城市干旱風險管理系統協同演化研究

牛文娟，劉明慧，何 力

(1.河海大學商學院，江蘇 南京 211100； 2.江西省撫州市撫河水文水資源監測中心，江西 撫州 344106)

在全球氣候變化的背景下,干旱災害有愈加頻繁且劇烈的趨勢。全球氣候的系統性變遷和頻繁的人類活動引起自然-人工水文循環的深刻演變，導致全球干旱災害發生頻率增加，干旱持續時間和強度加重，干旱災害防御重心從農業領域逐漸擴大到生態環境、社會經濟以及城市生活的各個方面。全球城市化進程使得城市日益成為令人矚目的自然災害防御重點。聯合國1997年在日內瓦戰略中就明確提出21世紀全球減災的重點在城市。人口的高度集中、經濟的迅速發展、城市范圍的不斷擴大，大大增加了城市災害損失的風險，提高了對城市減災防災能力的要求。因此，如何建立城市干旱災害風險防范、及時響應及彈性恢復系統，最大可能減輕災害損失是城市干旱災害風險管理的目標。

干旱災害管理，就是從風險管理的視角預防和減緩干旱災害對自然物理和社會經濟的破壞和影響。Ituarte等[1-4]從干旱災害管理理念革新、決策支持系統構建、應急方案制定等方面，介紹了國外干旱災害管理經驗。Wilhite 等[5-7]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，不可持續的經濟結構、人口的快速增長等因素導致干旱災害的社會經濟影響具有高度可變性。干旱災害存在著“無法消除的客觀風險”，然而由此造成的災難性影響，通常是由于人類不積極行為的“累積性影響”[8]，而消除這種不利影響，需要全社會協調一致的積極應對。

我國對于干旱災害管理，比較多地集中于以機械系統論為基礎的研究，比如農業干旱、干旱指標[9]、干旱災害風險評估等。馮平[10]研究了干旱期供水系統的風險、可靠性、恢復性和易損性指標，針對不同的干旱現象提出了潘家口水庫干旱期管理措施。屈艷萍等[11]從干旱災害致災因子、承災體和孕災環境3個方面分析我國干旱災害風險的潛在根源，構建了風險評估、風險控制、風險處置、風險回避、風險適應的干旱災害風險管理戰略框架。劉兆勝[12]以朝陽市大凌河流域為例，研究了日常情況和各等級干旱發生時應采取的行動和措施。

為應對干旱災害管理日益增長的復雜性，以復雜系統科學范式為基礎的研究日益受到關注。我國干旱災害管理也已經從以工程技術措施為主，以“被動應對式”為主的管理模式轉向以基于應急預案的多主體合作、跨部門協調、全社會聯動的管理模式[13]。張樂等[14]以云南特大干旱為例，提出政府、企業、公益組織等多主體合作的極端旱災應急管理模式，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。陶鵬等[15-16]分別以“風險-危機”演化范式、多層次網絡結構為基礎，構建了多元治理模式和區域應急聯動模式。張景平等[17]通過對我國歷史上不同時期河西走廊水資源管理中的政府角色進行長時段研究發現，政府而非其他社會組織，始終是干旱區水資源博弈的主體，政府行為方式對于干旱區水資源管理的方式和效果均有深遠影響。事實上，自從2003年“非典”以來，國家成立應急管理部，更加強化了政府在公共危機管理中的責任與權力。但是，陶鵬等[15]通過對2010年中國西南五省(自治區、直轄市)特大旱災應急管理過程中存在的失靈現象的研究，提出應急管理體系運行中存在“重應急處置，輕風險管理”弊端，指出旱災的社會科學視角的研究還需要進一步加強。唐明等[18]提出了旱災管理系統是一種典型的耗散結構和自組織系統，存在著漲落和突變現象，遵守協同學的一般規律。

城市作為一個巨大的承災體，專門針對城市干旱風險管理的研究卻較少。風險管理作為一種制度設計，主要用于應對環境的不確定性，因此風險管理體系本身就應該是自適應的：隨著外部環境的變化而自動調整，風險管理需要“系統思維”[19]。城市干旱風險管理系統是一個復雜系統，需要運用系統思維對其規律進行深入研究。本文基于對城市干旱風險管理系統的分析，借鑒B-Z反應模型，建立城市干旱風險管理系統三維Logistic協同演化模型，揭示在多要素協同作用下城市干旱風險管理系統的防備、響應與恢復3個子系統之間的相互作用和政府跨組織協同度支撐下系統的動態演進機制，并以鄂爾多斯市為例進行實例模擬分析，以期為提高城市干旱災害風險下的彈性提供決策參考，保障城市的可持續發展。

1 城市干旱風險管理系統分析

1.1 文獻綜述及系統概念

1.1.1城市干旱

干旱從不同研究領域進行劃分，分為氣象干旱、農業干旱、水文干旱和社會經濟干旱，包含降水、氣溫、蒸發、徑流、植被、經濟、社會等影響因素。2008年水利部發布的SL424—2008《旱情等級標準》中，將城市干旱定義為因干旱導致城市居民和工商企業缺水的情況，包括缺水歷時及程度等。一些水利專家對城市干旱的定義又進行了擴展，認為城市干旱是指城市供水水源地區因遇枯水年或突發性事件，造成城市供水水源不足，城市實際供水能力低于正常供水能力，造成城市正常的生活、生產和生態環境受到影響的現象[20]。相對于氣象干旱和水文干旱更加關注干旱的成因及指標監測，城市干旱更加關注在對干旱監測預警的基礎上，如何通過增加城市供水系統彈性、城市多部門協同和多主體參與，提高城市對旱災的響應恢復能力，盡可能維持城市功能的正常運轉。在氣象干旱和水文干旱的條件下，往往導致農業干旱和城市干旱，造成社會經濟的損失，但是農業干旱和城市干旱發生的時空尺度、評價指標、要素投入、承災能力、干旱場景、涉及主體等都有很大不同，用于應對農業干旱和城市干旱的策略因而也大相徑庭。根據GB/T 32135—2015《區域旱情等級》，采用評估時段內城市日干旱缺水率作為城市旱情評估指標，將城市旱情等級劃分為輕度、中度、嚴重和特大干旱。

1.1.2城市干旱風險管理

國內外在城市旱災風險管理與減災技術領域的研究工作主要集中在災前保護、災中響應和災后恢復3個方面。災前保護是基于城市抗旱防災彈性功能建設與防災規劃，科學構建防災體系與減災措施；災中響應與災后重建是利用旱情預警、災情影響評估等技術，強化城市在旱災發生期間及災后的應急反應能力，通過科學有序的應急預案體系建設，減小旱災的不利影響[21-22]。根據城市功能運轉需求的差異性，聯合國教科文組織提出將城市旱災風險管理劃分為居民需求保障、城市生態系統維護與提升保障、城市經濟職能正常運轉3個層次，并針對不同層次的應急保障管理，提出了一系列管理對策，涵蓋基于“灰綠結合”基礎設施的水循環利用技術、旱情中長期預警技術、城市分質分級供水技術、提升環境流量與動植物避難生境保障技術以及推動水敏性城市發展等[23]。國際上針對城市旱災防災規劃與旱災響應策略的防災減災效益比對分析表明，城市應急供水措施是相對較優的旱災防治策略，許多城市已提出將保障率可靠的城市應急供水系統作為城市防災能力提升的長效措施。同時，穩健性分析作為旱災風險管理的重要技術，已越來越多地應用于城市抗旱應急預案制定工作，為預案措施的可靠性分析提供了有效的技術支撐。

構建長效防災減災機制是城市未來的發展愿景，強調通過防災理念與技術的迭代更新，構建防災減災功能完備的彈性城市系統。在相同的致災強度下，災情會因對干旱災害預防、應對、緩沖和恢復的不同反應而呈現出較大的差異，從而“放大”或“縮小”災情的影響[11,24]。旱災風險管理是一種公共危機管理[18]，是一種政府主導實施的有組織、有計劃、持續動態的管理過程。對旱災公共危機管理的研究，逐漸確立了政府主導下多主體合作[14]、跨部門聯動的管理體制和機制。將微觀與宏觀視角相結合，將自上而下的影響力與個體或群體本身的資源可得性相結合，將增強風險的可管理性[15]。因此，筆者認為我國城市干旱風險管理系統是政府主導下多主體合作的，為應對干旱風險而采取的有組織、有計劃、持續動態的管理過程和管理活動所構成的系統，以減輕干旱災害對城市所造成的經濟社會損失，滿足居民需求保障、城市生態系統維護與提升保障、城市經濟職能正常運轉3個不同層次的需求。按照干旱風險發生的時間維度，將城市干旱風險管理系統劃分為防備、響應和恢復3個子系統，如圖1所示。

圖1 城市干旱風險管理系統結構

干旱防備子系統是指在干旱發生前構建干旱預防和準備系統，對可能出現的災害進行準備、預測、預警、減災等管理活動，以預判、避免、降低和轉移風險。干旱防備子系統是一個動態的、連續發展和不斷演變的系統[25]。干旱響應子系統是指當干旱發生并認識到其影響之后所制定和實施的一系列措施，并根據干旱的動態特點和城市的發展特點，如城鎮化規模[26]、產業結構[27]、水生態文明建設[28]、水權市場狀況[29]等，及時調整運行管理措施。干旱災害是一種緩慢發展的自然災害，不像洪水、地震等其他自然災害，會造成直接的人員傷亡及建設設施的損毀破壞，因此，干旱恢復子系統是指在城市因災情發生遭受損失后，彌補損失使城市生產生活恢復到正常以上水平的管理活動。

1.2 城市干旱風險管理系統動態機制

1.2.1城市干旱風險管理子系統的動態協同關系

B-Z反應系統是指在Belousov-Zhabotinskii復雜化學反應中，在催化劑金屬鈰離子的作用下，丙二酸等有機酸被溴酸氧化，3種關鍵反應物質Br-，HBrO2和Ce4+的濃度在自組織運動下循環往復震蕩變化，產生出反應系統宏觀時空結構上的有序花紋和周期性紅-藍變化，是典型的具有自組織特征的系統。B-Z反應系統為研究城市干旱風險管理系統提供了復雜性隱喻關聯。與B-Z反應系統類似，城市干旱風險管理系統也是一個具有自組織特征的系統。城市干旱風險管理系統的功能是干旱防備子系統、響應子系統和恢復子系統三者協調互動的結果，三者共同構成城市干旱風險管理的內部系統。同時，城市干旱風險管理系統面臨著外部宏觀環境的不確定性。外部宏觀環境包括外部自然環境和外部社會環境。外部自然環境主要指各種自然因素，如氣候、水文、地貌等導致的城市干旱災害風險的不確定性；外部社會環境包括政治、經濟、文化、技術等。

在一個干旱事件風險管理周期內，3個子系統之間可以看作是簡單的時間序邏輯循環，如圖1所示。但是，許多城市大都反復遭遇干旱事件，因此，為了應對外部環境的長期動態不確定性，需要在3個子系統之間建立動態協同迭代機制。干旱防備子系統是干旱響應子系統和干旱恢復子系統的基礎，充分完善的干旱防備子系統有利于干旱響應和恢復子系統的運行，提高二者的風險處置效率。比如，高精度的中長期旱情監測預報，不僅可以加強對抗旱應急響應和災后恢復工作的針對性指導，而且可以通過加強水利基礎設施的建設提高干旱期的城市供水保證率，降低干旱災害損失，并預防次生災害。干旱防備子系統為干旱風險管理提供資金、人力、物資、信息、制度等基礎，但是這些要素需要在干旱響應和恢復子系統的運行中協調運轉、協作配合、協同發力，才能實現干旱風險管理的減災目標。干旱恢復子系統的作用除了災后重建，更重要的在于對一個干旱災害周期內風險管理的經驗總結和評估，并反饋到干旱防備和響應子系統以及自身的演化改進，如同3個子系統之間發生了B-Z化學反應，使得城市干旱風險管理系統的增強性能不斷涌現。

1.2.2政府在城市干旱風險管理系統中的管理協同作用

3個子系統之間的這種“化學反應”需要政府管理組織協同的“催化劑”作用。在協同學中，協同是指系統各個組成部分或系統之間的協調一致，共同合作而產生的新的結構和功能。管理協同是指在系統處于變革或臨界狀態下，以協同思想為指導，綜合運用管理方法、手段促使系統內部各子系統或要素按照協同方式進行整合，相互作用、相互合作和協調而實現一致性和互補性，進而產生支配整個系統發展的序參量，使系統實現自組織，而從一種序狀態走向另一種新的序狀態，并使系統產生整體作用大于各要素作用力之和的系統管理方法。外部宏觀環境對城市干旱風險管理系統施加的影響，需要通過城市干旱風險管理系統的跨部門主體協同、信息共享利用和抗旱應急行動發生作用，即政府協調資金、人力、設備、技術等對干旱風險進行管理[30]。美國創立了綜合應急管理模式CEM，通過全危險方法、信息共享和應急管理循環三大制度支撐體系進行災害統一管理。我國在2003年“非典”之后建立了國家應急管理體系，出臺《中華人民共和國突發事件應對法》，由各級政府統一應對突發事件，建立IEMIS進行信息共享，建立應急管理循環，包括預防與準備、監測與預警、救援與處置、善后與恢復，對災害進行全過程風險管理，強調分類管理原則[19]。由于旱災影響范圍廣，持續時間長，給生產線、生命線以及社會基礎設施和服務都帶來嚴重傷害，并可能引發火災、蟲災等災害鏈式反應，因此，政府在資源、信息、人員、政策等方面的跨部門管理組織協同是3個子系統得以協同、運行和進化的基礎和保障。

2 城市干旱風險管理系統協同演化模型

2.1 變量與參數的確定

城市干旱風險管理系統是一個具有開放性、動態性、非線性、自組織性的復雜系統，經過一定的條件可以成為耗散結構。根據協同學理論，序參量是能夠影響系統演進方向的宏觀變量。根據上述分析可知，干旱防備能力、響應能力與恢復能力是驅動城市干旱風險管理系統演化的序參量。在戰略管理中，能力被描述為一個累積的實體，它們的存量水平會正向影響自身的積累速率，此外它們彼此之間也相互影響，干旱防備能力和響應能力與干旱恢復能力之間具有正向的協同作用。政府管理協同能力是指在一定的環境條件下，通過管理活動來協調和開發資源以創造價值的才能，反映了政府積累知識、經驗和技能，對資源進行最優配置和使用，或使系統整體功能發生倍增或放大的協同效應的能力。在政府管理協同能力的作用影響下，當干旱風險管理系統產生出干旱防備能力、響應能力與恢復能力，驅動3個子系統之間相互作用與協調，系統才得以向新的序狀態演化。

干旱防備能力水平、響應能力水平與恢復能力水平3個序參量是城市干旱風險管理系統的狀態變量，產生于系統內部，是3個子系統宏觀上的特征表現，對系統的運轉產生長期的影響。跨組織協同度支撐是3個子系統協同演化的控制變量，描述政府管理協同能力對城市干旱的防備、響應與恢復能力協同支持的綜合效用。城市干旱風險管理系統的演化還需要確定系統狀態變量之間的相互作用系數，稱為調節參數[31]。表1列出了城市干旱風險管理系統協同演化的變量和參數。

表1 城市干旱風險管理系統協同演化的變量與參數

城市干旱風險管理系統協同演化模型參數評價指標如表2所示。

2.2 模型構建

城市干旱風險管理系統是由防備、響應與恢復子系統構成的既競爭互補又協同演化的動態過程系統，系統的組織結構、信息共享、協調機制、防御措施、制度規范、減災投入等物質流、資金流和信息流在子系統之間流動，為子系統的相互作用與演進提供綜合支撐，是城市旱災管理功能強弱與控制水平高低的綜合體現。

a.城市干旱風險管理系統防備能力動態演化方程。在跨組織協同度θ的影響下，狀態變量x1的Logistic演化方程為

(1)

b.城市干旱風險管理系統響應能力動態演化方程。在跨組織協同度θ影響下，狀態變量x2的Logistic演化方程為

(2)

表2 城市干旱風險管理系統協同演化模型參數評價指標

c.城市干旱風險管理系統恢復能力演化方程。在跨組織協同度θ影響下，狀態變量x3的Logistic演化方程為

(3)

綜上所述，基于B-Z反應的由旱災防備能力、響應能力和恢復能力共同構成城市干旱風險管理系統動態演化模型為

(4)

模型(4)利用3個主要狀態變量的演化過程模擬城市干旱風險管理系統的演化規律，干旱防備狀態變量、干旱響應狀態變量和干旱恢復狀態變量將城市干旱風險管理系統內外部因素進行整合，3個狀態變量變化類似“B-Z”反應模型中3種主要物質的濃度狀態變化，在控制變量和調整參數的作用和影響下，各狀態變量自身以及相互影響的演化過程反映了干旱風險管理系統及其子系統緊密協調、協同有序發展的規律。

假設，δ1=δ2=2，表示干旱防備能力和響應能力對于干旱恢復能力具有倍增效應，則式(4)轉化為

(5)

系統從混亂到有序，需要經過漲落過程，以幫助系統突破閾值限制，實現系統在序參量役使下的自組織。采用李雅普諾夫第一法分析式(5)表示的系統動態演化模型的穩定性。

2.3 系統穩定性分析

(6)

求式(5)的雅可比矩陣A

(7)

則式(5)的線性化方程為

(8)

求線性化系統的特征值，解系統的特征方程|λI-A|=0，可得線性化系統的特征值為

λ1=αθ，λ2=βθ，λ3=γθ

(9)

則由李雅普諾夫第一法可知，由于線性化系統的特征值中至少有一個具有正實部，則原非線性系統的平衡態xe不穩定。

3 仿真分析

3.1 仿真情景設計

表3 仿真情景設計

3.1.1“危機-應對”管理模式下的城市干旱動態協同機制

仿真初始狀態為X0=(0,1,1)。在“危機-應對”管理模式下，風險防備系統較響應系統和恢復系統被忽視，因而假設風險防備系統的增長率較低α=0.1，風險防備系統的內部協調程度較低k1=0.1，響應系統和恢復系統的增長率較高β=γ=1，系統內部協調程度較高k2=k3=1。跨組織協同度較低環境下θ=0.1的仿真結果如圖2所示，跨組織協同度較高環境下θ=1的仿真結果如圖3所示。

圖2 情景1(弱協同，弱防備能力)協同演化

圖3 情景2(強協同，弱防備能力)協同演化

3.1.2“風險常態化”管理模式下的城市干旱動態協同機制

仿真初始狀態為X0=(1,1,1)。在“風險常態化”管理模式下，風險防備系統被加強，因而假設風險防備系統的增長率較高α=1，風險防備系統的內部協調程度較高k1=1，響應系統和恢復系統的增長率較高β=γ=1，系統內部協調程度較高k2=k3=1。跨組織協同度較低環境下θ=0.1的仿真結果如圖4所示，跨組織協同度較低環境下θ=1的仿真結果如圖5所示。

圖4 情景3(弱協同，強防備能力)協同演化

圖5 情景4(強協同，強防備能力)協同演化

3.2 仿真結果分析

3.2.1“危機-應對”管理模式下的動態協同機制

由圖2所示，在弱協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力不足，則城市干旱防備能力水平和響應能力水平隨著時間的推進幾乎不發生變化，城市干旱恢復能力水平在弱協同的作用下僅有緩慢的增長。由圖3所示，在強協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力不足，則城市干旱防備能力水平和響應能力水平隨著時間的推進幾乎不發生變化，城市干旱恢復能力水平在強協同的作用下會有比較快速的增長。在弱協同環境下，城市干旱恢復能力水平在t=1時，增長到1.1的水平，而在強協同環境下，在t=1時，增長到大于1.5的水平。

仿真結果說明：在“危機-應對”管理模式下，由于忽視城市干旱風險防備能力的建設，城市干旱風險防備能力處于較低水平，則即使是增強子系統之間的協同水平，也很難提高城市干旱風險響應能力水平。這是由于城市干旱風險的響應能力依賴于對干旱風險的防備建設，防備不足，則響應不足，對于長歷程、大范圍的干旱尤其如此，甚至造成“應急失靈”。對2010年我國西南五省特大旱災的研究就充分說明這一點，對旱災風險認識不足，政府基層部門能力缺乏和政府間協調困難，造成旱災最終演化成經濟社會危機[15]；但是，無論是弱協同還是強協同條件下，干旱恢復能力都會有增長，協同水平越強，干旱恢復水平越高。這可以解釋為：干旱恢復發生在干旱災害已經結束的情況下，干旱恢復能力比較不依賴于干旱防備能力和響應能力；對于管理組織機構而言，此時氣象、降雨、供水等條件的變化已經解除了干旱危機，形勢趨于穩定，各種信息都比較充分完全，利于管理機構進行災害恢復。但是在干旱防備能力和響應能力均較低的情況下，干旱災害造成的城市損失均較大，干旱恢復水平越高，也意味著付出的干旱恢復成本越高。這正是“危機-應對”管理模式被動性、滯后性所造成的后果。

3.2.2“風險常態化”管理模式下的動態協同機制

“風險常態化”管理模式下，如圖4所示，在弱協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力很強，則城市干旱防備能力水平隨著時間的推移會顯著快速增長，但是響應能力水平和恢復能力水平隨著時間的推進僅有緩慢增長。如圖5所示，在強協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力很強，則城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平隨著時間的推進都比較快速地增長。進一步比較圖4和圖5還可以看出，在弱協同環境下，城市干旱防備能力水平在t=1時，增長到7.8的水平，遠遠高于響應能力和恢復能力在t=1時刻的值1.2和1.4，3個子系統之間的發展很不平衡；而在強協同環境下，在t=1時，僅增長到大于5.8的水平，此時響應能力和恢復能力的值分別為2.6和3.2，3個子系統之間的發展略為平衡。同時，7.8>5.8，說明在弱協同下，由于子系統之間的發展不平衡，防備子系統獲得了發展優勢，后續會一直延續這種發展優勢，更進一步加劇子系統之間的不平衡；而在強協同下，由于在3個子系統之間平衡分配發展資源，使得防備能力水平低于弱協同下的水平值，體現了在城市有限資源約束下子系統之間存在相互制約作用。

仿真結果表明：①在城市干旱風險防備能力水平都很強的情況下，強協同比弱協同會更加有力地推進城市干旱防備能力、響應能力和恢復能力的同時快速增長；②強協同比弱協同會更加促進3個子系統之間的互動，從而促進3個子系統之間的平衡發展，對于城市應對干旱更有效率。③在城市有限資源約束下，3個子系統之間存在相互制約作用，強協同比弱協同在更加平衡子系統之間的發展的同時，會限制具有發展最優勢的防備能力達到弱協同下的水平。城市旱災具有影響范圍廣、持續時間長、在自然環境變化影響下高度不確定性的特點。城市供水保障策略，如開拓應急水源、外流域調水、水權交易等，均需要消耗很高的經濟和社會成本。因此，城市旱災管理還需要隨著旱災發生發展的狀況，及時進行研判，以確定更進一步的城市供水保障策略，過度的防備策略容易造成不必要的成本損失。這些仿真結果體現了政府跨組織協同度促進城市干旱風險管理系統動態演進的機制。

3.2.3兩種管理模式的對比

對比圖2和圖4可以看出，在同樣的弱協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力不足，則防備能力、響應能力隨著時間幾乎沒有增長，恢復能力僅有小幅緩慢增長；但是如果起始時城市干旱風險防備能力很強，即使協同較弱，防備能力、響應能力和恢復能力都會有明顯增長。對比圖3和圖5則可以看出，在強協同環境下，如果起始時城市干旱風險防備能力不足，則防備能力、響應能力隨著時間幾乎沒有增長，僅恢復能力有較大增長；但是如果起始時城市干旱風險防備能力很強，防備能力、響應能力和恢復能力都會有顯著增長。因此，仿真結果表明：無論是在強協同還是弱協同環境下，城市干旱風險防備能力越強，防備能力、響應能力和恢復能力越會有顯著快速增長。

4 案例模擬分析

鄂爾多斯市位于內蒙古自治區西南部，地處黃河上中游的鄂爾多斯高原腹地，下轄7個旗2個城區，人口162.54萬人，其中城鎮人口108.37萬人，城鎮化率為66.7%，人口多集中在市府東勝區、各旗旗府以及工業園區，農牧區人口相對稀少，屬北溫帶半干旱大陸性氣候區，降水量少，蒸發量大，氣候干旱，風大沙多，區域干旱指數(蒸發量與降水量之比)達5.7，造成鄂爾多斯季節性(每年4—6月)與隨機性、連發性與連片性、歷時長與影響廣的干旱災害特點。鄂爾多斯市2002—2011年生長季旱情的評估顯示，重旱主要發生在鄂爾多斯市的西部，受旱區域從西部向東部不斷擴大。2011年，鄂爾多斯大旱給鄂爾多斯市帶來了嚴重的經濟損失。2020年春季，鄂爾多斯市西部發生中旱以上干旱。鄂爾多斯的干旱風險日趨“結構化”[32]。

鄂爾多斯市城鎮化受水資源和煤炭資源的吸引而呈現出明顯的兩極特征：受水資源的制約，鄂爾多斯市境內的大量城鎮分布于北部和東部黃河沿岸，呈現出沿河發展的趨勢；而在南部，依托煤、天然氣資源分布較多的城鎮，呈現出延邊發展的趨勢。鄂爾多斯市生態環境具有明顯的過渡性和波動性特點，對氣候變化及人為擾動的響應極為敏感。隨著西部大開發戰略以及我國能源產業政策的實施，近年來鄂爾多斯市經濟社會呈快速發展態勢，經濟總量快速增長。鄂爾多斯市水資源開發利用現狀存在的主要問題有：①水資源總量不足，水資源短缺、供需矛盾突出；②水資源利用效率不高，與嚴峻的缺水形勢不相適應，尚有節水潛力；③供用水結構不合理，有待調整優化；④局部水污染問題突出，水環境保護亟須加強；⑤水土流失依然嚴重，需進一步改善；⑥水資源高效利用的管理機制尚未形成，不適應現代水資源管理需要。

2009年鄂爾多斯市成立以市長擔任總指揮的突發公共事件應急指揮部，2014年市人民政府印發抗旱應急預案，建立了城市抗旱應急管理系統。通過發放調查問卷，獲得鄂爾多斯市的干旱風險防備能力指數α=0.354 6，響應能力指數β=0.430 9，恢復能力指數γ=0.430 9，跨組織協同度支撐θ=0.410 0。

為了觀察跨組織協同度支撐與子系統內部協調程度對城市干旱風險管理系統動態機制的影響，設計跨組織協同度支撐和3個子系統的內部協調程度分別處于很弱(θ=0.1，ki=0.1,i=1,2,3)、較弱(θ=0.410 0，k1=α，k2=β，k3=γ)、較強(θ=0.8，ki=0.8,i=1,2,3)和很強(θ=1.0，ki=1.0,i=1,2,3)幾種情況進行仿真。仿真初始狀態均設為X0=(1,1,1)。仿真結果表明，跨組織協同度支撐和內部協調程度在很弱和較強情況下的系統動態演進趨勢分別與跨組織協同度支撐和內部協調程度在較弱和很強情況下的趨勢相同。因篇幅所限，這里僅展示了跨組織協同度支撐和內部協調程度處于較弱和很強兩種情況下的仿真結果，如圖6所示。

(a)較弱協同，較低內部協調程度 (b)較弱協同，高內部協調程度

(c)強協同，較低內部協調程度 (d)強協同，高內部協調程度

從圖6(a)可以看出，鄂爾多斯市在當前的跨組織協同度支撐和較低的內部協調程度下，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平都會逐漸增長，但是增長較為緩慢。這是符合對鄂爾多斯城市干旱風險管理水平的發展預期的。鄂爾多斯市雖然已經建立了城市干旱應急預案體系，并且每年組織開展應急預案演練工作，在應急救援隊伍和應急專家隊伍建設方面取得了初步成果，但是應急預案體系還有待增強實用性和可操作性，在應急資金儲備、裝備儲備和技術儲備方面略顯落后，政府相關部門協同仍是工作難點。按照目前的要求，應急管理辦公室需要協調包括氣象、水利、環保、交通、電力、通信、民政、衛生、公安、消防、財政等在內的幾十家單位，在實際工作中凸顯出因人員、資源、體制、機制等造成的能力不足問題。圖6(c)為其他參數不變，將跨組織協同度支撐增強之后的協同演化圖，對比圖6(a)可以看出，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平都逐漸增長，并且增長加快。在圖6(a)中，t=1時，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平分別由1增長到1.55、1.28和1.48，而在圖6(c)中，則分別由1增長到1.8、1.7和2.25。說明，在所有因素不變的條件下，增強跨組織協同度支撐可以有效提高城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平。

進一步地，對比圖6(a)和圖6(b)可以發現，在外部協同度不強的情況下，只增加內部協調程度效果不佳。圖6(a)和圖6(b)的跨組織協同度支撐都較弱，圖6(b)增強內部協調程度以后，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平的增長反而不如內部協調程度較弱下的情況。圖6(a)中，t=1時，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平分別由1增長到1.55、1.28和1.48，而在圖6(b)中，則分別由1增長到1.375、1.15和1.325。這說明了城市干旱風險管理系統的整體性與3個子系統的獨立性之間的辯證關系，3個子系統是相互獨立的，但是不能脫離開彼此獨自運行，三者之間的相互協調對三者的發展具有重要的促進作用。圖6(c)和圖6(d)的對比發現，在外部協同度增強，內部協調程度也增強的情況下，反而引起子系統增長水平的降低。圖6(c)中，t=1時，城市干旱防備能力水平、響應能力水平和恢復能力水平分別由1增長到1.8，1.7和2.25，而在圖6(d)中，則分別由1增長到1.39，1.32和1.69。可見在強外部協同度下，內部協調程度也并不是越大越好。但是，圖6(a)和圖6(c)，圖6(b)和圖6(d)的對比都說明，在內部協調程度不變的情況下，增強跨組織協同度支撐對于3個子系統能力水平的增長具有促進作用。

5 政策建議

全球氣候的系統性變遷與頻繁的人類活動大大增加了城市面臨的干旱風險。我國城市長期面臨著資源型或者水質型缺水問題，中央政府已經高屋建瓴地提出了建設海綿城市、節水型社會等戰略舉措，但是城市應對突發干旱災害的能力仍急需提升，需要運用系統工程思維和方法探索城市干旱災害應對規律和策略。本文借鑒B-Z 反應系統的隱喻，從復雜自組織系統的角度建立了城市干旱風險管理系統的演化模型，并對“危機-應對”和“風險常態化”模式下的城市干旱風險管理系統演化規律進行仿真研究。在此基礎上，對我國城市干旱風險管理工作提出以下政策建議：

a.城市干旱風險管理是一個多部門、跨組織協同工作的系統工程，必須打破組織部門之間的合作壁壘，在跨組織協同度和組織內部協調度之間取得平衡，通過建立信息共享、跨部門協調、跨部門聯動機制增強跨組織協同度，提高對干旱災害的實時反應和應對能力。

b.城市干旱風險管理具有階段性和長歷程的特征，“風險常態化”模式比“危機-應對”模式具有更高效的風險管理效率和效果。通過應急水源儲備、跨流域調水框架協議等措施建立旱災前的防備管理系統，類似于充分的戰前準備，平戰結合，可以大大提高戰時響應能力和戰后恢復能力，能夠大幅度減輕災害影響。

c.城市干旱風險管理樞紐是信息交匯、形勢研判、資源調配、應急決策、跨組織協調的靈魂組織，要重視發揮城市干旱風險管理樞紐的領導地位和作用，對抗旱風險管理的各個子系統進行流程監控、任務評估、事件記錄和經驗總結，建立抗旱風險管理知識發現、知識儲備、知識管理、知識復用的工作機制，在不斷的風險管理實踐中優化抗旱應急預案體系，提高風險管理中樞機構的組織管理水平和工作效率。

d.城市旱災具有影響范圍廣、持續時間長、在自然環境變化影響下高度不確定性的特點。城市供水保障策略，如開拓應急水源、外流域調水、水權交易等，均需要消耗很高的經濟和社會成本。因此，城市旱災管理還需要隨著旱災發生發展的狀況，及時進行研判，以確定更進一步的城市供水保障策略，過度的防備策略容易造成不必要的成本損失。這些仿真結果體現了政府跨組織協同度促進城市干旱風險管理系統動態演進的機制。