城市化对城市雨洪形成的影响分析研究

城市化对城市雨洪形成的影响分析研究 城市化对城市雨洪形成的影响分析研究 【摘 要】随着我国经济建设的飞速发展，城市化的进程也逐 渐加速推进，致使我国城市建成区域的地表下垫面结构和功能随之发 生了很大程度的变化。基于此，本文分析了城市化对水环境的影响， 并对城市雨洪控制的意义进行了论述。 【关键词】城市化；城市雨洪；影响 1、城市化对水环境的影响 1.1城市化对城市气候的影响 随着我国经济建设的飞速发展，城市化的进程也逐渐加速推进， 致使我国城市建成区域的地表下垫面结构和功能随之发生了很大程 度的变化，城市地表垫层的不断硬化等变化促使城市区域的气候特征 发生了一定的变化。城市化建设过程中，地表覆被的变化使地表上辐 射发生了变化，城市生产生活中大量的能源消耗增加了大气中的热量, 改变了原来的热、水循环过程和大气质量。对城市化带来的气候变化 进行的总结表明城市化地区的污染物浓度要比农村地区高5〜25倍, 辐射少5〜30,云量多5〜10,年平均气温高0. 5〜3. 0C,湿度 少6,降雨量多5〜10,见表1.1。[1] 表1. 1城市化对城市气候的影响 1.2城市化后降雨的变化 1.2. 1城市热岛现象 城市中分布有大量人工热源，同时城市空气中二氧化碳与其他颗 粒量大于农村，使城市气温明显高于农村地区。城市空气层发生热力 对流，在空气中水汽充足时，容易形成对流降水。 1. 2. 2稳定滞缓的降水系统阻碍现象 因为城市不同的建筑物高度各不相同，城市区域的粗糙程度要比 城市郊区的粗糙程度大，在引起湍流的情况下对稳定滞缓的降水系统 也有一定的阻碍作用，使城市地区降强度增大和降雨时间变长。 1. 2. 3城市凝结核现象 城市工业生产中排放的污染物，凝结核达到一定程度的情况下会 吸收水汽形成大小均匀的云滴，使大云滴逐渐增大，最终形成降雨。 城市化对城市降雨的影响见图1. Io 1. 3城市化对城市降雨径流的影响 城市建设的不断发展，各种不透水材料的使用导致城市地表路面 的下垫层发生了很大改变，对城市水循环的影响明显。城市化前，蒸 发量占降雨量的40,地面径流量占降雨量的10,入渗地下水量占 降雨量的30,屋顶径流量占降雨量的13,入渗地下水量占降雨量 的32。城市下垫层改变的影响因素是被不透水的水泥、沥青和不透 水砖等代替原有的大面积水域、林地、草地和农田，从而隔断了降雨 与土壤之间的水分通道，导致入渗和蒸发量的减少，同时增加了雨水 径流量，进而增加了城市排水压力和城市雨洪灾害的发生几率。 城市化对城市区域降雨径流形成的影响 1. 3. 1城市地表径流量增加 随着城市的不断发展，城市地面类型和特点发生了很大的变化, 使得城市建成区域的地表径流系数增大。城市区域原有的植被、绿地 等可以对雨洪径流量进行吸收、渗透，城市地表对雨洪径流的自然下 渗大大减弱,城市降雨大部分都形成了地表径流o根据周玉文1997 在北京市百万小区所做的实验，在一小时内新旧沥青路面的降雨损失 分别为草地的6和12,为裸露土地面降水损失的14和26 [2]o 1. 3. 2城市地表径流汇流时间缩短 城市发展过程中，硬化地面和不透水路面、混凝土路面等硬化地 面的面积不断急速增加，致使城市地表的粗糙率减小、雨洪径流的入 渗量减少、降雨后地面汇流时间缩短。城市建成区域的面积越来越大、 城市自身的自然调蓄能力的不断下降、不同区域城市雨洪量在短时间 内出现迅速叠加，加大了城市建成区域内的城市防洪压力。见图1.2 城市化前后城市雨水径流过程线，表明在降水历时与降雨量相同的条 件下，出现了汇流时间缩短、洪峰流量加大、出现洪峰时间提前。 图1. 2城市化过程中径流产流过程变化对比示意 1. 3. 3城市雨洪径流污染负荷增加 城市路面、屋面、空气中集聚的污染物，被雨洪排入河流，城市 河流水体流速的增大，增加了悬浮固体与污染物的量，同时加剧了地 表、河床冲刷，使径流中固体污染物含量增加，水质急剧恶化。枯水 期，径流减少，污染物浓度变大；汛期，河流流速变大，增大了固体 与污染物的量，使下游污染物荷载量明显增加。 2、城市雨洪的控制 2.1城市雨洪控制的定义 城市雨洪控制，国外一般称之为城市雨水管理，它采用多种措施, 作用于城市建成区的屋顶、庭院、道路、绿地、广场等不同性质表面 所产生的雨水径流，实现消减洪峰流量、降低降雨径流量、延长雨洪 汇流时间，改善城市局部气候，美化城市生态环境，地下水回灌，控 制地面沉降等目的。同时雨水可供冲洗厕所、冷却、制冷、洗车等生 活和工业用途［3］。它涉及水文、管理、环境和生态等相关学科，具 有实现资源利用和自然灾害防治的双重效果，可以作为解决城市雨水 洪涝灾害、干旱缺水及城市水环境污染等问题的一个重要措施。 2. 2城市雨洪控制的意义 2. 2. 1城市雨洪控制减少城市内涝 城市内涝灾害主要来至城市暴雨。调蓄、储存雨洪，减少了暴雨 汇流的速度与径流量，消减洪峰，避免或减少洪涝灾发生的几会和造 成的损失程。城市雨洪控制的目的就是调蓄、储存与利用时空分布不 均匀的雨洪资源，使其由“废水”转成有效资源水。在时间、空间差 内可以实现错峰、调蓄、消峰的控制作用。 2. 2. 2城市雨洪控制实现雨洪资源化 我国大部分城市地区水资源短缺尤为明显，在北方地区，城市缺 水大都是以资源型缺水，即北方地区城市社会与人口发展规模速度超 过本地水资源的承载能力；南方城市中，其主要表现为工程型短缺或 水质型短缺。北方城市地区，不仅降雨量少，而且集中在夏、秋季, 特别是暴雨。导致大量的雨洪资源不能有效的资源化增加城市水资源 量，同时还可能导致城市发生洪涝灾害的危险增大。城市雨水控制的 目标就是采用工程性和非工程性控制技术措施对城市雨洪加以生态 化、资源化的控制利用。 2. 2. 3城市雨洪控制是城市生态修复的需要 城市化的加快、城市人口的增多，“注重经济，忽视环境”的观 念，城市生态环境不断受到破坏。由于城市硬化路面的增加造成土壤 含水量降低，热岛效应加剧；硬化路面代替了原有的植被和土质，加 速雨洪径流的汇集，使洪峰形成加速，城市雨洪灾害急剧。 2. 2. 4增加城市适宜的水域面积，扩大城市水域空间的面积 我国现阶段城市的传统防洪理念和工程技术措施，只重视雨洪径 流的快速外排，忽视城市内部就地源头滞留、下渗等各种生态化的就 地消化，城市建成区域的排水设计标准普遍较低，内涝频发。在城市 规划时，应重视保留城市原有河流、湖泊及湿地，尽量恢复原有城市 水体的调蓄空间，恢复漫堤。 3、小结 随着城市化的推进，城市下垫面结构与功能也相应发生改变，进 而影响了城市水环境。 城市地区的雨洪灾害，由于城市地区水文特性的改变引发雨洪特 征的改变，同时包括城市化发展中其他因素。 城市雨洪控制具有非常重要的现实意义①城市雨洪控制减少城 市内涝。②城市雨洪控制实现雨洪资源化。③城市雨洪控制是修复城 市生态的需要。 【参考文献】 ［1］吴普特，冯皓等.中国雨水利用国］.郑州黄河水利出版社, 2008. 2］王紫雯等.城市水涝灾害的生态机理分析和思考以