低影响开发措施对城市暴雨内涝减灾的成本效益评估研究

In the context of accelerated urbanization and exacerbated urban flooding, mitigating rainstorm waterlogging in urban communities through low impact development (LID) has become a significant field in international society and academic circle. However, limited attention has been given to the role played by LID measures in reducing the losses induced by rainstorm waterlogging and the cost of installing the LID measures, although such a cost-benefit analysis is vital to the implementation of LID measures and the efficient management of the rising rainstorm waterlogging risk. This project aims to propose the cost-benefit assessment model of LID measures from the perspective of flood management using scenarios analysis on the basis of rainstorm waterlogging simulation and the environmental economics models. We will select Shanghai as the study area. First, we will propose the loss estimation model under different land uses by the SWMM model based on the statistics of urban rainstorm waterlogging and disaster risk assessment theory, and then evaluate the benefit of LID measures to rainstorm waterlogging mitigation by the means of comparative analysis method. Second, we will take the methods of cost analysis and willingness-to-pay analysis to build the cost assessment models and methods of LID measures in combination with the method of half-structured interview. Third, a cost/benefit model will combine the land use scenarios and inundation results to analyze the cost and benefit of LID measures in mitigating rainstorm waterlogging risk at the small and medium spatial scale. Finally, we will compare the low and high cost/benefit patterns of land use with diverse LID scenarios in terms of rainstorm waterlogging risk and analyze the implication for rainstorm waterlogging risk mitigation and the optimal utilization of urban land. The above study will enrich the understanding of rainstorm waterlogging risk and sustainable land use based on LID. The results will provide a tool for the cost benefit analysis of LID measures to mitigate the urban rainstorm waterlogging risk, and are of great importance to urban land use planning.

在气候变化和快速城市化背景下，低影响开发措施（LID）对城市暴雨内涝的减灾作用已成为国际社会日益关注的问题之一。但目前LID措施成本效益研究不足，难以有效指导暴雨内涝灾害风险管理。本课题拟以上海典型社区为例，将暴雨径流过程模拟与环境经济学模型耦合，借助情景分析，构建LID措施对暴雨内涝减灾的成本效益评估模型。1）借助SWMM水文模型，根据历史灾情数据和灾害风险理论，构建不同土地利用和LID措施情景下的暴雨内涝灾害损失评估模型，比较分析LID措施的减灾效益。2）采用成本法和支付意愿法，结合半结构式访谈，构建LID措施成本评估模型与方法。3）在中小空间尺度，基于暴雨淹没和土地利用情景，构建LID措施减灾成本效益评估框架。4）选择典型LID措施，从成本效益分析视角，探索土地利用优化方式。本研究对LID理论提供了成本效益分析工具，对城市暴雨内涝灾害风险管理和城市土地利用规划具有重要实践意义。

气候变化与快速城市化背景下，基于自然的解决方案应对城市暴雨内涝灾害风险，引起当今国际社会与学术研究的广泛关注。本课题基于灾害风险管理理论，通过构建城市二维水动力模型，采用情景分析法，模拟分析了地表积水时空分布规律，并以屋顶绿化为例展开了实证研究，进一步分析了低影响开发措施建设实施的社区参与机理。研究发现：.1）城市暴雨内涝的时空精细数值化模拟是内涝风险分析与管理的关键技术。基于GIS平台，在构建子汇水区产流-汇流模型的基础上，建立了城市二维水动力模型。以上海市中心城区为案例展开实证研究。结果表明，该模型能够精细刻画不同重现期、暴雨历时和雨型下城市暴雨内涝时空动态过程，并可用于城市暴雨内涝风险管理措施的效益评估。.2）单一的屋顶绿化等低影响开发措施在不同暴雨强度下，对暴雨内涝灾害风险减缓效能具有一定的差异性。选择绿色屋顶研究 LID 对暴雨内涝的减缓效果并设计了四种方案，并与未叠加 LID 措施的地表积水过程对比。结果表明，四种绿色屋顶方案都能有效降低城市暴雨内涝风险，一般在暴雨强度较小时效能发挥较好。四种方案中，LID2 和 LID3 方案对城市暴雨内涝的减缓幅度较大且在各种暴雨情景下表现相对稳定。.3）社区居民参与是绿色基础设施实践的主要动力。研究表明：①与私人空间相比，社区居民更愿意在公共空间采用绿色基础设施，且在绿色基础设施的选择上倾向性不同。在城市尺度上，私人空间绿色基础设施居民参与意愿水平呈现“中间高-外围低”的特征，而公共空间社区居民参与水平空间差异较小。②影响绿色基础设施居民参与意愿的主要因素是可自由支配时间、绿色基础设施和暴雨内涝灾害风险认知、绿色基础设施建设支持性因素、改善环境因素。③性别、受教育水平、楼层以及空间区位因素还影响着私人空间绿色基础设施居民参与意愿；而房屋建筑年代影响着公共空间绿色基础设施居民参与意愿。以上研究成果为基于自然的解决方案建设气候适应型城市和社区提供参考。