摘要
地下空间灾害链是指在城市地下空间开发及利用过程中，由一种灾害引发多种次生灾害，并呈链状传递的现象。灾害链的传导具有多样性、复杂性和无序性等多种特点，可能造成建构筑物损坏、人员伤亡、社会功能运转停滞等现象，对城市安全有重大影响。 本文通过搜集国内外37个城市近30年来发生的110个地下空间开发及使用过程中的灾害案例，深入分析致灾原因及发展过程，分类并总结出典型灾害集和灾害影响因素。以上海市为研究背景，根据其影响因素进行灾害分区。引入Hopfield神经网络建立灾害链网络模型，根据上海市案例数据确定网络参数，分区计算灾害链，研究不同区域灾害链特征并得到各区灾害分级。将灾害链网络应用于具体工程，预测工程灾害链及防灾措施产生的灾害链转化效应。论文的主要研究内容与成果如下： (1)从致灾因素和灾害发展过程的角度，分析搜集的灾害案例，总结出典型灾害集及灾害影响因素。根据灾害影响因素的具体分布情况，将上海市划分为灾害Ⅰ区、灾害Ⅱ区和灾害Ⅲ区。 (2)基于Hopfield神经网络全连接的特点，以典型灾害集为基础，构建Hopfield灾害链网络模型，基于搜集的灾害案例数据确定神经元连接权值矩阵和阈值，并对提出的网络模型进行验证。 (3)根据灾害链特征建立灾害链评价指标及灾害分级体系，包括时间、空间、客观实体3类属性，以及4个灾害等级，即一般、中等、比较严重和严重等级。基于灾害链网络模型特征构建4种计算组合，由计算结果对上海市三个分区进行灾害链推演，并进行区域灾害分级，得出灾害Ⅰ区、灾害Ⅱ区、灾害Ⅲ区分别为比较严重、严重和中等等级。 (4)灾害Ⅰ区灾害链以水平向短链为主，长链占比小，损毁型灾害链占比不高，但灾害链造成的社会影响较大。未来防灾重点为建构筑物维修维护、沉降监测和市政工程建设；灾害链控制重点在于暴雨天气下的交通调配，以及老旧建筑周边人口规划。 (5)灾害Ⅱ区灾害链以中短型链为主，长链比例稍高。灾害链水平向和竖向传递特征均明显，损毁型灾害链较多，但造成的社会影响低于灾害Ⅰ区。未来防灾重点在于施工管理、沼气检测，以及生活要素系统的维护；灾害链控制重点在于暴雨天气下沼气状况监测，老旧建筑结构薄弱点排查和重要资产转移。 (6)灾害Ⅲ区灾害链主要为中短型链，长链可能性低。水平向链占比大，损毁型链较少，造成的社会影响较小。未来防灾及灾害链控制重点在于提升施工管理水平以及加强施工区生命安全管理。 (7)基于提出的Hopfield灾害链网络模型，对上海地铁4号线董家渡联络通道工程、苏州河地区深层排水调蓄管道工程和硬X射线自由电子激光装置项目进行了灾害链推演，并分析了可有效转移灾害链的防灾措施，降低灾害影响。
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