以燃气、电力、供热、交通等系统为代表的城市关键基础设施，是支撑社会经济发展和维系城市正常运转的“生命线”工程。近年来，燃气泄漏、供电中断、热力管道爆裂、道路塌陷等事故多发，对其开展风险分析与应对研究至关重要。现实中，城市关键基础设施各系统存在空间毗邻交织和功能交互依赖，其运行受到自然、人为等诸多风险因素干扰，且风险因素之间存在催化衍生或干扰制约关系。由此衍生的复杂关联情境加剧了风险的传导蔓延和破坏力的叠加，也加大了风险分析与应对的难度。《城市关键基础设施运行风险分析与应对》以复杂关联情境为切入点，围绕城市关键基础设施的运行机理以及风险识别、评估、应对问题开展系统深入的研究，为科学分析与有效应对风险提供方法支撑和应用指导。
第一篇 理念与态势研究
近年来，全球范围内自然灾害肆虐、国际公共卫生和社会安全紧急事件多发，使得各国城市发展进入“风险高发期”。城市关键基础设施是城市安全有序运行的重要抓手，也是城市高质量发展的条件保障。新形势的严峻挑战和城市化的不断加快，造成城市关键基础设施运行压力剧增，燃气泄漏、电力中断、供热管道爆裂、道路塌陷、城市内涝等事故时有发生，给居民生命财产安全和城市运行发展带来巨大冲击。城市关键基础设施运行过程中所涉及的多个系统、多个风险因素以及系统关联和风险因素关联的叠加形成了复杂关联情境，其存在和影响加大了风险分析与应对的难度。因此，为了维护城市安全有序运行、实现城市高质量发展，非常有必要以复杂关联情境为切入点开展城市关键基础设施运行风险分析与应对研究。
本篇以“整体框架设计—国际态势研判”为主线，先从紧迫性和必要性分析、目标导向和重要意义阐述、内容设计、思路方法确定等方面入手，对本书以复杂关联情境为切入点所开展的城市关键基础设施运行风险分析与应对研究工作进行整体框架的设计，然后从多个维度分析国际视野下城市关键基础设施运行风险相关研究的整体发展态势，为明确本书的研究动机和理论依据奠定必要的基础。
本章给出了以复杂关联情境为切入点开展城市关键基础设施运行风险分析与应对研究的整体框架，重点阐述研究的迫切性和必要性、研究目标与研究意义、研究内容、研究思路方法以及篇章设计。
1.1 保障城市关键基础设施运行安全的紧迫性
以燃气、电力、供热、交通等系统为代表的城市关键基础设施是支撑社会经济发展的基础性条件保障，也是维系城市正常运行的“生命线”工程（Kumar et al.，2021；Suo et al.，2019；索玮岚和陈锐，2014a）。2021年1月6日，我国住房和城乡建设部发布文件《关于加强城市地下市政基础设施建设的指导意见》，特别强调了城市关键基础设施在保障城市安全有序运行、实现城市高质量发展方面所发挥的重要保障和条件支撑作用。2021年3月12日，新华社授权全文播发《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，强调了要统筹推进传统基础设施和新型基础设施建设，打造系统完备、高效实用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系。新政策的陆续出台进一步肯定了城市关键基础设施的重要地位，也对保障城市关键基础设施运行安全提出了更高的要求。
作为一个开放的复杂巨系统，城市关键基础设施表现出以下特点：一是公共性高、涉及对象众多（Curt and Tacnet，2018；Liu and Song，2020；刘晓等，2009；索玮岚和陈锐，2013）。城市关键基础设施关系着国计民生，与每个公众的生产行为和日常生活息息相关，其运行安全性也决定了公众社会生产生活的稳定性和便利性。二是关联性强、传导效应明显（Liu et al.，2019；Ouyang，2014；金成浩等，2019；刘亮等，2013）。虽然城市关键基础设施各个系统在不同机构负责下独立运营，但其在空间上毗邻交织、在功能上交互依赖，一旦某一个系统发生故障，常常会干扰到其他相关系统的正常运行。三是风险性大、不利影响深远（Suo et al.，2019；Svegrup et al.，2019；李军等，2014）。城市关键基础设施运行过程中会受到自然灾害、人为破坏、内在隐患等诸多风险因素的影响，一旦正常运行遭到破坏将会严重威胁公众的生命和财产安全，甚至造成巨大的人员伤亡和经济损失。
近年来，随着城市的高速发展和城市规模的急剧扩张，城市关键基础设施运行压力剧增。全球范围内燃气泄漏、电力中断、供热管道爆裂、道路塌陷等事故时有发生，给各国居民的生命财产安全和所在城市的运行发展带来了巨大的冲击（Gehl et al.，2018；Zhang et al.，2015；朱悦妮等，2014）。例如，2019年12月6 日，斯洛伐克东部普雷绍夫市一栋居民楼发生燃气爆炸，事故造成至少5人死亡、39人受伤。2021年2月以来，由于受到冬季风暴侵袭带来的极寒气候影响，美国得州持续发生大规模停电事故，得州卫生局数据显示冬季风暴和停电造成的死亡人数至少111人，高峰时期导致400多万户家庭断电，严重威胁了居民的生命和生活安全。2020年1月20日，俄罗斯西部彼尔姆市一家旅馆发生暖气管爆裂事故，造成至少5人死亡、6人受伤。2019年12月1日，我国广州市广州大道北与禺东西路交界处出现道路塌陷事故，造成3人死亡、直接经济损失约2004.7万元。
当前的严峻形势已经引起了各国政府、相关企业和领域学者的高度关注。为应对城市关键基础设施运行所面临的巨大挑战，亟须采取科学的风险分析与应对方法、健全的管理机制以及高效的防范措施来保障城市关键基础设施运行安全，确保公众生产生活的稳定性和便利性，最大限度地规避风险、降低损失。
1.2 关注复杂关联情境影响城市关键基础设施运行的必要性
现实中，城市关键基础设施运行过程中所涉及的多个系统（燃气、电力、供热、交通等）、多个风险因素（自然灾害、人为破坏、内在隐患）以及系统关联和风险因素关联叠加形成了复杂关联情境（Suo et al.，2021，2019；索玮岚和陈锐，2014a）。
一方面，多个系统在空间上毗邻交织、在功能上交互依赖，由此形成了城市关键基础设施运行的多系统关联，其可能引发城市关键基础设施运行失效的传导效应，即某一个系统的故障往往会干扰其他系统的正常运行秩序（Hernandez- Fajardo and Duenas-Osorio，2013；Rehak et al.，2018）。例如，2020年8月24日，叙利亚都大马士革地区的一段天然气管道发生爆炸，导致电力系统供应中断，引发叙利亚全国大范围停电。目前，已有一些国内外学者重点探讨了城市关键基础设施系统关联的类型以及系统关联对城市关键基础设施运行的影响。例如，Rinaldi等（2001）将城市关键基础设施系统关联划分为物质型、地理型、交互型和逻辑型四种类型，并从环境、运行状态、响应行为等多个维度论证了系统关联对城市关键基础设施运行的影响；姚保华等（2001）将城市关键基础设施系统关联划分为功能型、布设型、替换型、恢复型、递增型和广义型六种类型，并通过国内外的典型实例验证了系统关联对城市关键基础设施运行的影响。
另一方面，城市关键基础设施运行过程中所涉及的诸多风险因素之间存在催化衍生或干扰制约，由此形成的风险因素关联可能会导致城市关键基础设施同时遭受直接风险和间接风险叠加的双重破坏（Suo et al.，2019；索玮岚和陈锐，2014a，2014b）。例如，2020年5月18日，云南省昭通市巧家县发生5.0级地震，由于震源深度浅，极震区烈度达7度，当地山高坡陡、基岩疏松，加重了次生地质灾害发生，造成巧家、鲁甸两个县1.1万人受灾、4人死亡、1100余间房屋损坏，部分电力、交通等城市关键基础设施受损，直接经济损失达到1.2亿元。目前，已有一些学者讨论了风险因素关联的类型以及风险因素关联对城市关键基础设施运行的影响。例如，周靖等（2008）将城市关键基础设施运行风险因素关联划分为因果型、同源型、串联型、并联型、混联型、广义型等类型，并以暴雪冰冻灾害为例说明了风险因素关联在生产事故、社会环境和公共安全三个方面对城市关键基础设施运行的影响。
上述研究表明，系统关联和风险因素关联客观存在，并影响着城市关键基础设施运行。由此判定，涉及多个系统、多个风险因素以及系统关联和风险因素关联叠加形成的复杂关联情境，必然会对城市关键基础设施运行产生一定的影响。如果忽略复杂关联情境，将可能导致城市关键基础设施运行风险分析与应对工作出现偏差。因此，需要关注复杂关联情境对城市关键基础设施运行的影响，并以复杂关联情境为切入点开展城市关键基础设施运行风险分析与应对研究，这对于政府部门决策者和设施运营管理者做出正确合理的决策判断具有重要价值。一是能够为全面深入地认知城市关键基础设施、优化城市关键基础设施的布局提供必要的决策支持，从而有助于提高城市关键基础设施运行的科学性。二是能够为强化各部门对城市关键基础设施运行风险分析与应对的联调联动提供必要的决策支持，从而有助于保障城市关键基础设施运行的安全性。三是通过深入研究与问题典型特征相匹配的风险分析与应对方法，能够为问题解决提供必要的方法支撑和决策依据，从而有助于丰富考虑复杂关联情境的风险分析与应对方法库。
1.3 城市关键基础设施运行风险分析与应对问题研究的目标导向和重要意义
基于上述研究紧迫性和必要性的分析，本书明确了主要研究问题，即明晰复杂关联情境对城市关键基础设施运行机理的影响、提炼以复杂关联情境为切入点的城市关键基础设施运行风险分析与应对代表性问题、开展城市关键基础设施运行风险分析与应对问题的方法研究和应用检验，并围绕上述研究问题提出了三个研究目标。
目录
第一篇 理念与态势研究
第1章 绪论 3
1.1 保障城市关键基础设施运行安全的紧迫性 3
1.2 关注复杂关联情境影响城市关键基础设施运行的必要性 4
1.3 城市关键基础设施运行风险分析与应对问题研究的目标导向和重要意义 6
1.4 设计城市关键基础设施运行风险分析与应对的研究内容 7
1.5 明确城市关键基础设施运行风险分析与应对的思路方法 8
第2章 国际视野下相关研究发展态势的多维度分析 11
2.1 数据来源说明 11
2.2 规模维度分析 11
2.3 结构维度分析 14
2.4 潜能维度分析 17
2.5 布局维度分析 22
第二篇 运行机理研究
第3章 城市关键基础设施运行的复杂关联情境解析研究 29
3.1 城市关键基础设施的概念内涵界定及特征分析 29
3.2 关联表征静态分析 34
3.3 关联表征动态分析 38
3.4 复杂表征分析 40
第4章 城市关键基础设施系统关联测度研究 43
4.1 城市关键基础设施系统关联测度问题的研究背景 43
4.2 城市关键基础设施系统关联测度维度设计 44
4.3 基于主客观信息的系统关联多维测度方法 46
4.4 城市关键基础设施系统关联测度的典型应用研究 52
第三篇 风险分析研究
第5章 城市关键基础设施运行风险因素识别研究 59
5.1 城市关键基础设施运行风险因素识别问题的研究背景 59
5.2 城市关键基础设施运行风险因素识别框架 60
5.3 考虑复杂关联情境的城市关键基础设施运行风险因素识别方法 62
5.4 城市关键基础设施运行风险因素识别的典型应用研究 67
第6章 城市关键基础设施运行风险概率评估研究 77
6.1 城市关键基础设施运行风险概率评估问题的研究背景 77
6.2 城市关键基础设施运行风险概率评估两阶段模型 79
6.3 城市关键基础设施运行风险概率评估的典型应用研究 84
第7章 城市关键基础设施运行风险综合评估研究 93
7.1 城市关键基础设施运行风险综合评估问题的研究背景 93
7.2 城市关键基础设施运行风险综合评估四阶段模型 94
7.3 城市关键基础设施运行风险综合评估的典型应用研究 103
第四篇 风险应对研究
第8章 城市关键基础设施运行风险应对策略库构建研究 115
8.1 风险应对策略的顶层设计 115
8.2 风险应对策略库构建原则与流程 134
8.3 风险应对策略库的构成及其适用性分析 138
第9章 城市关键基础设施运行风险应对方案选择研究 142
9.1 城市关键基础设施运行风险应对方案选择问题的研究背景 142
9.2 考虑关联性特征匹配的风险应对方案选择方法 144
9.3 城市关键基础设施运行风险应对方案选择的典型应用研究 148
第10章 城市关键基础设施运行风险应对方案生成研究 152
10.1 城市关键基础设施运行风险应对方案生成问题的研究背景 152
10.2 复杂关联情境驱动的风险应对方案生成方法 154
10.3 城市关键基础设施运行风险应对方案生成的典型应用研究 169
第五篇 总结与展望
第11章 总结与展望 183
参考文献 187
