徐 雷

(白城市水利勘測設計院，吉林 白城 137000)

在我國城市化建設過程中，水資源安全問題開始顯現，并有日益嚴重的發(fā)展趨勢。各級政府及相關部門為此制定了各項工程方案和解決措施。有關研究顯示，城市建設對水循環(huán)的干擾導致了一些洪澇災害的發(fā)生和水質污染事件的出現。在水文循環(huán)具有的自我調節(jié)能力達到極限以后，將會引發(fā)水文生態(tài)功能退化。

1 城市規(guī)劃中引入健康水文循環(huán)的意義

所謂水文循環(huán)，指的是一種自然生態(tài)演化過程，這一過程具有十分復雜的特點。水文循環(huán)的主要空間載體為大小河流、湖泊、各類濕地和水塘、溪流、河谷地以及河漫灘等地表水文環(huán)境。河流中水的流動起源于重力作用，在重力作用下，河水由高向低流淌在起伏不平的的地表，并對自然形成的河堤、河床和河漫灘等產生沖擊效應。這種沖擊力同與此相伴的泥沙淤積，以及河水自身具有的下切力和側蝕力共同作用之下形成一種平衡，構成了河流邊界。各類溪流、湖泊、濕地和水塘等水文要素則是以吸納雨水，同干流水體進行相互補給和調蓄，使地表的自然水體達到一種平衡，處于自然演化中的水文環(huán)境和水文循環(huán)系統表現為一種正常平衡狀態(tài)［1］。但在我國進行的大規(guī)模城市化建設過程中，水文循環(huán)系統在很短的時間里受到了規(guī)模較大的干擾，這種城市化建設過程對降雨系統、河流水系及相關生態(tài)系統產生的干擾就形成了水文效應。水文效應將引發(fā)水質出現惡化、洪澇等災害頻繁出現、河水出現斷流、水生態(tài)系統產生危機等一系列問題。研究者和工程技術人員想利用工程策略來解決上述問題，取得的效果并不顯著。故此，本文著眼于低影響角度，在城市規(guī)劃領域引進健康水文循環(huán)這一理念，該理念是在城市化建設中，將水文循環(huán)的修復作為目標，對城市化建設中可能出現的水文效應采取相應對策，以期尋找出其產生癥結，并從根本上進行解決。

2 城市化對水文循環(huán)擾動作用解析

2.1 城市化隔斷承接雨水下墊面條件

在未經開發(fā)的自然地表，通過土壤層及透水層之后、雨水得到過濾凈化貯藏于地表，或滲入淺水層，最終溢出變成溪水的基流，形成了一個地表漫流過程。這一過程為環(huán)境帶來了許多益處。如滲入土壤的水促進了植物發(fā)育和生長;雨水的滲透要經土壤顆粒的過濾，有利于去除地表徑流中存在的雜質，保證了溢出的基流的健康水質;雨水滲入淺水層為地下水提供了必要的補給，形成了人類的重要水源;雨水溢出所形成的地表漫流有利于緩和洪水的強度。在大規(guī)模城市化建設中，城市的面積在快速膨脹，使承接雨水的下墊面受到了大規(guī)模的干擾而出現變化。各類建筑的屋頂、經過鋪裝的廣場、柏油馬路、以及通過人工整理的密實地表等不透水平面截斷了雨水的正常滲透和貯藏過程，并阻斷了地表漫流，日益光滑的地表也削弱了其控制地表漫流速度的功能。統計資料顯示，下墊面條件的變化導致了徑流總量上升、徑流速度在提高，在大量雨水的沖刷下又將導致水土流失。而汛期的洪水匯集周期在日益縮短，洪峰值在日益升高，當出現各水洪峰聚集，極有可能造成洪災。我國目前的洪水位在逐年上升，而預防洪水的設施建設的出現滯后，特別是廣大農村村鎮(zhèn)地區(qū)，將帶來極為嚴重的內澇災害。而近年出現的氣候異常變化造成暴雨頻現，初始沖刷所構成的污染日益擴大，在客觀上阻礙了雨水正常入滲土壤，使雨水得不到天然凈化。

2.2 城市化打破水文環(huán)境地景格局特征

大規(guī)模的城市化建設對地表結構帶來干擾，導致地表結構特征產生變化，直接影響到與之相關的生態(tài)環(huán)境。研究人員對河流的自然特征展開研究后發(fā)現，河流是通過臨近的支流同陸域發(fā)生水量交換，進而實現自身水源的蓄積和補給。但城市化建設卻使水文形態(tài)和水文產流特征發(fā)生了變化［2］。作為由溪流、支流和干流匯聚形成的河流，構成了一個水系網絡，形成河流的水系網絡具有不同的形態(tài)，這些形態(tài)的水系包括平行狀、放射狀、樹枝狀、羽型狀、向心狀和混合狀等，而且其形態(tài)并非一成不變。城市化建設通常講究便捷和高效，并突出經濟效益，但卻忽視了河流所具有的天然形態(tài)。在城市化建設中，道路規(guī)劃通常采取格狀路網結構，這造成河流的支流和溪流由于避彎取直而漸漸縮小，一些支流和溪流已經消失。所造成的地景截斷效應也對區(qū)域生態(tài)流動產生了嚴重的負面影響。大量生態(tài)道路學成果顯示，當道路密度達到0.6km/km2以上時，大型哺乳動物的顯現機會將大幅度下降。

2.3 城市化降低水文系統調節(jié)能力

生態(tài)系統通常都具有某種自我調節(jié)能力，水文系統也不例外，這種自我調節(jié)能力促使徑流運動存在一定的規(guī)律性。但這種調節(jié)能力也存在極限，當超出極限后，將導致極端水文變化的出現。近些年，國內許多城市的水文數據都具有同化趨勢，如暴雨出現頻率增高，洪澇災害頻率增大，這些都產生于水文循環(huán)系統遭到干擾和破壞。研究人員對基隆河流域汐止五堵段集水區(qū)自1980～2020年在開發(fā)中出現的水文變化數據做出檢測。依據空間擾動速率S/年，計算山坡地的開發(fā)規(guī)模，每年的擾動空間以0.002左右的速率提高。年均徑流比率變化卻在1991年以前略稍降低，此后出現顯期待上升。顯示出大規(guī)模城市化改造對水文循環(huán)系統進行的擾動存在一個時間的遲滯。1990年以后，年平均徑流數據明顯發(fā)生不規(guī)則變化，盡管有的年份出現下降，但是從1991～1996年的平均徑流比率為1.41，比1980～1990年期間的平均徑流比率1.23明顯偏高。受檢測時間所限，沒能測量到具體時間系數，但還是可以斷定，1990年達到這一區(qū)域水文系統極限并形成拐點。這一結論為日后的研究奠定了理論基礎。并預示出，一旦超過水文極限，將帶來一系列的城市問題。盡管城市建設擾動水文循環(huán)系統的問題不可避免，但還是有必要尋找到一種具有適應性的相應規(guī)劃與策略。

3 流域規(guī)劃對策

3.1 區(qū)域劃分實現由地緣向水緣的轉變

全球很多國家都在試圖通過河流域進行區(qū)域劃分和城市建設，這種方式也取得了一定的成效。在美國就有田納西流域，在南美洲的巴西有亞馬遜流域。這種以流域作為單元的區(qū)域開發(fā)具有相當長的歷史傳統，例如我國有黃河流域、在西亞有兩河流域，在非洲有尼羅河流域。歷史經驗證明，水文效應的下降同流域的自然屬性、社會屬性和經濟屬性是分不開的。流域作為一個整體概念，其具有聯動性［3］。在區(qū)域內進行水資源的開發(fā)會對水文循環(huán)產生破壞作用，而治理僅著眼于區(qū)域范圍是無法實現的。如在流域的上游進行跨區(qū)域調水、在中游進行攔水通常都將造成下游出現斷水現象;而城市進行污水排放和地表徑流排放的區(qū)段離源頭越近，流域范圍內造成的影響范圍就越大、危害也越大。同時，區(qū)域間存在的經濟發(fā)展差異也可在流域不同水文區(qū)段方面尋找到某些原因。通常流域上游都為水源保護地帶，這里的水文環(huán)境十分豐富、地形結構也較復雜，進行大規(guī)模城市開發(fā)存在較大困難。但這里往往蘊藏著豐富的能源或其他資源;流域下游通常人口密集、交通也十分便利、這里的經濟相對發(fā)達、先進的技術也存在這里。若依據這樣的規(guī)律在流域內進行合理職能分工，可有效防止產業(yè)重復建設，實現優(yōu)勢互補的經濟發(fā)展態(tài)勢。

3.2 將流域水資源量作為確定城鎮(zhèn)規(guī)模等級的門檻

在區(qū)域范圍內進行城市規(guī)模等級規(guī)劃設計時，通常以經濟發(fā)展目標作為前提條件，其設計底線則是資源容量，這種傳統規(guī)劃模式無視生態(tài)環(huán)境，在城市規(guī)模超過生態(tài)系統極限后，將導致無法挽回的嚴重后果。西方國家在建設中對環(huán)境實行先破壞后治理的模式所造成的負面影響教訓深刻，足以引起我們的警覺。水資源日益緊張，客觀上要求我們在進行區(qū)域城市開發(fā)時應將水文資源承載力作為衡量城市設計規(guī)模及等級結構的標準。降低取排水對區(qū)域水文系統造成的干擾，不能只局限于工程技術措施，還要對區(qū)域范圍內的流域水文資源的承載力做出準確評估，以確定其極限值，以此作為城市開發(fā)規(guī)模和等級結構的一項衡量標準。特別是流域上游，若城鎮(zhèn)開發(fā)規(guī)模過大，所造成的污染和徑流總量將在較大范圍內帶來負面影響:如使下游城市的防洪和凈水產生更大壓力;為使下游河流更加疏通而進行裁彎取直，將對水文環(huán)境及流域水文生態(tài)帶來破壞。所以，確定區(qū)域城鎮(zhèn)開發(fā)的規(guī)模和等級一定以區(qū)域內水文資源的承載力極限作為徇標準。

3.3 依據流域自然特征進行區(qū)域城鄉(xiāng)空間結構規(guī)劃

我國進行區(qū)域規(guī)劃依據的是梯度發(fā)展規(guī)律，這種模式造成條件較好地區(qū)更易獲得更多的資源，再以先開發(fā)地區(qū)通過輻射作用帶動周邊地區(qū)，目的是使區(qū)域經濟由不平衡向平衡過度。該發(fā)展模式是以投資報酬率作為衡量標準。在發(fā)展規(guī)劃時引進健康水文循環(huán)的理念，將水文環(huán)境作為衡量標準之一，使區(qū)域開發(fā)的空間結構同水文空間的相融合。這種新開發(fā)思念與經濟衡量標準并不矛盾，未發(fā)展地區(qū)可作為預留保護地，有效保護上游區(qū)域的水文環(huán)境。

綜上所述，將健康水文循環(huán)作為一項衡量標準，將為城市開發(fā)中的水文效應研究拓展思路。這項研究將使城市開發(fā)中對水文效應開展的整治不僅局限于現象，而利于在根本上加以解決。這樣通過治理水文效應也使片面追求社會效益和經濟效益目標中增加了維持水文循環(huán)健康的目標，從而有效緩解開發(fā)建設中的水資源緊張局面，這項研究無疑具有重大意義和深遠影響。

［1］陳瑩，許有鵬，陳興偉.長江三角洲地區(qū)中小流域未來城鎮(zhèn)化的水文效應［J］.資源科學，2011(01).

［2］許有鵬，丁瑾佳，陳瑩.長江三角洲地區(qū)城市化的水文效應研究［J］.水利水運工程學報，2009(04).

［3］戚曉明，杜培軍，吳志勇，汪迎春.城市景觀格局與水文效應關系研究［J］.水利水電技術，2010(04).