城市水文效应的产生及应对措施

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城市水文效应（hydrological effect of city）是指在快速城市化区域，由于屋顶和硬质地面等不渗透面积的大幅增加，导致该地区的雨水汇流特征改变的现象，其表现为洪水总量增多、洪峰流量加大、洪水汇流时间缩短[1-2]。简单说，即城市化产生的不渗透地面把本应渗入土中的一部分雨水给截留了，从而更易产生洪灾。目前，城市水文效应的概念还未被公众所熟知。

城市水文效应是发达国家在二战后曾经普遍遇到过的问题，我国的城市化过程应该发挥后发优势，注意快速城市化自身所带来的不利生态后果，并采取相应措施，避免走西方城市开始时忽视城市化水文效应，直至影响城市运转再加以改造的老路。目前，我国也常出现城市水文效应影响城市运转的案例，如2011年8月21日沈阳市的一场暴雨给城市交通带来了很大的不便。

城市水文效应是关系城市人类活动的重要问题之一，显著影响局部水分循环及水量平衡的各个要素，与城市的环境效应、气候效应、社会经济效益关系密切。因此，对城市水文效应的研究可服务于城市建设，具有重要意义。

1城市水文效应的产生原因

1.1城市化进程

城市化增大了人类社会与周围环境的相互作用，是促使自然环境发生变化的强大因素之一。城市的兴建和发展，街道、工厂、住宅等建筑物代替了大片耕地和天然植被，导致集水区内天然调蓄能力减弱，下垫面的滞水性、渗透性、热力状况均发生明显的变化[3-4]。

1.2城市人口的迅速膨胀

城市工业的发展，人口的集中使得城市需水量急剧增加，不仅耗水量增大，对水质也提出了更高的要求，一般来说，城市居民用水的消耗定额平均为农村居民的5～8倍。如2000—2010年，沈阳市人口从720多万人 增加到810多万人，10年间共增加90多万人，增长12.53%，年平均增长率为1.19%。这就导致许多城市超量开采地下水，使地下水资源日趋枯竭，不仅带来了水资源危机，甚至造成了地面沉降。

1.3城市“三废”的排放

工业废气的排放形成酸雨，使天然水体受到污染，工业废水和生活污水向河流排放，使生态平衡遭到破坏，特别是在枯水季节，由于地表径流减少，稀释能力削弱使得水质更趋恶化，天然水体水质的恶化又加剧了城市水资源的紧缺。

1.4城市的相关效应

热岛郊应、凝结核效应、高层建筑障碍效应使城市的年降水量增加5%以上，汛期雷暴雨的次数和暴雨量增加10%以上。此外，由于城市地表不透水面积占有相当比例，通过填洼、截留、下渗损失的水量较少，缩短了水流在地表或下水道中汇流的历时和滞后时间，增大了径流系数和集流速度，使城市及其下游的洪水过程线变高、变尖、变瘦，洪峰出现时刻提前，城市地表径流量大为增加。如上海城市化后地表径流量增加20%～25%，增加了城市及其下游防洪、排涝的压力[5-6]。

2排水设计及案例分析

欧洲国家城市排水设计思想发展的历程可以归纳为2个阶段。传统的城市排水设计思想，主要是基于卫生学的考虑，要通过市政管网将城市雨水和污水一起尽可能地排离城市，以免对水源造成污染。但这种做法加剧了城市的“干化”，致使水面从城市逐渐消失。二战之后，西方国家许多城市扩展很快，原有管网无法负担新增加的雨水的负荷，从而产生排水不畅阻碍交通等一些问题。于是产生了解决这些问题的一系列的替代技术，主要有雨水渗透、雨水蓄滞措施及场地规划方面的一些做法。这些技术在20世纪60年代末70年代初投入使用，现在已经发展成为有相当规模的成熟产业。采用新技术使水面重现于城市，成为城市景观的点睛之笔，巴黎新城Marne la Vallee（马恩河谷）的蓄滞水系就是其中的佳例。

Marne La Vallee（马恩河谷）新城位于巴黎东部，当初设计新城时用传统的排水技术方法计算得出的结果，给排水工程造价高昂，以致影响到新城建设方案的经济可行性，这使得新城的排水系统设计者SAUVETERRE（索弗泰尔）工程咨询公司转而寻求以蓄滞水系为特点的新的技术方案，并为此改变了居住区的规划布局方案，使之与蓄滞水系相适应。Maubee溪蓄滞水系结合起伏较大的地形，分为20余个大小不等的蓄滞池，镶嵌在森林绿地与居住区之间，构成优美的风景线。分散的布局便于蓄滞水系随新城扩展而分期施工，从而增强了建设的经济性。建设初期，一些卫生专家曾怀疑蓄滞池会带来蚊虫滋生等卫生问题，由于设计者精心构筑了一个适宜于食蚊子幼虫的鱼类的生态环境，从而成功地避免了这一问题。建成后20余年运行的监测结果表明，该蓄滞水系对雨水水质有显著的净化效果。

3城市水文效应的应对策略

推进城市化是我国实现第三步战略目标的重要战略措施，正处于城市快速发展时期的我国，应在发展的同时避免城市化过程带来的不利生态后果。为加快提升水文在城市防洪减灾、城市水资源综合利用、城市水环境与水生态保护和城市水务等方面的服务支撑能力，水利部胡四一副部长在城市水文高层研讨会上作的题为《城市水文的若干问题》的报告中明确指出要重点加强5个方面的工作：一是开展城市水文站网布设，要统筹与科学布设各类水文监测站点，增加城市供水、内涝、山洪灾害、水环境与水生态、地下水、企业与生活用水等方面监测的水文站点，提高城市水文监测能力[7]；二是开展城市水资源分析与服务能力建设，加强城市供水和用水状况分析，加强城市水文预报和暴雨洪水预报，加强对城市饮用水水源地、城市水体的水质污染状况的分析；三是开展城市水文理论研究与基础应用研究，研究建立城市水文模型；研究减少雨洪灾害和开展雨、洪资源利用的方法和措施；研究城市化等人类活动导致的水文系列变异规律等；四是推进地市级和县级水文机构完善工作，要加快推进地市级、县（市）级水文机构的建设，为实行最严格水资源管理制度和城市水文工作提供组织和人员保障；五是加强人才培养，要有计划的加强有关技术培训，锻炼和培养一批为城市水文服务的技术人才队伍[8]。

此外，应推行雨水管理的新技术，即在增加雨水渗透量，减少雨洪量的同时，允许雨水在规划好的位置“逗留”，乃至成为城市风景的一部分，不必单纯地将雨水尽快排离城市。可通过植草铺地、浇筑透水道路路面等方式来实现排出雨水这一目的。

4结语

目前，处于城市化快速发展的我国，其洪涝灾害防治、水资源供给、水环境保护等城市水文问题引起了各方面的关注。预计到21世纪中叶，我国城市人口将增加至9.6亿，城市水平将达到60%，城市在社会发展和国民经济中的地位将会凸显。依法治水、计划治水、综合治水、科学治水，是城市化水利发展的必由之路，也是城市水文发展的良好契机，更是实现城市可持续发展的重要保障。

5参考文献

[1] 拜存有，高建峰.城市水文学[M].郑州：黄河水利出版社，2009.

[2] 陈鸿汉，刘俊，高茂生.城市人工水体水文效应与防灾减灾[M].北京：科学出版社，2008.

[3] 徐光来，许有鹏，徐宏亮.城市化水文效应研究进展[J].自然资源学报，2010（12）：2171-2178.

[4] 薛丽芳，谭海樵.城市的水循环与水文效应[J].城市问题，2009（11）：22-26.

[5] 马海波，刘震.城市化引起的水文效应[J].黑龙江水专学报，2007（1）：98-100.

[6] 吴文国.海口市城市化的水文效应分析[J].现代营销，2011（12）：164.

[7] 戚晓明，杜培军，吴志勇，等.城市景观格局与水文效应关系研究[J].水利水电技术，2010，41（4）：1-3，12.

[8] 许有鹏，丁瑾佳，陈莹.长江三角洲地区城市化的水文效应研究[J].水利水运工程学报，2009（4）：67-73.