元應急主體的關(guān)系協(xié)調(diào)與優(yōu)勢互補，合作參與水資源的應急供給。

3多主體合作的極端旱災應急管理模式構(gòu)建

在極端干旱情景下，構(gòu)建云南旱災害應急管理的多主體合作模式，意味著更加重視極端旱災害應急管理中多元利益主體響應行動的協(xié)調(diào)。通過合理的機制設計，將災害應急準備、應急響應等應急管理全階段納入分析框架，引入風險管理理念，分析多元主體的應急響應行為。圍繞應急供水這一干旱災害應急管理中的中心工作，建立基于多主體合作的應急水資源配置系統(tǒng)，并從數(shù)量、時間兩大維度進行定量研究。特別地，本文探討的應急主體響應行動特指應急供水行為。

3.1模式構(gòu)建和系統(tǒng)分析

從相關(guān)研究及國際經(jīng)驗[3-6]可知，未來的干旱災害應急管理應向風險管理發(fā)展，被動式應急響應已無法適應災害形勢的發(fā)展。從風險管理的角度看，極端旱災應急管理不應只屬于政府主體，企事業(yè)單位、抗旱服務組織等社會性應急主體同樣需要應對災害風險。由上文可知，我國干旱災害應急管理涉及三類應急主體，從組織行為學角度看[16]，這些主體的響應行為是由自身動機直接驅(qū)動形成的。本文將促使多元主體參與應急合作供水的內(nèi)在動力稱為合作意愿，由于屬性和目的各不相同，三類應急主體合作意愿存在異質(zhì)性，其合作供水行為并不一定一致出現(xiàn)，需要適當?shù)闹贫劝才攀沟脩敝黧w之間達成均衡，從而保證極端旱災多主體應急管理模式的有效性。這里所謂的均衡達成意味著應急主體基于相互影響的最優(yōu)反應，這些策略選擇同樣影響著應急響應主體的合作供水行為。

在此基礎上，本文提出基于多主體合作的極端旱災應急管理模式（見圖3）。為便于闡述，上文中的三類應急響應主體，依據(jù)屬性進一步分為政策性主體、職能性主體、市場性主體以及公益性主體四種應急主體。借鑒合作聯(lián)盟理論，本文構(gòu)建極端干旱應急合作聯(lián)盟，聯(lián)盟中主體與應急響應主體一致，且需滿足個體理性和集體理性。同時該聯(lián)盟應產(chǎn)生剩余價值，即合作聯(lián)盟產(chǎn)生的整體價值高于應急響應主體的個體價值總和。

以應急供水為例，當極端干旱災害發(fā)生后，初步估計供水缺口并生成災害情景；進而在多主體應急合作供水聯(lián)盟結(jié)構(gòu)下，通過分析應急主體響應行為的交互關(guān)系，并根據(jù)各自的應急水資源儲備水平，制定應急供水方案W；最后評估應急供水方案W的實施效果，更新缺水信息，滾動生成下期供水缺口。干旱情景集D是由降水、河道來水、地下水，以及人口、經(jīng)濟水平等多種因素構(gòu)成的情景集合。聯(lián)盟結(jié)構(gòu)中政策性主體H主要負責應急供水宏觀政策制定，承擔主要協(xié)調(diào)職能，與抗旱指揮部功能類似；職能性主體G指的是擁有應急資源有能力采取應急供水行動的那些政府機構(gòu)，可理解為抗旱成員單位，如水利部門、交通運輸部門等；市場性主體E指以盈利為目的但有能力參與應急供水的市場組織；而公益性主體S則是代表以社會福利最大化為目標，具備應急供水能力的公益性社會組織，如自發(fā)的各種抗旱服務組織。其中政策性主體不直接調(diào)配應急供水所需的各類資源，應急供水行動主要由職能性、市場性以及公益性主體具體實施，并分別擁有圖中所示應急資源。此外，該聯(lián)盟中應急響應主體之間的策略關(guān)系存圖3基于多主體合作的云南極端旱災應急管理模式架構(gòu)

Fig.3Structure of extreme droughts emergency management pattern in Yunnan based on mutiagent cooperation在差異性，可能是討價還價，也可能是委托代理，還可能是斗雞博弈，即應急響應主體的交互具有異質(zhì)性。特別地，圖3中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同的策略關(guān)系，但并不指代具體類型，囿于篇幅限制，本文不詳細闡述應急響應主體之間的異質(zhì)性關(guān)系。

與傳統(tǒng)干旱災害應急管理相比，上述模式有三大優(yōu)勢：第一，合理的機制設計能夠促進形成穩(wěn)定的多主體合作聯(lián)盟。通過信息共享、激勵補償、市場化購買等多種制度安排，改變了傳統(tǒng)上成本巨大的內(nèi)部動員模式[17]，有利于社會應急潛力的發(fā)揮；第二，實現(xiàn)快速及時響應。隨著自主響應層級下降，多主體合作聯(lián)盟中的應急響應主體可以在災害前端迅速做出決策，減少了信息報送時間，提高了信息準確性，有效發(fā)揮“應急第一響應者”優(yōu)勢；第三，可以生成基于復雜動態(tài)情景下的極端旱災應急供水解決方案。多主體合作應急管理模式可以處理分布式不確定需求的應急供水問題，并能夠根據(jù)滾動更新的災害信息作出最優(yōu)決策，從而增強了應急供水方案決策的適應性。

3.2極端旱災應急管理的水資源調(diào)配模型

考慮到極端旱災的特殊性，應急供水問題應從數(shù)量和時間兩個維度來解決，這意味著有效的應急供水方案應能夠足量、及時滿足極端旱災用水需求。已有研究[7-10]表明，極端干旱災害應急管理應側(cè)重于災害預防、應急準備以及災害減緩。未來相當一段時間內(nèi)，工程性措施仍將在我國極端旱災應急管理中扮演重要角色。基于多主體合作的極端旱災應急管理框架，本文提出依托水利抗旱工程體系，構(gòu)建統(tǒng)一的全階段水資源調(diào)配系統(tǒng)（見圖4），并使之能夠處理信息動態(tài)更新下的應急供水問題，生成整體的應急供水解決方案。

對該系統(tǒng)的數(shù)理化建模，主要可分為水資源應急合作儲備配置模型，以及應急水資源實時調(diào)度模型。其中水資源應急合作儲備配置模型的主要思路是，首先根據(jù)極端旱災應急管理的定額需求政策，結(jié)合戰(zhàn)略庫存模型，計算出考慮災害風險的水資源應急戰(zhàn)略儲備總量；然后由多元應急響應主體的異質(zhì)性，構(gòu)建各自的應急儲備成本函數(shù)，并推導出其參與應急合作供水的約束條件；最后建立以各應急響應主體水資源應急儲備量為決策變量，基于預支付策略的應急合作儲備優(yōu)化模型。該模型可簡述如下：

S（z，σ，L）=∑Sj=z*σd（j）*L（1）

S=Q1+Q2（2）

C1（Q1；h，s，a）=P{k=0}C11+P{k≥1}C12（3）

由式（3）同理可推出C′1、C2、C′2、π2、W（Q1，S）及R（Q1，S，φ）。上述模型中決策變量Q1、Q2分別是指政府和社會兩類主體的應急水資源儲備量；可變參數(shù)S表示災前準備階段中的水資源應急儲備水平。一般地儲備量越多成本越大，同時應急供水保證水平也越高；可變參數(shù)φ是指預支付系數(shù)，該值越大，意味著社會性應急響應主體得到的補償越多；固定參數(shù)z、σ、L、h、s和則分別指預期供水保證率、不確定性需水變動程度、應急供水周期、單位儲備成本、單位缺水成本及平均水價。需要說明的是，本文為便于敘述，暫將應急響應主體分為政府和社會兩類，但這并不影響模型的推廣?；诖?，可得到政企合作下應急水資源儲備配置模型如下：

minC′1（Q1，S，φ；h1，P，s）（4）

s.t.C′1-C1≤0（5）

W（Q1，S；s）≥R（Q1，S，φ；P，h1，a）（6）

π2（Q2，S，φ；P，v）≥C′2（Q2，S；h2，v，a）（7）

Q～U（a，b），k～P（λ），1≤φ≤1（8）

式（4）表示采取合作儲備策略情景下的政府成本函圖4水資源應急合作調(diào)配系統(tǒng)概型

Fig.4Conceptual model for emergency water cooperative allocation system數(shù)，可證其為凸函數(shù)，并滿足KKT條件；式（5）意味著采取合作儲備策略后的政府應急水資源儲備成本更低；式（6）闡述了政府采取合作儲備策略的內(nèi)在驅(qū)動力，即采取合作儲備策略后的政府收益應大于所需成本；式（7）則表示企業(yè)參與合作儲備的內(nèi)在動機；式（8）則規(guī)定了定參的取值及范圍。最終由Lagrange算法可求得最優(yōu)解Q*1、Q*2。需要指出的是變參S、φ定義了可變情景集，因而上述模型還可得到多情景下的最優(yōu)解集合。根本上講，水資源應急合作儲備是為防備極端旱災風險而做的提前儲備，屬于庫存問題，可以為下一階段水資源應急調(diào)配提供初始儲備量。而當極端旱災發(fā)生后，由于災害形勢復雜多變，初始儲備量可能難以及時滿足實時需求，因此仍要對水資源進行科學合理的實時調(diào)度。

由于極端旱災一般持續(xù)時間較長，覆蓋范圍較大，極端旱災應急管理應采用多期滾動決策。以云南省為例，極端旱災應急響應階段，應急供水決策周期通常以周為單位，根據(jù)當期水資源供需水平確定下期應急供水方案。本文借鑒動態(tài)規(guī)劃理念，構(gòu)建極端旱災應急供水跨期決策模型如下：

f（st，xt）=hst+∑35i=1Pimax{di-xi，0}（9）

式（9）表示t期應急供水總成本，分為兩部分：持有成本和缺水懲罰成本。其中Pi為第i種水資源用途的懲罰成本因子。我國極端旱災中主要有三種水資源用途：城鄉(xiāng)生活用水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、工業(yè)生產(chǎn)用水，且根據(jù)我國現(xiàn)有干旱災害應急預案，生活用水優(yōu)先于農(nóng)業(yè)用水，農(nóng)業(yè)用水優(yōu)先于工業(yè)用水，即設P1>P2>P3。

min∑n5t=1f（st，xt）（10）

s.t.st=st-1+gt+εt-∑xti（11）

∑gt+∑sti=∑∑dti（12）

dtmin≤∑xti≤st（13）

s0i=Q*i（14）

式（10）-（12）中分別定義了跨期優(yōu)化目標函數(shù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程以及總量平衡約束條件；式（13）提供了決策變量xt的約束條件；式（14）則定義了狀態(tài)變量sti的初始條件，與上文中水資源合作儲備模型取得的最優(yōu)解一致。需要說明的是，由于面臨共同的決策環(huán)境，應急主體擁有同構(gòu)的優(yōu)化模型，故而沒有呈現(xiàn)明顯的異質(zhì)性特征；預先給定初始條件則意味著應急響應階段的決策過程與應急準備階段的結(jié)果密切相關(guān)，也就是說本文構(gòu)建的極端旱災應急水資源調(diào)配模型是一個遞階優(yōu)化過程，前后兩階段決策過程存在相互影響。鑒于篇幅限制，本文暫未闡述具體的數(shù)值分析過程，但均可驗證存在最優(yōu)解。

3.3基于時間效率的極端旱災應急響應流程模型

極端旱災應急響應的有效性不僅僅指應急水資源需求的滿足，還應考慮響應的及時性。而從流程的角度看，本文構(gòu)建極端旱災應急響應流程模型就是要重構(gòu)原有被動式響應流程。云南地廣人稀，地形復雜，傳統(tǒng)指揮部模式下的響應流程過于僵硬，筆者嘗試將并發(fā)式結(jié)構(gòu)引入極端旱災應急響應流程設計，并初步分析其響應時間效率。Petri網(wǎng)是由德國人C.A.Petri于1962年提出的一種圖形化的系統(tǒng)描述和動態(tài)建模及分析工具，對并發(fā)性、異步性、分布性、非確定性、并行性等性質(zhì)的系統(tǒng)具有良好的描述分析能力，可以使得該模型具備主動響應特征，能夠處理不確定預期下多元主體的復雜協(xié)調(diào)等問題。因而采用Petri Net模型，構(gòu)建云南極端旱災應急管理的多主體合作（mudtiagent cooperation，簡稱MAC）工作流模型是比較合適的。

常用的Petri網(wǎng)模型[18]（簡稱PN），是由一個四元組定義的，即：

PN={P，T，F(xiàn)，M}

其中P是庫所的有限集合，n>0為庫所的個數(shù)，用圓圈表示；T是變遷的有限集合，m>0為變遷的個數(shù)，用粗直線表示。其中P∩T=Φ；FP×T∪T×P成為流關(guān)系，是弧的有限集合，其中“×”為笛卡兒積，用弧線表示；M表示庫所的狀態(tài)，通常稱為標識，是托肯在庫所上的分布，托肯代表庫所中可以使用的資源或數(shù)據(jù)。狀態(tài)的變化由變遷的觸發(fā)引起，變遷觸發(fā)意味著是連接到該變遷的庫所中的托肯數(shù)發(fā)生改變。因此該工作流模型構(gòu)建如圖5。

圖5基于Petri網(wǎng)的多元主體應急合作供水的工作流模型

Fig.5MOC workflow model of emergency water supply

based on Petri Net

其中，P0表示指揮部干旱災害預警；P1表示應急供水方案籌劃；P2表示企事業(yè)單位接受并評估該方案；P3表示政府響應機構(gòu)接收到該方案；P4表示抗旱服務組織等社會公益性組織接收到該方案；P5表示企事業(yè)單位的應急資源庫準備就緒；P6表示政府機構(gòu)的應急資源庫準備就緒；P7表示抗旱服務組織等社會公益性機構(gòu)的應急資源庫準備就緒；P8表示應急供水系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)點；P9表示受災點供需信息更新完畢；P10表示應急供水調(diào)配完畢。而T1表示應急情形下水資源供需預測，制定應急供水方案；T2表示指揮機構(gòu)宣布啟動應急預案；T3表示企事業(yè)單位啟動相關(guān)資源優(yōu)化調(diào)配方案；T4表示響應地政府機構(gòu)籌備并調(diào)配應急供水相關(guān)資源；T5表示公益性組織籌備調(diào)配應急供水資源；T6表示應急水資源調(diào)配轉(zhuǎn)運作業(yè)；T7表示應急水資源二次分配方案制定；T8表示評估、反饋受災點供需情況。值得說明的是，T7到T8之間的循環(huán)結(jié)構(gòu)表征了極端干旱情景下由于信息不完全而導致的應急管理復雜性，意味著信息更新或核實過程；而T2與T6之間的并行結(jié)構(gòu)則表征了多主體合作模式的主動響應特征，即存在多個信息通路保證信息結(jié)構(gòu)遭到破壞或無效情況下的信息傳遞，意味著多元應急供水主體擁有獨立響應能力，提高應急供水系統(tǒng)的安全性。

一個Petri網(wǎng)模型應是有效的，也就是說要求滿足可達性、活性等基本性質(zhì)。為了驗證分析該模型的系統(tǒng)性質(zhì)，本文利用Petri網(wǎng)建模軟件HPSim來驗證其系統(tǒng)的基本性質(zhì)，并獲得各標識與庫所狀態(tài)的關(guān)系，見表1?？梢姵跏紭俗RM0可以通過有限的變遷產(chǎn)生標識M7，因此該流程是有界可達的。通過軟件分析可知該模型無死鎖存在，是具備活性的。綜合上述分析，該模型描述的應急合作供水機制的工作流是有效的，能夠完成預期的目標。

接下來簡要討論該模型的響應效率，考慮到數(shù)據(jù)的可得性，假設該工作流模型的變遷集T={3，2，4，9，5，2，2，1}，并設T2與T8的激發(fā)均服從等可能性概率分布，即

P{M（p2）>0}=P{M（p3）>0}=P{M（p3）>0}=1/3；

P{M（p0）>0}=P{M（p9）>0}=1/2。

可得多主體應急合作供水流程的平均運行時間：

tnew=E（∑Ti）=152E（∑ti）+152（E（∑ti）+t7+t8）=17.5；ti∈Ti.

類似地，若將T2→T6之間改為串行結(jié)構(gòu)，即傳統(tǒng)應急管理模式下的應急供水流程，則同樣可得到其平均運行時間：

told=E（∑Ti）=152∑ti+152（∑ti+t7+t8）=20.5；ti∈Ti，i≠3，5.

可發(fā)現(xiàn)，多主體模式的應急合作供水模式比原來的系統(tǒng)平均響應時間縮短了約14.6%，能夠有效提高極端干旱應急管理的效率。

4結(jié)論與對策

極端干旱應急管理具有不確定性、系統(tǒng)性、復雜性特點。本文以云南極端干旱為例，提出了復雜情景下基于多主體合作的極端干旱事件應急管理模式；進而構(gòu)建了極端旱災應急水資源調(diào)配模型，以及基于Petri Net的極端旱災應急響應工作流模型驗證該模式的操作性和有效性。在此基礎上，本文可以對我國極端旱災應急管理工作提出以下政策建議：

（1）轉(zhuǎn)變干旱災害管理理念。鑒于極端干旱災害頻繁發(fā)生，傳統(tǒng)被動反應式的干旱災害應急管理模式暴露出越來越多的缺陷。應對這種不確定性的災害情景，應建立旱災風險管理意識，更加重視災害預防。因此應結(jié)合用水控制政策，建立干旱災害應急水資源儲備，以應對災害造成的用水短缺現(xiàn)象，減輕災害影響。

（2）構(gòu)建多主體合作的極端干旱災害應急管理模式。根據(jù)云南實際，在完善現(xiàn)有工程體系基礎上，為有效提高極端干旱災害應急管理效率，應積極整合社會應急力量，促進極端干旱災害管理中多主體合作聯(lián)盟的形成。基于上文分析，采取預支付策略等激勵政策，有助于實現(xiàn)極端干旱災害應急水資源優(yōu)化配置，和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

（3）重視發(fā)揮應急第一響應者的有效作用。基于多主體合作的極端干旱災害應急管理模式，組織結(jié)構(gòu)中可考慮設立一線協(xié)調(diào)員角色，負責災害信息更新與核實，避免信息缺失，對接協(xié)調(diào)社會應急力量；響應流程中則主要應利用并發(fā)式信息通報機制，增強響應流程可靠性。這些設置經(jīng)驗證，均可以有效提高極端干旱災害應急響應效率。

然而極端旱災應急管理的外部環(huán)境極其復雜，災害預警預測技術(shù)、風險評估技術(shù)仍不成熟，多形態(tài)組織間關(guān)系也難以量化研究。本文研究較側(cè)重于理論層面，仍有待在極端旱災應急管理實踐中檢驗和完善。

（編輯：王愛萍）

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