城市关键基础设施系统由于相互之间存在的各种关联关系而形成了一个相互依存的网络化复杂系统。随着世界经济的发展以及信息科学技术的不断突破,城市巨系统将变得更为智能,而与此同时,城市网络也将变得更为复杂和脆弱。在突发事件下,一个单一系统功能的失效或部分功能丧失可能导致与其相关联的系统产生的级联失效现象。针对关键基础设施系统间相互耦合的特性,研究在突发事件下考虑系统复杂关联关系情况下的应急策略则变得尤为重要。本文的研究受到国家自然科学基金(基金号：70972099,91024013和91024131)的支持,在国内外已有的研究成果的基础上,重点考虑关键基础设施系统关联关系建模,构建了突发事件下应急策略研究体系,所做的主要工作如下：首先,根据经济学上的列昂悌夫模型,提出系统失效输入输出模型,对城市关键基础设施系统在宏观层面上进行建模,通过采用决策与实验评价实验室(DEMATEL)的数学方法确定模型中最为关键的关联矩阵。通过分析和研究日本地震真实案例中的数据,来作为模型的输入,从而预测当部分系统受损失时,会给整个城市系统带来的损失与失效。其次,通过微观层面对城市关键基础设施进行建模。建立了突发事件下多层系统之间的供应链网络模型,当某单一系统节点失效后,通过分析事故链,利用与之耦合系统的供需关系,给出紧急状态下的应急策略。数值结果表明,该方法能够有效地突破传统方法中以调用备用资源为主的单系统内部优化应急策略的局限性,更有效地优化整个网络资源以降低系统总体损失。最后,建立考虑调用城市中应急部门的工作队对受破坏系统进行维修作为应急策略的双层规划数学模型。上层规划的目标是城市决策者要求整个系统运营成本最低,包括运输成本,需求惩罚成本和应急救援成本等；而下层规划是应急部门要求突发事件下应急时间最短,从而保障系统的优化以及人员生命和财产安全等。设计相关算法对复杂的双层规划问题进行求解,提出了网络系统弧重要性的评估方法,设计了求解下层调度问题的模拟退火算法,以及设计了双层规划的邻域搜索方法,数值试验证实了该模型与算法的有效性。