综述：关于气候变化背景下城市洪水韧性低影响开发（LID）策略的新见解

《Environmental Development》：Emerging Insights into Low Impact Development (LID) Strategy for Urban Flood Resilience under Climate Change

城市内涝加剧背景下低影响开发（LID）策略的效能与挑战研究。通过系统综述96篇文献发现，LID平均降低峰值径流量42%（15-75%）和总径流量34%（10-75%），显著提升气候适应性。但存在技术标准化不足、维护成本高、跨部门协同缺失等问题，需加强区域差异化应用研究及政策配套。

　　

Md Enamul Huq|David López-Carr|Nor Kalsum Binti Mohd Isa|Hanifah Binti Mahat|Mohd Hairy Bin Ibrahim|Nasir Bin Nayan|Mohamad Ihsan Muhamad Ismail|J. Jumadi|Md.Kamrul Hossain|Md Nazirul Islam Sarker|Xijun Wu|Md Shouquat Hossain|Asma Abdulaziz AbalKhail|Fahad Almutlaq

马来西亚霹雳州Tanjong Malim 35900，苏丹伊德里斯教育大学人文科学学院地理与环境系

摘要

近年来，全球城市洪水事件变得更加频繁和严重。这一趋势受到快速城市化、极端降雨变化以及排水系统不足的加剧。这对生命、财产和生态系统构成了重大威胁。因此，需要广泛采用低影响开发（LID）策略。然而，本系统评价研究了LID方法在缓解气候变化加剧的城市洪水灾害方面的有效性、挑战和前景。该评价综合了96项经过同行评审的研究结果，遵循了系统评价和荟萃分析的优先报告项目（PRISMA）指南。分析表明，LID策略能够减少洪水峰值，并带来环境效益和可持续的城市发展。定量分析显示，LID技术在不同气候区域平均可将峰值径流量减少42%（范围：15-75%），径流体积减少34%（范围：10-75%）。这证明了LID在减少洪水频率、峰值和径流量方面的有效性。本评价指出了需要进一步研究和改进LID适应性的关键知识空白。当前研究的意义在于强调了将LID作为气候适应策略基本组成部分的综合性城市规划的迫切需求。政策制定者和城市设计师应优先考虑在基础设施发展中采用LID，以增强洪水缓解措施并促进可持续的城市环境。

引言

城市洪水对生命、环境和财产造成了重大风险。这一问题因快速城市化、气候变化导致的极端降雨变化以及排水系统不足而加剧（Hassan, Yassine 和 Amin, 2022; Zhou 等, 2019）。气候变化增加了极端降雨的发生频率和强度，导致全球许多城市地区的洪水事件更加频繁，财产损失更大（Ajjur 和 Al-Ghamdi, 2022; Liu 等, 2023; Wang 等, 2023）。因此，城市规划者和工程师正在评估与气候变化相关的洪水缓解措施。城市发展通常会减少植被覆盖，增加不透水表面，从而降低雨水渗透并增加地表径流。土地利用变化显著影响径流量和峰值流量。然而，现代城市排水系统设计常常忽视这些因素，导致降雨事件中的严重洪水（Lin 等, 2022）。可持续的城市排水和雨水管理已成为应对城市洪水频率和强度上升的关键解决方案。通过低影响开发（LID）基础设施增强地下水资源渗透已成为优先事项。LID规划有效管理雨水溢出，改善渗透作用，从而减少地表径流（Putri, Hidayah, 和 Ma'ruf, 2023）。各种LID策略，包括绿色停车场（RP）、绿色屋顶或生态屋顶（GR）、生物滞留池/单元（BRC）、生物滞留沟渠或绿色沟渠（SW）、过滤带/植被沟渠（VS）、人工湿地（CW）、自然化（SN）、多孔/透水铺装（PV）、渗透沟（IT）、滞留池/雨水收集（DP/RH）、雨水花园（RG）、储水桶（RB）、雨水罐（RC）、最佳管理实践（BMP）和树箱（TB），已被用于缓解城市洪水。研究表明，LID显著降低了径流率和峰值（Chang 等, 2018; Eckart, McPhee 和 Bolisetti, 2017; Pour 等, 2020; Swilla, Katambara 和 Lingwanda, 2024b; Yang, Zhang 和 Krebs, 2022）。由于其有效性，LID越来越被视为传统雨水管理方法的可行替代方案，对可持续城市发展和气候适应具有相关性。

多项研究表明，LID策略能有效减少城市洪水（Bai 等, 2018; Eckart, McPhee 和 Bolisetti, 2017; Hu 等, 2019; Hua 等, 2020）。这些研究表明，LID实践对不同地理和气候区域的城市生态系统和水文径流都有益处。通过在促进密集城市化的同时缓解水文影响，LID成为城市发展中的有前景的做法（Kong 等, 2017）。具有成本效益和气候适应性的LID特别适合可持续城市发展。Pour 等（2020）对香港的LID实践进行了30年的成本效益评估，结果显示经济效益约为53亿美元，同时环境效益为12亿美元。此外，LID还被证明可以减少城市建筑物的洪水损害。Sohn 等（2019）报告称，LID在2012年纽约飓风桑迪期间减轻了结构损坏。尽管取得了这些进展，但仍存在关于不同形式的LID如何有效控制城市洪水的重大知识空白。对于LID如何有效适应不同城市环境（特别是在气候变化和不同气候条件下的情况）的理解有限。此外，仍存在重大挑战，包括维护成本的不确定性、缺乏标准化设计规范以及特别是在发展中国家社会接受度不足的问题。此外，LID策略在气候变化不确定性下的有效性尚未得到充分探索，迫切需要实证证据来评估其在长期缓解洪水风险方面的表现。本研究强调了将LID作为增强城市适应性的基础要素的综合性城市规划方法的必要性。具体来说，需要探索在气候变化和极端降雨事件不确定性背景下实施LID所面临的挑战。本文研究了LID工具在缓解城市洪水方面的有效性，特别是关注其减少峰值流量、径流持续时间和洪水事件的潜力，同时识别其在变化气候条件下的实施挑战。该研究深入分析了气候变化引起的城市洪水及其在洪水缓解中的作用，包括潜在的挑战和机遇。最终，这项研究可能有助于城市水资源管理专业人士、气候变化适应科学家、工程师、管理者、政策制定者和利益相关者更高效和有效地管理城市洪水。

研究设计

采用搜索方法从各种来源检索文章。通过纳入和排除标准以及系统文献回顾确保了对这一主题的全面审查，符合系统评价和荟萃分析的优先报告项目（PRISMA）指南。主要目标是回顾与气候变化、洪水、城市洪水和LID技术相关的研究。

按地区和气候的主题综合

首先，按地理区域对研究进行分组，注意到东亚和北美的数据占比较高。其次，根据柯本气候区划（Kottek 等, 2006）对每项研究进行分类。表1总结了按气候分类的平均峰值流量和径流体积减少情况。第三，按LID类别（例如，生物滞留、透水铺装、海绵城市）对研究进行组织，结果显示生物滞留单元始终实现最高的平均峰值流量

用于洪水缓解的LID

LID技术旨在维持流域内的自然水文过程，包括蒸腾作用、滞留和渗透，从而减轻城市扩张导致的过度径流的不利影响。这些通常被称为接近自然的方法，可以显著减轻气候变化对城市洪水的不利影响（Pour 等, 2020）。Chui, Liu 和 Zhan（2016）证明，将光伏系统与绿色屋顶结合使用可以

LID实践

本节全面分析了LID策略在缓解城市洪水方面的有效性，特别是在气候变化背景下。对现有文献的彻底回顾表明，LID实践（包括生物滞留单元、透水铺装和绿色屋顶）显著减少了峰值径流并改善了水质，应对了日益不规则降水模式带来的水文挑战。

LID的前景

本节探讨了阻碍LID策略广泛采用的多种障碍，并概述了克服这些挑战的途径。主要障碍包括机构分散、财务限制以及公众意识和接受度的缺乏。机构障碍通常源于不明确的法规和多个利益相关者（包括政府机构、城市规划者和社区组织）之间的协调不足。

使用LID缓解气候变化引起的洪水的挑战

虽然LID实践在减轻城市洪水严重性方面表现出有效性，并被提出作为应对气候变化加剧的洪水事件的策略，但在其更广泛的应用方面仍存在若干挑战。先前的研究指出了更广泛采用的障碍。Roy 等（2008）确定了LID的七个主要障碍，包括成本和有效性方面的不确定性、缺乏标准和实施技术

未来研究和政策影响

本系统评价强调了LID策略作为增强城市洪水适应能力的工具的前景和局限性。从理论上讲，研究结果强调了将水文科学与社会生态韧性框架相结合的重要性，表明LID不仅仅是技术干预措施，而是更广泛的城市适应系统的一部分。这有助于推进城市气候适应理论的发展

结论

实施LID似乎是一种具有成本效益的替代方案。它可以通过解决洪水峰值中的重大不确定性并在经济上降低潜在的洪水风险来改进传统的城市雨水管理系统。透水铺装在管理短时降雨事件引起的峰值排放方面最为有效。同时，生物滞留单元或储水层在处理长时间强降雨引起的洪水方面更为有效。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

CRediT作者贡献声明

Xijun Wu：写作——审稿与编辑、可视化、验证、概念化。Md Nazirul Islam Sarker：写作——审稿与编辑、可视化、验证、概念化。Asma Abdulaziz AbalKhail：写作——审稿与编辑、验证、方法论、调查、概念化。David López-Carr：写作——审稿与编辑、可视化、验证、方法论、调查、形式分析、概念化。Md Shouquat Hossain：写作——审稿与编辑、验证

未引用的参考文献

Al Amin 等, 2024; Alfredo 等, 2010; Asare 等, 2023; Dadrasajirlou 等, 2023; Dreelin 等, 2006; Eckart 等, 2017; Eckart 等, 2018; Esfandiar 等, 2024; Guoyi 等, 2023; Hassan 等, 2022; Koc 等, 2021; Lee 等, 2013; Li 等, 2019; Qin 等, 2013; Schreider 等, 2000; Swilla 等, 2024a; Swilla 等, 2024b; Wu 等, 2018; Yussif 等, 2023.

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学的研究资助计划（ORF-2025-896）的支持。