Synergistic study on dual-network for risk propagation and emergency response in earthquake disasters under extreme environments

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.11.0323

Abstract

Abstract:

To optimize the emergency management system for plateau disasters and to address the scientific demand for improving governance effectiveness under extreme plateau environments, this study developed a dual-network framework—"risk propagation-emergency response"—using the Ms6.8 Shigatse earthquake in Tibet as a case study. Based on complex network theory, it uncovered the cascading dynamics of seismic risks and multi-actor coordination governance patterns. The analysis demonstrates that the cascading disaster network exhibits a core-periphery structure, where critical nodes trigger multi-level chain reactions via infrastructure fragility and cultural sensitivity. Plateau-specific disaster chains are identified, such as "cold survival crisis → mass livestock deaths → pressure of harmless treatment", alongside culturally embedded risks like "language barriers" and "religious site damage", and their impacts further promote the cultural adaptive reconstruction of the traditional emergency management system. The coordination network shows a decentralized, short-path, high-density topology, indicating efficient collaboration despite persistent hierarchical redundancy.

Key words: extreme environments, earthquake disaster, risk propagation, emergency response, collaborative governance, cascading risk

CLC Number:

X915.5

ZHANG Ludan, WANG Deyun, ZHU Wenkai, SUN Ying, GUO Haixiang. Synergistic study on dual-network for risk propagation and emergency response in earthquake disasters under extreme environments[J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(11): 198-206.

Figures/Tables 11

Table 1

Fig.1

Table 2

Fig.2

Fig.3

Table 3

Fig.4

Table 4

Fig.5

Table 5

Table 6

Structural hole analysis results

序号	主体	有效规模	效率	限制度	层级性	序号	主体	有效规模	效率	限制度	层级性
1	抗震救灾指挥部	23.052	0.607	0.107	0.052	21	国网西藏电力	8.984	0.408	0.136	0.056
2	应急管理部	22.347	0.621	0.105	0.044	22	全国蓝天救援队	5.463	0.341	0.158	0.03
3	国家综合性消防救援队	6.983	0.368	0.153	0.044	23	寺庙管理委员会	6.308	0.371	0.156	0.047
4	中国地震局	3.775	0.29	0.184	0.062	24	西部战区前进指挥所	9.018	0.429	0.142	0.053
5	防灾救灾委员会办公室	16.058	0.554	0.123	0.069	25	武警西藏总队	9.946	0.432	0.137	0.045
6	国家粮食和物资储备局	7.222	0.425	0.141	0.04	26	西藏财政厅	7.16	0.448	0.152	0.04
7	国家发展改革委	8.021	0.446	0.148	0.064	27	中国人民银行	5.313	0.409	0.177	0.046
8	财政部	8.268	0.459	0.148	0.045	28	西藏公路养护部门	13.026	0.501	0.123	0.051
9	自然资源部	8.5	0.447	0.147	0.04	29	日喀则市公安局	12.553	0.502	0.129	0.053
10	西藏自治区气象局	9.53	0.433	0.137	0.052	30	红十字会	7.172	0.398	0.142	0.04
11	住房城乡建设部	5.625	0.352	0.165	0.059	31	日喀则市农业农村局	6.833	0.427	0.149	0.046
12	国家卫健委	8.089	0.426	0.143	0.059	32	日喀则边境管理队	6.048	0.403	0.153	0.062
13	国家紧急医学救援队	7	0.368	0.151	0.049	33	西藏自治区防疫应急队	6.44	0.429	0.149	0.049
14	西藏消防救援队	7.097	0.355	0.152	0.042	34	企业、社会组织	10.19	0.485	0.138	0.051
15	森林消防救援队	7.552	0.378	0.147	0.054	35	公安部网安局	4.656	0.388	0.17	0.061
16	西藏自治区应急指挥部	24.34	0.624	0.101	0.032	36	日喀则市政府	22.326	0.603	0.106	0.042
17	水利部	6.481	0.381	0.163	0.049	37	定日县政府	15.202	0.563	0.119	0.059
18	西藏自治区水利厅	6.119	0.408	0.155	0.061	38	基层党组织	9.547	0.455	0.137	0.055
19	西藏自治区通信管理局	8.365	0.418	0.139	0.068	39	国土卫星应用中心	6.455	0.403	0.158	0.076
20	西藏交通运输厅	16.348	0.527	0.118	0.056	40	国家资源卫星中心	6.455	0.403	0.158	0.076

Table 6

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编码	节点事件	编码	节点事件	编码	节点事件	编码	节点事件
A	主震6.8级	C₆	交通系统中断	D₈	社会及市场秩序失调	E₉	无害化处理压力
B₁	余震频发	C₇	电力系统中断	D₉	教育活动影响	E₁₀	公共建筑物倒塌
B₂	次生地质灾害	C₈	供水系统中断	E₁	牲畜集中死亡	E₁₁	生态环境恶化
B₃	堰塞湖威胁	D₁	民众恐慌	E₂	人员伤亡	E₁₂	耕地损毁
B₄	次生环境问题	D₂	社会舆论压力	E₃	财政压力	E₁₃	个人财产受损
C₁	医疗系统超载	D₃	宗教场所功能受损	E₄	生产中断	E₁₄	大面积停水、停电
C₂	藏语交流困难	D₄	文物受损	E₅	人员安置困难	E₁₅	珠峰景区紧急关闭
C₃	基础医疗设施损毁	D₅	低温生存危机	E₆	物资运输受阻	E₁₆	房屋损毁
C₄	道路塌方、受损	D₆	御寒资源不足	E₇	铁路线路停运
C₅	通信网络中断	D₇	救援队高原病爆发	E₈	外来旅客滞留

序号	灾害链	序号	灾害链
1	主震6.8级→次生地质灾害→道路塌方、受损→ 物资运输受阻	6	藏语交流困难→人员安置困难→ 民众恐慌→社会舆论压力
2	主震6.8级→民众恐慌→社会舆论压力→ 社会及市场秩序失调	7	御寒资源不足→低温生存危机→人员伤亡
3	主震6.8级→宗教场所功能受损→文物受损→ 社会舆论压力	8	次生地质灾害→珠峰景区紧急关闭→ 外来旅客滞留→人员安置困难
4	主震6.8级→牲畜集中死亡→个人财产受损→ 财政压力	9	基础医疗设施损毁→医疗系统超载→ 人员伤亡→民众恐慌
5	电力系统中断→大面积停电→御寒资源不足→ 人员伤亡	10	余震频发→次生地质灾害→堰塞湖威胁→ 生态环境恶化→耕地损毁

风险类别	特征	拓扑角色	风险节点
源头驱动型	出度高于均值,入度小于均值	灾害链的触发点,引发多级次生灾害	A、B₁、B₂、C₄、C₅、E₁₀、C₇、E₁₆、C₃、D₅
级联传导型	出度、入度均高于均值	级联传播的中枢节点,连接多个子系统	C₁、C₆、D₃、E₁₄
终端积累型	出度小于均值,入度大于均值	灾害影响的汇聚点,反映灾害损失	D₁、D₈、E₂、E₈、D₂、E₁、E₁₃、D₆、E₅、E₁₁、E₄、B₄、E₆、E₁₂
边缘渗透型	出度、入度均小于均值	相对独立的节点,对级联传播影响有限	C₈、B₃、C₂、D₄、D₇、D₉、E₃、E₇、E₁₅、E₉

序号	关键边	边介数中心性	序号	关键边	边介数中心性
1	次生地质灾害→物资运输受阻	0.032 1	11	御寒资源不足→社会及市场秩序失调	0.020 3
2	牲畜集中死亡→无害化处理压力	0.029 3	12	藏语交流困难→社会及市场秩序失调	0.020 2
3	救援队高原病爆发→民众恐慌	0.026 3	13	通信网络中断→藏语交流困难	0.020 0
4	主震6.8级→教育活动影响	0.025 3	14	医疗系统超载→人员安置困难	0.019 5
5	余震频发→教育活动影响	0.025 3	15	低温生存危机→牲畜集中死亡	0.019 2
6	社会及市场秩序失调→财政压力	0.022 4	16	主震6.8级→文物受损	0.018 9
7	主震6.8级→生态环境恶化	0.020 8	17	余震频发→文物受损	0.018 9
8	余震频发→生态环境恶化	0.020 8	18	次生地质灾害→生态环境恶化	0.018 6
9	主震6.8级→次生环境问题	0.020 8	19	次生地质灾害→次生环境问题	0.018 6
10	余震频发→次生环境问题	0.020 8	20	低温生存危机→人员伤亡	0.018 2

板块	接收关系数				内部关系数	外溢关系数	外接关系数	期望内部关系比例/%	实际内部关系比例/%
板块	板块1	板块2	板块3	板块4	内部关系数	外溢关系数	外接关系数	期望内部关系比例/%	实际内部关系比例/%
板块1	77	21	34	26	77	132	109	23.08	36.84
板块2	27	32	6	32	32	65	63	17.95	32.99
板块3	49	13	89	58	89	120	95	30.77	42.58
板块4	33	29	55	58	58	117	116	20.51	33.14