城市水文效應

城市化所及地區引起的水文過程的變化或影響。 城市化是促使自然環境發生變化的強大因素之一。城市化的過程增大了人類社會與周圍環境間的相互作用。城市興建和發展后，大片耕地和天然植被為街道、工廠和住宅等建筑物所代替，下墊面的滯水性、滲透性、熱力狀況均發生明顯的變化，集水區內天然調蓄能力減弱，這些都促使市區及近郊的水文要素和水文過程發生相應的變化。城市的熱島郊應、凝結核效應、高層建筑障礙效應等的增強,使城市的年降水量增加5％以上，汛期雷暴雨的次數和暴雨量增加10％以上（見城市氣候）。地表不透水面積比重很大,地下滿布著排水管道的市區,截留、填洼、下滲的損失水量很少，水流在地表及下水道中匯流歷時和滯后時間大大縮短，徑流系數和集流速度增大，使城市及其下游的洪水過程線變高、變尖、變瘦，洪峰出現時刻提前，城市地表徑流量大為增加。如上海城市化后地表徑流量增加20～25％，為此增加了城市及其下游防洪、排澇的壓力。

城市迅速膨脹，人口高度集中，工業迅速發展，城市需水量也急劇增加。城市居民用水的消耗定額平均為農村居民的5～8倍，新興工業的耗水量更多，對水質的要求更高，故城市用水量的增長速度大大超過了人口增長的速度。例如上海1949～1980年間,人口增加了1倍多，用水量增加近6倍。城市供水日益緊張,原來的地表水源和供水設施不能適應發展的要求，許多城市超量開采地下水，使地下水資源日趨枯竭，不僅帶來了水資源危機，甚至造成地面沉降的危害。為此，不少城市采取遠距離引水的途徑，以解決城市供水不足的問題。

城市工業廢水和生活污水向河流排放，工業廢氣向大氣排放后形成的酸雨，使天然水體受到污染，生態平衡遭到破壞，嚴重危及工業生產和人民生活。通常在枯水季節，河川徑流減少，稀釋能力削弱，水質更趨惡化。在城市化水平較高的地區，其下游水體一般都受到污染。天然水體水質惡化更加劇了城市水資源的緊缺。

城市水文效應是城市人類活動與水相互關系的重要問題，它對局部水分循環和水量平衡各個要素有著明顯的影響。在理論上又與城市的氣候效應、環境效應、社會經濟效應密切相關。對它的研究既涉及到多種學科的理論問題，又可服務于城市建設。

城市化水文效應是一個公眾尚未熟知的概念，它是指在快速城市化區域，由于屋頂和硬質地面等不滲透面積的大幅增加，導致該地區的雨水匯流特征改變的現象，其表現為洪水總量增多，洪峰流量加大，洪水匯流時間縮短。簡單說就是城市化產生的不滲透地面把本應滲入土中的一部分雨水給截留了，從而更易產生洪災。

2004年7月10日北京的一場暴雨給城市交通帶來的不便，實際上是一個現在我國許多城市都遇到的問題。這場降雨提醒人們注意快速城市化本身所帶來的不利的生態后果，并采取相應的措施。實際上城市化水文效應是發達國家在二戰后曾經普遍遇到過的問題，我國的城市化過程應該發揮后發優勢，避免走西方城市開始時忽視城市化水文效應，直到影響城市運轉再加以改造的老路。

回顧歐洲國家城市排水設計思想發展的歷程，可以歸納為兩個階段。傳統的城市排水設計思想，主要是基于衛生學的考慮，要把城市雨水和污水一起，通過市政管網盡可能快地排到遠離城市的地方，以避免污染水源。這種做法使水面從許多城市逐漸消失，加劇了城市的“干化”。二戰之后，西方國家許多城市擴展很快，使原有管網無法負擔新增加的雨水的負荷，從而產生排水不暢阻礙交通等一些問題。于是產生了解決這些問題的一系列的替代技術，主要有雨水滲透，雨水蓄滯措施及場地規劃方面的一些做法。這些技術在20世紀60年代末70年代初投入使用，現在已經發展成為有相當規模的成熟產業。采用新技術使水面重現于城市，成為城市景觀的點睛之筆，巴黎新城Marne la Vallee的蓄滯水系就是其中的佳例。

Marne La Vallee新城位于巴黎東部，當初設計新城時用傳統的排水技術方法計算得出的結果，是排水工程造價高昂，以至影響到新城建設方案的經濟可行性，這使得新城的排水系統設計者SAUVETERRE工程咨詢公司轉而尋求以蓄滯水系為特點的新的技術方案，并為此改變了居住區的規劃布局方案，使之與蓄滯水系相適應。Maubee溪蓄滯水系結合起伏較大的地形，分為20余大小不等的蓄滯池，鑲嵌在森林綠地與居住區之間，構成優美的風景線。分散的布局便于蓄滯水系隨新城擴展而分期施工，從而增強了建設的經濟性。建設當初，一些衛生專家曾懷疑蓄滯池會帶來蚊蟲滋生等衛生問題，由于設計者精心構筑了一個適宜于食蚊子幼蟲的魚類的生態環境，從而成功地避免了這一問題。對建成后二十余年運行的監測結果表明，該蓄滯水系對雨水水質有顯著的凈化效果。

雨水管理新技術的特點是不再追求把雨水盡快排離城市，而是要一方面增加雨水滲透減少雨洪量，另一方面，允許雨水在規劃好的地方“逗留”，乃至成為城市風景的一部分。其中不少技術措施具有多重效益。如植草鋪地具有增加雨水滲透和減輕城市熱島效應的雙重作用；透水道路路面不僅能減緩雨洪沖擊，而且能降低噪音，非常適合于居住區道路采用。

我國正處于城市快速發展時期，應大力加強城市雨水管理新技術的研究，爭取形成具有自主知識產權的技術體系，并盡快發展成為相應產業，使我國城市化過程能夠避免不利生態后果產生的困擾。