武汉市城市水文的发展与思考

胡波 周明华 陈晓琪

【摘要】城市水文学作为水文学的一个分支，顾名思义，就是研究发生在城市系统水循环过程中和水资源利用问题的学科， 其研究内容可概括为两大方面：城市化的水文及其伴生效应和城市水文过程机理与模拟；涵盖 4大主要研究内容：城市化的水文效应、城市化伴生的水环境及水生态效应、城市水文过程机理、城市水循环模拟.根据城市水文学的定义和研究方向引申出通过发展城市水文工作可为城市如何解决治理好城市防洪排涝、城市水环境、城市水资源、城市水生态4大城市化水問题，并提供科学的依据和治理决策.

【关键词】城市水环境；城市水资源

1、武汉市城市概况与发展前景

武汉市作为湖北省的省会，历来是湖北省的政治经济文化中心，同时因地理位置优越，也是中部地区城市发展的中枢，城市化发展迅速。在人口数量方面，自改革开放以来城市人口数量与年剧增，由1978年的548.29万人，增长到2012年的1002万人，在城市建设用地方面，武汉市在建国初期，城市化呈现比较合理的带状组团式发展格局，20世纪80年代，城市开始以长江为轴线发展，20世纪90年代以来，开始了大规模的城市进程。到2012年武汉市下属13个区，建成总面积达507.04Km2.

武汉市地处长江与汉江交汇处，全市水域面积达到2217.6Km2，约占全市面积的1/4，全市境内河流众多，水域面积广，全市5Km以上的河流共165条，境内总长2166.4Km，河道水面面积471.31Km2。除去众多河流外全市共有湖泊166个湖泊水域面积达到779.56 Km2，占全市水域面的36.8%，被誉为‘百湖之市其中中心城区有湖泊40个。

根据武汉市总体发展目标到2020年，武汉市将建成为经济实力雄厚、科技教育发达、产业结构优化、服务体系先进、社会就业充分、空间布局合理、基础设施完善、生态环境良好的现代化城市，成为促进中部地区崛起的重要战略支点和龙头城市、全国‘两型社会建设典型示范区，为建设国际性城市奠定基础。

2、武汉城市水文效应与成因

城市化最突出的特征是产业、物业、人口向城市集中。导致市内土地利用性质变化，人口密度增大、建筑物增加、道路面积扩大。城市下垫面的变化直接改变了降雨、径流的形成和发生条件。城市人口增多、经济发展，需水量大大增强、废污水排放随之增强，进而对谁的时空分布、水循环过程、水环境状况、水体生态变化也相应的产生各种影响。

2.1 武汉市城市水文效应概况

武汉市地处北亚热带季风气候区，受东南季风及江淮静止锋的影响，气温和降水的季节差异较大。年降水量为1150—1450mm，且降水的分配具有明显的季节性，一般集中于4-8月，约占全年降水量的65%，特别是初夏受江淮静止锋的影响，梅雨特征明显，短时期内降水集中，同时加之城市“热岛效应”的影响，土地利用覆被变化发生的改变，不透水面积增加等。导致武汉市城区内雨量增加，径流系数增大，汇流时间缩短，洪峰量加大，峰线时间提前，城区内涝严重。曾出现了如“2011.6.18”、“2013.7.7”特大暴雨，以及由暴雨伴随造成的城市内涝，以至每年梅雨季节时武汉市市民最为关注的城区是否又现“看海”盛况。

武汉河流湖泊众多，水域面积大，水资源总量丰富，但同时武汉也面临着许多城市在快速发展过程中都面对的水体污染严重、水质整体下降、水生态水环境变差等问题，上世界70、80年代大部分水域水质优良水环境较好，但伴随着城市的发展，大量的城市生活污水、工业废水等未经处理直接排放，超过了河流和湖泊的自净能力，水质恶化严重。已处于“水质型缺水”状态的边缘状态。如2000年长江、汉江武汉段有各类排污口63处，年废污水排放总量近百亿吨，主城区排污口密集，约占长江段总数的70%，各排污口污染物超标排放严重，超标项目数、超标率等都高于规定标准。

现阶段武汉市水资源已处于供需不平衡的状态，水资源的供给虽能基本满足对水资源的需求，但在室内区域分布上具有不均衡性，水资源的攻击主要集中在远城区，中心其次，开发区和旅游风景区最少，且水资源的供给类型主要依赖城市提水工程；在水资源的需求和使用上，也主要集中在远城区，在水资源的使用途径上，也主要集中在工业和农业生产上

2.2 武汉城市水文效应成因分析

2.2.1 武汉市内涝成因

武汉市内涝成因的主要原因一是由于武汉市现有排水系统标准偏低，不能适应现在气候变暖背景下极端天气多发和城市化快速发展对于城市排水的需要。二是由于武汉城市化的快速发展使城还是不透水面积大为增加，雨水汇流时间变短，洪峰流量变大，增加了城市内涝发生的概率。最后城市化的发展使水体锐减，特别是近年来湖泊面积的减少，导致湖泊对地表径流的调蓄能力仅为40年前的30%，从而使湖泊的调蓄能力大大降低。以上这些原因是造成武汉市城市内涝发生的主要因素。

2.2.2 武汉市水质污染成因

武汉市水域面积较大，水体种类多样，城市的发展带来了江河沿岸污染集中、湖泊富营养化严重以及城市污水处理能力不足，其主要成因是一是城市人口的急剧增长以及人们生活水平的提高使生活污水的排放量与日俱增，生活废水的比例开始大于生产废水的比例。二是城市排污管网建设滞后，道路排水工程与城市建设的时间差异使大量未经处理的工业废水、生活废水直接汇入河流湖泊，严重影响了缘由水体水质状况。

2.2.3 武汉市水资源量不平衡成因

武汉市城市水资源量的不平衡的成因主要由一是城市快速发展，使大量人口聚集。城市居民的生活水平往往高于农村地区，人均水资源消耗量也相对较高，城市居民生活用水量逐年增长。二是武汉市已成为我国重要的工业基地，像冶金、钢铁、医药、化工产业需要消耗大量的水资源，不断的扩大这样的行业增长也使需水量随之膨胀。

3、武汉市城市水文工作开展的构想

3.1 高标准、高起点，统一规划城市水文工作

城市水文工作的开展应统一指导和统筹规划好工作的开展，应编制有前瞻性、完整性和可操作性的武汉市城市水文发展规划。城市水文工作来源于城市，服务于城市，规划的编制应按照武汉市现有城市发展规划理念及规划成果，收集先关城市水文数据，摸清城市地下管網覆盖率，河流、湖泊污染缘由等情况。结合武汉市水文现状，武汉市“十三五”水利发展规划，按近、中、远期做好武汉市区域内中心城区、远城区的武汉市水文发展规划。并分布实施。有序推进整个武汉市的城市水文观测、分析、研究工作。

3.2 完善城市水文站网、夯实城市水文工作

不管是流域水文还是城市水文，水文工作的开展基础离不开合理的站网建设，城市水文站网的建设应将城市水文工作的特点和当地城市水文效应相结合，城市水文工作。武汉市在城市水文站网的布设上应遵循区域城市水文效应来开展站网建设，即在市内老旧城区的桥梁、涵洞、低洼路段建设一批以渍水预警为主的渍水监测站，在市内人流密集区域建设一批以宣传城市水文工作发布水雨情信息与一体的水文信息站，在城市重点水功能区和湖泊、河流近岸区建设一批以监测水体污染情况的水质监测站，在城市水网、重点湖泊公园等处建设一批控制水生态变化的水生态监测站，在新城区或远郊城区建设1到2个以城市水文发展研究为主的监测实验站。经过这样的站网布局可以合理有效的对武汉市市内的城市水文效应进行全面的监测和深度研究。

3.3 开创适应城市水文发展的站点运行管理模式

城市水文站点稳定的运行，是保障城市水文信息获取的基础，现代化的城市发展迅速，城市变化日新月异，水文监测工作已不可能继续沿用流域水文时的那样‘以点带面、定点监测“的站点运行管理模式。城市水文工作的站点运行管理模式必须要走以“遥测为主、巡测应急为辅”的新模式，这样的模式即节省了站点建设成本，加强了站点运行管理，也提高了水文监测响应速度。

3.4 利用先进技术和设备提升城市水文监测能力

提升水文信息监测能力，离不开先进的监测技术手段，和先进的监测设备。如可通过视频监控、大屏发布等信息化技术与雷达水位计、电子水尺等设备进行城市渍水信息的监测与发布，运用管道流量计、RG-30、ADCP多普勒流速仪等对城市下水管网、排水泵站处的排水能力和雨洪灾害影响时间进行预测和判断，运用多参数水质自动监测仪结合GIS系统对城市重点区域的水环境污染状况进行监控和评价，还可通过如SWMM、INFOworks等模型对城市地区暴雨洪水的地表径流过程地表径流量和污染负荷量进行估算与预测。

3.5 建立城市水文信息发布制度

在城市水文监测实施过程中，充分利用城市交通便利、通讯网络先进、新闻媒体众多的优势，大力采用现代化信息采集技术、通讯技术、计算机应用技术等，实现监测站点、监测项目在市区内全覆盖。如通过运行成熟的自动测报系统加大屏发布技术在渍水点附近将对社会大众有用的水文信息发布，通过电视、广播、网络手段适时发布重点水功能区、湖泊水质状况等。以实现城市水文服务于武汉市经济和社会发展的目的

3.6 找准城市水文研究方向，着力解决城市水问题

武汉市在城市水文的研究方面，应针对武汉市城市水文特点进行特定的研究，应从城市水文过程的解析与模拟和城市伴生效应两方面寻求研究和突破。城市水文过程的解析与模拟可对城市复杂下垫面的降水-蒸发-径流的定量模拟、城市产汇流集成模拟、城市暴雨洪水源头控制等问题进行分析和模拟。城市伴生效应主要是针对水环境和水生态承载力的研究，可建立对城市水质模型、水体纳污能力、水环境过程演变、水生态修复模拟、水生态承载力指数等

4、结束语

水是人类赖以生存不可或缺的物质，世界上有水的地方，就有水文的存在。同样，一个城市的快速发展也离不开城市水文。武汉城市水文因武汉的发展而存在，而武汉要更好的发展也离不开武汉城市水文为其保驾护航，二者相辅相成，缺一不可。作为一门新兴学科，武汉城市水文的发展任重而道远。