从水文循环机理探讨城市洪水形成原因

雷瑶

（郑州大学 专业：水利水电工程 450001）

摘要：不断加快的城市化进程不仅使气候发生变化，同时也使城市的土地利用方式和原来的水文循环系统发生了彻底地改变。而城市及其附近水文循环系统的巨大变化直接改变了当地雨水河流的形成，从而在外部因素上成为城市洪水形成的主要原因。然而，城市洪水的形成不仅有外部因素的推动，还有城市居民生产生活给水文循环系统带来不利影响的内部环境因素。

关键词：水文循环；城市洪水；

一、城市洪水泛滥的现状

近年来，极端天气不断增多，暴雨也越来越频繁的在城市出现，从而引起了一些城市洪水泛滥成灾。从城乡和住房建设部在二零一零年对三百五十个城市展开的专项调研可以看出：从二零零八年到二零一零年三月，全国洪水泛滥的城市约占总数的百分之六十二，其中有三次以上洪水经历的城市就高达一百三十七个。在这些曾被洪水淹没过的城市中，大多数城市的积水深度都超过了五十厘米，积水时间更长达三十分钟之久。

二、影响城市水文循环系统的因素

早在二十世纪六十年代的欧美国家就已经出现了城市洪水泛滥成灾的现象，为了解决这一问题，他们逐步开始研究城市洪水的形成原因。而我国则是在二十世纪八十年代才渐渐开始这方面的相关研究。随着城市洪水的不断爆发和研究的不断深入，科学家和学者们逐步摸清了影响城市水文循环系统的因素。

众所周知，地球上的水循环主要分为三种形式，即海洋与陆地间的大循环，海洋与大气间的海洋小循环以及陆地与大气间的陆地小循环。而城市内的水循环系统不仅涉及海洋与陆地间循环、陆地与大气间循环的自然水循环系统，还应包括城市居民用水、排水以及水处理系统所组成的人工水循环系统。所以影响城市水文循环的自然因素有蒸发，降雨，河流，地下水，湖泊等；影响城市水文循环的人为因素有对河流在空间和时间上的控制影响（如南水北调，建立水库等），城市地下水的开采，居民的用水、排水和污水处理系统等。

因为生态系统是一个有机的整体，所以在对城市水文循环系统进行分析时就不能将其孤立于生态系统的整体性之外进行研究。而在生态系统中与城市水文循环系统联系最密切的就是城市水循环系统所在的那个流域水循环系统。又因生态系统是是由多种要素结合成的一个综合体，所以在生态系统中各个要素之间的关系是相互依存而又相互影响的。所以城市水文循环系统的变化影响着与之相关流域的水文循环系统，同时与之相关的流域水循环系统又影响着城市水循环系统功能的正常发挥。因此，保持城市水文循环系统的正常功能发挥和整体平衡，对整个生态环境的保护和城市经济的发展发挥着基础性的重要作用。

三、以南宁市为例的城市洪水问题分析

（1）城市洪水日渐多发的南宁市

与城市洪水相近的词汇就是城市内涝，它是因为城市排水系统的排水能力不敌连续降雨或者强暴雨所带来的水量。有关我国城市洪水泛滥的问题在上世纪九十年代以后就被不断报道，而且每年的报道都在不断增加。就以广西省南宁市为例，从上世纪末以来，几乎每年都有城市内涝问题的报道，特别是在二零零六年到二零一零年这五年的时间里，更是每年都会看到城市爆发特大洪水的新闻。

（2）从原理出发分析城市洪水多发的原因

随着城市化进程的不断加快，生态环境也面临着越来越严峻的挑战。因此，在最近的这几年时间里，科学家和学者们试图从生态学原理的角度出发，并结合“生态规划”的内涵和机理，同时进行生态城市的规划建设以此来面对城市化过快发展而带来的一些环境破坏和环境污染等问题。例如，把系统整体和环境承载限度的知识运用到生态城市的规划和建设中。

（3）从内外因总和分析城市洪水频发问题

a.内因：发生改变的城市自然和人工水文循环系统

不断加快的城市化进程，不仅使城市的绿化急剧减少，同时也改变了城市原来的土地利用方式。再加上长久以来，各类的人类生产生活活动所引发的各类环境问题，也使生态平衡遭到破坏，因此影响和改变着城市固有的水循环以及与之相关的流域水循环系统。所以，究其本质：城市洪水爆发的真正原因就是人类对自然环境的破坏和污染。

首先，城市化导致的最直接的结果就是热岛效应的产生和发展。不断发展的热岛效应就成为城市化影响气候最直接和典型的表现。就南宁市而言，其城区面积就由一九九零的四十六平方千米增长到二零零六年的一百八十二平方千米，增加的面积大致是原来的四倍。经过对南宁市约十个气象站的分析，我们了解到随着城市建设用地的不断增加，南宁市的热岛效应呈逐年增强的趋势。例如在两千零六到两千零九年，三年的时间里，南宁市内的热岛平均气温就高达零点九四摄氏度。其次，热岛效应的不断加强使城市的强对流降水增加，从而出现城市雨岛效应。将它与郊区相对比，城市的降水更多，持续时间也更长。例如，南宁市在两千零六年以后，平均每年都会发生一次大暴雨以上级别的强降水。第三，不透水的人工地面和城市建筑的增加使城市的地下垫面、地表径流和地下径流都发生了变化。因为不透水的人工地面代替了透水的植被和土壤，所以城市的地下径流量减少，地表蓄水能力减弱，地表径流量增加。再加上人工地面的平滑度增加，降水后水流汇流的时间减短，峰量增高，从而提前出现峰值，造成城市洪水。最后，地下水的过度开采使地下水位发生改变，造成地下空洞，导致地表下沉，形成城市洼地，一旦降雨就易形成低洼积水，推动城市内涝的产生。

b.外因：流域水循环系统发生改变

因为生态系统的整体性和统一性，所以城市内水文循环系统一般都是该区域内大流域水循环里的子系统。因此，一旦流域内水循环系统发生改变就必然影响着城市水循环系统。

首先，水量充沛的邕江是南宁市的主要生活生产用水来源，故而当邕江的支流流量增加时，途径南宁市的邕江水位就必然也会高涨，这时如果城市里再遇强降水，城区就极易爆发洪水。例如在一九九四年邕江爆发洪水，南宁市又是强降雨，两两相加就造成了严重的城市内涝。其次，内湖减少，内河堵塞也为城市内涝埋下隐患。因为内湖减少，内河堵塞不通，河湖泄洪能力降低，一遇大暴雨就很容易诱发洪水，造成城市内涝。最后，沿途外河居民的过度用水和排水打破了流域的水系平衡，使水资源面积不断缩小，并造成一定的水污染，导致水质恶化，因而减弱河流的防洪抗洪能力，加大城市洪水的风险。

结语：

城市洪水爆发的根本原因就是人与自然没有和谐友好的相处。因为人类过度重视经济增长而忽略了对生态环境的保护，从而导致自然环境和水循环系统遭到严重破坏；片面而又落后的城市管理思想也成为城市内涝发生的推动因素。因此，要想根治城市洪水频发问题，首先要尊重自然规律，在发展经济的同时也要注重对自然环境的保护；其次，在城市建设和管理上，要善于运用科学的思想和理念，探求自然环境与城市发展共进的和谐道路。最后，要不断寻求新思想新思路，为城市和自然环境的和谐共处提供新方向和新方法。

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