城市的正常运行极大地依赖于高度关联的基础设施系统,深入理解基础设施系统关联关系并有效提高基础设施系统韧性对于保障城市安全有着非常重要的意义。由于问题的复杂性和视角的局限性,现有研究对关联基础设施系统的系统性理解和分析不够深入,对基础设施系统韧性过程的定性描述和定量分析不够系统。本论文从系统的视角构建城市组分框架,在此基础上提出关联基础设施系统网络建模方法和基础设施系统韧性优化模型,并针对医院开展实证研究。首先,构建城市组分框架。基于系统论和城市生态学,深入分析城市系统组分和构成,阐释基础设施系统关联关系的作用机理。基于美国加利福尼亚州的数据,采用贝叶斯网络结构学习和条件独立性检验的方法开展实证研究,对所提出的城市组分框架的合理性进行了验证。其次,提出关联基础设施系统网络建模方法。为表征关联关系并模拟受灾情景,本论文提出多层有向赋权的网络建模方法,并据此提出基于偏置PageRank算法的基础设施节点重要性评价方法,该方法综合考虑了节点的拓扑和功能重要性以及级联失效的影响。基于五个生命线系统开展实证研究,对所提出的网络建模和重要性评价方法的可行性和有效性进行了验证。再次,提出基础设施系统韧性优化模型。本论文改进了对基础设施系统韧性过程的传统理解,引入新的基础设施系统功能水平变量,从崭新的视角定性阐释了包含两阶段的基础设施系统灾后短时间内的韧性过程。在提出针对两个阶段的韧性提升措施的基础之上,建立了基础设施系统韧性优化定量模型,并深入讨论了多个基础设施系统的韧性优化模型改进。最后,针对医院开展韧性优化实证研究。本论文对绵竹市四所医院进行实地调研,基于所提出的网络建模方法和韧性优化模型开展实证研究。随后,在医疗系统开展两轮访谈,验证韧性优化试验结果的实践价值、进一步丰富和完善韧性优化试验结果的管理建议,并总结医院韧性优化的工作流程。本论文运用系统的理论和视角,构建城市组分框架,为基础设施系统相关研究提供了崭新的思路;提出并构建了基础设施系统网络建模方法和基础设施系统韧性优化模型,为基础设施系统韧性优化提供了科学有效的工具;实证研究为医院韧性优化实践工作提供了新的方法和依据。