变化环境下城市水文学的发展与挑战I.城市水文效应.pdf

第２５卷 第４期 水 科 学 进 展 Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４ ２０１４年７月　 　 ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＷＡＴＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｊｕｌ．，２０１４ 变化环境下城市水文学的发展与挑战 ———Ｉ 城市水文效应 １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ 张建云 ， 宋晓猛 ， 王国庆 ， 贺瑞敏 ， 王小军 （１． 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京　 ２１００２９； ２． 水利部应对气候变化研究中心， 江苏 南京　 ２１００２９） 摘要： 全球气候变化和快速城市化导致的城市水循环过程变化是当前城市水文学研究的热点问题。 为综合理解城 市水循环演变过程， 结合城市水文学的发展历程， 剖析水循环过程对快速城市化进程的响应机制。 总结了国内外 城市化水文效应的主要成果， 包括城市化对水循环过程、 洪涝灾害、 水生态系统以及水资源的影响。 系统归纳了 城市化水文效应的评估方法和技术手段。 针对现有研究中的不足， 指出变化环境下城市化水文效应研究面临的主 要挑战及关键技术难题， 提出未来研究的重点方向， 如城市化降水效应的机理、 不透水面的分布及有效性评估、 城市化与水生态系统的响应关系与综合城市水资源管理及需水预测等。 关键词： 城市水文学； 水循环； 水环境； 水生态； 水资源； 水文模型 中图分类号： ＴＶ１１； Ｐ３４３９； Ｇ３５３１１　 　 　 文献标志码： Ａ　 　 　 文章编号： １００１⁃６７９１（２０１４）０４⁃０５９４⁃１２ 近百年来， 以平均气温升高和降水变化为主要特征的气候变化和以城市化发展为主要标志的高强度人类 活动对地球系统产生了深远的影响， 其中水循环与水安全（水资源、 水环境、 水生态）是受气候变化和人类 ［１⁃２］ 活动影响最直接和最重要的领域之一 。 全球气候变暖和人类活动直接影响了水循环要素的时空分布特征， 增加了极端水文事件发生的概率， 使得城市暴雨洪涝问题日益增多， 在一定程度上影响了区域的水安全以及 国家的中长期发展战略。 因此， 变化环境下水循环与水资源脆弱性成为水科学研究的热点问题， 其中城市发 ［３⁃５］ 展与水安全成为关注的焦点 。 现有预测结果表明， 未来５０～１００年全球气候将继续向变暖的方向发展， 这一增温对全球生态系统和社 ［６］ 会经济将继续产生重大而深远的影响 。 同时， 根据联合国人居署发布的 《２０１１世界人口状况报告》 指 ［７］ 出 ， 到２０１１年底全球约５０％的人口居住在城市， 预计到２０５０年城市人口将从２０１１年的３６亿增长到６３ ［８］ 亿， 总人口将从７０亿增长到９３亿， 即未来城市化进程将继续加快， 城市人口持续增加 ， 特别是发展中国 ［９］ 家和地区城市人口增长最为显著 。 然而城市化作为衡量一个国家发展水平的重要标志， 在一定程度上增 大了人类社会与生态环境之间的相互作用， 从而引发一系列的社会⁃环境⁃生态问题。 如城市扩张使得区域不 透水面积迅速增大， 改变了城市水循环过程， 导致径流系数和径流量增加、 极端降水事件增多、 城市暴雨洪 ［１０］ ［１１］ 涝风险增大 ； 其次， 生活污水和工业废水增加， 引起水质恶化以及水生态系统退化 等环