《Climate Risk Management》：Understanding modern innovative concepts for urban stormwater management: A bibliometric analysis
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随着气候的变化，全球城市日益面临由极端降水引发的暴雨洪涝（pluvial flooding）挑战。为此，许多创新概念被引入以全面管理雨水，应对城市地区日益增加的洪水风险。这一发展体现在致力于城市雨水管理和韧性提升的大量且不断增长的文献中。本研究旨在对这些发展进
随着气候的变化，全球城市日益面临由极端降水引发的暴雨洪涝（pluvial flooding）挑战。为此，许多创新概念被引入以全面管理雨水，应对城市地区日益增加的洪水风险。这一发展体现在致力于城市雨水管理和韧性提升的大量且不断增长的文献中。本研究旨在对这些发展进行文献计量分析，揭示相关研究领域的进展、现状和特征。研究人员汇编并审查了关于城市雨水管理主要创新概念的文献，通过多种指标绘制了选定研究概念的研究进展图，为这些管理方法提供了单独和整体的见解。研究结果表明，现有概念的特征在于：1）具有不同的起源、发展轨迹和主要焦点，同时共享改善城市雨水管理的目标；2）涵盖从局部的、技术性的雨水控制，到综合的城市水循环管理，再到更广泛的基于生态系统和气候适应策略的范围，从而允许交叉学习和适应；3）从早期较为成熟的概念，向强调自然和生态系统服务作为关键解决方案要素的新兴快速增长方法的明显演变；4）在展示各自独特性的同时相互关联，每个概念都拥有共享和独有属性的独特组合；5）地理上集中于其起源国，但在许多易受洪水侵袭的发展中地区存在显著的扩展机会。综合这些发现，研究人员认为这些概念最有效的运作方式不是作为竞争性替代方案，而是作为混合灰-绿-蓝系统中的互补元素，在不同尺度上连接水文性能与生物多样性和气候适应。本研究填补了科学文献中的知识空白，同时为研究和实践提供了重要见解。
**1. 引言**
随着气候变化，洪水已成为全球城市面临的最关键挑战之一。根据世界气象组织（WMO）和紧急事件数据库（EM-DAT）的报告，自21世纪初以来，全球洪水事件的发生频率显著上升。同时，许多国家的城市因人口增长和空间扩张而持续发展，日益暴露于洪水灾害之下。到2020年，约有14.7亿人直接面临洪水风险，其中亚洲和非洲的低洼地区受影响最为严重。洪水灾害每年在全球造成约2万人死亡，并对2000万人产生不利影响。未来洪水灾害的影响预计将进一步增加，尤其是对人口和财产集中的城市地区。
鉴于日益严峻的洪水挑战和相关的环境退化，越来越多的城市开始探索或实施创新概念，如基于自然的解决方案。这些概念虽然是为应对洪水而引入的，但受到当地背景和管理见解的独特影响。全球使用了不同的术语来定义或描述这些城市水管理概念，间接反映了各自的背景和焦点。本研究旨在通过文献计量分析来描绘现代城市雨水管理方法，并回答四个问题：1）全球主要城市雨水管理方法的研究进展和发展趋势；2）这些方法之间的异同程度；3）文献中反映的这些主要方法的关键研究领域；4）文献计量分析对未来研究和实践的意义。
本研究在范围和见解上具有原创性。很少有研究系统比较现有的城市雨水管理方法，也没有研究通过文献计量分析来比较这些方法并描绘当前发展。不同于以往侧重于单一方法或技术方面的综述，本研究提供了一个首创的比较框架，描绘了主要城市雨水管理概念的演变、地理分布、主题焦点和相互关系。
**2. 数据与方法**
**2.1. 数据来源**
研究文献的质量和覆盖范围对于可靠的文献计量分析至关重要。本研究选择Web of Science核心合集（WSCC）中的文献进行分析。WSCC是一个广泛使用的全球学术文献数据库，包含各学科的重要学术期刊和国际学术会议，具有严格的筛选机制以确保收录期刊的质量，并提供全面的引文索引覆盖。
**2.2. 研究概念的选择**
本研究聚焦于体现现代实践或方法的六种管理概念：低影响开发（LID）、水敏感城市设计（WSUD）、可持续城市排水系统（SuDS）、海绵城市建设（SCD）、蓝绿基础设施（BGI）和基于自然的解决方案（NBS）。这些概念的选择基于系统的范围界定过程，通过特定的搜索策略在WSCC中识别，并应用以下标准：1）创新的、综合的、面向可持续性的城市水管理方法；2）在国家或区域水政策中正式采用；3）在至少50篇独立的同行评审出版物中出现。
**2.3. 文献选择**
文献选择遵循PRISMA 2020指南，包括识别、筛选和合格性三个连续步骤。在识别阶段，于2024年5月在WSCC数据库中进行文献检索，共识别出7344篇出版物。随后应用排除标准：移除重复记录，仅保留同行评审的期刊文章和综述文章，生成6661篇文献。在筛选阶段，审查标题和摘要以评估主题相关性，排除164篇未明确涉及六种目标概念的文献，以及191篇无法获取的文献，最终获得6306篇文献。在合格性阶段，基于概念模糊或误用、方法不充分以及缺乏实证支持的描述性这三种标准，排除了257篇出版物。最终，共6049篇文献作为文献计量分析的数据。
**2.4. 文献计量分析**
采用文献计量分析来检验和比较所选概念。分析方法包括：通过出版趋势和模式检查整体发展；使用维恩图揭示概念间的结构关系；分析地理分布；通过历史引文网络分析发展路径和合作；检查并比较顶级关键词及其共现网络。分析使用R编程语言结合Biblioshiny网络应用（Bibliometrix包的一部分）进行。
**3. 结果**
**3.1. 文献数据的主要特征**
所选概念的发展在时间上不均衡。LID的时间跨度最长，可追溯至1998年；BGI相对较新，始于2013年左右，时间跨度最短。WSUD和SuDS于2002-2003年左右出现，随后是SCD。NBS和BGI虽然出现较晚，但年增长率远高于其他概念。NBS在出版物类型、数量和年增长率方面均占主导地位。
**3.2. 发展趋势**
**3.2.1. 时间模式**
自2015年以来，NBS的年出版物数量快速增长，增长率远高于其他概念，2023年总数达到927篇。除BGI外，其他概念经历了较早但增长较慢的过程。NBS年出版物的快速增长显示了全球对该概念的浓厚兴趣。
**3.2.2. 概念分布**
大多数出版物专注于单一概念；相对小部分出版物涵盖两个或更多概念；没有出版物同时涵盖所有六个概念。LID和SCD之间的重叠率最高，关系最密切。LID和NBS对其他概念的影响最大，而NBS受其他概念影响最小，原创性最高。
**3.2.3. 地理分布**
受洪水影响严重的国家通常对研究概念有较高的采用率，如中国、澳大利亚、欧洲国家和美国。但某些洪水影响严重但采用率较低的国家包括印度、非洲国家和南美部分地区。全球范围内，创新水管理概念的采用仍然相对有限且不均衡，主要集中在发达国家。
**3.2.4. 作者国家分布和引文频率**
LID由美国主导，WSUD由澳大利亚主导，SuDS由英国主导，SCD由中国主导，BGI和NBS由英国主导。中国在所有概念的前三国中均出现，表明其广泛参与。NBS的国际合作水平较高，而LID和SCD的国际合作相对较低。
**3.2.5. 历史引文分析**
LID、WSUD、SuDS和SCD在各自发展路径中相互引用，而BGI和NBS形成了两个相对独立的子网络。Fletcher等人（2015）是关于城市雨水管理术语演变的最具影响力的出版物。
**4. 基于关键词的特征化和关系分析**
**4.1. 前40个关键词分析**
六个概念共有的关键词包括管理、质量、系统和模型等。每个概念独有的关键词与具体技术措施或国家特定术语相关。LID、WSUD、SuDS和SCD共享大量共同关键词，而BGI和NBS与其他概念共享的共同关键词较少。
**4.2. 基于前40个关键词的概念特征化**
SCD和BGI具有较高的独特性，而WSUD和SuDS更受共同属性支配。LID和NBS在共同和独有属性方面更为平衡。
**4.3. 关系分析**
NBS的邻近概念是BGI和SCD；LID的邻近概念是WSUD和SuDS。若分为两组，NBS和BGI为一组，其余四个概念为另一组。
**4.4. 关键词共现网络**
不同概念的主题簇组成不同。SuDS有4个簇，NBS有2个簇。LID的簇包括针对气候和城市化的设计优化、项目绩效和优化、水质管理；NBS的簇仅包括生态系统服务和气候减缓与适应。
**5. 讨论**
**5.1. 演变与相互联系**
LID、WSUD和SuDS的早期交叉影响表明这些概念在现有框架内作为渐进式创新发挥作用。BGI和NBS的较新出现标志着向将自然过程视为城市韧性基础基础设施的转变。SCD的中间位置表明其受到特定治理背景的影响。
**5.2. 地理模式与主题焦点**
研究的显著地理集中性表明这些概念在很大程度上是特定背景下的创新，而非普遍适用的模板。NBS和WSUD的国际合作水平较高。主题上，从“污染物去除”和“渗透”向“生态系统服务”、“生物多样性”和“气候适应”的转变揭示了城市雨水管理从水利工程向社会-生态考虑的学科扩展。
**5.3. 对实践和研究的意义**
不存在“一刀切”的解决方案。概念的选择应基于生物物理条件、具体挑战、可用资源和治理结构。混合方法具有巨大潜力，但需要超越临时的项目级组合，转向系统性规划框架。研究重点应转向不同概念如何在混合组合中被配置、排序和治理。
**5.4. 研究的优势与局限**
本研究提供了数据驱动的文献概述，但存在文献计量分析固有的局限性，包括对WSCC的依赖可能导致覆盖缺口、关键词搜索可能遗漏部分相关出版物，以及对研究有效性和实际影响缺乏深入探讨。
**6. 结论**
六个概念虽共享改善城市水管理的总体目标，但具有不同的起源、发展轨迹和主要焦点。概念范围从局部的技术性雨水控制（LID和SuDS）和综合城市水循环管理（WSUD和SCD），到更广泛的基于生态系统和气候适应策略（BGI和NBS）。这些概念的互补优势指向了混合集成系统。NBS展现了高原创性和广泛适用性，而SCD和BGI在城市雨水背景下具有较强独特性。研究和应用仍主要集中于起源国，在提高全球许多易受洪水侵袭的发展中地区采用这些创新概念方面存在重大机遇。
