第六章 城市化对水文的影响

第一节城市化对水文的影响第六章城市化对水文的影响第二节城市化对降水的影响第三节第四节城市化对水文影响的分析城市化过程对当地水文的影响主要表现:（1）城市地貌和排水系统的改变（2）水资源的重新分配（3）水环境的改变（4）大气环境的改变构成城市的供水、排水、防洪、水环境等水文问题。一、概述随着一个国家或地区的工业、商业和文化事业的发展，人口不断地向城市集中和城区面积的扩张，这一过程称之为“城市化”。第一节城市化对水文的影响第二节城市化对降水的影响与周围乡村相比，城市气温明显偏高。其特征往往是城市中心气温最高，而向周围乡村逐步递减，在郊区递减速度较快。城市气温明显高于周围乡村的现象称为“城市热岛”。造成城市热岛的原因主要为：（1）人为热源（2）建筑材料的热容性（3）建筑结构峡谷形式增加接受辐射的面积（4）大气污染增强了吸收太阳辐射能力城市热岛现象会对水汽蒸发、空气对流产生明显影响，城区工厂生产，交通运输，人们日常活动使得城市上空大气中尘埃比天然情况下高出几倍至几千倍，使得城市空气污染加重，为城区降水提供了更多的凝结核。城市化尤其使对流层气象活动增加，引起局部区域降水增大。城市化往往是一个长期过程，气候变化也是缓慢的，不要素与郊区比要素与郊区比凝结核多10倍云量多5～10％微粒多10倍雾多30～100％日照少5～15％温度0.5～3度降水总量多5～15％相对湿度小6％降水日数多10％风速小20～30％雷暴多10～15％无风日多5～20％1．大规模建造房屋，铺砌道路，使下垫面不透水性大大增加，其结果是下渗量和蒸发量减少，而地表径流和径流总量增加，洪峰流量加大；第三节2．城市排水系统管网化，使暴雨径流尽快地就近排入水体，使洪水汇流速度增加，洪量更为集中；3．对城市汇水河道整治与改建，整治后的特点是河道直线化，断面规则化，呈梯形或矩形，边坡用砖石衬砌。增加了河道输水能力，使洪量集中；4．侵占天然河道洪水滩地，减小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，洪水浸溢积聚城市地面而形成积水；5．设立各种类型的控制性闸坝，进行人工调节，影响城市径流过程；6．来自城市外的引水和城市本身污水排放，造成径流水量和水质的变化。图6-1同等降雨下城市化前后洪水过程线比较城市化后城市化前Qt第四节城市化对水文影响的分析1、统计检验方法一般，城市化对水位和流量资料影响较为明显，可以采用水文统计中的ｔ检验和Ｆ检验方法对水文样本系列的均值和方差进行显著性检验。为了进行显著性检验，水文变量系列被划分为容量为n1（城市化前）和n2（城市化后）两个不重迭的子系列，并分别计算出它们的均值m1和m2，方差s12和s22。首先对方差进行方差比检验或Ｆ检验。计算检验统计量F＝s12/s22s1s2F＝s22/s12s1s2与F分布表中置信水平为/2、自由度为n1-1和n2-1的Ｆ值比较。在大部分实用中，值采用5%比较适当。一般统计教科书和手册中都附有这类统计表。如果F的计算值超过表列数值，则拒绝关于s1与s2为相同总体方差估计量的零假设。t检验适用于对两个子系列的均值检验。计算检验统计量211212222112nn)s(n)s(ns212111nnsmmt与t分布表中置信度为/2，自由度为n1+n2-２的t值比较。若计算值超过表列数值，则拒绝关于m1和m2是同一总体均值估计量的零假设。2、经验分析方法（1）水文系列分析对水位、流量、雨量系统的时间滑动平均分析，分析水文变量是否受到城市化影响。Xt（a）（2）降雨径流关系分析城市化不同阶段年或次降雨径流关系的差别可以分析城市化的影响程度。PR城市化前城市化后R1R2（3）峰量关系比较分析城市化会引起洪峰～洪量之间的关系变化，对不同时期峰量关系的比较可以分析城市化的影响。WQ城市化前城市化后Q1Q2（4）相邻流域间同一水文变量比较如果参证流域水文变量（R1）未受城市化影响，则两流域间不同时期水文变量关系变化可以反映城市化的影响。R1R2城市化前城市化后R21R22如果统计检验结果拒绝了零假设，或通过经验检验方法认为该地区城市化对水文变量影响显著，则表明该地区水文系列的一致性受到破坏。此时，不宜直接采用流量资料由频率分析方法推求设计值。一般说来，与流量和水位资料相比，降雨受城市化影响相应较小，因此常假定降雨不受城市化影响，采用由设计暴雨推求设计流量和设计水位的途径。