從水文循環(huán)機理探討城市洪水形成原因

雷瑤

（鄭州大學(xué) 專業(yè)：水利水電工程 450001）

摘要：不斷加快的城市化進程不僅使氣候發(fā)生變化，同時也使城市的土地利用方式和原來的水文循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了徹底地改變。而城市及其附近水文循環(huán)系統(tǒng)的巨大變化直接改變了當(dāng)?shù)赜晁恿鞯男纬桑瑥亩谕獠恳蛩厣铣蔀槌鞘泻樗纬傻闹饕颉Ｈ欢鞘泻樗男纬刹粌H有外部因素的推動，還有城市居民生產(chǎn)生活給水文循環(huán)系統(tǒng)帶來不利影響的內(nèi)部環(huán)境因素。

關(guān)鍵詞：水文循環(huán)；城市洪水；

一、城市洪水泛濫的現(xiàn)狀

近年來，極端天氣不斷增多，暴雨也越來越頻繁的在城市出現(xiàn)，從而引起了一些城市洪水泛濫成災(zāi)。從城鄉(xiāng)和住房建設(shè)部在二零一零年對三百五十個城市展開的專項調(diào)研可以看出：從二零零八年到二零一零年三月，全國洪水泛濫的城市約占總數(shù)的百分之六十二，其中有三次以上洪水經(jīng)歷的城市就高達一百三十七個。在這些曾被洪水淹沒過的城市中，大多數(shù)城市的積水深度都超過了五十厘米，積水時間更長達三十分鐘之久。

二、影響城市水文循環(huán)系統(tǒng)的因素

早在二十世紀(jì)六十年代的歐美國家就已經(jīng)出現(xiàn)了城市洪水泛濫成災(zāi)的現(xiàn)象，為了解決這一問題，他們逐步開始研究城市洪水的形成原因。而我國則是在二十世紀(jì)八十年代才漸漸開始這方面的相關(guān)研究。隨著城市洪水的不斷爆發(fā)和研究的不斷深入，科學(xué)家和學(xué)者們逐步摸清了影響城市水文循環(huán)系統(tǒng)的因素。

眾所周知，地球上的水循環(huán)主要分為三種形式，即海洋與陸地間的大循環(huán)，海洋與大氣間的海洋小循環(huán)以及陸地與大氣間的陸地小循環(huán)。而城市內(nèi)的水循環(huán)系統(tǒng)不僅涉及海洋與陸地間循環(huán)、陸地與大氣間循環(huán)的自然水循環(huán)系統(tǒng)，還應(yīng)包括城市居民用水、排水以及水處理系統(tǒng)所組成的人工水循環(huán)系統(tǒng)。所以影響城市水文循環(huán)的自然因素有蒸發(fā)，降雨，河流，地下水，湖泊等；影響城市水文循環(huán)的人為因素有對河流在空間和時間上的控制影響（如南水北調(diào)，建立水庫等），城市地下水的開采，居民的用水、排水和污水處理系統(tǒng)等。

因為生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體，所以在對城市水文循環(huán)系統(tǒng)進行分析時就不能將其孤立于生態(tài)系統(tǒng)的整體性之外進行研究。而在生態(tài)系統(tǒng)中與城市水文循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)系最密切的就是城市水循環(huán)系統(tǒng)所在的那個流域水循環(huán)系統(tǒng)。又因生態(tài)系統(tǒng)是是由多種要素結(jié)合成的一個綜合體，所以在生態(tài)系統(tǒng)中各個要素之間的關(guān)系是相互依存而又相互影響的。所以城市水文循環(huán)系統(tǒng)的變化影響著與之相關(guān)流域的水文循環(huán)系統(tǒng)，同時與之相關(guān)的流域水循環(huán)系統(tǒng)又影響著城市水循環(huán)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。因此，保持城市水文循環(huán)系統(tǒng)的正常功能發(fā)揮和整體平衡，對整個生態(tài)環(huán)境的保護和城市經(jīng)濟的發(fā)展發(fā)揮著基礎(chǔ)性的重要作用。

三、以南寧市為例的城市洪水問題分析

（1）城市洪水日漸多發(fā)的南寧市

與城市洪水相近的詞匯就是城市內(nèi)澇，它是因為城市排水系統(tǒng)的排水能力不敵連續(xù)降雨或者強暴雨所帶來的水量。有關(guān)我國城市洪水泛濫的問題在上世紀(jì)九十年代以后就被不斷報道，而且每年的報道都在不斷增加。就以廣西省南寧市為例，從上世紀(jì)末以來，幾乎每年都有城市內(nèi)澇問題的報道，特別是在二零零六年到二零一零年這五年的時間里，更是每年都會看到城市爆發(fā)特大洪水的新聞。

（2）從原理出發(fā)分析城市洪水多發(fā)的原因

隨著城市化進程的不斷加快，生態(tài)環(huán)境也面臨著越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，在最近的這幾年時間里，科學(xué)家和學(xué)者們試圖從生態(tài)學(xué)原理的角度出發(fā)，并結(jié)合“生態(tài)規(guī)劃”的內(nèi)涵和機理，同時進行生態(tài)城市的規(guī)劃建設(shè)以此來面對城市化過快發(fā)展而帶來的一些環(huán)境破壞和環(huán)境污染等問題。例如，把系統(tǒng)整體和環(huán)境承載限度的知識運用到生態(tài)城市的規(guī)劃和建設(shè)中。

（3）從內(nèi)外因總和分析城市洪水頻發(fā)問題

a.內(nèi)因：發(fā)生改變的城市自然和人工水文循環(huán)系統(tǒng)

不斷加快的城市化進程，不僅使城市的綠化急劇減少，同時也改變了城市原來的土地利用方式。再加上長久以來，各類的人類生產(chǎn)生活活動所引發(fā)的各類環(huán)境問題，也使生態(tài)平衡遭到破壞，因此影響和改變著城市固有的水循環(huán)以及與之相關(guān)的流域水循環(huán)系統(tǒng)。所以，究其本質(zhì)：城市洪水爆發(fā)的真正原因就是人類對自然環(huán)境的破壞和污染。

首先，城市化導(dǎo)致的最直接的結(jié)果就是熱島效應(yīng)的產(chǎn)生和發(fā)展。不斷發(fā)展的熱島效應(yīng)就成為城市化影響氣候最直接和典型的表現(xiàn)。就南寧市而言，其城區(qū)面積就由一九九零的四十六平方千米增長到二零零六年的一百八十二平方千米，增加的面積大致是原來的四倍。經(jīng)過對南寧市約十個氣象站的分析，我們了解到隨著城市建設(shè)用地的不斷增加，南寧市的熱島效應(yīng)呈逐年增強的趨勢。例如在兩千零六到兩千零九年，三年的時間里，南寧市內(nèi)的熱島平均氣溫就高達零點九四攝氏度。其次，熱島效應(yīng)的不斷加強使城市的強對流降水增加，從而出現(xiàn)城市雨島效應(yīng)。將它與郊區(qū)相對比，城市的降水更多，持續(xù)時間也更長。例如，南寧市在兩千零六年以后，平均每年都會發(fā)生一次大暴雨以上級別的強降水。第三，不透水的人工地面和城市建筑的增加使城市的地下墊面、地表徑流和地下徑流都發(fā)生了變化。因為不透水的人工地面代替了透水的植被和土壤，所以城市的地下徑流量減少，地表蓄水能力減弱，地表徑流量增加。再加上人工地面的平滑度增加，降水后水流匯流的時間減短，峰量增高，從而提前出現(xiàn)峰值，造成城市洪水。最后，地下水的過度開采使地下水位發(fā)生改變，造成地下空洞，導(dǎo)致地表下沉，形成城市洼地，一旦降雨就易形成低洼積水，推動城市內(nèi)澇的產(chǎn)生。

b.外因：流域水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生改變

因為生態(tài)系統(tǒng)的整體性和統(tǒng)一性，所以城市內(nèi)水文循環(huán)系統(tǒng)一般都是該區(qū)域內(nèi)大流域水循環(huán)里的子系統(tǒng)。因此，一旦流域內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生改變就必然影響著城市水循環(huán)系統(tǒng)。

首先，水量充沛的邕江是南寧市的主要生活生產(chǎn)用水來源，故而當(dāng)邕江的支流流量增加時，途徑南寧市的邕江水位就必然也會高漲，這時如果城市里再遇強降水，城區(qū)就極易爆發(fā)洪水。例如在一九九四年邕江爆發(fā)洪水，南寧市又是強降雨，兩兩相加就造成了嚴重的城市內(nèi)澇。其次，內(nèi)湖減少，內(nèi)河堵塞也為城市內(nèi)澇埋下隱患。因為內(nèi)湖減少，內(nèi)河堵塞不通，河湖泄洪能力降低，一遇大暴雨就很容易誘發(fā)洪水，造成城市內(nèi)澇。最后，沿途外河居民的過度用水和排水打破了流域的水系平衡，使水資源面積不斷縮小，并造成一定的水污染，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，因而減弱河流的防洪抗洪能力，加大城市洪水的風(fēng)險。

結(jié)語：

城市洪水爆發(fā)的根本原因就是人與自然沒有和諧友好的相處。因為人類過度重視經(jīng)濟增長而忽略了對生態(tài)環(huán)境的保護，從而導(dǎo)致自然環(huán)境和水循環(huán)系統(tǒng)遭到嚴重破壞；片面而又落后的城市管理思想也成為城市內(nèi)澇發(fā)生的推動因素。因此，要想根治城市洪水頻發(fā)問題，首先要尊重自然規(guī)律，在發(fā)展經(jīng)濟的同時也要注重對自然環(huán)境的保護；其次，在城市建設(shè)和管理上，要善于運用科學(xué)的思想和理念，探求自然環(huán)境與城市發(fā)展共進的和諧道路。最后，要不斷尋求新思想新思路，為城市和自然環(huán)境的和諧共處提供新方向和新方法。

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