株洲水文水资源勘测局 湖南株洲 412000
摘要：城市建设越来越快，城市防洪、除涝及水生态问题等越来越突出，发展城市水文刻不容缓。本文从株洲城市水文的现状分析入手，研究应对株洲城市水文效应的策略。
关键词：城市水文；现状；水文效应
1 株洲城市水文的现状
株洲位于湖南省东部偏北地区，湘江下游，总面积11262平方公里。2016年末常住人口为401.6万人，市区总面积853.4平方千米，根据水文气象监测资料，株洲市区历年平均降水量为1420.7mm，每年主汛期市区渍水内涝频发，容易发生城市雨洪灾害，在一定程度上影响了株洲市水安全以及城市安全。
目前,株洲市区现有水文站1处，雨量站3处，水位站2处，蒸发站一处，无地下水监测站，市区内湘江有株洲水文站、石峰、霞湾三处水质监测断面。
2 城市化造成的水文效应
城市水文效应是指城市化所及地区内，水文过程的变化及其对城市环境的影响。具体来说，随着城市化水平的不断提高，城市化进程对人类生存与发展必不可少的水资源及城市水环境的影响愈来愈显著。城市化导致人口密度增大，建筑物增加，道路及下水管网的建设使城市不透水面积增大，直接改变了当地的雨洪径流形成的下垫面条件。城市社会经济发展、人口增多，对水的需求量增大，废污水相应增多，从而对水的时空分布、水分循环及水的理化性质、水环境等产生了各种各样的影响，引起了一系列的水文效应。
3 浅析株洲城市化过程对水文和水资源造成的影响
3.1对城区降水蒸发的影响
株洲城市化过程中，不断的吸纳人口、不断扩建道路、不断的新建建筑群，城市建设的快速发展造成了城市气温的明显偏高。一般来说，城市中心气温最高，逐步向周围乡村递减，郊区递减速度最快。这种城市热岛效应对水气蒸发、空气对流运动产生了显著影响。 由于目前城市建筑物的迅速增加，这种现象就导致了在这一范围内的不透水面积也是迅速增加，地表下渗能力越来越弱。城市地表下渗能力的减弱直接导致地下水补给量减少，地下径流及土壤含水量降低，蒸发量也相应减小。同时，城市地区建筑物密度增加，下垫面糙度显著增大，使城市市区风速比郊区低、无风日增加，这些都直接影响到蒸发速度，使蒸发量减小。相关学者对阿拉伯干旱地区以及美国东部地区的降雨情况，进行了研究并发现，城市化后降雨量较之前增加了十二至十四个百分点，这与城市下垫面及地形变化有一定的关联。而国内，在对长三角地区进行的研究也得出了类似结论。在相同的气象、下垫面等条件下，城市建成区降雨增量明显大于郊区，就株洲本地而言，通过对比分析2016年城市中心区株洲站及和天元区朱亭站的四场主要降雨，发现四场降雨累计降雨量株洲站较朱亭站偏多1.4倍。由此可知，城市化对降雨量的影响在株洲是符合以上规律的，如表1所示。
3.2对径流的影响
其中在城市建成区中湘江设有水文站，白石港、朱亭港设有水位站。株洲城市化对于这些城区河流水系汇流的影响表现为：城市化的过程和发展改变了很多城市的自然地貌和天然排水系统，对径流过程产生很大影响。首先，大规模建造房屋、铺砌道路，使下垫面不透水层增加，下渗量和蒸发量减少，地表径流和径流总量增加、径流系数增大，并使洪峰流量加大。其次，城市排水系统管网化增加了城市排水能力， 使暴雨径流很快排入管网，从而改变了城市原先集水区域形状，使城市径流的流态、洪水过程线形状及洪峰流量均发生变化，导致洪水汇流速度增加，洪量集中。另外，城市发展侵占天然河道洪水滩地，减少了洪水滩地储洪容量和泄洪能力，使城市遭遇大洪水时河道调蓄能力减弱。
3.3对城市水环境的影响
株洲是个有名的工业城市，随着城市建设的推进，城市工业废水和生活污水增多，河道淤积或消失等问题，降低了河流蓄水排涝和纳污自净能力，使得河流污染负荷加大，河流水质不断恶化，以位于株洲市石峰区的清水塘工业区为例。清水塘工业区是全国有名的工业污染区。清水塘工业区包括了各种以工业为主的企业，主要有株洲冶炼厂，化工厂，水泥厂，氮肥厂，塑料厂等。清水塘工业区是国家“一五”、“二五”期间重点投资建设的重工业区，是株洲市城区重要的工业组成部分。在５０多年的建设后，形成了以有色冶金、化工、建材为主导的重工业区产业群。但是在发展的同时，也将大量的工业“三废”留在清水塘。三废即废气、废水、废渣，清水塘工业区排放工业废水５０００多万吨，占全市工业废水排放量的６０％，2012年霞湾港全面整治之前，在湘江霞湾河段，断面水质为ＩＶ类，有时甚至劣于Ｖ类，成为湘江水质最差断面。由于重金属的污染，湘江下游经常出现汞、镉等污染因子超标。2006年年初，株洲霞湾港在清淤过程中由于施工不当，导致含镉严重超标的底泥和污水排入湘江，使得湘江株洲霞湾港至长沙江段水质受到不同程度的污染。由此可见，城市中大量的生活污水、工业废水未经有效处理而集中排放，使河流、湖泊等受纳水体遭致严重污染。医院中带病菌的污水、垃圾经水淋融的脏水、各种机动车辆散失的废油、轮胎和道路的磨损经水淋洗后进入循环系统， 都能引起对地表水和地下水的污染。这就造成靠近城市的江河湖海形成了近岸污染带，有的水体甚至频繁爆发蓝藻、赤潮等，这都是污染物积累到一定程度的结果。
4 对株洲城市水文水资源问题提出的几点建议
4.1发挥株洲城区水文站整体功能
株洲城市水文站需要加强对城市水文资料的收集整理，研究城市水文规律，有效解决城市化引起的城市水文问题。通过对降水量、径流量以及水质和地下水观测资料的收集，研究城市化对径流量、 地下水、水质的影响情况，了解土地利用与城市化径流的相互作用、流域降雨损失量、降水径流关系等，开展城市降水径流实验，为城市水务一体化管理服务以及为城市防汛预报、抗洪减灾、改善生态环境和经济可持续发展提供及时、准确、可靠的水文信息。增设城市内涝监测预警站，对积水点实时的降雨量、渍水水深进行监测，应对城市化水文效应引起的城市安全问题。
4.2 增加城市绿地的透水面积
株洲市现绿化面积占总面积27%，但由于目前城市建筑物的迅速增加，这种现象就导致了在这一范围内的不透水面积也是迅速增加,同时也导致了一连串的水文问题。如果想解决或改善这些问题，须从根源上进行解决———利用居民小区、非主干道路、停车场等一切可以利用的地方进行植树种草、铺设透水砖等，增加城区透水面积，有效改善城市水循环系统。
参考文献：
[1] 金光炎.城市化与水文水资源问题[J].专题研究 ，1995（6）：20-28.
[2] 马海波，刘震.城市化引起的水文效应[J].黑龙江水专学报，2007，34（1）：98-100
论文作者:王萍
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
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