城市化對水文過程的影響

摘 要：城市水文效應(yīng)是指城市化所及地區(qū)內(nèi)，水文過程的變化及其對城市環(huán)境的影響。城市是自然資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，其高度密集的人口和發(fā)達(dá)的社會經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致用水與排水負(fù)荷都比較高，如果水污染控制措施跟不上，則城市水環(huán)境惡化將難以避免。城市化意味著基礎(chǔ)設(shè)施相對完備，居民用水便利，公共市政用水量(如綠地、消防等)也高于小城鎮(zhèn)或農(nóng)村地區(qū)。因此，城市化將使人均生活用水量大幅度提高，城市化水平對生活用水的長期增長趨勢有極大的影響。城市化是促使自然環(huán)境變化的最強大的因素之一，城市化的過程，增進(jìn)了人類社會與周圍環(huán)境之間的相互作用過程。

關(guān)鍵詞：水資源 水文效應(yīng) 人類活動 正反饋 負(fù)反饋

引言：

從地球在宇宙中生成起，地球及其環(huán)境就時刻地都在變化，環(huán)境的變化導(dǎo)致地球上生物的出現(xiàn)，從低級生物到高級生物，知道人類出現(xiàn)和人類社會的形成，這一切都和水在地球上形成、分布和通過自然界水文循環(huán)而不斷更新有密切關(guān)系。水與人類關(guān)系非常密切。但是，隨著城市化的進(jìn)程、人口和經(jīng)濟(jì)活動的加劇，全球的水循環(huán)已大大偏離了它的自然狀態(tài)，水的流動已發(fā)生了顯著的變化。人口迅速增長，加速了水資源的消耗，本文所提及的水文過程的影響主要是指城市化過程中的水文效應(yīng)。

一、城市化對降水的影響

降雨是人類生存所需的淡水的主要來源，受大氣環(huán)流、地形條件、大氣層結(jié)和大氣凝結(jié)核含量的影響。城市的形成、擴(kuò)大主要是對局地降雨及降雨機制產(chǎn)生影響。城市化對降水影響主要有以下幾方面的因素：

(1)城市熱島效應(yīng)。由于城市熱島效應(yīng)（城內(nèi)氣溫高于城外的現(xiàn)象）使城市上空氣層的層結(jié)不穩(wěn)定，有利于產(chǎn)生熱力對流。當(dāng)水汽充足，凝結(jié)核豐富或在有利于對流性天氣發(fā)生的天氣系統(tǒng)制約下，容易形成對流云和對流性降雨。由于引發(fā)的“城市熱島”效應(yīng)影響了城市降水，經(jīng)常會出現(xiàn)局部暴雨，東邊日出西邊雨的現(xiàn)象并不鮮見。如2003年8月18日下午3時蘇州市區(qū)人民路以東陽光高照，以西則中到大雨，并持續(xù)20min。表明城市化直接或間接地改變著水文循環(huán)和水資源狀態(tài)。

(2)城市阻障效應(yīng)。城市內(nèi)因有參差不齊的建筑物，粗糙度比城郊大，不僅能引起機械湍流，造成降雨；而且對移動滯緩的降雨系統(tǒng)有阻障效應(yīng)。使其移動速度減慢，滯留時間加長。導(dǎo)致城區(qū)降雨強度增加，時間延長。

(3)城市凝結(jié)核效應(yīng)。城市化使城市上空的微粒物質(zhì)及污染物質(zhì)等顯著增加，凝結(jié)核明顯多于城郊，有利于降雨所需的冰核形成。所以在城市區(qū)域易于形成降雨。

二、城市化對蒸發(fā)的影響

隨著城市化的進(jìn)程，城市土地利用方式發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的改變，如清除樹木、平整土地、建造房屋、道路、復(fù)蓋排水河道，從而大大增加不透水面積.地表下滲能力逐漸減弱，直接減少了地下水補給量，加之人為抽取地下水，使地下水位降低，地下徑流及土壤含水量減少，蒸發(fā)量也相應(yīng)減小。而且城市地區(qū)建筑物林立，下墊面粗糙度顯著增大，使城市市區(qū)年平均風(fēng)速較農(nóng)村地區(qū)減小20％～30％，無風(fēng)口增加5％～20％，這也影響了蒸發(fā)速度，使蒸發(fā)量減少。一般來說，水面蒸發(fā)的地區(qū)變化和年際變化相對較小，水面蒸發(fā)量值一般較小。

三、城市化對地下水收支的影響。

城市化的發(fā)展加快了人們對地下空間的利用，如上、下水道及地鐵等工程均對地下水的收支產(chǎn)生很大的影響。城市化的發(fā)展導(dǎo)致了地下水收支量的失衡，地下水支出量遠(yuǎn)大于其收入量，結(jié)果導(dǎo)致了大面積的地下水漏斗，即通常所說過分的地下水開采，引起區(qū)域性地面沉降。如東京有些地區(qū)曾在一年內(nèi)地面沉降26cm；墨西哥城每天抽取地下水量達(dá)3.75Mt，由于過量開采地下水造成嚴(yán)重的地面沉降，建立于1934年的國立美術(shù)館現(xiàn)已下沉0.3m，16世紀(jì)興建的圣弗朗西斯科教堂下沉1.5m，如今不得不加修階梯以便進(jìn)出；而在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)蘇南更有許多事例。總之，城市化的發(fā)展徹底改變了區(qū)域的本來面貌，破壞了區(qū)域正常的水循環(huán)，從而引起了水害或其他環(huán)境問題。

四、城市化對徑流的影響

城市化的最大特征之一就是原有的透水地區(qū)（農(nóng)田、森林、草地）不斷被混凝土建筑物及瀝青路面所取代。使土壤入滲和地面蒸發(fā)相應(yīng)減少，而由降水形成的地表徑流卻相應(yīng)增大，而且匯流歷時縮短，從而使城市的雨洪徑流明顯增大。

伴隨著城市化的進(jìn)程，流域降雨徑流關(guān)系隨時間的推移將發(fā)生顯著的變化，單位線形狀亦隨之發(fā)生改變。城市化的結(jié)果使市區(qū)地面硬化，不透水面積增加，下墊面糙率顯著減少，排水管網(wǎng)密布，從而改變了受城市化影響地區(qū)的產(chǎn)匯流條件，使地表徑流增加，地面漫流的匯流速度顯著增大，而入滲量則隨城市化程度的增加而減少，這些都使洪峰量增加，洪水上漲歷時明顯縮短，洪水過程線變陡，增加了城市洪澇災(zāi)害發(fā)生的機率。

研究城市化對水文過程的影響，為以后正確的開發(fā)利用水資源，使水資源向著有利與人類的方向發(fā)展，讓人們意識到破壞水資源的就是破壞了生態(tài)系統(tǒng)的平衡，破壞了人類的生存環(huán)境，我們應(yīng)協(xié)調(diào)好人與水的關(guān)系，增強人們對水資源的保護(hù)意識，合理地配置水資源，使水資源得到保護(hù)、恢復(fù)和改善，使之向著有利于人類的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

1.陳家琦.王浩.楊小柳.《水資源學(xué)》 2002.4

2.黃錫荃主編.李惠明.金伯欣.《水文學(xué)》

3.王研.《跨流域調(diào)水環(huán)境影響評價》

4.劉天齊等主編《環(huán)境保護(hù)概論》

5.沈陣容等.節(jié)水新概念——真實節(jié)水的研究與應(yīng)用.北京：中國水利水電出版社，2000.4

6.馬光等編著《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展引論》

7.劉耀林.劉艷芳.梁勤歐編著《城市環(huán)境分析》

8.宋永昌.由文輝.王祥榮主編《城市生態(tài)學(xué)》

9.關(guān)伯仁.郭懷成.陳恨法等編著《環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)教程》

10.徐新華、吳忠標(biāo)、陳紅編著《環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展》