电力网络、供水网络、燃气网络等基础设施网络是一类产生、提供和配置经济社会运转所必需的产品或服务的工程设施网络,其一旦破坏或失效,将会严重影响社会生产生活、经济运行或公共安全。随着科技水平和社会经济的持续发展,不仅单个基础设施网络的规模变得愈发庞大,不同基础设施网络之间还产生了紧密和复杂的空间关联与功能关联,形成了关联基础设施网络（Interdependent Infrastructure Networks,IINs）。作为社会与经济得以正常运转的支撑体系,关联基础设施网络的安全保护已受到了广泛的关注和重视。特别是近年来,各国政府、组织与学界在吸取众多灾害案例的经验和教训后达成共识:为应对愈发难以避免的灾害事件风险,亟需提升关联基础设施网络的韧性（Resilience）,即加强其对灾害事件的抵御、吸收与恢复综合能力。而开展关联基础设施网络韧性的评估与提升研究,是达成该目标的重要基础条件,只有实现了关联基础设施网络韧性的有效评估,决策者才能把握评估对象所处的“安全”水平,并进一步寻找潜在的韧性提升方案或措施、探索其韧性的提升路径。科学评估与提升关联基础设施网络的韧性,已成为指导建设高韧性关联基础设施网络实践活动的关键。本文从关联基础设施网络韧性的概念出发,以评估与提升关联基础设施网络的韧性为落脚点,针对关联基础设施网络可能遭受的瞬时型和渐进型受灾情形,围绕两类受灾情形下关联基础设施网络受灾和修复过程的分析、建模、模拟与优化问题,综合运用复杂网络、随机场、网络最大流、序贯蒙特卡洛模拟、运筹优化的理论与方法,开展关联基础设施网络韧性的评估与提升模型方法研究。论文主要研究工作如下。（1）关联基础设施网络的韧性及其评估基础首先,界定了本文研究对象关联基础设施网络,包括基础设施网络及其空间关联与功能关联的涵义、关联的模式与关联的强度,并从网络受损破坏产生的时间角度,将网络的受灾情形分为了瞬时型受灾和渐进型受灾。然后,在明确关联基础设施网络韧性的涵义的基础上,构建了网络韧性的概念模型。最后,分析了网络的受灾与修复过程及性能水平演变曲线,构建了网络韧性的评估测度,并对网络韧性的影响要素进行了梳理。（2）关联建模及关联基础设施网络的性能水平计算模型建立关联基础设施网络受灾与修复过程中的性能水平计算模型,为网络性能水平演变曲线的确定以及网络韧性的评估提供基础。首先,定义和建模了网络组件的物理失效与功能失效状态,梳理了因空间关联导致的共因失效和链式失效,以及因功能关联导致的级联失效三种网络失效扩散模式。其次,分别基于随机场理论与主从逻辑思想,对空间关联和功能关联进行了建模。然后,利用最大流理论,建立了能够在网络受灾与修复过程中,同时刻画空间与功能关联的网络性能水平计算模型。最后,通过在仿真生成的网络上进行算例分析,验证了所建模型的可行性和有效性。（3）基于受灾与修复过程模拟的关联基础设施网络韧性评估方法建立瞬时型和渐进型受灾情形下关联基础设施网络的韧性评估方法。首先,基于随机场理论与序贯蒙特卡洛模拟方法,分别对瞬时型和渐进型受灾情形下,网络的受灾与修复过程进行了建模与模拟。然后,在此基础上,结合研究内容（2）中的网络性能水平计算模型,给出了瞬时型与渐进型受灾情形下网络韧性的评估方法。最后,通过对一定受灾情景下美国田纳西州谢尔比县关联的电力-燃气-供水网络和我国某市关联的电力-供水网络的韧性进行评估,验证了所提韧性评估方法的可行性和有效性;并通过在仿真生成的网络上进行数值实验,分析了网络的拓朴结构、空间关联强度、功能关联强度、网络组件的易损性以及修复策略对网络韧性的影响。（4）关联基础设施网络的韧性提升模型分别从灾前保护方案优化角度和灾后修复方案优化角度,开展关联基础设施网络的韧性提升模型研究。首先,从灾前保护方案优化角度,采用最小化网络的受灾后果进而提升网络韧性的思路,建立了在一定灾前保护预算约束下,同时考虑空间与功能关联的网络组件灾前保护选择优化混合整数规划模型,并设计了相应遗传算法。然后,再从灾后修复方案优化角度,采用最小化网络的累计受灾后果进而提升网络韧性的思路,建立了在一定灾后修复资源约束下,同时考虑空间与功能关联的网络破坏组件灾后修复选择与调度集成优化混合整数规划模型,并设计了相应遗传算法。最后,同样利用美国田纳西州谢尔比县关联的电力-燃气-供水网络和我国某市关联的电力-供水网络,验证了所建韧性提升模型的可行性和有效性,并分析了灾前保护预算和灾后修复资源对网络韧性提升的效用。综上,本文研究成果丰富了基础设施网络之间关联关系的建模方法,拓展了关联基础设施网络韧性评估与提升的理论与方法。研究将为关联基础设施网络的受灾后果预测、灾害应对能力的评估、灾前保护方案决策优化与灾后修复方案决策优化提供辅助。