廣州大環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展課件08城市生態(tài)環(huán)境學(xué)-4城市水文及水資源

第四章城市水文及水資源§4-1城市化地區(qū)的水文效應(yīng)※

城市化的最主要特征：

人口集中和建筑密度增大,道路鋪裝，不透水面積增大，整治河道，興建排水管網(wǎng)等改變了當(dāng)?shù)氐挠旰閺搅餍纬蓷l件城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水的需求量增大，廢、污水增多，從而對水的流動(dòng)，循環(huán)等產(chǎn)生了影響城市化地區(qū)的水文效應(yīng)一、城市水系的一般情況

1、地面水系人工化：河道裁彎取直，修建水庫開辟人工河道，天然的河流被閘、壩、堤設(shè)防控制2、地下建成排水系統(tǒng)

二、城市化的水文效應(yīng)

1、城市水循環(huán)過程變化●

天然地域地表：有良好透水性

降水：50％下滲地下；40％填洼和蒸發(fā)；10％地表徑流

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城市化：不透水下墊面增加，貯存水量減少，地表徑流增大

降水：32％下滲；25％蒸發(fā)；13％屋頂徑流；30％地表徑流二、城市化的水文效應(yīng)2、河流水文性質(zhì)的變化

地表徑流增加：徑流系數(shù)增大，增大了對河道和排水溝渠的壓力徑流系數(shù)：某段時(shí)間內(nèi)徑流深與降水量之比，表示降水量用于形成徑流的有效雨量二、城市化的水文效應(yīng)2、河流水文性質(zhì)的變化

城市化對天然流道整治，截彎取直等，增加了河道匯流的水文效應(yīng)。

現(xiàn)狀：城市化地區(qū)洪峰流量約為城市化前的3倍；洪峰歷時(shí)縮短三分之一。二、城市化的水文效應(yīng)3、徑流污染物荷載量增加4、地下水位下降，水量平衡失衡，生態(tài)環(huán)境惡化§4-2城市化地區(qū)的雨洪徑流特征

一、城市化對地面徑流的影響1、城市地面的產(chǎn)流過程

截留、填洼，下滲是影響產(chǎn)流的主要因素地面不透水面積增大，植被少，蒸發(fā)少，地表徑流快匯集雨水快，產(chǎn)流量大，洪峰高一、城市化對地面徑流的影響

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水量平衡：任一時(shí)段內(nèi)，區(qū)域水量收入量與支出項(xiàng)代數(shù)和為零，

天然流域水量平衡式：P－E－R±△W＝0

P－流域降水量E蒸發(fā)量R徑流量△W流域貯水量的變化

城市的年徑流量可能是天然流域的2－2.5倍

一、城市化對地面徑流的影響水量平衡：如果包括城市供水系統(tǒng)抽取的深層地下水和從外流域引水：城市地區(qū)年徑流量：R＝R0＋R’＋△P·C±△E－R’’－L

R–城市地區(qū)年徑流量R0－區(qū)域多年平均年徑流量R’－外流域引進(jìn)的水量或深層地下水R’’－輸送到流域以外或直接排入到大海的下水道排水量

△P－城市地區(qū)降雨量的增量（mm）c－年徑流息系數(shù)L－供排水系統(tǒng)的損失水量一、城市化對地面徑流的影響2、城市雨洪徑流計(jì)算

計(jì)算方法有其特殊性：①著重于地表徑流，壤中流不予考慮②把地下水徑流當(dāng)作損失來處理

城市降雨的徑流過程，依水流方式可分為地表徑流和下水道傳輸兩種過程

計(jì)算方法：水動(dòng)力學(xué)方法，水文學(xué)方法

雨水設(shè)計(jì)流量：Q＝q·ψ·Fψ－徑流系數(shù)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度：

暴雨強(qiáng)度：某一連續(xù)降雨時(shí)段內(nèi)的平均降雨量，（單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的降雨體積）徑流高峰出現(xiàn)的滯后時(shí)間：

一、城市化對地面徑流的影響3、城市水文模型

路面、停車場模型

屋頂排水模型4、城市防洪標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程水利動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范》中的防洪標(biāo)準(zhǔn)

二、城市地面雨洪排水系統(tǒng)

（一）建排水系統(tǒng)的原因和目的

分洪、調(diào)蓄、排水（二）排水系統(tǒng)的組成

1、地表徑流子系統(tǒng)

庭院場地、街道、邊溝、小下水道、

2、傳輸子系統(tǒng)3、受納水體子系統(tǒng)二、城市地面雨洪排水系統(tǒng)（三）

排水系統(tǒng)的類型

1．合流制：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個(gè)管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)截留式合流制：缺點(diǎn)：仍有部分混合污水未經(jīng)過處理直接排放，

成為水體的污染源而使水體受污染。

國內(nèi)外改造老城市的合流制體系時(shí)通常采用

二、城市地面雨洪排水系統(tǒng)（三）

排水系統(tǒng)的類型2．分流制：

將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠內(nèi)排除。

污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng)按排除雨水的不同，分流制系統(tǒng)又分為完全和不完全兩種體系

三、城市徑流水質(zhì)污染及防治

1、污染來源：

工業(yè)廢水和生活污水的點(diǎn)源排放雨洪徑流淋洗和沖刷大氣和地面各種污染物2、防治

點(diǎn)源控制：城市污水處理系統(tǒng)：物理法，化學(xué)法，生物法面源：采取綜合防治措施

控制污染來源及時(shí)清掃街道，貯運(yùn)垃圾植樹種草修建沉淀池、及時(shí)清除下水道中沉積的污染物

§4-3城市水資源系統(tǒng)及管理一、城市水環(huán)境的特點(diǎn)1、淡水資源的有限性受降雨的影響受過境徑流水量的制約一、城市水環(huán)境的特點(diǎn)

2、城市城市水環(huán)境的系統(tǒng)性：組成城市水環(huán)境的各個(gè)方面互相影響、相互制約，結(jié)合成了有機(jī)的整體。

特別是城市地面水和地下水、江河和湖泊等之間在水量上互補(bǔ)余缺而且表現(xiàn)在水體的環(huán)境質(zhì)量上相互影響。城市水環(huán)境除了自成系統(tǒng)外，還同城市土地環(huán)境相互結(jié)合,成為城市自然環(huán)境系統(tǒng)

3、城市水環(huán)境系統(tǒng)自凈能力（selfpurificationcapacity)的有限性特點(diǎn)二、城市水資源問題

1、城市用水量激增，水資源短缺2、城市水質(zhì)污染嚴(yán)重3、城市用水不合理三、城市水資源系統(tǒng)1、組成和結(jié)構(gòu)

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組成：供水系統(tǒng)，用水系統(tǒng)，處理系統(tǒng)，容納系統(tǒng)，水資源管理系統(tǒng)

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供水水源：地表水源；地下水源；污水的回用也是一種水資源。

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管理控制系統(tǒng)。三、城市水資源系統(tǒng)2、城市水資源系統(tǒng)的特征

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門類多，用戶情況復(fù)雜，包括工業(yè)用水，生活用水，郊區(qū)農(nóng)業(yè)用水，環(huán)境，美化綠化等其他用水。l

城市供水要求連續(xù)性，不能間斷，沒有季節(jié)性，供水保證率>90％。四、城市水資源供求平衡預(yù)測和模型1、城市水資源供求平衡：是指在一定區(qū)域、一定時(shí)段內(nèi)，對某一發(fā)展水平年和某一保證率的各部門供水量和需水量平衡關(guān)系的計(jì)算。四、城市水資源供求平衡預(yù)測和模型2、影響城市供需水平衡的主要因素l

城市所處位置和地理環(huán)境，供水條件不同；l

城市的社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，如城市性質(zhì)、規(guī)模、人口、政策、管理、科技水平。l

城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模和特點(diǎn)，對用水的要求也不同。l

國家和地方的經(jīng)濟(jì)政策、產(chǎn)業(yè)政策、土地利用政策、人口政策、環(huán)保法規(guī)等，特別式水資源保護(hù)政策，水資源開發(fā)利用政策，節(jié)約用水政策等，都影響水資源的供求。四、城市水資源供求平衡預(yù)測和模型3、城市供需水平衡預(yù)測和模型l

城市需水量：城市生活用水、工業(yè)用水、城郊農(nóng)業(yè)用水、環(huán)境與綠化等用水；l

城市供水：蓄水工程、引水工程、提水工程、跨流域調(diào)水工程、海水淡化、咸水利用工程等。l

先預(yù)測需水，再在需水的情況下進(jìn)行供水預(yù)測四、城市水資源供求平衡預(yù)測和模型3、城市供需水平衡預(yù)測和模型七個(gè)方面的模型估算：

城市經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃模型；

城市總的需水量及供水需水平衡預(yù)測模型；