基于自组织的城市系统安全理论研究

摘要

城市发展与城市安全具有密不可分、相互依托、相互促进的关系，研究城市生产、居民生活与生存中的安全问题是城市安全的必然要求。基于对城市安全问题的广泛调研与分析，以城市运行过程中可能发生的重大事故（灾难）和事件预测、防范与控制为视角，将自组织理论、复杂系统理论与系统安全理论有效融合，从城市安全运行理论研究、安全运行体系的建立、安全运行的动力与控制机制研究、安全容量和风险场研究以及应用研究等五大方面深入研究了城市系统安全理论。 首先，从发现城市发展中的安全问题着手，基于公共安全范围论证了城市发展与城市安全的关系，并建立了城市安全运行水平与城市发展阶段的耦合关系图;在城市安全研究中发展了自组织理论和复杂系统理论，明确了城市安全运行的组织特性、复杂特性、复杂网络结构、风险场构成等;全面分析和论证了城市安全运行的价值体现，建立了城市安全投入对城市的价值贡献率模型，并提出城市安全规划应具备的价值观以及城市安全运行理论的价值，将哲学的价值理念和经济学的价值理性融合、凝聚成了城市安全运行的价值理论。以此为基础，明确了城市安全运行和城市安全运行系统的含义，深入研究了城市安全运行理论及其内涵。城市安全运行理论是城市系统安全理论的核心组成部分。 然后，从“事故和事件预测、防范与控制”的角度建立了包含城市发展类安全子系统和城市保障类安全子系统的城市安全运行体系。该体系具体又分为10个分系统。在分析各分系统危险因素的基础上，对各分系统均建立了详细的评估指标体系。该体系的建立为全面、完整评估城市安全运行现实水平，并发现城市系统在安全上的薄弱环节提供了依据。 为了明确城市安全运行体系子系统及各分系统内在联系，研究了城市安全运行系统的内在规律和动力机制。明确了城市安全运行系统耗散结构的形成机制、自组织健康发展的“熵”机制和协同运行机制;建立了“城市安全运行系统的CAS结构、特性及元素”的树形模型;提出了量化城市安全运行系统的灰动态自组织度（有序度）模型;探讨了城市安全规划和效果评估的综合集成方法及规划方案模糊共识的量化计算方法;建立了城市安全运行系统功能网络图、职能监管网络图和综合网络图，并研究了该复杂网络的动力学机制，建立了脆性联系熵和脆性度计算模型。灰动态自组织度模型可以量化评估城市安全运行自组织现实水平，脆性联系熵和脆性度模型可以量化评估城市安全运行网络的稳定程度，为预测城市未来安全发展趋势奠定了基础。 为了量化城市安全运行系统的抗脆弱性能力，引入了城市安全容量和风险场的概念，研究了城市安全容量分类与城市风险场。将城市安全容量分为8种类型，探讨了其确定原则及方法，建立了其变量关系网络;探讨了城市风险场的内涵;基于上述研究，提出了城市安全运行水平的评估指标以及城市安全运行体系最佳状态的判定条件，并建立了量化分析模型。 最后，利用城市系统安全理论对沈阳市的典型区域—大东区的安全运行水平进行了定性和定量评估，并预测了其城市安全运行发展趋势。评估和预测结论与沈阳市和大东区相关规划和评估具有一致性。 城市系统安全理论是系统安全理论的重要组成部分。城市系统安全理论应用对象明确，结构体系完整，丰富了系统安全理论和安全科学理论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 中国城市(镇)发展概况

1．1．2 城市(镇)运行安全问题

1．2 研究的目的和意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 理论意义和实际应用价值

1．3 研究现状及存在问题

1．3．1 国内外研究现状

1．3．2 存在问题

1．4 本文的研究内容

第2章 城市安全运行理论研究

2．1 城市发展基本问题

2．2 城市公共安全

2．2．1 城市公共安全的内涵

2．2．2 城市公共安全的特点

2．2．3 城市公共安全事件

2．3 城市发展与城市安全

2．4 自组织理论与城市安全

2．4．1 自组织理论概述

2．4．2 典型自组织理论与城市安全

2．5 复杂系统理论与城市安全

2．5．1 复杂系统理论与城市安全

2．5．2 复杂网络与城市安全

2．5．3 场论与城市安全

2．6 城市安全运行价值

2．6．1 城市安全运行价值的特点

2．6．2 城市安全运行的价值体现

2．6．3 城市安全规划应具备的价值观

2．6．4 城市安全运行理论的价值

2．7 城市安全运行理论

第3章 城市安全运行体系研究

3．1 城市发展类安全子系统

3．2 城市保障类安全子系统

3．3 各分系统评价指标研究

3．3．1 城市生产安全系统评价指标

3．3．2 城市民生安全系统评价指标

3．3．3 城市交通安全系统评价指标

3．3．4 城市消防安全系统评价指标

3．3．5 城市防灾减灾系统评价指标

3．3．6 城市安全防范系统评价指标

3．3．7 城市应急管理系统评价指标

3．3．8 城市安全文化系统评价指标

3．3．9 城市社会保障系统评价指标

3．3．10 城市安全规划与组织管理系统评价指标

第4章 城市安全运行机制研究

4．1 城市安全运行系统的自组织机制

4．1．1 耗散结构特征

4．1．2 白组织发展机制

4．1．3 城市安全运行系统自组织健康发展的条件

4．1．4 城市安全运行系统他组织与自组织转换

4．2 复杂网络结构

4．2．1 复杂系统特征

4．2．2 复杂网络结构的构建

4．2．3 动力学机制

第5章 城市安全容量与风险场研究

5．1 城市安全容量及分类

5．2 城市安全容量确定原则及方法

5．3 城市安全容量变量关系网络

5．4 城市风险场

5．4．1 个人风险及城市的个人风险场

5．4．2 社会风险及城市社会风险

5．4．3 城市风险场的界定

5．5 基于安全容量与风险场的城市安全运行系统组织优化

第6章 应用研究

6．1 沈阳市大东区概况

6．1．1 沈阳市概况

6．1．2 大东区概况

6．2 沈阳市大东区区域安全运行水平评估

6．2．1 主要危险源及危险区域

6．2．2 安全保障条件

6．2．3 区域安全运行水平评估

6．3 沈阳市大东区区域安全运行水平预测

6．3．1 大东区安全运行网络的脆性联系熵

6．3．2 大东区安全运行网络的脆性度

6．3．3 大东区安全运行水平趋势分析

7．1 主要研究结论

7．2 主要创新点

7．3 不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文和科研情况

主持和参与的主要科研项目

作者简介