江苏省骆运水利工程管理处 江苏宿迁 223800
摘要:随着国家经济发展越来越好,城市化的进程不断深入,城市化带来的最显著影响就是区域不透水面积不断增大,由此导致区域地表地下水的下渗补给发生了巨大变化,同时导致地表径流量增大。由于汇入城市河道下游的地表径流量及径流大小、径流频率等相关参数发生了较大变化,因此导致城市河道生态系统严重恶化。
关键词:城市化;流域生态水文;影响
引言
人类生存和发展的过程中,水是其中最重要的资源,随着我国经济的发展,水资源短缺问题更为突出,对我国区域经济的发展有着明显的制约影响。因此,在当今社会中,节约保护水资源已经成为重要的研究问题。如若想要良好地解决水资源短缺问题,相关工作人员应该强化水资源评价工作的研究,并提高重视,对水资源的特点、分布进行深入分析,科学合理运用生态水文的理念,对水资源配置进行优化,从而在规划流域水资源的过程中,可以提供准确的依据作为参考。
1城市化和低影响发展对水文效应的影响分析
1.1城市化和低影响发展对水循环过程的主要影响
(1)对降水的影响。很多权威研究结果均显示,城市化对降水具有显著影响,突出表现在3个方面。首先,郊区降水量小于城区内降水量,且降水量的增长率与城市地形地貌及下垫面变化情况具有相关性;其次,城区内下风向降水量大于郊区,且在时间和空间分布上存在显著差异,也就是说降水量从城区中心向外部延伸,呈现出逐渐减少的趋势;最后,城市化可对四季降水产生不同影响,其中冬季降水变化情况是受到城市化影响最为明显的季节。(2)对蒸散发的影响。蒸发和散发是水循环过程中的重要组成部分,美国权威领域研究结果表明,自然流域情况下,蒸发和散发在城市总降水量中占据很大比例。但是,随着城市化进程的不断加快,导致不透水面积逐年加大,进而使得蒸发量大大降低。在城市化和低影响发展过程中,很多植被覆盖面积和土壤被城市基础设施代替,例如沥青道路、建筑物及广场等。人工路面持水能力有限,其蒸发持续时间比植被、土壤蒸发短很多。与此同时,温度、湿度及风速等蒸发过程中的主要控制因素发生变化后,会明显减少蒸发量。
1.2城市化和低影响发展对水生态系统的主要影响
(1)对河流生态的影响。城市化发展必然会对生态环境造成显著的影响,且影响程度与城市化发展水平呈正相关。其中,城市化发展进程中,会大量改造土地,其变化情况不仅对流域内生态系统产生物理性变化,也会不断改变生态系统的生物特征及化学特性,进而引起区域“河流综合症”。例如,城市化进程越快,植被覆盖率越少,其对相关污染物的拦截、消解作用将逐渐弱化,进一步增加污染物。而城市化发展会将区域流域的河流形态和河网布局改变,会导致河流缩短,且逐渐变窄,严重时直接导致河流、湖泊消亡,进而出现城市河流生态性退化。(2)对河网水系的影响。城市化和低影响发展会使得河道结构变得更加渠道化和简单化,而城市市政建设(给排水)会给自然水循环主要线路布局带来直接影响,一定程度上破坏了水生态系统。近几年来,我国很多地区出现河流水系消失现象,且消失频繁逐年增大,这种现象导致河网结构出现改变的同时,也使得我国城市河道渠道化现象更加严重,使水质逐渐恶化,且加大了干旱、洪涝的发生率和波及范围。研究结果显示,区域内河流等级越小,其受到城镇化发展的影响和制约越为显著,也由此给城市给排水系统建设带来更大压力。(3)对水土流失的影响。人们在进行城市化改造过程中,会使生态环境、地形地貌发生本质上的改变,进而出现严重的水土流失。例如,城市化改造活动可导致河流消失,加之不断增加的非透水地表面积,引起降水产流的洪峰流量进一步增加,进而增大了水流的侵蚀作用。与此同时,城市化建设中大量基础设施项目会导致土壤功能出现持续性下降,大量泥沙堵住排洪设施,降低了城市排洪能力。
2生态水文学在城市可持续发展中的应用
当前的生态水文学研究尺度一般是流域范围,研究对象以河流、森林、湖泊等自然物为主。以城市可持续发展为研究目的的生态水文学研究还非常少。在此,提出几点可能的发展方向和研究方法,包括城市生态水文学理论的成熟、城市生态水文学模型的建立、城市未来生态环境预测分析和考虑生态水文学因素的城市规划。
2.1城市生态水文学理论
城市生态水文学理论是进行诸如模型建立、生态环境预测和城市规划等后续工作的基础。针对不同流域的城市,可以考虑借鉴其所在流域生态水文学的研究成果,在考虑人类活动影响因素的前提下,构建城市生态水文学理论框架。也可以尝试引入分形理论,在相似规律下,流域和城市的生态水文学规律只是分别拥有不同的分维数;在城市生态水文学中,人类活动影响因子也是区别城市与流域生态水文学规律的一个重要因素。
2.2城市生态水文学模型
构建城市生态水文模型,可以为城市管理者提供决策依据。例如城市建筑占用湿地,使湿地面积缩小,可能影响局部甚至整个城市的生态环境。建立生态水文模型,对湿地面积变化前后所带来的生态响应进行模拟,利用得到的结果(数据)构建生态指标评价体系,最终得出项目是否可行的结论。若可行,则进一步定量分析其对环境可能造成的影响,对可占用的湿地面积进行评估,确保城市建设不会对环境产生破坏性的不可逆的影响,从而使城市生态经济综合效益达到最大。实现上述这一切,需要海量的数据库和强大的模型功能作为技术支持。
2.3城市未来生态环境预测
生态水文学在城市可持续发展中的作用还远不止这些。对于城市环境变化进行预测,可以催生更多改善城市环境的奇思妙想。例如屋顶集雨装置,将收集的雨水用作建筑内的厕所冲洗水。屋顶花园也早已不是新鲜之谈。直接将植被种植到屋顶,增加了城市的绿地面积以及初次雨水使用率。这些行为改变了原有雨水的循环路径,使原本沿硬化路面流入下水道最终排入集中管网的这部分雨水被直接利用。这会使城市环境变得更好吗?城市生态系统对这样的变化会作何响应?这些都是城市生态水文学需要解决的问题。
2.4城市规划
生态环境被破坏后,再对其进行修复是非常困难的。好的结果是可以接近原有生态环境状况,但一般情况下,恢复的生态系统已无法与之前原有的生态系统相比拟,无论从结构的优越性还是系统的稳定性。因此,在进行城市规划时,尽量避免对生态系统造成毁灭性破坏,是城市生态水文学的一个重要任务。将城市建造在钢筋水泥的森林之中的粗狂型城市化建设,已然不能适用于“可持续发展”思想盛行的当今社会发展。如果狭长而四通八达的小路对生态环境的破坏相对于宽直的大路要小得多,那么规划者们应该知道如何去扩展我们的城市。只是这样一个结论该如何得出?也行生态水文学能够帮我们找到答案。
结语
综上所述,我国经济发展过程中,水资源短缺是其中重要的问题,因此,如若想要提高我国水资源的整体利用率,对水资源配置实现良好配置,必须要提高对水资源评价方式的重视,实现科学配置水资源,在水资源分析中,融入生态水文理念,更好地构建出健全的水资源评价系统。
参考文献
[1]董丽丹,林岚,尚英可.辽河流域第三次水资源调查评价水资源开发利用分析[J].东北水利水电,2019,37(12):22-23.
[2]罗银飞,高源,孙语彤,等.青海玛沁县水源地地下水资源评价及可开采潜力[J].中国锰业,2019,37(5):120-123.
[3]叶海焯,董增川,罗晶,等.基于协调发展度的南京市水资源承载状态评价[J].水电能源科学,2020,37(10):41-43,47.