所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:174
摘要：随着社会的发展和人口的增加，城市化速度越来越快，城市化进程对城市自然环境影响也越来越明显，尤其是对城市径流的影响，已明显改变了径流的形成和排出比例，不仅使城市应得水资源大量流失，而且城市局部积聚的洪水还给城市居民的生命财产安全带来严重威胁。
关键字：城市化 城市洪水 径流 雨岛效应
1 城市化
城市化有学者[1]称之为城镇化、都市化，是由农业为主的传统乡村社会向以工业和服务业为主的现代城市社会逐渐转变的历史过程，具体包括人口职业的转变、产业结构的转变、土地及地域空间的变化等。城市化最主要的特征是人口、产业、物业向城市集中，城市人口增加，土地利用性质改变，建筑物增多，道路铺装，不透水面积增大，河道整治，排水管网建设等，直接或间接改变了地面雨洪径流形成条件。
由于城市是一定地域范围的中心地，承载着本地域发展的主要动力，因此会衍生出很多负面的问题。特别是在极速城市化过程中更是问题不断，为了提高城市居住生活的质量，人们不断摸索新方法以解决极速城市化过程中所出现的各种问题，但是在负面问题解决的同时，是城市规模的不断扩大和大面积的公共建设，但这并不能从根本上解决城市化所带来的问题，在老问题解决的同时又滋生出新问题，比如城市洪水等。
2 城市化对径流的影响
随着人类城市化进程的加快，城市化对自然环境的影响越来越大，尤其是对天然径流形成的影响，已经达到不可忽略的程度。随着城市化、工业化的推进，人类大都市的批量涌现对天然径流形成的直接或间接干预逐渐增大，城市水文现象受人类活动的强烈影响而发生明显的变化。城市化对径流影响主要表现在城市地貌和排水系统的改变、汇流时间缩短、降雨在下垫面垂直运动的改变等方面。
2.1 雨量增加，洪水灾害
城市化的快速发展，在影响径流形成过程中是多方面的。一方面随着超大城市的形成，产生城市雨岛效应[2]，城区工业生产、交通运输、人们日常活动使城市上空大气中的尘埃比天然情况下高出几倍甚至几十倍,加重了城市空气污染并为降雨提供更多的凝结核，使得城市降水多于农村地区;另一方面，城市化改变了自然地形地貌，大面积的水泥马路和城市建筑群形成了一个 “不透水层”，而以不透水地面铺砌代替原有透水土壤和植被，造成等时等量的降雨在这个“不透水层”上快速汇集，在短时间内洪峰流量大增，增加了河槽防洪与排涝的压力。特别是历时短而强的暴雨，其影响更加明显。以徐州市为例，在97年7月17日，徐州市普降特大暴雨造成市区直接经济损失十多亿元[3]。
2.2 改变径流因子，加大洪峰流量
城市化过程中不透水层的形成，导致城市区域下渗与蒸发的显著减少，使同强度暴雨形成的地表径流和径流总量增大，使地表径流系数增大。径流系数增大，表示城市降水用于形成径流的有效雨量增多，蒸发渗漏减少。随着城市的扩张，不透水面积增大，城市中原有雨水滞留能力锐减，使得径流系数随之增大。
以武汉市为例，1989年武汉实有铺装道路面积为1016万m2，至2004年已达到3583万m2，增长了3.53倍。由于武汉市区铺装道路多以不透水的沥青、水泥路面为主，因此这种建设大大增加了城市的不透水面积，使得雨水无法下渗，从而迅速形成地面汇流，使得径流系数大增。选取代表城市化前的1959年7月20日和代表城市化后的2007年7月3日两场雨洪进行对比分析[5](见表)。由表可
以发现，1959年日降雨量较2007年高17%，但洪峰流量却由153.7m3/s增至505.0m3/s，增幅近3.5倍，径流深增幅超过30%，径流系数也由0.37增至0.57，增大了0.2。这说明由于城市的发展，产汇流条件发生较大变化，致使在相同量级降雨条件下，洪峰流量成倍增加，流域径流#p#副标题#e#系数加大，洪水总量也有所增加。
2.3 水量流失，加剧水资源矛盾
在降雨过程中雨水通过城市“不透水层”快速汇集到河槽，期间只有很少一部分下渗，其余直接汇流至河口。假如雨水直接降在裸露的土壤和植被上面，雨水将会下渗和填洼，二者进行比较得知，前者降雨很难保存在城市地下水中，而后者则有很大一部分水量储存在该区域。由此可知，城市化导致径流汇流时间大大缩短，再加上“不透水层”的作用，城市地下水得不到补给，导致城市区域可得水资源流失，从而加剧城市水资源矛盾，特别是以地下水为主要供给水源的城市，水资源问题将会更加严峻。以城市化发展较快的深圳市[6]为例，规划2010年深圳全市总需水量达21亿m3，而供水能力仅为9.09亿m3/a,供需总缺口11.91亿m3，加上规划中的污水回用0.36亿m3/a、海水利用0.55亿m3/a，供需总缺口仍达11亿m3/a;2020年总需水量达26亿m3，供需总缺口更大，缺水更严重。
2.4 城市洪水
不同的下垫面条件具有不同的产流机制，不同的产流机制又影响着整个产流过程的发展，呈现不同的径流特征。城市发展过程中，尽管城市排水系统管网比较完善，但由于地形或人为因素仍导致一部分雨水积聚在城市的低洼地带，特别是隧道、立交桥下等。这里以重庆市为例，重庆有“山城”、“桥都”之称，加上重庆降雨多集中在夏季，很容易出现城市洪水，给人们正常的生产生活带来严重影响，甚至危害居民生命。2009年08月6日重庆连降暴雨，暴雨导致重庆内环高速路武山隧道积水深达60 cm，其中龙头寺宝华大道进站下穿道处积水深达120cm，一辆出租车从此经过时被积水淹没，导致2人死亡。
3 结论及建议
综上可知，城市化过程对径流的影响有：(1)改变城市局部气候条件，降雨量增加;(2)改变下垫面，从而改变了天然径流特性，流域蒸发量、下渗量、地下径流量减小，出流量增大，导致应得水资源流失;(3)洪水历时缩短，峰现时间提前;(4)径流总量、地表径流量、洪峰流量增大，洪水频次增多， 加剧洪水量级，给城市及下游防洪带来新问题。因此，应适当控制城市人口，合理规划与设计城市布局;加强城市防洪排水设施建设;扩建城市生态湿地，增加城市绿化面积，尽量减小城市化带来的负面效应，为城市居民造福。
参考文献
[1] 叶裕民，《中国城市化之路》(专著)，商务印书馆2001年版
[2] 任春艳，吴殿廷，董锁成，西北地区城市化对城市气候环境的影响，地理研究，2006年25-2
[3] 刘勇，刘沂轩，万正成等，徐州的城市化进程与水资源开发利用倡议研究[J]，水资源保护，2004年，20(5)：52-54
[4] 宋晓猛，朱奎，城市化对水文影响的研究，水电能源科学，2008年8月，26-4
[5] 柳笛，城市化对雨洪径流的影响，科技创业月刊2009年第1期
[6] 向波，米晓，纪昌明，深圳市水资源优化配置模型研究[J]，水电能源科学，2007，25(1)：17-20，4