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本文阐述了关键基础设施和多层网络相关定义,分析了不同耦合方式下多层网络间的差异性特点。在此基础上,将双层耦合网络的级联失效模型推广到多层耦合网络中,建立多层耦合网络的脆弱性模型。并运用多层耦合网络理论对复杂又脆弱的城市关键基础设施系统的脆弱性进行评价。以我国某城市电力网络、燃气网络和供水网络为实例建立多层耦合网络。针对不同耦合方式和不同攻击方式验证模型的合理性和适用性。研究发现随着网络层数的增加系统的脆弱性增大,并且在单向功能依赖关系模型下和基于负载的蓄意攻击下,系统表现出了明显的脆弱性。