论文标题：Urban Resilience Index for Critical Infrastructure: A Scenario-Based Approach to Disaster Risk Reduction in Road Networks

论文链接：https://www.mdpi.com/2071-1050/16/10/4143

期刊名：Sustainability

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/sustainability

一、引言

洪水对全球道路网络构成严重威胁，常导致交通中断、社区孤立并造成经济损失。来自于里斯本大学的 Nuno Marques de Almeida博士及其团队在Sustainability期刊发表了文章。本研究提出包含规避、承受、恢复及适应四个阶段的韧性提升方法，进行了建成资产分析、资产系统性能评估与多灾种情景模拟（被动响应式防洪、前瞻性韧性规划、早期预警系统），并运用洪水地理空间人工智能模型与开放数据源，精准定位影响关键路线的高风险区域。该研究还探讨了韧性资产与基础设施方案如何优化城市韧性指数，将性能指标与成本效益分析相结合，筛选兼具效能与经济可行性的解决方案。通过综合考量资产性能、风险优化与成本控制，该研究为制定韧性基础设施战略提供支撑，既能最大程度减轻经济影响，又能助力社区抵御洪灾并实现快速恢复。

图1 高速公路（a、b）与主干道路（c、d）的卫星比例视图

二、研究过程和研究结果

该研究提出了一套评估道路网络洪灾韧性的综合方法论框架，延续了风险导向资产中心化（RIACT）城市韧性提升流程，旨在解决道路基础设施管理的关键问题，包括：从OpenStreetMap（OSM）提取关键道路数据、运用社会经济指标进行性能评估、洪灾风险暴露度评估，以及建设与维护成本分析。该方法论包含六个阶段，依次为：（i）数据采集与预处理；（ii）关键道路基础设施提取；（iii）性能指标评估；（iv）洪灾风险暴露度评估；（v）建设与维护成本分析；（vi）多情景分析：敏感性及稳健性评估。

研究表明不管是单体道路还是多条道路，洪水事件都会触发恢复工作，但是初步修复后都可能仍存在性能损失，且洪灾后都需要应对基础设施退化等长期挑战。根据里斯本随时间变化的城市道路网络韧性分析，情景1（被动响应）、情景2（前瞻规划）、情景3（预警系统）的韧性指数的分别为189.03、203.5、196.69，情景2（前瞻规划）表现最优，情景1（被动响应）表现最差。关于成本效益分析，情景1（被动响应）的损失值最高（-0.214），情景2（前瞻规划）的损失值最低（-0.108），而情景1的恢复成本最高（0.138），情景2（前瞻规划）的恢复成本最低（0.096）。由此可见，情景2（前瞻规划）在减轻性能影响和资源需求方面均表现最佳，且采取前瞻性措施举措是维持道路网络长期高性能的最有效策略。该研究结果为政策制定者提供了葡萄牙道路网络应对洪水风险并提升其韧性的重要启示，例如将韧性评估强制纳入城市规划流程、制定关键基础设施（如道路）的韧性建设与维护标准、鼓励采用自然解决方案（如透水路面、绿色基础设施）、为韧性干预措施设立专项资金流和促进跨部门协作。与此同时，实施洪水缓解策略也至关重要，可以最大限度降低风险，减少直接成本、间接经济损失和实施障碍。

图2 里斯本在三种不同情景下随时间变化的城市道路网络韧性分析

三、研究结论

该研究针对葡萄牙道路网络的洪灾韧性提升提出了多维度解决方案，为构建气候适应性交通基础设施提供了可推广的理论框架与实践路径。研究表明前瞻规划策略最具成效，并建议优先投资于抬升式路堤、排水系统改良和韧性铺面材料使用。该研究为决策者提供数据驱动的韧性投资指南，有助于推动葡萄牙乃至全球可持续交通系统发展。未来的研究可以继续加强技术融合、模型优化、系统拓展、连锁效应和应急准备。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Steve W. Lyon, Ohio State University, USA

期刊涉及人类的环境、文化、经济和社会可持续性，为有关可持续性和可持续发展的研究提供了一个高级论坛。目前期刊已被 SCIE, SSCI (Web of Science) 和 Scopus 等数据库收录。

2024 Impact Factor: 3.3

2024 CiteScore: 7.7

Time to First Decision: 19.3 Days

Acceptance to Publication: 3.4 Days