ch4城市水文及水资源

§4-1城市化地区的水文效应※城市化的最主要特征：人口集中和建筑密度增大,道路铺装，不透水面积增大，整治河道，兴建排水管网等改变了当地的雨洪径流形成条件城市社会经济发展对水的需求量增大，废、污水增多，从而对水的流动，循环等产生了影响城市化地区的水文效应一、城市水系的一般情况1、地面水系人工化：河道裁弯取直，修建水库开辟人工河道，天然的河流被闸、坝、堤设防控制2、地下建成排水系统二、城市化的水文效应1、城市水循环过程变化●天然地域地表：有良好透水性降水：50％下渗地下；40％填洼和蒸发；10％地表径流●城市化：不透水下垫面增加，贮存水量减少，地表径流增大降水：32％下渗；25％蒸发；13％屋顶径流；30％地表径流二、城市化的水文效应2、河流水文性质的变化地表径流增加：径流系数增大，增大了对河道和排水沟渠的压力径流系数：某段时间内径流深与降水量之比，表示降水量用于形成径流的有效雨量二、城市化的水文效应2、河流水文性质的变化城市化对天然流道整治，截弯取直等，增加了河道汇流的水文效应。现状：城市化地区洪峰流量约为城市化前的3倍；洪峰历时缩短三分之一。二、城市化的水文效应3、径流污染物荷载量增加4、地下水位下降，水量平衡失衡，生态环境恶化§4-2城市化地区的雨洪径流特征一、城市化对地面径流的影响1、城市地面的产流过程截留、填洼，下渗是影响产流的主要因素地面不透水面积增大，植被少，蒸发少，地表径流快汇集雨水快，产流量大，洪峰高一、城市化对地面径流的影响●水量平衡：任一时段内，区域水量收入量与支出项代数和为零，天然流域水量平衡式：P－E－R±△W＝0P－流域降水量E蒸发量R径流量△W流域贮水量的变化城市的年径流量可能是天然流域的2－2.5倍一、城市化对地面径流的影响水量平衡：如果包括城市供水系统抽取的深层地下水和从外流域引水：城市地区年径流量：R＝R0＋R’＋△P·C±△E－R’’－LR–城市地区年径流量R0－区域多年平均年径流量R’－外流域引进的水量或深层地下水R’’－输送到流域以外或直接排入到大海的下水道排水量△P－城市地区降雨量的增量（mm）c－年径流息系数L－供排水系统的损失水量一、城市化对地面径流的影响2、城市雨洪径流计算计算方法有其特殊性：①着重于地表径流，壤中流不予考虑②把地下水径流当作损失来处理城市降雨的径流过程，依水流方式可分为地表径流和下水道传输两种过程计算方法：水动力学方法，水文学方法雨水设计流量：Q＝q·ψ·Fψ－径流系数设计暴雨强度：暴雨强度：某一连续降雨时段内的平均降雨量，（单位时间内单位面积上的降雨体积）径流高峰出现的滞后时间：一、城市化对地面径流的影响3、城市水文模型路面、停车场模型屋顶排水模型4、城市防洪标准《水利水电工程水利动能设计规范》中的防洪标准二、城市地面雨洪排水系统（一）建排水系统的原因和目的分洪、调蓄、排水（二）排水系统的组成1、地表径流子系统庭院场地、街道、边沟、小下水道、2、传输子系统3、受纳水体子系统二、城市地面雨洪排水系统（三）排水系统的类型1．合流制：将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统截留式合流制：缺点：仍有部分混合污水未经过处理直接排放，成为水体的污染源而使水体受污染。国内外改造老城市的合流制体系时通常采用二、城市地面雨洪排水系统（三）排水系统的类型2．分流制：将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除。污水排水系统和雨水排水系统按排除雨水的不同，分流制系统又分为完全和不完全两种体系三、城市径流水质污染及防治1、污染来源：工业废水和生活污水的点源排放雨洪径流淋洗和冲刷大气和地面各种污染物2、防治点源控制：城市污水处理系统：物理法，化学法，生物法面源：采取综合防治措施控制污染来源及时清扫街道，贮运垃圾植树种草修建沉淀池、及时清除下水道中沉积的污染物§4-3城市水资源系统及管理一、城市水环境的特点1、淡水资源的有限性受降雨的影响受过境径流水量的制约一、城市水环境的特点2、城市城市水环境的系统性：组成城市水环境的各个方面互相影响、相互制约，结合成了有机的整体。特别是城市地面水和地下水、江河和湖泊等之间在水量上互补余缺而且表现在水体的环境质量上相互影响。城市水环境除了自成系统外，还同城市土地环境相互结合,成为城市自然环境系统3、城市水环境系统自净能力（selfpurificationcapacity)的有限性特点二、城市水资源问题1、城市用水量激增，水资源短缺2、城市水质污染严重3、城市用水不合理三、城市水资源系统1、组成和结构l组成：供水系统，用水系统，处理系统，容纳系统，水资源管理系统l供水水源：地表水源；地下水源；污水的回用也是一种水资源。l管理控制系统。三、城市水资源系统2、城市水资源系统的特征l门类多，用户情况复杂，包括工业用水，生活用水，郊区农业用水，环境，美化绿化等其他用水。l城市供水要求连续性，不能间断，没有季节性，供水保证率90％。四、城市水资源供求平衡预测和模型1、城市水资源供求平衡：是指在一定区域、一定时段内，对某一发展水平年和某一保证率的各部门供水量和需水量平衡关系的计算。四、城市水资源供求平衡预测和模型2、影响城市供需水平衡的主要因素l城市所处位置和地理环境，供水条件不同；l城市的社会经济活动，如城市性质、规模、人口、政策、管理、科技水平。l城市的产业结构、规模和特点，对用水的要求也不同。l国家和地方的经济政策、产业政策、土地利用政策、人口政策、环保法规等，特别式水资源保护政策，水资源开发利用政策，节约用水政策等，都影响水资源的供求。四、城市水资源供求平衡预测和模型3、城市供需水平衡预测和模型l城市需水量：城市生活用水、工业用水、城郊农业用水、环境与绿化等用水；l城市供水：蓄水工程、引水工程、提水工程、跨流域调水工程、海水淡化、咸水利用工程等。l先预测需水，再在需水的情况下进行供水预测四、城市水资源供求平衡预测和模型3、城市供需水平衡预测和模型七个方面的模型估算：城市经济和产业发展规划模型；城市总的需水量及供水需水平衡预测模型；供水总量模型；工业需水量预测模型家庭需水量预测模型；城市活动需水量预测模型；郊区农业需水量预测模型。W－(W1＋W2＋W3＋W4＋W5＋····＋Wn)＝△W五、城市水资源利用和管理1、综合利用，统筹兼顾2、提高城市水资源利用率3、节约用水4、健全和完善城市水资源管理机制