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近年来，随着城镇化进程的加快，下垫面特征发生了巨大改变[1]，城市不透水面积增加，排水管网无法承担强降雨带来的强负荷，内涝灾害频发。如何防止城市内涝灾害、有效存蓄和利用地表径流是当前城市水文、规划等学科研究的重点话题[2]。由此引入“海绵城市”这一新概念，海绵城市的关键技术——低影响开发(low impact development，LID)实践能有效缓解城市内涝、涵养水源、净化水质、减缓热岛效应、调节城市小气候、恢复生物多样性、维持和恢复城市的海绵功能，实现良性水文循环和水资源高效利用[3]。中国学者主要以年降水量为依据，针对干旱区、半干旱区、湿润区和半湿润区不同的地域特点开展了城市内涝灾害防治和低影响开发研究[4-7]，为因地制宜建设海绵城市提供了理论和技术支撑。然而，目前国内关于低影响开发的文献综述[8-11]大多是从低影响开发的发展历史回顾、方法、机理、机能评价指标等方面的定性分析，缺乏一定的深度和广度。本文基于中国知网[12]，采用内容分析法和CiteSpace分析工具深度剖析国内低影响开发研究的现状，理清中国低影响开发的研究脉络，为更好地解决城市雨洪问题提供新的研究思路。1 文献分析1.1 文献获取利用CNKI中国期刊全文数据库，在 “高级检索”中的“跨库选择”选择“期刊、硕士、博士”，检索条件中的篇名和关键词均输入“低影响开发”，选择“精确”搜索方式，检索得到中外文献2 078篇，其中中文文献1 887篇，占90.8%，时间截至到2019年11月20日 文献发表年度趋势分析从时间分布看(图1)，中国低影响开发研究始于2009年3月王建龙等[13]在《工业建筑》发表的《低影响开发与绿色建筑的雨水控制利用》。该文主要介绍了低影响开发的理念和关键措施，分析了低影响开发的经济、社会和环境效益，应因地制宜、合理规划，注重系统间的契合性，实现效益体系整体优化。同年7月，王建龙等[14]在《中国给水排水》发表了《基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法》，分析了低影响开发的技术体系和实施方法，肯定了低影响开发在解决城市雨洪问题中的重要地位，低影响开发可以改善水质污染以及削减强降雨带来的地表径流，实现雨水循环利用，为低影响开发的进一步研究打下了坚实的理论基础。图1 文献发表年度趋势由图1可知，2009—2013年的低影响开发文献发表量增长缓慢。2013年以后增长迅速，在2019年最多，达到565篇。2016年和2017年相对较多，分别达到423、443篇。2013年发布了《国务院公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》《城市排水防涝综合规划编制大纲》和住房和城乡建设部于2014年发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》，将低影响开发理念与城市规划结合，标志着低影响开发技术在中国正式推广，因此，低影响开发研究在2013年以后逐年增多。虽然在2018年文献发表量略有下降，但随着城市内涝灾害的频发，低影响开发的需求将日益增大，其定量研究势必成为中国城市基础设施建设的一个新热点 文献来源和主题分析从文献资源类型看(图2)，期刊类共刊登1 503篇文献，其中90种核心期刊刊登了371篇低影响开发相关文献，占中文文献的19.7%。刊登相关文献较多的核心期刊有：《中国给水排水》98篇、《给水排水》48篇、《中国园林》16篇、《水电能源科学》15篇、《中国农村水利水电》14篇、《水利水电技术》12篇；博士论文分布于7所高校中，共7篇；硕士论文分布于117所高校中，共377篇，其中重庆大学最多，共22篇。从检索结果中获得文献发表量排名前30中，核心期刊与非核心期刊文献发表量的比例约为7∶15。由此可见，核心期刊的发文量占比较低。通过核心期刊与非核心期刊发文质量的比较，发现非核心期刊质量较低，多有拼凑现象，后续研究应注意研究的深度与广度，力求创新点，为城市水文水质问题提供更有效的解决方法。图2 文献资源类型从文献主题分布看(图3)，主题为“低影响开发”和“海绵城市”的文献占比最高，分别占39.17%和26.22%，其次是雨水花园、雨水系统、城市内涝、雨洪管理、下凹式绿地和雨洪径流。海绵城市占比仅次于低影响开发，是因为低影响开发是建设海绵城市的基础性措施，海绵城市实质上就是雨水开发的一种低影响开发系统。低影响开发的八大措施：绿色屋顶、透水铺装、下凹式绿地、植被草沟、植被缓冲带、雨水花园、生态滞留池和蓄水池均为防治城市内涝灾害提供了有效解决途径，可以依据多项效益指标，设置合理的低影响开发组合方案或改善管网条件，最终达到地表径流合理分配和利用，径流污染物最大限度地被净化。在八大措施检索结果中，“雨水花园”在所有措施中占比最高，这是因为雨水花园可以削减地表径流70%以上，去除径流污染物约70%，且建造成本远小于传统雨水管理体系[15]，并具有一定的观赏性和生态效益。结合自然环境条件，合理布设雨水花园，实现景观效益和生态效益的最大化。图3 文献主题类型分布从文献内容看，主要以综述类文献和方法类文献为主。在高级检索的篇名中输入“低影响开发”并包含字段“进展”或“综述”，检索得到综述类文献21篇，占比较小，其中被引次数前三名的文献分别来自《中国给水排水》[11]《应用生态学报》[8]和《干旱区研究》[16]，这些文献通过多角度(如具体措施的应用场景、效益体系和影响因素)分析低影响开发技术的研究现状和存在问题，并预测了低影响开发的研究方向，提出了具有可操作性的建议，为中国低影响开发的规范制定和全面推广提供了可靠依据。方法类文献中主要通过低影响开发与水文模型结合[17]，如SWMM、SUSTAIN、MIKE等，并结合遥感、地理信息系统和全球定位系统技术[18](remote sensing, geographic information system, global positioning system(3S))开展研究[19-20]。在解决城市雨洪问题过程中，需重视低影响开发的定量研究，强调低影响开发技术的可实践性和模拟结果的效益评价。检索结果中，核心期刊发表的效益评价类文献共5篇，占比较少，主要以空间布局优化为目标，得到最具社会、经济和生态效益的最佳方 被引文献分析国内核心期刊的低影响开发文献中被引次数最多的文献是《中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究》，为431次；被引次数较高的文献有《海绵城市与技术发展沿革及构建途径》《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》，分别是356、325次。其中《中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究》[21]一文揭示海绵城市建设内涵及意义，从宏观角度辨析海绵城市建设与智慧城市、低碳城市建设之间的联系，并结合国外低影响开发研究，提出适合中国的海绵城市建设目标和技术体系，为中国建设海绵城市提供扎实的理论指导。以上3篇文献均是综述类文献，以背景、研究目标、研究方案、展望四方面为出发点，提供具有针对性和适宜性的海绵城市发展策略 基于CiteSpace的关键词共现聚类分析CiteSpace是一款基于Java开发语言构建关于文献数据的知识图谱的可视化软件[22]，可直观反映某一研究领域的热点话题，从而探索领域未来研究方向和发展趋势。本文利用CiteSpace对国内核心期刊发表的低影响开发文献的关键词进行聚类分析(图4、表1)，表1的内容对应图4中角标明显的节点，表1中各关键词的中心性代表其研究热度，总体上看，关键词出现频次与其中心性成正比。发现国内学者在低影响开发研究的关注热点主要有：低影响开发、海绵城市、SWMM、年径流总量控制率、径流污染、城市雨洪资源利用等。由此可见，国内学者关于低影响开发的研究主要利用主流水文模型SWMM，围绕控制径流量和削减污染物负荷两方面开展缓解城市内涝灾害工作。由于各地区气候、地形、地貌、地势等条件有所差异，则年径流总量控制率指标也有所不同。国内学者严格遵守《海绵城市建设指南》，以各地区应达到的年径流总量控制率为低影响开发方案的优化目标[23]，实现因地制宜建设海绵城市的愿景。图4 低影响开发研究关键词聚类分析表1 国内低影响开发研究热点关键词关键词频次中心性出现年份关键词频次中心性出现年份低影响开发2630.雨水径流90.0海绵城市1150.雨水花园城市内涝70.0SWMM模型200.径流污染70.0低影响开发(LID)180.雨洪管理60.0年径流总量控制率170.城市雨洪资源利用50.风景园林130.0径流总量控制面源污染50.01.6 其他分析从研究层次看(图5)，工程技术(自科)类文献发文量最多，达到1 195篇，其次是基础与应用基础研究(自科)和行业技术指导(自科)，分别为233篇和130篇。工程技术(自科)层次的文献主要将低影响开发技术应用于市政工程、城市园林设计、河道治理和景观设计中，由此衍生出低影响开发的应用研究及行业技术指导。图5 研究层次分析从发文作者分析(图6)，发文量排名前3的作者分别是李俊奇、任心欣和王文亮，分别为33、17、14篇。其中李俊奇所发文献中被引次数最高的《海绵城市建设指南解读之降雨径流总量控制目标区域划分》[24]以各地区气候条件为依据，制定各地区径流量控制目标，指导各地构建海绵城市体系提供完善的技术规范体系。任心欣所发文献中被引次数最高的《海绵城市年径流总量控制率等指标应用初探》[25]深度解析海绵城市年径总量控制率指标，提出注意事项并以案例加以证明。王文亮所发文献中被引次数最高的《海绵城市建设要点简析》[26]从海绵城市建设基本内涵、途径、原则、政策等多角度解读《海绵城市建设指南》。总体上看，国内研究低影响开发的学者队伍仍需壮大。图6 高产出作者明细研究机构主要集中在高等院校和科研机构，其中北京建筑大学是国内低影响开发研究的核心机构，发文量达到67篇。基金分布以国家自然科学基金为主要队伍，达到181篇，说明低影响开发研究在中国城镇化道路上有着建设性意义。2 低影响开发研究脉络分析社会经济学方法、数学建模方法、系统学方法、生态学方法和空间优化方法构成中国低影响开发定量研究的主要脉络。随着中国关于海绵城市各项政策的出台，低影响开发研究方法不断改进，脉络愈加成熟。这些方法相辅相成、优势互补，使中国低影响开发研究体系不断完善，深度和广度不断加大(表2)。表2 核心期刊低影响开发方法类文献发文明细一级二级三级社会经济学(4)边际效益分析(1)成本效益分析(1)费用效率法(1)综合效益评估(1)生态学(11)生态与其他因素结合(6)生态与节水结合(2),生态与治水结合(1),生态与社会经济结合(1),生态与聚类分析结合(1),生态与主因子分析结合(1)其他方法(5)景观生态学研究(4),数字景观技术(1)系统学(65)统计学方法(10)主成分分析(3),相关性分析(3),聚类分析(3)层次分析法(7)专家打分法(2),层次分析法与其他方法结合(4),三标度法(1)空间信息技术(16)空间分析(5),信息系统(11)规划与优化方法(5)线性归一化法(2),最优化目标函数法(2),多元线性回归(1)指标体系(26)其他方法(1)群落分析法和样方法结合(1)数学建模(129)数学原理(2)GLUE法(1),Morris筛选法(1)数学模型(5)ISM(1),SEM(1),BIM(2),RUSLE(1)水文模型(122)SWMM(93),SUSTAIN(12),Digital Water(3),Visual MODFlow DS(1),Info Works(3),SWAT(4),HydroInfo(1),MUSCL(1),MIKE(4)空间优化(108)软件应用(99)GIS软件(66),ENVI(17),ERDAS(2),Fragstats(1),Matlab(4),FRAS(1),SPSS (4),IDRISI(2),Bayes Server(1)选址算法模型(8)元胞自动机模型(1),遗传算法(3),模糊分类算法(1),贝叶斯网络结构算法(1),带精英策略的非支配排序遗传算法(1)其他方法(1)朴素贝叶斯分类器(1)2.1 社会经济学方法社会经济学法占国内研究(核心期刊)的2.4%，以边际效益和成本效益分析以及综合效益评估为主。社会经济学法运用于低影响开发研究中，一般通过建立成效评估体系，评价现有措施在社会、经济领域的成效。综合考虑边际效益和成本效益，可获得低影响开发措施的最佳布设比例[27]。综合效益评估用于低影响开发中，综合考虑地表径流量、径流系数、洪峰时间和成本效益均达到最佳值[28]，据此选择最佳的低影响开发方 生态学方法生态学方法占国内研究的3%，它以可持续发展为目标[29]，实施能改善生态环境的低影响开发措施，实现生态恢复[30]。在中国低影响开发研究中，生态学多与其他因素和方法结合使用，如节水[31]、治水[32]、社会经济因素[13]、聚类分析和主因子分析[34]，将生态元素融入低影响开发中，用生态理念完善低影响开发实践，构建稳定、健康的生态系统。另一新兴领域是低影响开发与景观生态学结合，通过景观生态规划，既缓解了城市内涝，又使低影响开发措施具有一定观赏性和美学价值[35]。目前中国在这方面仍处于起步阶段，有待进一步深入研究 系统学方法系统学方法占国内研究的17%，是低影响开发研究的主要方法，通过建立生态、社会、经济相结合的指标体系，力求完善国内低影响开发的建设规范和指标。国内应用于低影响开发的系统学方法中，空间信息技术和指标体系构建占比较大，利用地理信息系统(GIS)中的空间分析模块和水文分析模块[36]进行城市内涝风险区划，为治理城市内涝灾害提供可行性建议。低影响开发指标体系主要是依据海绵城市建设指标体系[37]，实现水生态、水环境、水安全和水资源的共同开发和治理。水生态方面，根据海绵城市建设指南，实现不同城市年径流总量控制率达标；水环境方面，实现城市面源污染的去除和削减；水安全方面，注重饮用水安全和防洪防涝；水资源方面，实现雨水的高效循环利用。在构建海绵城市建设指标体系时，需要注意各低影响开发措施之间的连通性，实现各项措施与城市绿地、居民区、植被区等的互联互通和相互融合 数学建模方法数学建模方法占国内研究34.8%，是国内低影响开发研究方法的主力军。由于水文模型中的众多参数对模拟结果的影响参差不齐[38]，研究维度和难度较大，所以需要筛选出对模拟结果影响较大的参数，进行参数率定和优化。国内低影响开发研究主要运用全局敏感性分析的GLUE模型和Morris筛选法，可以初步筛选出敏感性参数并对敏感性参数排序。数学建模在国内低影响开发研究中发展较不成熟，目前运用于低影响开发中的模型有SEM[39]、BIM[40]、RUSLE[41]，以上3种模型具有一定稳定性，或者具有三维可视优势，可多任务同时处理，RUSLE模型可以模拟水土流失过程，与LID结合得到针对水土污染的有效方案。但SEM存在一定误差，BIM的运维阶段还处于发展阶段，较不成熟，无法兼顾宏观和微观需求。总体上看，他们均可以实现多元目标，验证低影响开发是否具有可靠性和可操作性[40]。数学建模方法实现了中国低影响开发的定量研究，为构建低影响开发定量研究体系提供科学方法。水文模型是低影响开发研究的重要载体，发文量122篇，是中国低影响开发研究方法中的第一阵营，其中基于SWMM模型发表的低影响开发文献93篇。SWMM能模拟多种低影响开发措施对雨洪和水质的控制效果，是DigitalWATER、InfoWorks等商业软件模拟低影响开发措施的基础平台[42]，并且SWMM适合各种尺度地域的排水设计，水文参数较少，但这一点同时也使SWMM具有一定局限性，水文参数较少使得不能全方面考虑各种因素，造成模拟结果不精准，但总体上看，SWMM在低影响开发研究和海绵城市规划中发挥了重要作用。SUSTAIN作为国内低影响开发研究的新兴领域，虽然目前核心期刊发文量较少，仅12篇，但因其通过比较各低影响开发方案的功效和建造成本，确定最具成本-效益的方案，可广泛应用于海绵城市规划中，提供最优的建设方 空间优化方法空间优化方法在国内研究占比达到29.1%，仅次于数学建模方法。应用于低影响开发研究中的空间优化算法主要有遗传算法、贝叶斯网络结构算法和元胞自动机。遗传算法主要基于决策支持系统SUSTAIN实现[43]，遗传算法因其优胜劣汰机制，能够综合考虑多方因素，经多次迭代后，找到全局最优解，从而得到最佳方案，并且改进后的遗传算法——带有精英策略的非支配排序遗传算法在处理多目标时具有较好稳定性和高效率，可以全局考虑选取最优解；贝叶斯网络结构算法可以综合考虑各种因素，选取最适宜LID范围，为内涝风险评估提供透明化平台，利于决策[44]；元胞自动机模型可准确预测城市内涝时的降雨径流并且操作简便[45]。综合来看，遗传算法在未来低影响开发研究中应用会更加广泛。基于空间优化方法的软件应用发文量较多，有99篇，其中涉及GIS软件应用有66篇，遥感软件应用有20篇。GIS软件应用主要以ArcGIS为主阵营，还有少量基于GIS开发以实现多种方案直观显示，提高数据管理效率。GIS具有强大的数据处理功能[46]，为水文模型的数据预处理工作带来极大便捷，同时在空间分析方面可以集合多源数据，做到全局考虑，实现低影响开发设施的空间布局优化，为科研人员提供可靠的低影响开发区域综合治理方案。利用遥感软件解译遥感影像，获取研究区的土地利用类型、透水区、不透水区[47]、地下水、土壤、植被、地形、地势、地貌、地质等数据，提高了低影响开发模拟结果的精度。总体上看，GIS与RS技术结合，为低影响开发研究提供可靠的数据支持和方法论基础。3 结论通过核心期刊和硕博论文在低影响开发研究的文献分析，发现以下结论：国内低影响开发研究的对象从单一低影响开发措施转变为组合措施或与绿色基础设施结合；低影响开发研究的目标由仅考虑控制雨洪和削减污染物转变为综合考虑社会、经济、生态效益；低影响开发研究的规模由城市某一代表区域转变为某一气候类型代表城市；低影响开发研究的方法由单一模型转变为多学科综合应用。纵观国内核心期刊中各种低影响开发研究方法的发文量，发现数学建模方法应用最广泛，其中水文模型应用占比最大，社会经济学方法发文量占比较少，可通过借鉴其他学科知识以发现低影响开发研究的新领域。系统学方法发文数量可观，但其中建立指标体系大多依据层次分析法，今后可以将层次分析法和优化算法结合。生态学方法目前在国内发展仍处于探索阶段，但是其发展势态良好，今后可考虑将生态学相关理论融入具体的施工建设中。国内低影响开发研究方兴未艾，其定量研究的进一步深入，需要理论体系的创新和新兴技术的挖掘；以多学科、多视角、多维度应对低影响开发定量研究的复杂性，特别是“3S”技术和人工智能算法将为低影响开发研究提供新的研究方向。参考文献:[1] 王展鹏, 宋立生, 兰子焱, 等. 考虑下垫面类型的干旱指数比较研究[J]. 遥感技术与应用, 2019,34(4):865-873.[2] HOU J W, MAO H X, LI J P, et al. 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