摘要：太湖流域是我国社会经济高度发展和人口高度集聚的区域，其饮用水安全的脆弱性和不确定性受到政府和社会各界高度关注。太湖饮用水安全既是太湖流域整体性水环境治理的重要组成部分，又是水环境治理水平的表征。太湖流域饮用水安全治理是具有复杂整体性特征的复杂系统管理问题，理论上需要以复杂系统管理范式为基础，采用多学科融合的综合集成方法体系深度揭示饮用水安全情景生成与演化的内在规律。本文基于复杂系统管理思维原则，以太湖流域饮用水安全现实问题为导向，诠释了太湖饮用水安全治理的复杂系统管理范式转移的基本原理，提出了太湖饮用水安全管理的五类基础性问题；其次，以太湖流域饮用水安全的情景和情景演化为本体，构建并依据大数据驱动的饮用水安全情景分析瀑布模型，对太湖流域饮用水安全风险的源头管控、突发风险应急以及饮用水本质安全等进行了全情景分析并提供了对策建议。本文基于复杂系统管理理论形成的饮用水安全管理范式，为太湖流域整体性水环境治理提供了理论和工具支撑。关键词：复杂系统管理 大数据 太湖流域 饮用水安全 情景耕耘一、引言饮用水安全是指饮用水水质合格、水量有保障、具备安全管理及应急供水能力（朱党生等，2010），关系到人们的健康、生命安全和社会稳定。作为全国人口密度最高、社会经济高度发达的区域，太湖流域的饮用水安全一直是流域各级政府时刻关注的重大工作。经过多年的治污与科学治太（湖），太湖饮用水的水质总体上保持稳定、水量充足①。同时，随着经济社会不断发展，城市规模不断扩大、用水规模迅速扩张、自然生态系统节律性以及饮用水源地环境复杂性等，入侵饮用水水源地的污染物呈现多样化、高浓度等特征，太湖流域各类供水危机对人民群众的健康等根本利益形成了较高风险。如2007年无锡蓝藻爆发引发的无锡市饮用水危机（谢平，2008；秦伯强，2009，2020）、2012年江苏镇江苯酚污染造成饮用水危机（莫杨等，2019）、太浦河自2014年以来发生过的多次锑浓度异常事件对饮用水源地供水安全造成影响（林荷娟等，2021）。 本研究团队依据江苏省生态环境厅网站、水利部太湖流域管理局网站以及江苏省生态环境监控中心相关数据发现，自2020年7 月到2020年10月期间的饮用水水源地水质在线监测中，太湖部分饮用水水源地的总磷、高锰酸盐、溶解氧等若干监测指标超出《地表水环境质量标准（GB3838- 2002）》Ⅲ类标准限值，其中有部分指标超过Ⅲ类水标准限值50天以上。可以说，太湖饮用水安全的局部性、突发性、脆弱性和不确定性态势依旧严峻，太湖饮用水安全正在涌现出多层次、多类型的新问题与新挑战。一是，随着社会经济发展，太湖流域的污染物排放总量在增加，即使治污力度加大，但是入河和入湖污染负荷并没有减少。二是，流域城市规模不断扩大、流域人口数量及饮用水用水量增长迅速。三是，广大居民生活水平不断提高，对饮用水数量，特别是质量提出了更高的要求。四是，与饮用水安全密切相关的极端天气和社会生活中的复杂突发事件发生的风险都有增长趋势。当前，太湖流域饮用水安全的治理思路与主要方法是：（1）强化饮用水水源中污染物含量的监测与检测；* 本项研究得到国家自然科学基金委“大数据驱动的管理与决策研究”重大研究计划重点支持项目（No.92046022）、国家自然科学基金项目（No.72101055、No.71872061）、江苏省社会科学基金一般项目（No.19EYB 020）、中国博士后基金面上项目（No.2021M 690607）的资助。郭悦、曾恩钰为本文通讯作者。基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究*陈永泰 郭 悦 曾恩钰 陈 高 李鹏飞 朱建波基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -226DOI:10.19744/j.cnki.11-1235/f.2022.0035《管理世界》2022年第3 期（2）加速饮用水水源中污染物的去除和降解等硬技术研发与示范；（3）对饮用水水源地加强保护与监管；（4）制定相关法规，对饮用水安全造成危害的事件加大调查与处置力度。上述思路与方法体现了基于“底线思维”和常态环境下的饮用水安全管理思想，虽然能够满足平稳情况下的饮用水安全基本要求，但是，由于社会经济发展与自然环境变化出现的重大变革与深度不确定性越来越加剧与频繁，导致饮用水安全的不确定性以及应对突发事件的难度都增加了。太湖流域饮用水安全“病症在水里，病根在岸上”（秦伯强，2020），流域自然变化和人类活动产生的各种污染物，最终都可能以各种方式进入太湖，从而影响太湖的饮用水安全。太湖饮用水安全体现了该流域快速工业化、城镇化过程中伴生的水资源支撑力疲软、水资源短缺、水生态损害、水污染起因相互交织、纠缠的复杂整体性，对其治理是摆在我们面前的一类具有复杂整体性特征的复杂系统管理问题。本文的主要贡献有3 个方面：一是在复杂系统管理思维原则指导下（盛昭瀚、于景元，2021），探索了太湖饮用水安全治理复杂系统思维范式转移，并系统分析饮用水安全复杂机理和多尺度演变规律；二是基于复杂系统管理的基本思维原则，提出了太湖饮用水安全管理的五类基础性问题；三是构建并依据饮用水安全情景分析瀑布模型，对太湖流域饮用水安全风险的源头管控、突发风险应急及饮用水本质安全等进行情景耕耘与全情景分析，为太湖饮用水安全管理提供了对策建议。二、太湖饮用水安全治理复杂系统思维范式转移太湖饮用水安全治理思维范式主要是指人们对这一重大问题的本质认识，是对太湖饮用水安全的直观感知在理性思维层面上形成了怎样的新认知，如太湖饮用水安全问题的本质属性是什么、如何更科学地做到太湖饮用水安全治理的认识与实践的统一、如何使饮用水安全治理能够在新的认识论指导下更加有效和可持续，特别是根据当前太湖饮用水安全治理现状，需要我们在思维原则上做出什么样的新的重要变革，这些就是所谓的太湖饮用水安全治理思维范式转移。从太湖饮用水环境、饮用水问题形成的要素、成因机理、演化过程等出发，以下一些新的具有变革性的思维认知体现了太湖饮用水安全治理思维范式转移的深刻内涵，这不仅符合当前太湖饮用水安全治理现实情况，而且对我们今后开展更高质量的太湖饮用水治理工作有着重要的指导意义。（1）表象上，饮用水中“污染物”出现在湖泊水体中，其实它是全流域社会经济系统的一类“负面”综合产出经过特定的供应链与物流网络输送到湖泊水体中的结果，有着复杂的自然、生态、社会、经济与人文内涵，因此，饮用水安全治理除了要考虑到传统的水量、水质、生物、化学、气象等要素与机理外，还与水体“污染物”的制造商、供应商、物流网络、水资源交易、价值转换与最终的水体治理对策等有着密切的逻辑关联。（2）总体而言，饮用水被污染既是“生态病”，更是“社会病”，除了需要配置行政公权力和法治权威外，还需要有符合市场机制与供应链管理规律的要素市场化配置模式，如饮用水治理社会学、经济学原理与补偿核算机制、水资源确权、有效流动与交易等，即要从太湖饮用水安全的“生态型”治理转化为生态型、社会型、经济型、法治型综合治理，要在治理体系中注入市场、共生、互信、赋值、交易及联盟等现代治理思维、治理体系与治理能力。（3）太湖饮用水安全治理问题的复杂整体性属性是范式转移中的一个核心问题，它是在新的思维范式下对研究对象进一步怎么看和看到什么的科学回答。现实中，太湖饮用水安全治理主要是针对太湖流域社会—生态共生复杂巨系统中存在的治理深层次顽疾而言的。显然，这类顽疾如果能够采用还原论方法进行分解成为可逐一解决的各个子问题，那顽疾也就不“顽”了，因此，这类顽疾必然是复杂而又是还原论不可逆的一类问题，我们称这类问题为复杂整体性问题。（4）复杂整体性问题采用一般系统论思维即使有效，也往往只能是部分有效或者绩效不强，因此，要用基于复杂系统范式转移的变革性认识论与方法论融通，把控和破解饮用水安全治理顽疾。例如，饮用水安全治理顽疾涉及到固、液、气形态的异质性；顽疾关联要素同时涉及到自然性、社会性、经济性与人文性；顽疾的形成涉及到难以认知的潜性关联和大尺度演化规律并且最终是所有这些方面的综合，这就决定了对待饮用水安- -227全治理顽疾不能通过有限次分解而最终得以解决，而只能面对包含顽疾所有要素与各类动力学机理的复杂整体性情景采取综合集成方法才能获得治理方案。（5）太湖饮用水安全治理不仅是“治湖”，更是“治人”；不仅要看物理型“排污管”，更要看污染物的社会经济“供应链”。饮用水安全治理本质上是人的行为、价值、偏好、利益观与社会发展模式的综合性变革与重构，因此，治理策略既有物理层次的湖泊水体保护与改善工程，更有社会层次的治理主体理念变革、治理主体自身行为变革与饮用水水环境重构，因此不能仅仅以行政性、工程性、技术性思维来改善湖泊饮用水水体生化指标为手段，更应以饮用水安全“湖泊病”背后深层次生态性、社会性、经济性共生的全景式情景为本体，形成关于饮用水安全深层次全情景治理新的认识论和方法论的一体化。不难看出，依据复杂系统科学学理，太湖饮用水安全治理思维范式转移的本质是将太湖饮用水安全治理的认识论、方法论与实践论整体性地纳入到复杂系统思维轨道与知识架构，这对于提高治理效果与持续性具有重要的根本性意义。明确了复杂整体性是太湖饮用水安全治理的思维原则，就确立了这一研究范畴的本质认知；另外，思维原则要求认识论与方法论的一致性。关于复杂整体性问题，以钱学森先生为代表的我国系统科学家们经过数十年探索，已经初步确立了相应的综合集成方法论原则与方法体系（钱学森等，1990；钱学森，1991），这也使我们有充足的依据应用这一原则，并进一步对饮用水安全治理活动设计相应的技术路线。三、基于复杂系统管理的太湖饮用水安全治理基本问题盛昭瀚和于景元（2021）指出，“复杂系统管理”是基于复杂系统思维范式，通过复杂系统与管理科学融合而形成的管理学新领域；在实践上，它主要是在解决重大现实复杂问题的需求导向下，对复杂社会经济工程系统中一类复杂整体性问题的管理活动和过程，体现了研究问题的物理复杂性、系统复杂性与管理复杂性的完整性与融通性，具有重要的现实意义与鲜明的中国特色。复杂系统管理的思维原则告诉我们，不论复杂系统管理研究的问题表现出怎样的具体形态，问题的本质属性都被规定为复杂整体性，因此，在实践层次上，研究复杂系统管理问题应该首先和主要研究它们的复杂整体性并从这一内核揭示问题的基本规律与特殊语境。基于复杂系统管理的思维原则，太湖饮用水安全治理基本问题可以概括为以下5 个方面。（一）基于复杂系统管理的太湖饮用水安全治理如何理解“基于复杂系统管理的太湖饮用水安全治理”是本文的重点，其基本学理是：太湖流域饮用水安全治理既是一个人造复杂系统的造物活动，又是一项复杂系统工程，应该遵循复杂系统管理基本思想、原理，做到理论思维与实践思维的统一，重点如下：（1）太湖流域饮用水安全治理是在饮用水安全问题属性及各类主体行为与钱学森系统科学思想和综合集成方法论的融汇点上，形成关于太湖饮用水安全治理的基本认知、揭示饮用水安全复杂整体性问题的属性内涵；（2）治理的核心目的是对现有饮用水安全治理增加新动能，首先要在分析太湖饮用水安全问题与水环境社会型生态复杂性基础上，研究饮用水安全治理的新的功能需求、实现治理体系重构和优化、提升驾驭饮用水安全治理复杂性的韧性与鲁棒性；（3）饮用水安全治理自身同时也构建了一个新的人造物复杂系统，该系统自然有其系统要素、关联与结构，最重要的是如何使新系统涌现出新的管理动能。（二）太湖饮用水安全治理复杂性分析与范式太湖饮用水安全治理过程中充满了各类复杂性，它们是饮用水安全问题本质属性的表征，因此，需要我们对问题依据“物理复杂性—系统复杂性—管理复杂性”路径有序开展融通、连贯的分析、设计并提出解决方案，只有这样，才能在理论思维与实践思维、虚体治理与实体治理的融合上实现复杂系统管理基本范式。重要的是，在思维范式上，整体性解决太湖饮用水安全治理问题不能完全通过还原论方法完成，这就需要我们在充分发挥还原论方法的作用基础上，对太湖饮用水安全治理问题和解决问题的过程进行适度降解后再整体性复原。基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -228《管理世界》2022年第3 期例如，在治理前期，主体可依据治理工程虚体“可变性”原理（Sheng，2018），分别分析与分解太湖饮用水气候节律性规律（时间层次性）、地域异质性规律（空间层次性）和社会经济性规律（发展演化性）等复杂性特征，再在饮用水“质、量、时、空”多维度的融合上，探寻饮用水资源的物质整体特征，总结太湖饮用水安全的类型、特征、成因及其危害，通过饮用水安全复杂整体性情景建模技术，为可能发生的饮用水安全各类风险问题进行情景整全化，构建多尺度太湖饮用水安全的类型、程度、等级的安全判别体系，为饮用水安全治理决策与应急管理提供支撑。（三）太湖饮用水广义安全目标设计本文一开始我们指出，太湖饮用水安全既是太湖流域整体性水环境治理的一个组成部分，又是水环境治理水平的表征。因此，对太湖饮用水安全治理的目标设计不能脱离太湖水环境治理的整体目标与现实状况，而要与整体目标与现状匹配和同步。在全局上，我们提出的“太湖流域人与水（或者湖泊）生命共同体”是太湖治理的战略性愿景，或者说是太湖流域整体性水环境治理的终极目标。显然，以当前的太湖治理现状为起点到终极目标的实现要经过一个长期的持续过程，而伴随着这一过程，太湖饮用水安全治理必然也会形成多个各具特征的有序阶段，每个阶段又会有本阶段相应的任务与目标。所以，太湖饮用水安全治理目标这一议题应该在特定的时空阶段与话语语境下细化才能恰当、明晰与可执行。根据这一基本认知，明确“当下”太湖饮用水安全治理目标更有现实意义。具体的说，首先，太湖饮用水安全治理在直接意义上可表述为控制和降低水体污染物的总量或者浓度（如生化指标），所不同的是，不同阶段提出的控制和降低标准有所不同。我们不妨称这一“控制和降低太湖水体污染物的总量或者浓度”为太湖饮用水安全治理最直接、基本、显性的目标，虽然这样的目标表述有可能会导致治理主体产生短期行为、急功近利、运动式治理等行为异化现象，但它仍然是太湖饮用水安全治理最为现实、常态和可操作的“抓手”。进一步，如果我们从太湖治理的复杂整体性、大尺度演化、与区域社会经济紧密关联性等深层次特征考虑，就会发现这一目标难以深度揭示太湖饮用水安全治理的动力学原理、流域污染物供应链运行机理以及多尺度演化机理等更深刻的规律。因此，在上述最直接目标的基础上，还应该在复杂系统管理思维引导下，提出体现太湖治理不同阶段的治理目标以及不同目标之间的界面接口，形成太湖饮用水安全治理多阶段目标动态规划。那什么是太湖饮用水安全治理的“当下”阶段更深层次的目标呢？这就要以“当下”的太湖水环境复杂整体性主要特征为导向进行设计和规划。从总体上讲，当下太湖在水环境—区域社会经济复合系统中处于长期超负荷状态，环境容量已经接近极限而且稳健性、韧性都近乎底线水平。这就是我们长期观测到的太湖水环境质量脆弱性、反复性、不稳定、不均衡等顽症一直存在的根本原因。因此，在治理理念上，对于这类高度敏感、脆弱、超负荷的水环境，需要水安全治理在上述常态性目标基础上增强全情景分析，特别是分析极端情景下的水安全韧性与鲁棒性，力争在深层次机理上将太湖“治污”转化为“治水”。当然，这一观点并不是否定太湖饮用水安全治理的常态性目标，而是认为不宜仅仅以一种简单的控制和降低太湖水体污染物的总量或者浓度为太湖饮用水安全治理目标。提出上述新的目标主要体现了对太湖水环境治理复杂整体性认知，是一种广义水安全的新理念。这里的“广义”性具有多层次新的内涵：第一层次为水环境对区域社会经济系统发展的支撑与保障的安全，包括这类支撑与保障作用的稳健性与可持续性；第二层次为保持水环境系统自身的自组织、自发育与保持良性生态演化的内源性动力；第三层次为水环境能够通过治理主体设计的治理机制实现水体的保护与修复的正向响应，所以，太湖广义水安全目标是一种综合体现太湖水环境自组织、自发展与他组织可诱导、可调控的整体性安全，它已经远远超越传统水体生化指标的狭义安全内涵。不难理解，要实现太湖饮用水安全治理广义安全目标，只有在复杂系统管理思维引领下通过治理变革，在发挥和完善现有的公权力、法治力与工程力等治理功能作用下，建立水环境补偿核算机制等经济制度，补齐市- -229场机制与价值规律的治理短板，这些都应该是“当下”太湖饮用水安全治理的更深层次和更高质量的目标。（四）太湖饮用水的本质安全治理太湖饮用水安全治理目标中“安全”的另一个新内涵是所谓的本质安全。这主要是由于复杂巨系统的整体性引起的安全问题。按照复杂系统范式，太湖饮用水安全治理目标是一种系统复杂整体性情景表征，是太湖饮用水安全治理活动在系统整体层面上形成的宏观现象、现象的演化以及形成该现象的可能路径，是人的太湖饮用水安全治理活动与过程在某种安全状态空间中所有活动细节信息的综合映像。这样，太湖饮用水安全就要在整体性治理层面上综合考虑所有与安全属性有关的人、物、技术、环境、制度等诸要素是否始终处于安全受控状态，进而逐步趋近本质型、恒久型安全目标。本质安全概念努力致力于在系统整体层面和深度机理层面上思考安全问题，如对安全隐患进行全景式、全过程监管、追踪与改进并透过繁杂的表面与局部现象，把握影响安全目标实现的核心要素与机理。“本质安全”的内核就是全系统情景安全的韧性与鲁棒性，是一种对饮用水全情境安全绩效的评价。例如，从局部看，某项水治理工程对提高工程周边水安全水平是有效的，但在更大系统范围上，该工程改变了系统的局部结构，可能使得整个系统在更大空间尺度下产生了对某些外界扰动的“脆弱性”，而这种脆弱性往往又是隐性和潜在的。这样，一个水安全工程建设在得到局部性的安全“增量”的同时，却“不经意”埋下了一个可能的安全隐患，而当系统遭遇到一个触动这一脆弱性的“诱因”时，很可能会出现敏感的“蝴蝶效应”，再经过一系列不确定的多重状态传递现象，最终形成为复杂性安全风险。所以，本质安全需要我们从全局、本质和复杂整体性上看待和处理饮用水安全问题，特别是上游潜在关联区域的物理结构、功能结构的任何变化都有可能改变水源地的全情景安全性状，因此，全情景思考这些关联区域的系统结构的改变将对水源地的安全有着什么样的本质影响是十分重要的。（五）太湖饮用水安全分析的复杂整体性情景建模技术情景概念在太湖饮用水安全分析方法中有着重要作用，因为情景在整体性上是饮用水安全的复杂整体性表征，情景集中体现了饮用水安全的形态、形成、演化、多尺度、涌现和自组织属性；另外，一个现实的饮用水安全情景就是一个特定语境条件下的水安全场景。这样，任何太湖饮用水安全情景不仅是复杂的，更是独有的，因此在整体上也是“稀缺”的。我们只能在少量宝贵的饮用水安全情景样本或线索基础上，以计算机系统为“土壤”，把少量饮用水安全现实情景概念与线索当作“种子”进行播种、培育，让其生长，最终得到各种不同情景“果实”，再从这些“果实”形成的动态演化过程以及从这些“果实”的类型、特点中分析和预测饮用水安全客观规律及其治理成效。我们称这一类关于饮用水安全情景生成的计算机模拟方法为饮用水安全研究中的情景耕耘方法，它的核心内涵是一类关于复杂整体性的建模技术。饮用水安全情景耕耘方法在某种意义上可以把过去和现在的饮用水安全情景“搬到”计算机系统中，以计算机为现实饮用水安全情景的“替身”，进行可控、可重复播种与再现，并通过生长出来的结果告诉我们饮用水安全已经发生过哪些和正在发生什么样的情景的“昨天”与“今天”，还可以在计算机上构建非现实、虚拟的饮用水安全情景可能的“明天”，为我们展现太湖饮用水安全的未来情景。在这一技术中，关于饮用水安全的极端未来情景，如社会突发事件或者自然环境状况等极端情景的预测与推演尤其重要，因为极端情景对于我们应对饮用水安全风险与本质安全都具有“底线思维”的重要意义。四、基于复杂系统管理的饮用水安全情景分析技术路径饮用水水源地水体情景最集中承载着饮用水安全的核心信息，对饮用水安全的分析将通过分析水源地水体复杂整体性情景来进行。目前太湖流域已建设了大量的水质、水文监测站、排放口在线监测系统等，已采集了大量的太湖水生态环境和污染源基础数据，但对饮用水安全大数据的实际使用尚主要停留在一般概念设计层面，缺乏对多源水检测数据的融合分析与价值挖掘，也未形成大数据驱动的饮用水安全治理的决策支持。由于数据驱动已经成为水质预测等水环境管理的一种有效的方式（Deng et al.，2021），本部分根据大数据与情基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -230《管理世界》2022年第3 期景学理的同一性，拟采用大数据驱动的情景建模技术实现基于复杂系统管理的饮用水安全情景分析。大数据驱动的饮用水安全治理情景建模技术的基本思想是以水源地核心情景动力学机理为基础，通过多符号系统（实验、理论、计算机与数据科学）挖掘数据自身的情景信息以及信息之间的关联关系，逐次沿着“数据→大数据化→核情景碎片→核情景→情景→情景流”的有序整全性变换与迭代，重构现实水源地水体情景的虚拟平行镜像，并在这一过程中，通过大数据特征与情景特征分析，挖掘大数据驱动的情景模型化价值。大数据驱动下的水情景建模的实现路径可用如图1 所示的瀑布模型表述。该模型将大数据驱动的饮用水安全情景建模的各个活动按照自上而下、相互衔接的固定顺序集成起来，每个活动的输出是下一个活动的输入，并且每个活动又能够形成反馈循环。整体上，该模型从问题出发，每个阶段都基于“问题”自上而下的逐层次展开，形如瀑布流水，故称之为瀑布模型。具体的：（1）问题分析。问题分析是从典型问题出发，通过对典型问题的物理复杂性、系统复杂性以及管理复杂性的有序性分析，归纳、抽象出问题所涉及的边界、要素、关联、行为、结构和功能等。本研究对饮用水安全现实存在的问题进行概化和描述，主要是识别饮用水安全情景的形态、边界、事件等等，如对饮用水水源地、污染来源、污染规模、污染时空特征等的归纳与抽象，明确饮用水安全的层次、主体、组织关联关系等；进一步的，分析典型问题的数据状态以及数据的适用性等等。（2）数据获取。本阶段是把表征太湖饮用水特征的各类数据的本源、像素、特征等进行采集、汇总，同时由于数据量很大，一般还需要建立一定的数据管理模型进行管理，这样就形成了太湖饮用水问题的数据采集与管理。在本研究中，主要有水源地水质监测数据、国、省监测点监测数据、太湖流域水质浮标站数据、人口密度数据、气象（降雨、温度、风速、风向）、太湖流域空间数据以及企业的特征时序与空间数据等。（3）大数据化。由于数据限于最初的测量、采集、记录的目的，而并非完全为了情景建模的需要，因此，就情景建模而言，数据质量将存在各式各样的问题，如数据缺失、标准不一、语义差别、尺度不一等，需要运用特征工程的方法清洗、筛选、去杂质等以提高数据关于情景信息的“成色”，这样处理过的数据将提高他们的分析价值。另外，在后续的情景建模过程中，还有不断新增加的数据需要经过检验以决定是否作为建模用的新数据，所有这些过程都是将收集的复杂数据进行甄别筛选的过程，称之为大数据化。在本文中，对连续时/ 空轴的同质数据、同一时/ 空点的异构数据、混杂数据等采用上下文语境，即问题的边界，来组织、过滤和呈现具有相关性的数据集/数据流，进一步的，对数据本体，如水体监测数据、企业与人口数据、区域空间数据、水系数据、高程数据等复杂数据，采用特征工程方法将其转化成更好的表达问题本质的特征数据，使得将这些特征运用到预测、分析等模型中更能提高对不可见数据的模型预测与分析精度。通过以上过程最终形成太湖饮用水安全大数据。（4）核情景提炼。基于情景复杂性降维原理，核情景提炼的主要思想是从“无穷类”情景要素集中提取出有限多个最能体现和保留情景本质属性、整体结构、时空分布与演化规律的要素及相互关联作为情景模型的最基本框架。这类情景要素成为情景建模过程中的情景核心要素，简称为核情景。核情景的重要意义是由“核”来确定一类具有相同动力学机理与本质属性的核心情景类。核情景的提取原则主要有两点：一是用尽量少的要素维度“张成”尽量大的情景空间使情景模型整全化；二是由核情景要素构成的情景模型与现实情景的平行镜像在整体结构、特征、演化规律方面不发生本质上的差别，即在这些方面两者之间是“不变”的。本研究依据典型问题分析，确定了太湖饮用水安全源头风险识别、污染物在河流中的演变路径与预测以及污染物在太湖水体中的动态演化情景融合形成的整体情景链作为饮用水安全的核情景。（5）全情景融合与集成。在全情景融合与集成中，重点考虑全情景要素提取、全情景界面与接口转化以及全情景变换与迭代。对情景特征、数据等采用机器学习算法和模型进行融合集成后建立复杂整体性情景逻辑模型，然后运用计算机语言实现全情景分析系统。全情景分析系统主要有情景分析控制系统、人机交互控制系统、情景可视化系统以及结构展示系统。本研究在核情景的基础上，通过数据集成、空间集成、时间融合、模型集成以及算法集成等技术与手段，将太湖饮用水大数据进行算法与模型集成，并将污染物在空间上的迁移以及太湖的入流、出流、降雨、风场等进行时间与空间集成，构建具有整体性情景分析功能的饮用水安全情景- -231分析系统。（6）全情景分析。全情景分析本质上是在“情景空间”定义下的计算机情景重构与预测技术（Sheng，2018），它以“一个”或“一些”情景的基本动力学为基础，通过预定义与假设，对“一类”具有相同本质和动力学机理的饮用水安全及治理行为进行“现实性嵌入”，即把某种实际独特性通过语境“嵌入”到某一类情景空间中，以一般性与独特性的融合来表征饮用水安全情景。特别需要指出的是，在全情景分析过程中，由于初始情景的设计不同，分析的结果会对应多束未来情景，即使相同的初始情景，也会演化出不同的情景结果，但是每一束情景分析的结果都是饮用水安全情景可能的演化图1 基于复杂系统管理的饮用水安全情景建模瀑布模型基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -232《管理世界》2022年第3 期结果。这是因为，即使是现实的饮用水安全系统，由于各类情景特征所导致的在不同层面上的涌现现象都可能存在着多种路径、多种结果。这一方面体现了个别情景主体的异质性特征对饮用水安全系统整体情景的影响，另一方面也体现了饮用水安全系统情景演化的多样性和动态性。因此，需要尊重情景分析的一束演化情景、一束演化轨迹和一束演化结果中的每一个。因为每一个演化的情景、轨迹、切片以及结果都是饮用水安全系统的一个“可能”，也可能是由于某些人为干预的“下一个”结果。正是通过全情景分析得到情景，才能提供关于饮用水安全管理的对策建议，因此不能轻易地否定它们，否定它们就是否定了世界的多样性、动态性以及不确定性。（7）管理建议。在全情景分析过程中，通过归纳、总结以及对饮用水安全问题与情景分析结果的比对，得到情景分析的结论、管理建议和问题的解决方案。综上所述，根据复杂系统管理基本范式，通过对饮用水安全问题的物理复杂性（饮用水水源地区域的社会、经济、地理、气象、水生态复合系统物理结构、污染物入湖量与种类等）、相应物理复杂性的系统复杂性抽象（系统要素、关联属性、输入\ 输出、传导路径、扩散规律、演化机理等）以及用管理话语体系表述的管理复杂性（水源地水质状态的管控管理原理、管控手段与绩效分析、基础性的水源地饮用水安全演化情景建模与推演技术等）的复杂整体性情景建模（情景耕耘）技术，实现了对饮用水安全情景分析的知识获取。五、太湖饮用水典型安全情景问题分析总体上，太湖饮用水安全环境状况可以分为两大类，一类是环境状况变化比较平稳，波动性不大，另一类如企业生产事故造成足量污染物排入水体或者暴雨造成流域水量猛增等，都有可能改变水安全稳定的动力学机理，使饮用水安全性失稳，发生饮用水安全风险。参考盛昭瀚等（2009），这一点可用图2 表示。饮用水安全情景建模前期需要依此对拟建模型类型进行确认。（一）饮用水安全情景模型构建本部分根据上述瀑布模型，利用大数据与机理协同驱动，将太湖流域各类物联网监测数据与湖水动力学模型实现耦合，构建饮用水安全情景模型。1 . 多源数据融合的饮用水风险模型太湖饮用水安全风险数据主要来自两个部分。一是2019年的LandScan 人口网格数据，其空间分辨率大约为1 km× 1 km；另一类是包括无锡和常州市的2019年度的企业数据，包括1338家重点污染源企业的空间位置和年度污染物排放总量。建模过程中利用太湖流域水系分布数据与高程数据对水系空间流向进行判断。为了有效融合饮用水数据的时空尺度异构性，本研究将整个太湖流域以1 km× 1 km为单元范围划分为36900 个网格。网格（x ，y）处的风险R x ，y 的计算如式（1）所示：（1）其中，p x ，y 和fx ，y 分别为网格（x ，y）处人口数量和企业的排放量归一化后的值，α p 和α f 分别为人口和企业对地表水水质的污染衰减系数，D x ，y 为每个网格与最近主要水系的欧氏距离，max（D p（x ，y））和max（D f（x ，y））分别为来自人口的污染和企业污染进入水系前在地表上扩散所能达到的最大距离。为了识别风险在空间上的集聚并确定更大范围的风险区域，本研究采用Silverman（1986）的核密度分析方法计算点区域（x ，y）的核密度，最后通过风险分级确定不同区域的温度因素降雨因素风场因素流场因素边界条件环境系统社会经济系统饮用水安全性水系统空间因素水生态因素水量因素水质因素水源地因素点源因素面源因素人口因素经济因素饮用水安全阈值初始情景饮用水安全（水质、水量、应急）饮用水安全失稳（水质、水量、应急）突发事件图2 太湖饮用水典型安全问题注：参考盛昭瀚等（2009）。 饮用水是否安全取决于影响安全的多重因素及其非线性等复杂的协同作用。当一类初始情景产生后，饮用水水体中的某类污染物质可能会突破安全阈值并最终演化为饮用水安全失稳事件。Rx , y= px , y× αp+ fx , y× αfìíîαp= - Dx , ym a x ( Dp( x , y )) + 1αf= - Dx , ym a x ( Df ( x , y )) + 1- -233风险等级。图3 所示是多源时空数据融合后识别的太湖流域（无锡、常州）饮用水安全风险初始情景。2 . 数据驱动的河流水质情景预测模型水质预测对于突发风险预警有着重要的意义，利于管理者制定相应应急措施。太湖流域中配置的自动化设备采集的水情景数据十分庞大，而水质数据通常以多元时间序列的数据形式存在，某一时刻的数据与前期数据具有很强的相关性，基于深度学习的长短期记忆神经网络（Long Short-Term Memory ，LSTM）算法（Hochreiter & Schmidhuber，1997）具有记忆功能，在预测具有长期依赖性的时间序列数据中有很强的优越性，LSTM 的神经元单元结构如图4 所示。如图4 所示，在t 时刻，LSTM 共有3 个输入和两个输出，LSTM 内部主要通过两个门来控制状态值C t ，遗忘门决定上一时刻的状态值C t - 1 保留到当前时刻的程度；输入门决定当前时刻生成的A t 保留到新状态C t 中的程度。另外LSTM 通过一个输出门控制当前输出h t 。各门控的函数形式如下：遗忘门：（2）输入门：（3）输出门：（4）状态值C t 更新为：（5）其中，W f 、W i 、W C 、W o 为权重，b f 、b i 、b c 、b o 为偏置项，σ 为激活函数，⊗为hadamard 积。tanh 函数用于数据处理，将实数输入x 转换到[- 1 ，1 ] 之间的输出，如式6 所示：（6）本部分数据为太湖流域主要入湖水系上监测断面的实时监测数据，监测频率为4 小时一次，监测指标为水温、PH值、溶解氧浓度、高锰酸盐指数、氨氮浓度、电导率、浊度、总磷和总氮浓度共9 项。在预测某监测断面n在t 时刻的水质时，该断面在t- 1 时刻的水质数据和该断面上游点在t- 1 时刻的数据将作为预测模型的输入数据，监测点上下游关系主要通过结合水系分布与 DEM高程数据判断河流走向后确定，然后分别构建各监测点与之对应的LSTM 模型。模型的训练样本为无锡承泽坎桥和沙墩港桥两处监测点在2020年9 月28日至2020年12月30日的561 期数据，验证集为2020年7 月16日至2020年8 月31日共276 期数据，模型在验证集的预测结果如图5 所示。结果表明模型在验证集上能较好的拟合总磷浓度的变化趋势。3 . 数据与机理协同驱动的太湖水系统模型本模型参考梁茹等（2017）、王璐等（2009）提出的基于元胞自动机的水体污染扩散模型，建立了太湖水体图3 太湖流域（无锡、常州）饮用水安全风险初始情景注：A 展示的是2019年LandScan 人口密度数据，浅色代表低人口密度，深色代表高人口密度；B 展示的是整理的2019年无锡、常州两个地级市的重点污染源企业和污水处理厂空间位置；C 展示的人口密度和污染源融合计算的风险密度，颜色越深表示风险越高。图4 单个LSTM 单元的内部结构it= σ(Wi⋅ [ht - 1, xt] + bi)At= t a nh (WC⋅ [ht - 1, xt] + bC)ot= σ(Wo⋅ [ht - 1, xt] + bo)ht= ot ⊗t a nh (Ct)Ct= ft ⊗Ct - 1+ it ⊗Att a nh ( x) =ex- e- xex+ e- x基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程ft= σ(Wf⋅ ∙[ht - 1, xt] + bf)- -234《管理世界》2022年第3 期扩散模型。该模型将太湖水体离散成2445个相同的网格（面积约1 . 2 km× 1 . 2 km），每个网格点代表一个元胞，任一元胞取其相邻的8 个元胞作为其邻居。以Mtij 表示任意一个处在（x i ，y j）位置的元胞在t 时刻所具有的污染物浓度，Mtij 与周围8 个网格的浓度差低于阈值M TH时污染物不扩散，否则污染物开始扩散。元胞的污染扩散遵循两个规则：一是自身由于浓度差而与其8 个邻居之间的扩散；二是风场、流场引起的扩散。模型的数据主要有各个排污口污染物的流入浓度、网格数目、单位网格的初始污染物浓度、污染物的扩散阈值、太湖平均风向、风速、流场、温度、光照、降雨等。图6 所示是太湖栅格化后形成的网格（A）和太湖水系统模型构成（B）。（二）饮用水安全情景耕耘与结果分析基于以上情景模型，本研究实现了太湖流域饮用水安全管理情景分析系统。运用该系统，本研究重点研究了以下3 类典型的饮用水安全问题。1 . 太湖流域（无锡、常州）饮用水安全风险源头管控情景分析源头风险管控是实现饮用水安全的重要因素。2020年2 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》中要求以防控系统性安全风险为重点，加强风险源头治理②。本部分主要通过产业结构调整和引导企业安全清洁生产两类政策的情景分析，研究源头风险管控对饮用水安全风险的全域性影响。（1）情景设计。初始情景设计如表1 所示，共设计了调整产业结构和引导清洁生产两类情景族和6 类情景耕耘实验。其中调整产业结构主要是对高污染企业实行停产、关停和淘汰；引导清洁生产主要是依据《中华人民共和国清洁生产促进法》，加快推行清洁生产，减少污染物的产生和排放。（2）情景分析与结果讨论。情景耕耘结果如图7 、图8 所示。调整产业结构情景耕耘中，从风险密度演化情景可以看出，在淘汰较少污染企业（20%）的情景中，饮用水安全风险并没有明显改善，但当淘汰力度较高时（淘汰80%），饮用水安全风险密度明显降低。这一实验也支持了政府的环境治理政策，据媒体报告，图5 验证集上的总磷浓度预测图6 太湖网格与水系统模型构成表1 情景耕耘初始参数设置情景情景1情景2情景3情景族1 ：调整产业结构淘汰20%淘汰50%淘汰80%情景族2 ：引导清洁生产排放减少20%排放减少50%排放减少80%图7 太湖流域（无锡、常州）饮用水安全风险源头管控情景的风险密度演化注：两种情景族下，各初始情景条件下饮用水安全风险密度演化的部分可视化切片，其中，颜色越深表示风险密度越高。- -2352007年以来，太湖流域累计关闭化工企业5000多家、关停重污染及排放不达标企业1000余家③。图8 中风险区域消减的比率也显示，不管哪种调整情景，消减的高风险等级区域明显增加，特别的，当淘汰80% 的落后产能后，高等级风险区域（5 级及以上）全部转化为低等级风险区域。这说明，淘汰重污染企业是太湖流域污染风险源头治理的核心政策工具和现实路径。在引导企业清洁生产情景耕耘中，演化结果表明，清洁生产过程的“废物减量化”、“无废工艺”、“污染预防”等策略和政策工具，对饮用水安全风险的降低具有一定的促进作用，但清洁生产可能由于企业的创新成本、生产工艺升级改造的时间、技术可获得性等原因的影响，其对风险减弱的能力相对于产业结构调整来说较弱。图8 所示的风险区域消减演化看出，当只有较少企业（20% 和50%）参与清洁生产时，高等级风险区域（5级及以上）在逐步消减后又开始增加，但当较多企业参与清洁生产时，高等级风险区域快速减少。（3）管理建议。情景分析结果可以看出，源头风险是太湖饮用水水源地安全的关键风险来源。当饮用水安全的风险较高时，应损失社会经济而确保饮用水安全，如实施淘汰、关停等产业结构的“硬”调整以在较短时间内实现饮用水安全风险的消减。而清洁生产这类产业结构的“软”调整则需要区域内生产主体的普遍参与才能消减饮用水安全的源头风险。因此，在管理实践中，应考虑社会经济—饮用水安全复杂系统的复杂整体性，需要通过“软硬兼施”的综合协同治理，在快速消减源头风险的同时实现可持续清洁生产，从而在源头消减饮用水安全风险。2 . 饮用水安全突发风险预测与管控突发污染的及时应急响应是有效控制污染激增、扩散、累计最有效管控措施。本部分通过构建不同应急情景，预测发生污染突发事件后污染物所到达入湖口（饮用水水源地）的浓度。（1）情景设计。由于太湖饮用水主要的威胁是磷元素增加导致的水体富营养化与蓝藻水华暴发，初始情景设计时，假设某日无锡新吴区某地发生一起突发的磷泄漏事件，污染物经伯渎港后汇入望虞河，最终流入太湖贡湖区。为管控污染物对下游水质的影响，治理人员在伯渎港区域采用化学除磷法降低磷浓度，各实验情景如表2 所示，实验设定当流入投放点的水质恢复正常时（本实验假设为0 . 088 mg/L），除磷结束。模型的预测周期设置为3天，数据输出时间间隔为15分钟。（2）情景分析与结果讨论。图9 表明，在不采取任何应急措施的情景下（情景1），在当日晚上20∶00左右，入湖口浓度到达最高值，约为2 . 5 mg/L，是日常入湖浓度（0 . 058 mg/L）的近43倍。该入湖口离最近的太湖贡湖锡东水源地仅3 . 1 公里，高浓度的污染物随着湖水的扩散会严重危害到水源地的水质安全。另外，河流污染扩散源头虽然在次日12∶00恢复到正常水平，但入湖口污染物浓度在反复振荡中下降，预测周期结束后依旧没有恢复到正常水平。当采取应急措施降低污染物浓度时，图9（a）表明开始采取措施的时间越早对入湖口污染物浓度降低越有效；图9（b）表明开始时间相同时，除磷率越高越有利于入湖口污染物浓度降低。当在除磷技术所能达到的除磷率和人力有限的情况下，单点投放对污染控制的能力有限。图9（c）表明在单次投放开始时间一样时，增加一处投放点对入湖口污染物浓度降低更有效；图91 2 3 4 5 6 7 8 9-0.20.00.20.40.60.81.0风险区域消减量比率风险等级清洁生产20%清洁生产50%清洁生产80%清洁生产风险演化1 2 3 4 5 6 7 8 9-0.20.00.20.40.60.81.0风险区域消减比率风险等级淘汰20%淘汰50%淘汰80%产业结构调整风险演化图8 太湖流域（无锡、常州）饮用水安全风险源头管控情景的风险区域消减比率表2 情景基本参数设置情景情景1情景2情景3情景4情景5情景6情景7除磷次数01122开始时间\当日10∶00当日12∶00当日16∶00次日10∶00次日10∶00；次日14∶00次日12∶00；次日16∶00除磷率\50%50%50%80%50% ；50%50% ；50%基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -236《管理世界》2022年第3 期（d）表明在同样除磷次数时，开始时间越早的效果越好。（3）管理建议。通过情景分析，当突发污染发生时，及时响应、多段处理和提高除污技术可有效控制污染在河流中的扩散，降低入湖污染物浓度；另外，为保障饮用水水源地水质安全，单点污染源虽能在短时间得到有效控制，但不可忽视对入湖水质产生的长期影响。3 . 太湖饮用水本质安全问题所谓太湖饮用水本质安全问题是指根据饮用水水源地地理空间特征构建水源地水质保障屏障，从根本上实现水源地安全风险极小化。本问题就是从水源地污染源整治出发，通过大数据驱动的情景耕耘技术，研究“污染源空间位置”和“污染源数量”两种情景族下太湖饮用水水源地水质的整体性情景演化。（1）情景设计。情景耕耘的初始参数设置如表3 所示，共设计了8 类情景。初始情景设计中，污染源空间位置主要设置为江苏省宜兴市区域的太湖西部区和无锡市区域的梅梁湖区域；污染物（TP）的入湖浓度设置为低浓度（0 . 1 ~ 0 . 3 mg/L）和高浓度（0 . 3 ~0 . 5 mg/L），污染源类型设置为单源与多源，其中，情景1 ~ 情景4 主要研究单个污染源的不同空间位置对饮用水水源地（太湖沙诸水源地）安全的影响；情景5 ~ 情景8 主要研究太湖周边区域内存在单个和多个污染源的情景下，不同浓度的污染物入湖对饮用水水源地（太湖沙诸水源地）安全的影响。（2）情景分析与结果讨论。情景分析结果如图10、图11所示。污染源空间位置情景表明（情景1 、3 、2 、4），不管哪种浓度的污染物入湖，太湖北部区的污染源对饮用水水源地水质的影响明显高于西部区，且由太湖北部区污染源入湖的污染物总是提前到达水源地。这表明，太湖北部湖区复杂的陆—水边界、流场、风场等条件的协同作用阻滞了污染物在水体中的扩散和转移，污染物浓度更容易突破饮用水本质安全阈值，从而快速影响饮用图9 不同情景下入湖口污染物浓度图10 太湖饮用水安全情景耕耘整体性情景切片（部分情景）注：各初始情景下饮用水水源地风险密度可视化切片，其中，颜色越深、面积越大表示风险密度越高、影响越严重。- -237水安全。污染源数量情景耕耘结果表明，多个污染源对饮用水水源地的影响最大，即使入湖的污染物达到Ⅲ类水质，长期的累积效应也致使饮用水本质安全风险增加。情景耕耘结果还表明，污染源的数量对饮用水安全的影响明显高于污染源的空间位置对其的影响，但通过减少、合并或关闭污染源（情景5 、6），将有效减轻水源地水质的恶化。整体上，不管是低浓度入湖（情景1 、3 、5 、7）还是高浓度入湖（情景2 、4 、6 、8），生产于“岸上”的污染物在水体中的长期累积效应是影响太湖饮用水本质安全的主导因素。从时间上看，太湖饮用水在5 月~ 9 月期间的安全风险较高，但从10月开始，水质趋于向好，这说明饮用水本质安全也受到自然节律的影响。（3）管理建议。从情景分析结果可以看出，即使低浓度的污染物的长期累积入湖也是太湖饮用水本质不安全的直接作用因子。污染物入湖的空间和时间尺度效应抵消了入湖污染物的低浓度特征，而在长时间尺度和太湖的复杂空间边界作用下，对饮用水水源地产生不确定性影响。因此在具体管理实践中，要从整体性上考虑太湖饮用水复杂系统的时空尺度特征，特别的，从入湖污染物的供应链层面，应该着重考虑污染生产企业或园区的空间选址、制定和实施更高更严格的污染排放标准等。六、结语首先，本文在复杂系统管理范式与方法体系指导下，揭示了太湖饮用水安全问题的复杂整体性本质属性，从学理上表明，以复杂系统管理范式为基础，采用多学科融合的综合集成方法体系，能够深度揭示太湖饮用水安全治理的基本原理与范式。其次，本文基于复杂系统管理思维原则，提出了太湖饮用水安全治理的五类基础性问题，这些问题体现了太湖饮用水安全管理理论思维与实践思维的统一，是太湖饮用水安全治理研究的逻辑起点。此外，本文通过饮用水安全全情景分析瀑布模型，提出了完整的大数据驱动的复杂整体性情景建模流程与范式。在大数据基本原理层面，本文强化了“大数据驱动”作为一类科学范式，构建了数据、大数据化、核情景凝练、全情景融合与集成、全情景分析等情景建模完整流程，对于复杂系统情景建模方法论创新具有积极的探索意义。本文对太湖饮用水安全典型问题的研究具有高度真实性和重要的实践价值。本研究构建的大数据驱动的太湖饮用水安全治理情景分析系统融合了太湖水系统机理类模型与水系统监测数据，从饮用水源头风险识别、管控到突发事件场景下入湖河流水质预测与管控情景分析，为太湖饮用水安全的风险防范提供了多种“事先管控”方案的比对与分析，同时为饮用水污染源头本质安全治理提供了对策方案。本文提出的基于复杂系统管表3 情景耕耘初始参数设置情景族污染源空间位置情景污染源数量情景情景情景1情景2情景3情景4情景5情景6情景7情景8空间位置类型太湖西部区太湖北部区太湖周边区域污染物入湖浓度类型（TP，mg/L ）0.1~ 0.30.3~ 0.50.1~ 0.30.3~ 0.50.1~ 0.30.3~ 0.50.1~ 0.30.3~ 0.5污染源类型单源单源多源1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.040.060.080.100.12情景3情景1污染物浓度（mg/L）月1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.040.060.080.100.12情景4情景2污染物浓度（mg/L）月1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.040.060.080.100.120.140.16情景7情景5污染物浓度（mg/L）月1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.040.060.080.100.120.140.16污染源数量情景(入湖污染物达3类水及以上水质指标)污染源数量情景(入湖污染物达3类水及以下水质指标)污染源空间位置情景(入湖污染物达3类水及以上水质指标)情景8情景6污染物浓度（mg/L）月污染源空间位置情景(入湖污染物达3类水及以下水质指标)图11 各类情景下饮用水水源地水质演化基于复杂系统管理范式的太湖饮用水安全治理研究管理科学与工程- -238《管理世界》2022年第3 期理的太湖饮用水安全治理的新范式，不仅体现了复杂系统管理作为管理学一个新领域在当今太湖饮用水安全治理研究中的实际作用，更体现了复杂系统管理对加强国家环境治理顶层设计与整体谋划等都具有重要的现实意义。（作者单位：陈永泰，南京审计大学信息工程学院；郭悦，南方科技大学商学院；曾恩钰、李鹏飞，南京大学工程管理学院；陈高，江苏省生态环境监控中心；朱建波，东南大学土木工程学院）注释①江苏省生态环境厅：《太湖连续第14年高质量实现“两个确保”》，《 江苏省生态环境厅网站》，http://hbt.jiangsu.gov.cn/art/2021/ 11/23/art_ 74110 _ 10124932.html，2021年11月23日。②新华社：《中共中央办公厅国务院办公厅印发〈关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见〉》，《中华人民共和国中央人民政府网站》，http://www.gov.cn/zhengce/ 2020- 02/ 26/content_ 5483625 .htm ，2020年2 月26日。③江苏省科学技术厅：《长三角一体化发展上升为国家战略三周年江苏新闻发布会》，《 江苏省科学技术厅网站》，http://std.jiangsu.gov.cn/art/2021/ 12/ 2 /art_ 83291 _ 10142674.html，2021年12月2 日。参考文献（1）林荷娟、甘月云、刘敏：《太浦河锑浓度异常预警指标研究》，《 水文》，2021年第1 期。（2）梁茹、陈永泰、徐峰、盛昭瀚：《社会系统多元情景可计算模式研究》，《 管理科学学报》，2017年第1 期。（3）莫杨、杨文静、叶丹、蒋兆峰、徐虹、丁震、王先良、张伟：《长江镇江段苯酚污染事件残留物健康风险评估研究》，《 环境卫生学杂志》，2019年第3 期。（4）钱学森、于景元、戴汝为：《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》，《 自然杂志》，1990年第6 期。（5）钱学森：《再谈开放的复杂巨系统》，《 模式识别与人工智能》，1991年第4 期。（6）秦伯强：《浅水湖泊湖沼学与太湖富营养化控制研究》，《 湖泊科学》，2020年第5 期。（7）秦伯强：《太湖生态与环境若干问题的研究进展及其展望》，《 湖泊科学》，2009年第4 期。（8）王璐、谢能刚、李锐、宋崇志：《基于元胞自动机的水体污染带扩散漂移仿真》，《 水利学报》，2009年第4 期。（9）盛昭瀚、于景元：《复杂系统管理：一个具有中国特色的管理学新领域》，《 管理世界》，2021年第6 期。（10）盛昭瀚、游庆仲、陈国华、丁峰：《大型工程综合集成管理》，科学出版社，2009年。（11）朱党生、张建永、程红光、耿雷华:《城市饮用水水源地安全评价（Ⅰ）：评价指标和方法》，《 水利学报》，2010年第7 期。（12）Deng，C. ，Liu，L. ，Li ，H. ，Peng ，D. and Zhu ，Q. ，2021，“A Data-driven Framework for Spatiotemporal Characteristics ，ComplexityDynamics ，and Environmental Risk Evaluation of River Water Quality ”，Science of The Total Environment ，785 ，pp.1 ~ 17.（13）Hochreiter，S. and Schmidhuber J.，1997，“Long Short-term Memory”，Neural Computation，9 ，pp.1735~ 1780.（14）Silverman，B. 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The safety ofdrinking water in Taihu Lake is an integral part of the overall water environment management in the Taihu Lake Basin and a sign of thelevel of water environment management. The management of drinking water can be considered as a complex systems management problemwith complex holistic characteristics. Theoretically, we must apply a multidisciplinary, integrated methodological system that follows the par⁃adigm of complex systems management in order to fathom the internal laws of the emergence and development of drinking water safety sce ⁃narios. Following the principles of complex systems management, we outline the paradigm shift and the way of managing the complex sys ⁃tem of drinking water security in the Taihu Lake basin and discuss five basic issues of drinking water safety management in Taihu Lake.Moreover, we develop a novel scenario analysis waterfall model based on complex systems management and large-scale real data. Based onthe waterfall model, we put forward policy proposals for drinking water safety management in Taihu Lake, including risk source control, sce ⁃nario design, and post-risk emergency management analysis for drinking water safety. Based on complex systems management theory, thispaper offers a drinking water safety management paradigm, which provides theoretical and instrumental support for the overall water envi ⁃ronment management in the Taihu Lake basin.Keywords: complex systems management; big data; Taihu Lake Basin; drinking water safety; scenario farming- -239The Study of Taihu Drinking Water Safety Governance witha Complex Systems Management ParadigmChen Yongtaia, Guo Yueb, Zeng Enyuc, Chen Gaod, Li Pengfeicand Zhu Jianboe(a. School of Information Engineering, Nanjing Audit University; b. College of Business, Southern University ofScience and Technology; c. School of Engineering Management, Nanjing University; d. Jiangsu EcologicalEnvironment Monitoring Center; e. School of Civil Engineering, Southeast University)Summary: The Taihu Lake basin located in the area with high socio-economic development and population con⁃centration in China. The location, suddenness, vulnerability and uncertainty of drinking water safety are of great con⁃cern to the government and all sectors of society, and pose a great practical challenge to the high-quality develop⁃ment of the ecological environment. The safety of drinking water in Taihu Lake is an integral part of the overall wa⁃ter environment management in the Taihu Lake Basin and a sign of the level of water environment management. Es⁃sentially, the pollution symptoms of drinking water in the Taihu Lake basin are obvious, the roots of the pollution liein the regions around the Taihu Lake basin. Therefore, the management of drinking water can be considered as acomplex systems management problem with complex holistic characteristics. Theoretically, we must apply a multidisci⁃plinary, integrated methodological system that follows the paradigm of complex systems management in order to fath⁃om the internal laws of the emergence and development of drinking water safety scenarios.This study follows the principles of complex systems management and systematically analyzes the deep and com⁃plex mechanisms of drinking water security in terms of the development of large-scale time and space scales in theTaihu Lake basin. To study drinking water security in the Taihu Lake Basin, we collect data on water quality, hydrol⁃ogy, natural environment, and social economy, and develop a novel scenario analysis waterfall model based on com⁃plex systems management. We put forward policy proposals for drinking water safety management in Taihu Lake, in⁃cluding risk source control, scenario design, and post-risk emergency management analysis for drinking water safety.We discuss from a new perspective how the transfer of paradigms based on complex systems can create new ca⁃pabilities for managing drinking water security. The contributions of this paper are mainly related to three aspects:First, we outline the paradigm shift and the way of managing the complex system of drinking water security in theTaihu Lake basin. We further emphasize that the complex holistic is the thinking principle for the management ofdrinking water safety in Lake Taihu. Secondly, we set out the essential considerations for the management of the com⁃plex system. We discuss five basic issues of drinking water safety management in Taihu Lake in terms of theoriesand practices, which has important implications. Third, we propose a method for analyzing drinking water safety sce⁃narios based on complex systems management, namely the waterfall model. Although this model is based on the fun⁃damental issues of drinking water safety management, it can also be applied to other complex systems management is⁃sues.Keywords: complex system management; big data; Taihu Lake Basin; drinking water safety; scenario farmingJEL Classification: Z 19