0引言
城市生命线安全直接影响城市高质量发展与居民幸福生活，而自然灾害的发生发展已对城市生命线安全产生严重威胁。近年来，众多学者在自然灾害与城市生命线安全领域不断探索，即研究城市生命线 Natech（Natural hazard triggered technological accident)事件，其中，风险识别是城市生命线Natech事件风险管理研究的前提与基础。
关于城市生命线Natech事件风险识别研究，国内外学者从不同自然灾害、不同城市生命线的角度采用不同科学方法展开研究。在城市交通系统方面，基于灾害链理论、能量传递原理等，采取案例分析、系统动力学（SystemDynamics，SD）模型研究降雨-城市道路交通[1-2]、暴雨-城市轨道交通[3]、地震-城市交通系统[4]，探讨关键风险及影响程度，从而识别自然灾害对城市交通系统安全影响因素。在分析自然灾害和技术灾害特征的基础上，基于典型事故案例，采用归纳分析法和灾变链式传递方法，构建城市交通系统Natech事件演化模型，深人研究极端降雨及台风风暴潮-城市轨道交通[5]、暴雨及滑坡-城市桥梁[6]、常见自然灾害-城市轨道交通[7-8]等，进而准确识别自然灾害影响城市交通系统安全的重要风险因素。在城市电力系统方面，搜集国内外电力系统事故案例，剖析自然灾害和技术灾害特征，采用文献综述等方法，深人分析地质灾害-电力[9]、积冰-输电线路[10】、台风及暴雨-输电线路(1]的风险因素。在城市排水系统方面，通过构建不同地区暴雨、内涝-排水管网[12]，降雨-排水管网【13]仿真模型，识别不同暴雨情景下城市排水管网风险因素。在城市燃气系统方面，对自然灾害进行分类及分析其次生灾害，采用复杂网络（ComplexNetwork，CN）法、故障树模型识别地震-燃气管网14]，暴雨、洪水、滑坡等-燃气管网[15]中的风险因素。通过收集案例资料，基于自然灾害链演化特点，采用CN、矩阵法等，研究暴雨-城市生命线[16]、地震-城市生命线[17-18]，从而识别影响城市生命线安全的因素。综上发现，在现阶段城市生命线Natech事件风险识别研究中，多集中于单一或简单复合自然灾害对单城市生命线风险因素识别，而少有针对风险在自然灾害-自然灾害、自然灾害-城市生命线、城市生命
线-城市生命线链路内传导识别的定性定量结合研究。
鉴于此，笔者拟在分析城市生命线Natech事件风险传导机制基础上，根据风险传导链路CN性与 SD特征，构建城市生命线Natech事件风险传导链路CN-SD模型，以期能够定性定量识别城市生命线 Natech事件风险传导链路。
1城市生命线Natech事件风险传导机制
风险传导是指风险在存在关联性的节点间发生状态转移的动态开放过程[19]，可通过不同路径传导至不同承灾体，承灾体在具备一定抵抗能力时可内部消化灾害，而抵抗能力不足时就会变为次生灾害的载体，风险继续进行传导。随着时间的推移，更多次生灾害的传导路径被打通，风险传导更为广泛[20】。风险存在多种传导方式，同一灾害事件可能触发不同传导路径，每条灾害路径带来的风险是不同的，且传导路径越长风险越大[21]，同时传导过程往往伴随各种耦合风险因子之间的破窗效应、多米诺骨牌效应【22]。
自然灾害通常诱发一系列次生、衍生灾害，呈现显著的“链式效应”，如直链式、发散式、网络式；技术事故具备首发事故灾难发生、首发事故引发一系列次生事故、首发事故引发一系列次生事故导致总损失大于仅发生首发事故导致损失特征，即多米诺效应[23-24]。城市生命线Natech事件同时存在自然灾害链、多米诺效应2种风险传导机制，如图1所示。依据风险传导机制，城市生命线风险可分为风险源、潜在事件和后果,具备不确定、复杂性等特征[25]。
2城市生命线Natech事件风险传导链路CN-SD模型构建
2.1风险传导链路CN模型构建
2.1.1风险传导链路CN性
在城市生命线Natech事件风险传导过程中，自然灾害-自然灾害（自然灾害链）、自然灾害-城市生命线（Natech事件）、城市生命线-城市生命线（多米诺效应)呈现显著的网络拓扑结构。CN能够较好地反映风险链的拓扑结构[26]，同时CN能够深人部
图1城市生命线Natech事件风险传导机制 Fig.1 Risk conduction mechanisms for urban lifeline Natech event
析灾害事件间的复杂演化与耦合关系[27-28]。
2.1.2风险传导链路CN指标
风险点具有不同程度共现关系，以自然灾害、城市生命线为要素构造完全共现矩阵，将自然灾害、城市生命线等价转化为CN中的节点，将节点间的风险传导等价转化为CN中节点的连接边[29】，从而得到城市生命线Natech事件风险传导链路CN。
1）风险路径。城市生命线Natech事件风险传导链路CN中箭头的引出与指向代表自然灾害、城市生命线风险的出度与入度，人度表示风险流人，出度表示风险流出，节点的加权出度、人度表示风险传导路径选择及重要程度，作为风险路径选择。
2）风险集聚。城市生命线Natech事件风险传导链路CN中节点聚类系数为节点间的实际连接数与理论连接数之比，聚类系数值的大小反映节点内风险的聚集多少，作为风险集聚程度。
3）风险传导。城市生命线Natech事件风险传导链路CN中边介数为通过节点间的连接边的最短路径数目与最短路径数目之和的比值，边介数值的大小反映风险在连接边的传播效率，作为风险传导系数。
2.2风险传导链路SD模型构建
2.2.1风险传导链路SD特征
城市生命线Natech事件孕灾环境为自然界，致灾因子包括自然灾害与技术事故，承灾体为城市生命线，风险传导过程具有显著的动力特征。城市生
命线Natech事件是复杂的系统，主要表现为内部结构复杂，致灾因子错综、承灾体多样，且相互作用，呈现自然灾害的链式发展与技术事故的多米诺效应。城市生命线Natech事件是开放的系统，致灾因子在不同承灾体间传导，表现为灾变能量在承灾主体内传递叠加且具有时间效应。城市生命线Natech事件是不确定的系统，其主要由复杂性、开放性导致，主要表现为致灾因子来源、传导不确定性，造成承灾体风险程度的不确定性。从SD视角更易深刻认识风险传导本质[30-31]。
2.2.2风险传导链路SD变量
SD变量性质由自然灾害或技术事故风险传导的时间效应所决定[32-3]。在构建城市生命线 Natech事件风险传导链路SD模型时，若自然灾害或技术事故风险传导过程中对次级自然灾害或次级技术事故产生瞬时效应，即假设在演变时长内风险量在固定范围内随机变化，则只考虑自然灾害或技术事故的风险速率：若自然灾害或技术事故对次级自然灾害或次级技术事故产生持续效应，即假设在演变时长内风险量呈指数增长达到固定值，则同时考虑自然灾害或技术事故的风险速率与程度。
1）风险量。在城市生命线Natech事件风险传导链路CN中，以节点的风险路径、风险集聚及节点间的风险传导共同表征其风险量，为无量纲数。
2）关联度。采用Jaccard指数计算城市生命线 Natech事件风险传导链路CN中风险节点间的共现率，以共现率表征节点间关联度，为无量纲数。
3）脆弱性。在考虑城市生命线关联性特征[34]的基础上构建城市生命线Natech事件共现矩阵，借鉴刘爱华等[35]提出的城市生命线脆性联系概念及计算方法，计算Natech事件中城市生命线脆弱性，为无量纲数。
3城市生命线Natech事件风险传导链路CN-SD模型应用
依据《突发事件分类与编码》（GB/T35561一2017)规定的技术事故类型选取城市生命线，如交通、供水、排水、热力、电力、通信、燃气。依据《自然灾害分类与代码》（GB/T28921—2012）选取涉及城市生命线技术事故的自然灾害，如气象灾害（台风洪涝、暴雨、大风、雷电、冰、低温、高温、冰雪、沙尘暴、龙卷风、干旱），地质灾害（地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地面裂缝）。据此，以2004一2023年全国十大自然灾害事件及其相关新
闻报道为文本数据.运用CN-SD模型分析城市生命线Natech事件风险传导链路。
3.1风险传导链路CN模型应用
运用NSS软件统计自然灾害-自然灾害、自然灾害-城市生命线、城市生命线-城市生命线共现频次，构建城市生命线Natech事件完全共现矩阵，如图2所示。图2中，横纵交叉处为共现频次。运用
Gephi软件得到26个节点、185条边的城市生命线 Natech事件风险传导链路CN，如图3所示。城市生命线Natech事件CN拓扑图可看作为城市生命线 Natech事件因果关系。图3中，字体大小颜色深浅以及连接边颜色深浅、粗细能够侧面反映风险在自然灾害-自然灾害、自然灾害-城市生命线、城市生命线-城市生命线链路中的传导。
图2城市生命线Natech事件完全共现矩阵 Fig. 2 Full co-occurrence matrix for urban lifeline Natech events
图3城市生命线Natech事件CN拓扑图 Fig.3 CN topology diagram for urban lifeline Natech events
3.2风险传导链路SD模型应用
1）关联度计算。计算自然灾害-自然灾害、自然灾害-城市生命线、城市生命线-城市生命线关联
度，得到关联度矩阵，如图4所示。图4中，横纵坐标交叉处为关联度。自然灾害链风险传导链路中关联度前5为：暴雨-洪涝、暴雨-泥石流、暴雨-滑坡、暴雨-大风、滑坡-泥石流。Natech事件风险传导链路中关联度前5为：暴雨-交通、暴雨-电力、滑坡-交通、暴雨-排水、洪涝-交通。多米诺效应风险传导链路中关联度前5为：交通-电力、排水-交通、电力一供水、排水-电力、供水-交通。
2）风险量计算。计算城市生命线Natech事件风险路径、集聚、传导，计算得到风险量峰值，见表1。自然灾害链风险传导链路中风险量峰值前5为：冰雪-大风、暴雨-大风、滑坡-泥石流、低温-大风、大风-泥石流。Natech事件风险传导链路中风险量峰值前5为：沙尘暴-交通、高温-电力、干旱-电力、大风-排水、暴雨-交通。多米诺效应风险传导链路中风险量峰值前5为：交通-通信、交通-电力、供水-交通、热力-交通、电力-通信。
3）脆弱性计算。根据城市生命线Natech事件中城市生命线出现的独立、共现、独立-共现频次计算得到其脆性独立、同一、波动概率进而计算得到其脆性独立、同一、波动摘，最后计算得到其显现出
图4城市生命线Natech事件关联度矩阵 Fig. 4 Correlation matrix for urban lifeline Natech events
表1城市生命线Natech事件风险量（部分数据） Table 1 Risk scale of urban lifeline Natech events (partial data)
的脆弱性，见表2。Natech事件中城市生命线脆弱性由大至小顺序：供水、排水、通信、电力、燃气、交通、
热力。
表2城市生命线Natech事件中城市生命线脆弱性 Table 2Urban lifeline vulnerability in urban lifeline Natech event