跨流域调水工程突发事件演化机理及动态协同管理机制研究:以南水北调中线工程为例

Water shortages and uneven distribution on spatial and temporal are the important factors that hinder the region's economic and social development, inter-basin water transfer project is one of the effective ways to alleviate the problem. However, due to the characteristic of Inter-basin Water Transfer Project: long distance, a lot of management, complex geological and weather conditions, there may be encounter many unexpected events during operation, such as water pollution, thus affects the project normal operation. The project intends to study inter-basin water transfer project, from engineering internal and external, detailed analysis of all types of emergencies that may be encountered in the project operation, grade events according to the possible impact, consequences and frequency;by using system dynamics and the domino effect, analysis the occurrence conditions, development direction, diffusion path of the main emergency, coupling conditions, coupling path and evolution mode among emergencies; and learn from the life-cycle theory, divided the consolidated evolution into four stages of inter-basin water transfer project emergencies; according to development stage, from the organization and coordination, information coordination, resource coordination and decision-making synergies in four areas to build a dynamic collaborative emergency management mechanism through the synergistic theory and multi-agent knowledge; finally, the project develops a case study on the Middle Route of South-to-North Water Transfer Project. The study aims to reveal the evolution pattern of Inter-basin Water Transfer Project emergencies, design mechanism according to the laws, provide a theoretical basis and decision-making references for the effective water supply realization of project.

水资源短缺和时空分布不均是阻碍地区经济社会发展的重要因素，跨流域调水工程是缓解该问题的有效途径之一。然而，由于跨流域调水工程输水距离长、管理主体多、沿线地质和天气条件复杂，工程运行中可能会遇到许多突发事件，如水污染，从而影响工程的正常运行。项目以跨流域调水工程为研究对象，从工程内部和外部，详细分析工程运行中可能遇到的突发事件，根据产生的影响、后果、发生频率对事件分级；运用系统动力学和多米诺效应分析主要事件的发生条件、发展方向、扩散路径及事件间的耦合条件、耦合路径和演化模式，借鉴生命周期理论，将突发事件综合演化过程分为四个阶段；根据事态的发展阶段，运用协同论和多Agent知识从组织协同、信息协同、资源协同和决策协同四个方面构建动态协同应急管理机制，最后以南水北调中线工程为例进行仿真应用。本项目旨在揭示跨流域调水工程突发事件演化规律，根据规律设计机制，为实现工程有效供水提供理论依据和决策参考。

调水工程的建设是解决水资源时空分配不均问题的有效途径，然而由于输水距离长、管理主体多、沿线地质和天气条件复杂，工程建设或运行中可能会遇到突发事件，从而影响工程的正常运行。因此，迫切需要分析可能遇到的突发事件及具体诱因，分析事件间的耦合、演化模式，并根据事态的发展构建动态协同应急管理机制，进而提高工程的供水效率。. 围绕调水工程突发事件应急管理问题，本项目从以下几个方面展开了研究：（1）将跨流域调水工程突发事件分为工程内部和工程外部突发事件。引起某些事件的共同诱因，主要有工程自身特点、工程运营管理、技术、工程沿线自然和社会环境条件因素。（2）构建了南水北调工程干渠突发水污染事件模糊事故树模型，模糊事故树计算结果显示事件发生概率为0.0205%，水质瞬时恶化、超标，人为投毒，恐怖袭击基本事件对突发水污染事故的影响最大，其次是船舶交通事故、地质灾害，第三是公路交通事故。（3）分析了调水工程突发事件应急管理中各主体的作用及博弈关系，指出在灾民、政府、非政府组织间存在双重委代理关系，并计算出政府与非政府组织间委托代理关系下的最优激励水平与努力水平。结果表明必须增加政府激励强度，加大第三方的监督力度，同时将应急管理工作成效纳入政府官员考核体系，选择成本系数小的非政府组织作为政府的委托对象。运用演化博弈理论建立中线应急管理主体合作模型，理论及数值分析结果显示：水利部只有通过加强对地方政府应急行为的监督力度，采取行政、经济等措施增加工程沿线地方政府的应急合作意愿，才能有效实现中线突发事件应急管理效率的提高。（4）构建了涵盖时间维和空间维的动态协同应急管理机制，并以信息协同为例，对所构建机制进行仿真应用，仿真实验结果显示所提机制在有限时间范围内，比传统机制的信息协同传输效率高，信息协同传送范围广。