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第1章 关键基础设施相互依赖性的现有研究方法1

1.1 概述1

1.2 第一组：概念研究（概念及分类）1

1.3 第二组：建模与仿真研究方法3

1.4 第三组：基于经验与知识的方法4

1.5 关键基础设施建模的挑战——本书的意义5

1.5.1 复杂性5

1.5.2 在抽象与具体间权衡6

1.5.3 后果度量6

1.5.4 信息获取7

1.6 结论7

参考文献7

第2章 相互依赖性的概念及分类10

2.1 可观测量与不确定性10

2.2 风险10

2.3 风险记录表及风险矩阵11

2.4 可靠性12

2.5 脆弱性13

2.6 弹性13

2.7 蝴蝶结图14

2.8 社会基本需求、社会关键功能与关键基础设施14

2.8.1 社会基本需求15

2.8.2 社会关键功能15

2.8.3 基础设施15

2.8.4 输入要素16

2.9 依赖性与相互依赖性16

参考文献17

第3章 关键基础设施的风险及脆弱性分析18

3.1 分析的各个阶段18

3.2 第一阶段：准备工作19

3.2.1 辨识风险分析的目的及其利益相关方19

3.2.2 确定系统边界并明确风险原因与后果的类型19

3.2.3 协调利益相关方并筹办论坛20

3.3 第二阶段：预先风险分析20

3.3.1 判别不利／危险事件及社会关键功能21

3.3.2 原因分析22

3.3.3 脆弱性分析22

3.3.4 风险评估23

3.3.5 关于不利／危险事件的补充说明24

3.3.6 风险评估和降低风险的措施（风险控制）24

3.4 第三阶段：详细风险分析25

3.4.1 故障树分析25

3.4.2 剂量效应模型26

3.4.3 事件树分析26

3.4.4 网络分析26

参考文献26

第4章 风险分析及相互依赖性建模28

4.1 相互依赖性分析的步骤28

4.2 步骤1：描述不利／危险事件29

4.3 步骤2：识别相互依赖性及定性分析29

4.3.1 相互依赖性的识别29

4.3.2 连锁图的绘制30

4.3.3 案例分析：电缆管道案例31

4.4 步骤3：半定量风险评估32

4.4.1 概率及后果的量化33

4.4.2 风险计算34

4.4.3 数值算例：电缆管道案例36

4.5 步骤4：总结与补充分析（选做）38

4.6 步骤5：风险评估与降风险措施38

4.7 步骤6：计算服务损失造成的代价（选做）39

4.8 结论40

参考文献40

第5章 相互依赖技术基础设施的建模、仿真及脆弱性分析理论41

5.1 概述41

5.2 相互依赖性的特征42

5.3 建立模型框架的目的43

5.4 单一基础设施模型框架44

5.5 具有相互依赖性的多重技术基础设施模型框架46

5.6 应用框架时应考虑的关键因素49

5.7 技术基础设施的脆弱性分析50

5.7.1 辅助决策的脆弱性分析51

5.7.2 脆弱性分析的不同理论52

参考文献54

第6章 相互依赖关键基础设施的脆弱性分析技术56

6.1 概述56

6.2 案例1：供电系统与供水系统56

6.2.1 系统描述及其网络模型57

6.2.2 全局脆弱性分析60

6.2.3 关键组分分析61

6.2.4 地理位置脆弱性分析63

6.3 案例2：相互依赖的铁路系统65

6.3.1 系统描述66

6.3.2 全局脆弱性分析70

6.3.3 关键组分分析72

6.3.4 地理位置脆弱性分析74

6.4 结论77

参考文献77

第7章 供电系统风险分析79

7.1 概述79

7.2 风险分析方法综述80

7.3 偶发事件分析83

7.4 可靠性分析84

7.5 关联故障与时间依赖性86

7.6 案例分析：罗伊比灵顿测试系统87

7.7 结论89

参考文献90

第8章 供电中断风险91

8.1 概述91

8.2 案例1：输电网分界点的可靠性91

8.2.1 电力市场仿真93

8.2.2 偶发事件分析93

8.2.3 可靠性分析94

8.3 案例2：奥斯陆中央车站的停电事故（供电损失）95

8.3.1 供电损失及危险事件96

8.3.2 供电危险事件的后果97

8.3.3 供电中断对其他基础设施的影响97

8.4 案例3：含非常事件的供电风险和脆弱性分析100

8.4.1 威胁及不利事件的识别101

8.4.2 原因分析102

8.4.3 后果分析103

8.4.4 风险及脆弱性评估103

参考文献105

第9章 城市一体化水务系统106

9.1 水务系统组成要素及研究方法概述106

9.2 准备工作107

9.2.1 标准与指导文件107

9.2.2 水循环安全计划的风险管理109

9.2.3 城市水系统管理的目标、利益相关者与存在的挑战110

9.2.4 系统边界与危害性分级111

9.3 风险概略分析：以奥斯陆水务系统为例112

9.3.1 奥斯陆水务系统的风险识别113

9.3.2 奥斯陆案例中的风险分析及风险图表示方法115

9.4 风险详细分析：奥斯陆某处泵站的故障树分析115

9.4.1 熟悉所研究的系统116

9.4.2 选取目标事件作为顶事件116

9.4.3 建立故障树116

9.4.4 底事件的可靠性数据118

9.4.5 列出最小割集119

9.4.6 定量分析结果119

9.4.7 从故障树分析中得到的启示120

参考文献120

第10章 信息与通信技术（ICT）系统：机遇与挑战122

10.1 概述122

10.2 ICT系统和其他基础设施之间的依赖性122

10.3 信息安全124

10.4 威胁及脆弱性124

10.5 ICT基础设施的风险分析127

10.5.1 标准化风险评估128

10.5.2 错误用例图128

10.5.3 攻击树130

10.6 基础设施中ICT系统风险评估的挑战131

10.7 ICT跨部门风险分析的建议132

10.8 结论132

参考文献132

第11章 基于风险理论的海运系统设计134

11.1 概述134

11.2 海上运输系统135

11.3 风险分析方法136

11.3.1 步骤0：系统设计与基础设施能力138

11.3.2 步骤1：危险识别及相互依赖性建模139

11.3.3 步骤2：偶发事件分析——仿真与动态调整142

11.3.4 步骤3：海上运输系统以外的相互依赖性及脆弱性143

11.4 结论144

参考文献144

第12章 海运液化天然气供应违约的风险分析145

12.1 概述145

12.2 液化天然气的海上运输系统146

12.3 基础设施能力设计147

12.4 航线规划与时间调度149

12.5 基于专家判断的偶发事件识别150

12.6 缓解基础设施压力的措施151

12.7 基础设施配置替代方案152

12.8 动态重规划152

12.9 用连锁模型进行概略评估154

12.10 讨论155

12.11 结论155

参考文献156

第13章 相互连接基础设施的风险管理：多应力环境下的统计分析157

13.1 概述157

13.2 关键基础设施的高可靠性管理158

13.3 控制室的特征159

13.3.1 中心地位159

13.3.2 远程控制159

13.3.3 团队组织160

13.3.4 运行中的再设计160

13.3.5 突发事件与应变能力160

13.3.6 控制变量161

13.3.7 启示162

13.4 控制变量产生相互关联的条件：以两个基础设施为例162

13.4.1 特定假设163

13.4.2 数据源、研究周期及研究方法165

13.4.3 分析结果165

13.4.4 关于基础设施弹性理论的启示172

13.5 结论：ICIS水平下的前导弹性、恢复弹性及再生弹性173

参考文献175

第14章 关键基础设施风险管理的组织性挑战176

14.1 概述176

14.2 依赖性、社会安全与关键基础设施177

14.3 紧耦合与复杂性178

14.4 组织分离及其对基础设施风险管理的影响180

14.5 跨组织边界的协调与合作：整合与矛盾183

14.6 建议185

14.7 结论186

参考文献187

附录A 危险事件等级189

附录B 社会关键功能（SCF）与风险分析192

附录C 风险分析方法196

原书作者简介200