许多国家的陆地面积中，山区占了很大比例。例如，在中国，这些地区约占国土面积的三分之二，居住着大约一半的人口。这些地区的道路网络是重要的经济和社会生命线，但由于复杂的地形和地质条件，它们面临着独特的挑战。降雨和地震等因素使它们容易受到包括滑坡、落石和泥石流在内的灾害的影响[1,8,12,15,19]。因此，地质中断经常导致基础设施受损，交通中断，并造成巨大的经济和社会损失[10,11,20,30]。
历史事件也体现了这些网络的脆弱性。例如，2008年中国汶川地震对213国道造成了灾难性破坏，导致超过300个路段倒塌，严重扰乱了灾区的交通。同样，2011年新西兰基督城地震和2016年日本熊本地震引发了广泛的滑坡，损坏了道路基础设施并阻碍了救援工作。山区道路密度低，单个关键路段的损坏就可能导致整个路线的瘫痪，从而影响区域连通性[1]。此外，随着高等级道路建设的加速，越来越多的项目穿越地质不稳定区域。诸如削坡、填筑路堤和隧道钻探等活动会强烈扰动山体，而气候变化则增加了极端降雨事件的频率，共同加剧了对这些网络的威胁。
在这种情况下，地质灾害的影响已从单个路段扩展到高度连接和相互依赖的系统中。然而，目前缺乏从系统角度定量评估大规模山区道路网络抵御地质灾害能力的研究。缺乏对网络级中断的理解阻碍了有效缓解道路滑坡影响的工作。这些网络的功能韧性也存在显著的异质性，需要科学评估来为规划和紧急恢复提供依据。
复杂网络理论是分析现实世界网络系统结构和动态特性的强大工具[2,27]。这种方法已广泛应用于关键基础设施网络的脆弱性评估中。例如电力网[4,7,24]、管道系统[14,23,25]和交通网络[16,21,29,31]，其方法有助于识别在各种中断情景下的薄弱点和级联故障机制。此类中断的严重程度取决于网络自身的韧性。韧性最初源于生态学，描述了系统抵抗、吸收、适应和从外部冲击中恢复的能力[6,13]。在交通系统中，它结合了两个关键属性：效率（在已知条件下的表现）和冗余（抵御未来未知中断的能力）[18]。尽管韧性受多种因素影响，但本研究重点关注物理网络拓扑的作用，通过起点-终点(OD)对之间的效率和冗余来进行分析。
冗余指的是在起点和终点之间存在多条替代路径或出行方式[3,17]。当局部路段中断时，冗余使旅行者能够继续他们的旅程，从而减轻严重后果。然而，准确量化冗余需要考虑不仅仅是替代路径的数量，还包括它们的实际效率和独立性。OD对之间的路径通量和旅行效率各不相同，不同OD的路径往往会有重叠。如果不考虑这种重叠，可能会导致对冗余的过高估计[9]。尽管已经开发了几种分析冗余的模型[5,22,26,28]，但现有的指标通常强调冗余路径的数量，而忽视了它们的质量。这种疏忽限制了区分具有相似路径数量但效率不同或识别更优替代路径的能力。
为了解决这一空白，本研究提出了一个综合评估框架，以评估山区道路网络的韧性，特别关注完善冗余的概念化和测量方法。通过结合OD对之间替代路径的定量和定性方面，该框架旨在提供对网络鲁棒性的更细致的理解，支持网络规划和紧急恢复的改进决策。
本文的其余部分安排如下。第2节详细介绍了所提出的综合韧性评估框架，包括对冗余概念化和测量的改进。第3节展示了将该框架应用于中国三峡库区奉节县的道路网络的情况，该地区经常发生导致道路堵塞的重大滑坡事件。第4节提出了增强山区道路网络抵御地质灾害韧性的针对性策略。最后，第5节给出了结论性的意见。
