城市供水管网是城市关键基础设施系统之一，是城市社会安全、经济发展和公共健康的重要支撑，其稳定性和可靠性是保证人民生活质量和城市机能正常运转不可或缺的因素。随着经济的发展和科学技术的进步，城市规模迅速扩大，城市人口和财富高度集中，供水管网已发展为具有许多分支和交互连接边的复杂网络。然而，由于地理空间分布的相关性，城市供水管网对突发灾害具有高度的敏感性和脆弱性。为提升城市供水管网抵抗突发事件的能力，本书从多学科综合角度，研究城市供水管网韧性的测定，保证城市供水管网在失效状态下的安全有效供水，提高城市供水管网对突发灾害的抵抗能力。
本书以城市供水管网为研究对象，全面论述了城市供水管网韧性研究成果，系统介绍了复杂网络级联失效理论和韧性理论。在此基础上，综合应用复杂网络级联失效理论、供水管网水力计算方法、韧性评价理论，深入研究了城市供水管网在失效触发后的网络级联反应过程及网络结构和功能的变化，并在此基础上开展了增强策略研究。本书对于城市管理人员、工程管理专业人员、城市生命线工程研究人员和高等学校相关专业的师生有一定的参考价值。
本书重点论述内容如下。
（1）提供了量化城市供水管网韧性确定方法的综述。将韧性定量研究方法划分为4组。首先描述了城市供水管网韧性中的3种基本能力，即吸收能力、恢复能力和适应能力。然后论述了代理方法、模拟方法、网络方法和失效检测与隔离（FDI）方法的评价指标和研究进展，并总结了每种方法的局限性。随着系统复杂性和性能标准的提高，城市供水管网性能的不确定性在不断演变，对定量评价城市供水管网韧性提出了新的挑战，未来的工作需要面对这些挑战。本书分别针对?3?种基本能力讨论了城市供水管网所面临的新挑战，重点分析了对失效的快速响应、长期优化和多场景、多阶段耦合分析。
（2）提出了一种基于仿真的城市供水管网韧性吸收能力评估方法。模拟了基于管段的蓄意攻击情境。所提出的模拟算法考虑了攻击模式、管网用水供需平衡、阀门位置和压力约束影响导致失效传播的过程。评估了城市供水管网韧性吸收能力和失效传播时间的动态响应过程。进而讨论了阀门位置布置策略对城市供水管网韧性吸收能力提升的影响，借助阀门布置率的转折点确定了能显著降低城市供水管网韧性吸收能力的关键管段，采用改进的阀门调整方案和随机定位方案并进行比较分析。结果表明，采用阀门增强策略，能够有效提高城市供水管网韧性吸收能力，抵抗突发失效。
（3）基于水力计算理论和复杂网络理论，在城市供水管网韧性指数和拓扑指标计算的数据基础上，建立了城市供水管网拓扑与韧性响应模型，揭示拓扑指标与供水系统韧性的响应关系与匹配程度。从能量视角通过Matlab调用水力模拟软件Epanet进行韧性指数的计算。从拓扑角度基于复杂网络理论确定了6个关键拓扑属性，即连通性、效率、中心性、多样性、鲁棒性和模块性。利用随机森林算法建立城市供水管网韧性与拓扑响应模型。融合功能特征、结构特征和类型特征所对应的指标，通过随机森林算法进行特征重要性排序，揭示基于能量的韧性指数和基于拓扑结构的拓扑指标之间的关联度，探究可全面评估城市供水管网韧性的指标。
（4）建立了城市供水管网韧性多目标优化模型。目标同时考虑了最小化最大压差和最低成本，并将管径作为优化决策变量，以质量和能量守恒定律、节点水压、标准管径作为约束条件，利用扩展的PSO计算帕累托前沿，分析了小型城市供水管网和中型城市供水管网对突发事件失效的敏感程度。
（5）提出了城市供水管网韧性增强策略。有必要将韧性作为评估城市供水管网性能的重要标准之一，具体可从保障不确定性需求条件下城市供水管网服务功能、增强城市供水管网冗余设计、加强城市供水管网失效检测和监测管理、积极推进城市供水管网更新改造工程方面开展。未来，水务部门和相关政府部门可以参考这些策略开展城市供水管网韧性规划建设工作。
本书出版获得了中央高校基本科研业务费专项资金资助（supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities）（2019JBW007），同时获得了教育*人文社会科学研究青年项目（20YJC630121）、北京市社会科学基金项目（18GLC070）、国家自然科学基金青年基金（71501008）资助。
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