现代城市由于人口的过分集中,社会经济的集约化程度高,基础设施的薄弱以及扩建城市所处的恶劣地质、地理环境等一系列的内在因素,在强烈地震的外部因素作用下,近年来造成了现代城市地震灾害损失愈来愈严重的现象。城市抗震防灾是一个动态发展的过程,城市抗震防灾系统的研究对象是不断发展的城市系统,即研究区域内的与城市建设相关的地震地质和场地环境、建筑结构工程、城市基础设施等城市环境要素和建设要素以及由这些要素组成的复杂的、不断变化发展的城市复杂工程系统。目前,大多数城市抗震防灾能力的研究是基于静态指标体系的研究,城市抗震防灾系统在动态发展过程中仍存在很多问题。城市抗震防灾系统的关联复杂性及动态反馈性决定了必须用解决复杂问题的理论和方法进行分析研究。基于城市抗震防灾系统的动态演化性、关联复杂性、宏观领域和微观领域多层次性等特征,论文以人、物、环境三者形成的既独立又关联的复合承灾体为研究对象,应用系统动力学进行了城市抗震防灾动态演化模型的系统研究。论文主要做了以下几个方面研究:(1)城市建设用地防灾利用城市建设用地在城市抗震防灾系统中具有双重所用,一方面它本身是城市灾害的承灾体或潜在灾害源,另一方面,它是支撑着另外两类承灾体人和物的基础,具有复合型特征。根据这种特征,论文基于系统动力学和多目标优化方法,建立了既考虑建设用地功能,又能反映潜在震害风险对城市建设用地结构的影响的城市建设用地结构防灾优化的SD-MOP模型。最后并以无锡市为例,对城市建设用地结构比例及系统复杂行为进行了动态模拟。(2)人员紧急疏散评价人员疏散是城市抗震防灾系统中―避灾‖的核心环节之一,其过程受人员特性,以及人员与灾害环境、道路空间的相互影响,具有典型动态与反馈特征。基于此,论文建立了道路应急疏散系统动力学模型。模型以疏散时间为限制性条件,同时考虑地震疏散过程中的人、物、环境三类承灾体间的动态关联。最后以北京市某片区为例,就地震紧急疏散过程中道路的疏散能力进行了动态模拟。(3)地震次生火灾评价及疏散地震次生火灾的形成与蔓延过程与承灾体的抗灾能力密切相关。基于此,论文从风险的角度构建了城市地震潜在次生火灾害风险评价指标体系及其相应的等级标准,并构建了城市地震潜在次生火灾风险属性区间识别模型。模型中考虑了地震潜在次生火灾系统中致灾因子和孕灾环境的危险性、承灾体的易损性和暴露性、城市消防能力。同时针对地震次生火灾下城市抗震薄弱区道路疏散所存在的问题,从系统的角度分析研究了人员群集流动、道路疏散空间、次生火灾蔓延三方面因素间的相互关联及因果反馈,建立了考虑地震次生火灾危险性的城区疏散评估模型。最后,应用模型对某城市地震潜在次生火灾风险性及疏散进行了实例分析。(4)压埋人员损失评估针对人口密集片区震后压埋人员伤亡及救援过程中的动态反馈性,建立了城区地震建筑压埋人员损失动态评估模型。模型中考虑了不同发震时刻、压埋时间、建筑物破坏程度、压埋人员特征、救援效率等因素,从而评估出压埋人员的数量及可能造成的人员伤亡数量。最后以某重点人群密集片区为例,对不同发震时刻震后压埋人员伤亡及救援过程进行了动态模拟。(5)应急物资供给应急物资供给是城市抗震防灾系统中―救灾‖的重要内容,其受城市平时物资流通及外来物资的影响。论文首先基于城市平时的物资流通情况,提出了城市食品物资应急供应能力概率模型和分布检验。在此基础上,按照预期的震后物资保障天数或一定保障率情况下,合理的确定政府补贴及震后应急救援物资配置。