巴西圣保罗大学Eduardo Mario Mendiondo教授团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology(CREST,《环境科技评论》)期刊发表题为“联合国可持续发展目标背景下低影响开发实践:新概念、经验与挑战(Low Impact Development practices in the context of United Nations Sustainable Development Goals: A new concept, lessons learned and challenges; 2022, 52(14): 2538-2581)”的综述。
低影响开发(或低冲击开发LID)可以通过改造城市的排水系统恢复城市化和气候变化影响下城市抵抗暴雨和干旱等极端水文现象的能力(城市韧性),同时增强城市在遭受自然灾害后的恢复力(城市弹性)。低影响开发的内涵包含了政策制定以及工程建设两个方面,在不同国家/地区有不同的术语,例如海绵城市、水敏感性城市以及可持续城市排水系统等。虽然其概念略有不同,但其具体方法和目的有相似或相同之处。LID这一概念随着社会的发展和人类需求的变化被不断深化,从最开始的城市防洪,到适应气候变化,再到集水安全、资源回收、碳封存和热舒适等多功能一提的全方位可持续发展理念。联合国可持续发展峰会上提出了包含清洁饮水、清洁能源、气候行动和健康福祉等17个可持续发展目标(UN SDGs),为低影响开发的进一步深化创造了新背景。
本文从不同低影响开发(LID)技术的目的和功能对其进行分类总结,并探索不同LID开发技术在实现联合国可持续发展目标过程中的潜在价值,提出了新背景下LID发展的新措施和新的评价方法,在传统静态的设计原则和评价标准上增加了未来时间尺度的动态弹性模拟。
图1图文摘要(Graphic abstract)
LID最初的目的是为了应对城市洪水以及暴雨后的水质污染问题,因而LID工程设计是基于城市降雨量(P)、土壤渗透量(Ia)、地表径流量(Q)以及蒸发量(Et)等参数的数量关系进行设计。而城市降雨量、土壤渗透量以及蒸发量等参数会随着城市化带来的土壤利用类型变化和气候变化产生变化,因此有必要将对未来场景的预估纳入到LID工程的设计理念之中(因此有必要在时间尺度上完善LID工程设计的中长期规划),以期最大程度实现城市韧性和城市弹性建设(提高城市应对洪水等自然灾害以及灾后恢复能力)。
图2 LID设计概念演变图
LID的内涵随着城市化水平的提高被不断丰富。本文根据不同时期LID的作用效果,根据LID工程的设计原理和作用效果将其分为了城市化(LID-1G)、气候变化(LID-2G)以及建设可联合国可持续发展目标(LID-3G)三个阶段(图2)。LID-1G以解决城市防洪和水质污染等问题为核心,LID-2G在此基础之上增加了温度、地域性等气候因素的考虑,增加了LID工程适应并改造气候变化的能力,LID-3G则是从多种自然资源的相关性和协同关系出发,提出建设同联合国可持续发展目标(SDGs)相一致,具有实现资源循环、热舒适、碳封存以及提高城市弹性多功能一体的新LID体系。现有的LID工程对实现多种联合国可持续发展目标存在不同程度的贡献,例如植被型系统具备的固碳和营养物质循环能力,储水型系统具备的水资源回收和气候调节能力等与消除饥饿、清洁能源以及人类健康福祉等SDGs不谋而合(表1)。然而,现有的LID工程的设计理念和评估标准以静态和标准化为主,缺乏了在时间尺度上的长期规划,因而在应对新污染物、土地类型变化以及能源关系等问题上尚存在较大的进步空间。表1 文献报道的LID工程对实现联合国可持续发展目标(SDGs)的贡献
进一步发挥LID在实现联合国可持续发展目标中的作用贡献,需要对LID运行过程中各能源关系进行实施的监测和效能的动态评估。基于此,STDRM模型被提出并用于LID性能和城市自适应能力的模拟(图3),通过引入不同的干扰因素拟合时空变化下LID系统的性能变化,并实现不同弹性曲线的有效集成,以评估LID系统在全球范围以及未来场景下的动态弹性区间,为LID在全球各国不同地区统一指标和公共政策的建立奠定基础。
图3 STDRM模拟LID工程动态弹性曲线图
这是一篇评价低影响开发(LID)在联合国可持续发展目标(SDGs)实现过程中贡献的综述。本综述对现有的LID工程进行了阶段性评估,总结了不同类型LID工程在应对城市化和气候变化过程中的优劣势,并讨论了不同类型LID工程实现多种SDGs的潜在可能,为未来LID的进一步发展和优化提供新方向。然而,目前难以评估不同时空下LID设计参数的动态变化以及LID运行过程中自然资源的相关性和转化通量,未来需要借助实时监测系统(RTM)和实时控制系统(RTC)更好地量化LID对城市弹性的建设和实现联合国可持续发展目标的贡献。
Marina Batalini de
Macedo,曾为巴西圣保罗大学博士,现为巴西伊塔朱巴联邦大学自然资源研究所副教授,主要研究方向包含水资源管理、气候变化以及水质工程等。目前从事可持续发展目标下的低影响开发技术改进以及气候变化下城市改造工程等研究。