台风灾害链分析及其对城市生命线系统脆弱性影响的研究

摘要

自然灾害一直是人类社会面临的全球性重大问题，对于沿海城市而言，台风更是一种发生频率高、影响范围广、破坏性强、造成损失严重的自然灾害。城市生命线系统是城市正常运行的保障，研究台风灾害下城市生命线系统承灾演化特性，对提升城市生命线系统的防灾减灾能力具有重要意义。本文对台风灾害链及其对城市生命线系统脆弱性的影响进行了系统的研究，主要研究工作如下：　　①分析了台风致灾因子对供电、供水、排水、通讯、供气、供油和交通系统等七个城市生命线系统脆弱性的影响，以及各子系统受到台风致灾因子作用后发生失效对其余系统脆弱性的影响，构建了城市生命线系统台风灾害链。　　②基于复杂网络理论，将灾害链中的灾害事件作为网络的节点，灾害事件间的引发关系作为网络的连接边，建立城市生命线系统台风灾害链网络，并选取3个网络的节点参数和3个网络的边参数，来量化灾害链网络特性。　　③基于灾害链网络特性，采用灾害发生概率、事件损失和网络边的脆弱性构建了灾害链风险评估模型，并引入风险减缓因子改进风险评估模型。其中，灾害发生概率根据城市历史台风案例中灾害事件间引发概率统计得到，事件损失和网络边的脆弱性分别利用灾害链网络中节点参数和连接边参数进行计算，风险减缓因子通过专家对生命线系统的防灾减灾能力打分确定。　　④以深圳市为研究对象，对其城市生命线系统在台风灾害下的风险进行了评估，结果表明：电力设施损坏、树木倒伏、排水不畅等灾害事件对灾害演化过程的影响较大，与深圳市历史台风案例反映出的结果基本一致；考虑风险减缓作用后，各灾害链的风险有了明显的下降，说明当前深圳市城市生命线系统的防灾减灾能力较强。最后，结合深圳市实际情况，针对电力设施损坏等在灾害演化过程中影响较大的灾害事件，提出了相应的断链减灾对策及建议。

目录

目 录

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 城市生命线系统研究现状

1.2.2 灾害链研究现状

1.3 研究内容及技术路线

2 灾害链分析的理论基础

2.1 灾害链理论

2.1.1 灾害链的定义及分类

2.1.2 灾害链的形成机理

2.1.3 生命线系统灾害链的结构特征

2.2 复杂网络理论

2.2.1 复杂网络的定义

2.2.2 复杂网络的结构特征

2.3 本章小结

3 城市生命线系统台风灾害影响分析

3.1 台风灾害致灾因子分析

3.2 台风灾害承灾体分析

3.2.1 城市生命线系统组成

3.2.2 城市生命线系统基本特征

3.3 台风对城市生命线系统脆弱性的影响

3.3.1 致灾因子影响分析

3.2.2 承灾体相互影响分析

3.4 本章小结

4 城市生命线系统台风灾害链分析方法

4.1 灾害链构建方法

4.2 基于复杂网络的灾害链网络特性分析

4.2.1 网络的节点参数分析

4.2.2 网络的边参数分析

4.3 灾害链风险评估模型的构建

4.3.1 灾害发生概率分析

4.3.2 事件损失分析

4.3.3 网络边的脆弱性分析

4.3.4 灾害链风险评估模型

4.4 本章小结

5 灾害链分析方法应用

5.1 深圳市概况

5.2 城市生命线系统台风灾害链分析

5.2.1 网络的节点参数计算

5.2.2 网络的边参数计算

5.2.3 灾害链风险评估

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 主要结论与创新点

6.2 后续研究工作的展望

参考文献

附 录

A. 学位论文数据集

致 谢