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城市水系统安全评价与生态修复中的城市水文问题

【摘要】:城市水文是发生在城市及其邻近地区包括水循环、水平衡、水资源、水污染在内的水的运动及其影响和作用的总状况。城市水文与自然界的流域江河水文的主要区别如下。地下水位的持续下降产生地面沉降、塌陷、地裂缝等环境工程地质问题;在沿海城市,还引发了海水入侵。

城市水文是发生在城市及其邻近地区包括水循环、水平衡、水资源、水污染在内的水的运动及其影响和作用的总状况。城市水文学主要研究发生在大中型城市环境内部和外部,受到城市化影响的水文过程,是为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科,又称都市水文学,是水文学的一个分支。城市水文学研究的基本问题是城市水文气象、城市暴雨径流和防洪、排水,城市水资源和供需平衡,以及城市水质评价和水污染控制。

城市水文与自然界的流域江河水文的主要区别如下。

①城市不透水面积比重大,径流系数明显偏高,大部分降雨直接进入排水管道或河道。地表径流又称地面径流,是指降雨中既没有被土壤吸收、也未在地表积存,向下坡流去、汇集于排水沟和小溪中的那部分水量。只有当降雨强度超过了入渗速率时,才会发生地表径流。城市不透水下垫面面积比重越高,蒸发量越低,地表径流量比例越高,浅层入渗量越低。

②城区汇流时间很短,极容易产生地表积水,由此导致城市洪涝灾害。其成因与夏天雨水多、城市“雨岛效应”、城市地表多是隔水层、城市下水道排水能力有限、部分地域地势低、城市预防及应对灾害能力不足、机械排水能力不足等有关。

③水体污染相对集中,污水相应增多,从而对居民生活和城市河湖生态环境造成影响,形成地表径流污染。地表径流污染是指在降雨过程中雨水及其形成的径流在流经城市地面时携带一系列污染物质(耗氧物质、油脂类、氮、磷、有害物质等)排入水体而造成的水体面源污染。

④许多城市面临水资源紧缺的严峻形势。大量开采利用水资源,会增大生活污水和工业废水的排放量,使地表水和地下水体遭受不同程度的污染。过量开采地下水导致地下水位逐年下降,水资源逐渐枯竭。我国已出现了56个地下水区域性下降漏斗,总面积达8.7×104km2,致使单井出水量减少,供水成本增加,大批机电井报废,甚至水源地报废。地下水位的持续下降产生地面沉降、塌陷、地裂缝等环境工程地质问题;在沿海城市,还引发了海水入侵。过量利用地表水和地下水引起生态环境恶化,大部分靠近人类活动区的水域环境遭到破坏,生态种群的多样性减少甚至消失。