§ 4-1 城市化地区的水文效应
※ 城市化的最主要特征：
? 人口集中和建筑密度增大,
道路铺装, 不透水面积增大,
整治河道, 兴建排水管网等
改变了当地的雨洪径流形成
条件
? 城市社会经济发展对水的
需求量增大, 废, 污水增多,
从而对水的流动, 循环等产
生了影响
城市化地区的水文效应
一、城市水系的一般情况
1,地面水系人工化：河道裁弯取直, 修建水库
开辟人工河道, 天然的河流被闸, 坝, 堤设防控制
2,地下建成排水系统
二、城市化的水文效应
1、城市水循环过程变化
● 天然地域地表：有良好透水性
降水,50％ 下渗地下； 40％ 填洼和蒸发； 10％ 地表径流
● 城市化：不透水下垫面增加, 贮存水量减少, 地
表径流增大
降水,32％ 下渗； 25％ 蒸发； 13％ 屋顶径流； 30％ 地表径流
二、城市化的水文效应
2、河流水文性质的变化
? 地表径流增加：径流系数增
大，增大了对河道和排水沟
渠的压力
径流系数,某段时间内径
流深与降水量之比, 表示降
水量用于形成径流的有效雨
量
二、城市化的水文效应
2,河流水文性质的变化
城市化对天然流道整治,
截弯取直等, 增加了河
道汇流的水文效应 。
现状：
城市化地区洪峰流
量约为城市化前的 3倍；
洪峰历时缩短三分
之一 。
二、城市化的水文效应
3,径流污染物荷载量增加
4,地下水位下降, 水量平衡失衡, 生态环境恶化
§ 4-2 城市化地区的雨洪径流特征
一, 城市化对地面径流的影响
1,城市地面的产流过程
截留, 填洼, 下渗是影响产流的主要因素
? 地面不透水面积增大, 植被少, 蒸发少, 地表径流快
? 汇集雨水快, 产流量大, 洪峰高
一、城市化对地面径流的影响
● 水量平衡,任一时段内, 区域水量收入量与支
出项代数和为零,
? 天然流域水量平衡式,P－ E－ R±△ W＝ 0
P－ 流域降水量 E蒸发量 R 径流量 △ W流域贮水
量的变化
? 城市的年径流量可能是天然流域的 2－ 2.5倍
一、城市化对地面径流的影响
水量平衡：
如果包括城市供水系统抽取的深层地下水和从外
流域引水：
城市地区年径流量,R＝ R0＋ R’＋ △ P·C±△ E－ R’’－ L
R –城市地区年径流量 R0－ 区域多年平均年径流量
R’－ 外流域引进的水量或深层地下水
R’’－ 输送到流域以外或直接排入到大海的下水道排水量
△ P－ 城市地区降雨量的增量 （ mm） c－ 年径流息系数
L－ 供排水系统的损失水量
一、城市化对地面径流的影响
2,城市雨洪径流计算
? 计算方法有其特殊性：
① 着重于地表径流, 壤中流不予考虑
② 把地下水径流当作损失来处理
? 城市降雨的径流过程, 依水流方式可分为地
表径流和下水道传输两种过程
? 计算方法：水动力学方法, 水文学方法
? 雨水设计流量,Q＝ q·ψ ·F ψ－ 径流系数
设计暴雨强度：
暴雨强度：某一连续降雨时段内的平均降雨量,
（ 单位时间内单位面积上的降雨体积 ）
径流高峰出现的滞后时间：
一、城市化对地面径流的影响
3,城市水文模型
? 路面, 停车场模型
? 屋顶排水模型
4,城市防洪标准
?, 水利水电工程水利动能设计规范, 中的防洪
标准
二、城市地面雨洪排水系统
（ 一 ） 建排水系统的原因和目的
分洪, 调蓄, 排水
（二）排水系统的组成
1,地表径流子系统
庭院场地, 街道, 边沟, 小下水道,
2,传输子系统
3,受纳水体子系统
二、城市地面雨洪排水系统
（三） 排水系统的类型
1．合流制：
? 将生活污水, 工业废水和雨水混合在同一个管渠
内排除的系统
截留式合流制：
? 缺点,仍有部分混合污水未经过处理直接排放,
成为水体的污染源而使水体受污染 。
国内外改造老城市的合流制体系时通常采用
二、城市地面雨洪排水系统
（ 三 ） 排水系统的类型
2,分流制：
? 将生活污水, 工业废水和雨水分别在两个或
两个以上各自独立的管渠内排除 。
? 污水排水系统和雨水排水系统
按排除雨水的不同，分流制系统又分为完全
和不完全两种体系
三、城市径流水质污染及防治
1,污染来源：
工业废水和生活污水的点源排放
雨洪径流淋洗和冲刷大气和地面各种污染物
2,防治
点源控制：城市污水处理系统：物理法, 化学
法, 生物法
面源,采取综合防治措施
控制污染来源 及时清扫街道, 贮运垃圾 植树种草
修建沉淀池, 及时清除下水道中沉积的污染物
§ 4-3 城市水资源系统及管理
一, 城市水环境的特点
1,淡水资源
的有限性
? 受降雨的影响
? 受过境径流
水量的制约
一、城市水环境的特点
? 2,城市城市水环境的系统性,组成城市水环
境的各个方面互相影响, 相互制约, 结合成了
有机的整体 。
特别是城市地面水和地下水, 江河和湖泊
等之间在水量上互补余缺而且表现在水体的环
境质量上相互影响 。 城市水环境除了自成系统
外, 还同城市土地环境相互结合,成为城市自然
环境系统
3,城市水环境系统自净能力 （ self purification
capacity)的有限性特点
二、城市水资源问题
? 1,城市用水量激增, 水资源短缺
? 2,城市水质污染严重
? 3,城市用水不合理
三、城市水资源系统
1,组成和结构
l 组成：供水系统, 用水系统, 处理系统,
容纳系统, 水资源管理系统
l 供水水源：地表水源；地下水源；污水的
回用也是一种水资源 。
l 管理控制系统 。
三、城市水资源系统
2,城市水资源系统的特征
l 门类多, 用户情况复杂, 包括工业用水, 生
活用水, 郊区农业用水, 环境, 美化绿化等其
他用水 。
l 城市供水要求连续性, 不能间断, 没有季节
性, 供水保证率 >90％ 。
四、城市水资源供求平衡预测和模型
? 1,城市水资源供求平衡, 是指在一定区域,
一定时段内, 对某一发展水平年和某一保证率的
各部门供水量和需水量平衡关系的计算 。
四、城市水资源供求平衡预测和模型
2,影响城市供需水平衡的主要因素
l 城市所处位置和地理环境, 供水条件不同；
l 城市的社会经济活动, 如城市性质, 规模, 人口,
政策, 管理, 科技水平 。
l 城市的产业结构, 规模和特点, 对用水的要求也
不同 。
l 国家和地方的经济政策, 产业政策, 土地利用政
策, 人口政策, 环保法规等, 特别式水资源保护政
策, 水资源开发利用政策, 节约用水政策等, 都影
响水资源的供求 。
四、城市水资源供求平衡预测和模型
3,城市供需水平衡预测和模型
l 城市需水量：城市生活用水, 工业用水, 城郊
农业用水, 环境与绿化等用水；
l 城市供水：蓄水工程, 引水工程, 提水工程,
跨流域调水工程, 海水淡化, 咸水利用工程等 。
l 先预测需水, 再在需水的情况下进行供水预测
四、城市水资源供求平衡预测和模型
3,城市供需水平衡预测和模型
七个方面的模型估算：
? 城市经济和产业发展规划模型；
? 城市总的需水量及供水需水平衡预测模型；
? 供水总量模型；
? 工业需水量预测模型
? 家庭需水量预测模型；
? 城市活动需水量预测模型；
? 郊区农业需水量预测模型 。
? W－ (W1＋ W2＋ W3＋ W4＋ W5＋ ··＋ Wn)＝ △ W
五、城市水资源利用和管理
? 1,综合利用, 统筹兼顾
? 2,提高城市水资源利用率
? 3,节约用水
? 4、健全和完善城市水资源管理机制