目    录

第1章  引言 1

1.1  研究背景 1

1.1.1  全球气候变化背景下的洪水风险 2

1.1.2  洪水影响的跨区域性 4

1.1.3  关键基础设施系统的相互依存性 4

1.2  研究意义 6

1.2.1  科学意义 6

1.2.2  实际意义 6

1.3  洪水对于关键基础设施影响的研究进展 8

1.3.1  气候变化背景下的洪水模拟研究 8

1.3.2  关键基础设施的灾害影响研究 14

1.3.3  存在的问题 23

1.4  研究目标和大纲 24

1.4.1  拟解决的问题 24

1.4.2  研究目标 26

1.4.3  研究内容 27

1.4.4  研究大纲 28

第2章  理论框架与研究方法 29

2.1  理论框架 30

2.1.1  灾害系统理论及其在关键基础设施系统影响

分析中的应用 30

2.1.2  个体视角下的关键基础设施系统的影响分析 31

2.1.3  系统视角下的关键基础设施系统的影响分析 32

2.2  理论破坏 33

2.2.1  随机破坏 33

2.2.2  局部破坏 34

2.2.3  洪水破坏 34

2.3  洪水对关键基础设施的影响模型 35

2.3.1  失效模型 35

2.3.2  综合模型 36

第3章  研究区选取 38

3.1  基本原理 38

3.2  研究区概况 40

3.2.1  中国 40

3.2.2  美国 43

3.3  数据源 45

3.3.1  致灾因子 45

3.3.2  基础设施暴露度 46

3.3.3  其他数据 46

第4章  未来洪水的模拟 48

4.1  引言 48

4.2  方法 49

4.2.1  CaMa-Flood模型 49

4.2.2  气候变化背景下的未来洪水模拟 53

4.3  结果 54

4.3.1  洪水事件降尺度 54

4.3.2  基础设施暴露分析 61

4.3.3  洪水影响分析 62

4.4  小结 67

第5章  洪水对公路网络影响的失效模型及其解析解法 69

5.1  引言 69

5.2  研究方法 72

5.2.1  数据及其预处理 72

5.2.2  洪水模拟 73

5.2.3  失效模型 74

5.2.4  洪水与随机破坏、局部破坏的比较 74

5.2.5  飓风“哈维”引起的失效 76

5.2.6  破坏描述的分类 78

5.2.7  渗流理论 79

5.2.8  脆弱性 79

5.2.9  数值解法 80

5.2.10  解析解法 80

5.3  结果分析与讨论 82

5.3.1  案例结果分析 82

5.3.2  洪水引起失效的特性 85

5.3.3  洪水引起失效的空间分布 89

5.3.4  洪水引起失效的网络特性 98

5.3.5  渗流分析 99

5.3.6  数值解法和解析解法的比较 116

5.3.7  中国和美国受影响的人口 117

5.4  小结 120

第6章  未来洪水对公路运输系统功能影响的建模和分析 123

6.1  引言 123

6.2  方法 125

6.2.1  交通模拟层 126

6.2.2  洪水模拟层 128

6.2.3  影响分析层 129

6.3  研究区域 129

6.4  结果分析 133

6.4.1  影响分析 133

6.4.2  适应性分析 136

6.5  小结 138

第7章　气候变化极端洪水下中国北方地区交通系统性风险 140

7.1  引言 140

7.2  气候变化下北方地区洪水风险不断上升 141

7.3  我国综合立体交通系统放大洪水风险 145

7.4  分析与讨论 147

第8章　　未来展望 150

8.1  多个相互依存系统中的失效机制 150

8.2  多灾种综合影响评估 151

8.3  模拟气候变化下未来洪水情景 151

8.4  三维关键基础设施系统与三维破坏的耦合机制 152

8.5  关键节点识别与保护策略优化 153

8.6  社会经济影响评估与风险管理策略 154

参考文献 157