城市化的水文效应

城市化对水文效应的影响摘要：城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一，而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。

文章先介绍城市化的内涵以及城市化水文效应含义，之后从城市化对水文水资源的影响、城市化对水文要素的影响以及城市化过程对城市水质污染的影响进行深入阐述，接着简要提出几点应对措施，最后总结并对未来的研究趋势进行了展望。

Abstract: Urbanization caused by human activities, such as the way of land use change is one of the important content of urban ecology research, due to the urban hydrologic effects of urbanization is an important research direction. Article first introduces the connotation of urbanization and urbanization of the hydrological effects of meaning, from the influence of urbanization on hydrology and water resources, the influence of urbanization on hydrological elements and the urbanization process to further expounds the influence of water quality pollution in cities, and then briefly put forward some countermeasures, finally summarizes and the future research trends are prospected.关键字：城市化水文效应水文水资源水文要素水质污染●城市化( Urbanization )城市化是一个复杂的空间形态变化和社会、经济发展过程，是21世纪人类社会经济发展的重要过程。

一般来说，现代城市化的内涵是指伴随着城市人口的不断提高，城市的建成区面积不断扩大，地域景观发生改变，市政设施不断完善，最终使城市居民的生活方式、组织结构和文化氛围等发生改变。

目前全世界城市化的水平以每年1 % 以上的速度递增，且发展中国家逐渐成为增长的重点，我国城市化水平总体来说不高，但发展速度较快，尤其是改革开放以来，我国的城市化得到很大的发展，其发展速度已接近发展中国家的平均水平。

2011年12月，中国社会蓝皮书发布，我国城镇人口占总人口的比重将首次超过50%，标志着我国城市化率首次突破50%。

城市化的迅速发展带来了很多的环境问题，本文将就其产生的水文效应进行阐述说明。

●城市化水文效应（Hydrological Effect of City ）城市水文效应是指城市化所及地区内，水文过程的变化及其对城市环境的影响。

具体来说，随着城市化水平的不断提高．城市化进程对人类生存与发展必不可少的水资源及城市水环境的影响愈来愈显著。

城市化导致人口密度增大，建筑物增加，道路及下水管网的建设使城市不透水面积增大，直接改变了当地的雨洪径流形成的下垫面条件。

城市社会经济发展、人口增多，对水的需求量增大，废污水相应增多，从而对水的时空分布、水分循环及水的理化性质、水环境等产生了各种各样的影响，引起了一系列的水文效应。

一、城市化对水文水资源的影响城市化带来的水资源危机，随着城市的不断发展，城市的规模也越来越大，城市人口迅速增加，工业快速发展，导致城市需水量的急剧增加，尤其在我国北方缺水的城市地区，水资源的供需矛盾更加突出，引发城市“水荒”。

城市为了解决水资源危机而超量开采地下水，使地下水位下降，地下水资源日趋枯竭，进而造成地面沉降．引发地下水漏斗区，建筑物倾斜、倒塌、沉陷，地下水管道破裂，海水倒灌等恶果。

二、城市化对水文要素的影响1、城市化对降水的影响降雨是人类生存所需的淡水的主要来源，受大气环流、地形条件、大气层结和人气凝结核含量的影响。

城市的形成、扩大主要是对局地降雨及降雨机制产生影响。

城市化对降水影响主要有以下几方而的因素：①城市热岛效应。

由于城市热岛效应(城内气温高于城外的现象)使城市上空气层的层结不稳定，有利于产生热力对流。

当水汽充足，凝结核丰富或在有利于对流性天气发生的天气系统制约下，容易形成对流云和对流性降雨。

由于引发的“城市热岛”效应影响了城市降水，经常会出现局部暴雨，东边日出西边雨的现象并不鲜见。

表明城市化直接或问接地改变着水文循环和水资源状态。

②城市阻障效应。

城市内因有参差不齐的建筑物，粗糙度比城郊大。

不仅能引起机械湍流，造成降雨；而凡对移动滞缓的降雨系统有阻障效应。

使其移动速度减慢，滞留时问加长。

导致城区降雨强度增加，时问延长。

③城市凝结核效应。

城市化使城市上空的微粒物质及污染物质等显著增加，凝结核明显多于城郊，有利于降雨所需的冰核形成。

所以在城市区域易于形成降雨。

2、城市化对蒸发的影响在城市化过程中，城市下垫面性质发生了变化，城市地区不透水面积急剧增加，地表的渗透能力、储水能力逐渐减弱。

城市地表渗透能力的减弱直接减少了地下水的补给量，使人工化的下垫面的储水量和地表层土壤的含水量减少，蒸发量也相应减少；再者，城市化的人工路面及建筑群截断了包气带蒸发，使城区总的蒸发量减少。

3、城市化对径流的影响城市化改变了下垫面的性质，使地面的自然状态高度的人工化，城市水文循环的产汇流特性发生了变化。

就产流而言，由于城市化促使城区不透水面积的急剧增加、植被覆盖率减小，城区下垫面被水泥化、柏油化等，滞水性、透水性很差，降水的产流过程中植物截流、填洼、下渗等损失量均减少，促使城区径流量增大。

在城市化过程中，不透水面积比与径流深和径流系数呈明显的正相关关系，2003年上海市区建筑物高密区的径流系数高达O．85左右。

就汇流而言，在城市化过程中，城市内铺设了大量的滞水性非常小的排水、排污管网，加上城区路面平坦，粗糙率小，透水性差，降低了流域的阻尼作用，汇流速度将大大加快。

水流在地表的汇流历时和滞后时间大大缩短，集流速度明显增大，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。

总之，随着城市化的进程，城区不透水面积逐渐增加，地表储存水量减小，加以排水管道密度大，排水速度加快，雨水迅速变为径流，洪峰时间提前，洪峰流量增大。

洪水过程中的径流量随着城区不透水面积的增加而加大，随着城市化程度的加大而加大。

4、城市化对暴雨洪水的影响城市化洪峰流量和洪水总量影响的主要途径有：一是城市发展侵占天然河道洪水滩地，减少了洪水滩地储洪容量和泄洪能力，使城市遭遇大洪水时，河道调蓄能力减弱；二是筑堤渠化会阻止河流宽度的增加，河流会下切河道，河流沉积物粒级变小，流速增加；三是集水区域河道渠化会增加径流汇流流速，进而使洪峰过程线尖瘦和极端洪水的规模增加。

由此可见城市化过程的地面结构变化改变了水文情势，影响流域的产汇流过程，增加进入河道中的水量，洪峰时间提前，洪峰流量增大，洪峰过程缩短，洪量趋于集中。

在城市地区，少数不可避免的大洪水将增加水灾的损失，一些城市地区因地面沉降给防洪带来压力，使洪灾损失加剧。

一些山区中小河流，盲目开发行洪河滩，修建堤防进行城市建设，流域洪水自然调蓄功能与河道行洪能力下降，致小流量高水位的现象更加频繁，河流洪水位将随着堤防的延长和加高而不断抬高，即“堤高水涨”随着经济发展的速度加快，小洪灾造成的经济损失也逐渐加大，即所谓“小水大灾”现象。

三、城市化过程对水质污染的影响1、点源污染点源污染是指工业废水和生活污水，由于这些水污染物是集中在若干地点排人受纳水体，故称点源。

随着城市化的快速发展，城市工业和生活用水量剧增，排污水量也随之增加。

工业废水是城市水污染的重要污染源，排放比较集中，所含的污染物种类繁多，成分复杂，如酚、氰、砷汞等重金属污染，危害人体健康最甚。

城市居民生活污水也是城市水污染的重要污染源，其所含污染物较多，有有机物、无机物、悬浮物、微生物等。

其中，有机物含量较高，在细菌的作用下易产生恶臭的物质，合成洗涤剂的含量，高危害人体H“。

总之，随着我国城市化的快速发展，尽管点源污染控制水平也不断在提高，但是由于污水的排放量逐渐增加，点源污染的程度仍会逐渐加重。

如今，国家治理的重点仍是对点源污染的控制。

2、面源污染面源污染就是点源污染以外的污染。

城市的非点污染源包括工厂和汽车向大气排放的废气以及这些废气所形成的酸雨、大气降尘、生活垃圾等，这些污染物平时或悬浮于大气中，或散布在城区建筑物和街道上通过雨水冲刷和地面径流运动，造成面源污染。

①城市降水污染。

酸雨是城市降水污染的一个主要表现形式。

在城市化过程中，经济的迅猛发展，人口数量迅猛增加，汽车数量迅速增加，工业数量逐渐增多和生产规模逐渐增大，工矿企业、楼堂馆所及家庭炉灶等向大气中排放大量的含有SO：、NOx以及碳氢化合物等气体的量也随之迅速增加。

这些污染性气体在适当的情况下便形成酸雨降到地表，通过径流或酸雨直接降到水体中，造成水体被污染，水质恶化。

再者，降水在降落到地面前，便溶解、吸咐、携带了其所接触城市空气中几乎所有的污染物质(降尘、飘尘、各种碳气溶胶等)，造成这些污染物质降落到地面，通过径流或直接降落到水体，对城市各种水体造成污染。

总之，在城市化过程中，城市中SO。

NOx以及碳氢化合物等气体以及大气气溶胶污染物的浓度会一直很高，这些污染物通过形成酸雨对城市水体造成污染。

②城市径流污染。

在城市化过程中，城区雨水径流量较大，汇流速度较快，这使得雨洪径流的冲刷及其携带能力显著增大。

因此，降水期间尤其是首场降水所形成的地表径流，在汇流过程污染的同时，溶解、冲洗、携带了平时散布在城区建筑物和街道上各种未清扫的污染物质(即各种尘埃地面垃圾)注入接纳水体，最终造成城市水体污染。

四、城市水文问题的对策1、控制城市发展的规模及城市人口的增长；2、增加城市各种绿地面积及下垫面的透水性；3、将污染较严重以及耗能较大的工厂搬出城；4、节约用水，合理用水；5、提高各个工厂、企业及城市中各个单位的污水处理能力，城市道路和各种建筑物使用新型建；6、加强城市水文资源的收集和城市水文的监测。

五、问题与展望城市化是人类文明发展的必然过程，全社会应当正视城市化带来的水文效应同胚，并从各个层面、各个角度进行研究，研究城市化的水文效应具有重要的理论意义和实践价值，尤其对于像我国这样正在快速城市化的国家，同时，要科学合理的解决水文过程中产生的一系列问题，以求实现人与自然的和谐相处．促进经济社会可持续发展。