第25卷第4期
2014年7月水科学进展ADVANCES IN WATEＲSCIENCE Vol．25，No．4Jul．，
2014变化环境下城市水文学的发展与挑战
———I.城市水文效应
张建云1，2，宋晓猛1，2，王国庆1，2，贺瑞敏1，2，王小军
1，2（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；P343.9；G353.11文献标志码：A 文章编号：1001-
6791（2014）04-0594-12收稿日期：2014-
01-07；网络出版时间：2014-05-29网络出版地址：http ：//https://www.doczj.com/doc/4912854169.html, /kcms /detail /32.1309.P.20140529.1803.016.html
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）资助项目（2010CB951103）；国家自然科学基金资助项目（41330854）作者简介：张建云（1957—），男，江苏沛县人，中国工程院院士，主要从事气候变化、水文水资源方面研究。
E-mail ：jyzhang@https://www.doczj.com/doc/4912854169.html,
通信作者：宋晓猛，E-
mail ：xmsong@https://www.doczj.com/doc/4912854169.html, 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活动影响最直接和最重要的领域之一［1-2］。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，其中城市发展与水安全成为关注的焦点［3-5］。
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
会经济将继续产生重大而深远的影响［6］。同时，根据联合国人居署发布的《2011世界人口状况报告》指
出［7］，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
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
［8］，特别是发展中国家和地区城市人口增长最为显著［9］。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、城市暴雨洪涝风险增大［10］；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［11］等环境问题；由于
城市人口增加导致需水增加，供需关系发生改变，从而影响城市供水安全等［12］。因此，城市水文学研究需
求愈发迫切，加之全球气候变化的影响，使得变化环境下的城市水文学研究成为当今水科学研究的重点方向
之一，如国际水文科学协会（IAHS ）主导的2013—2022年科学计划主题确定为“Panta Ｒhei ”
：变化环境下的DOI:10.14042/https://www.doczj.com/doc/4912854169.html,ki.32.1309.2014.04.020
第4期张建云，等：变化环境下城市水文学的发展与挑战595
水文科学研究计划［13］，其中城市水文学及社会水文学研究成为水文-社会系统科学问题中的一个焦点［14-15］，为城市水文学的发展带来了机遇和挑战。
1城市水文学的发展历程
城市水文学是一门研究发生在城市环境内外的一系列水科学问题、为城市建设和发展提供水文科学依据的学科，是水文学的一个分支［16］。主要内容包括城市化的水文效应、城市水文气象的观测试验、城市供水与排水、城市防洪排涝、城市水资源与水环境问题以及城市水文模型与预测预报等，是一门多学科交叉的综合性很强的边缘学科［17］。城市水文学属于一个相对年轻的学科，对其发展历程也曾有过探讨，如Delleur［18］系统总结了1850—1981年间城市水文学的主要进展。McPherson将城市水文学研究划分为3个阶段［16，19］：1850—1967年为城市水文学的孕育阶段，主要是运用一些常规的水文学方法解决部分城市水问题，重点针对某一地区或某一特定问题；1967—1974年为模型研制时期，即城市水文研究发展最快并逐渐形成独立学科的时期，先后建立了一些具有特色的城市水文模型，如STOＲM、SWMM和ILLUDAS等；1975以后为定型成熟时期，主要是模型的推广应用和完善阶段。在此基础上，结合近30年来城市水文学的发展，笔者将其分为以下4个时期，即萌芽时期（1960年以前）、初步发展时期（1960—1980年），快速发展时期（1980—2000年）以及全面发展时期（2000年以后）。
一般认为城市水文研究起源于20世纪60年代，美国和西欧发达国家由于工业化程度不断提高，城市规模持续扩大，引发了一系列新的水文问题，超出了传统水文学的研究范畴，由此产生了一个新的课题，使得人们逐渐关注与城市化相关的水文学研究。此后，欧美发达国家相继开展了相关工作，如联合国教科文组织（UNESCO）发起的“国际水文10年（IHD，1965—1974年）”包括特殊自然条件下专门水文问题的研究也涉及了城市水文学方面的问题［20］；美国地质调查局1968年完成的城市土地利用变化对水循环影响指南［21］；联合国教科文组织1974年完成的城市化对水文的影响报告［22］；1978年总结了法国、德国、印度、荷兰、挪威、波兰和瑞典7国在城市水文方面的研究成果［23］和1979年完成的城市水文学社会经济学视角报告［24］；美国农业部1986年完成的城市化对小流域的影响研究报告［25］等。但该时期诸多成果多依赖于试验观测或历史资料分析等手段，对于城市水文模型或水动力模型的研究相对不足，加之资料观测精度和时空分辨率较低，往往局限于小尺度范围的城市化流域或城市区域。
1980年以来，随着ＲS和GIS在水文学上的应用以及分布式水文模型技术的提出和发展，使得城市水文学研究进入了快速发展阶段。在前期研究的基础上，该时期系统开发和完善了许多城市水文模型，如SWMM、STOＲM、HSPF、Wallingford model等［26］。并结合一系列的水科学研究计划，如国际水文计划（IHP）、世界气候研究计划（WCＲP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）、全球水系统计划（GWSP）等［4］，通过强化实验观测和水文模拟技术，探讨变化环境下的水循环机理，深入认识和理解城市水循环演变规律，剖析城市化的水文效应，初步揭示了城市的水环境和水生态问题，为城市排水系统设计和城市规划提供服务［27］。虽然在城市化水文效应、响应机制分析与暴雨洪水模拟方面取得了显著成果，但随着水环境-生态系统的恶化，城市水文研究面临着更多挑战［27］。为此，人们开始关注于城市生态系统的健康发展和合理规划，提出并逐步实施了一系列的应对措施，如美国的低影响发展（Low Impact Development，LID）计划、英国的可持续排水系统（Sustainable Drainage System，SuDS或SUDS）计划和澳大利亚的水敏感城市设计（Water-Sensitive Ur-ban Design，WSUD）计划以及新西兰的低影响城市设计与发展（Low Impact Urban Design and Development，LI-UDD）等［28］。
21世纪以来，随着气候变化的影响加剧，城市水安全问题日益凸显，尤其沿海城市区域或特大城市群对于气候变化的影响特别敏感。IPCC报告指出全球气候变化很大程度上增加了城市极端暴雨和洪涝灾害事件发生的可能性，使得城市水文研究面临着新的挑战和更多压力，即如何综合应对变化环境下的城市水问题，如城市暴雨洪涝灾害、生态环境退化、水污染和水资源短缺等。虽然该时期在城市洪水风险管理［29］、城市化的水环境效
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应［30］、城市雨洪管理利用［31］和气候变化与城市可持续排水系统管理［32］等方面取得了显著成果，但对于气候变化和城市化发展对水循环的综合响应机制研究相对较少，在综合应对策略方面仍显不足。因此，探讨环境变化对城市水循环过程的影响机制以及综合水资源管理成为未来水科学研究的关键问题之一。
中国在城市水文学研究方面起步较晚（1980年开始），随着改革开放和城市化进程的不断加快，中国也陆续开展了相关研究，如上海水文总站分析了上海城市化对区域降水的影响，北京水文总站开展了不同城市化程度下的水文效应试验研究等。但上述工作仍局限于资料观测和试验研究，尚未开展城市水文模型研究。20世纪90年代开始借鉴一些成熟模型或软件分析部分城市的水文问题，且结合国内城市实际情况开发了部分水文水动力模型，如岑国平［33］提出的城市雨水径流计算模型（SSCM）。2000年以来，城市水文学研究进入了快速发展阶段，主要围绕城市化对暴雨洪水和水环境及生态系统的影响、城市雨洪模拟与利用技术以及城市洪涝风险评估等开展，整体上虽取得了一系列的创新成果，但在响应机理分析和综合模型研制方面还存在不足。
2城市化的水文效应研究
城市化地区的不透水面积增加成为影响城市水文过程的重要因素，其不仅阻碍地表水下渗，还切断城市区域地表水与地下水之间的水文联系［34-35］。此外，城市化还会通过改变地表覆被状况，对城市水循环产生间接影响，如对竖向的蒸散发与下渗以及横向的地表径流与壤中流等水文过程的影响［36］。城市水文效应主要表现在以下几个方面［37-38］：城市化对城市地区水循环过程的影响，包括城市下垫面条件改变造成的蒸散发、降水、径流特征变化；城市化对洪涝灾害的影响［39］；城市化对水环境生态系统的影响，包括城市化对地表水质、地下水质和城市生态系统的影响及对水土保持的影响；城市化对水资源的影响，主要为用水需求量的增加以及由于污染而造成水资源短缺。
2.1城市化对水循环过程影响
城市不透水表面的增加改变了城市地表径流的时空模式及水循环过程，进而改变了城市的水量平衡，促进局部降水增加的正反馈效应以及局部蒸散发减少的负反馈效应［34］。由于城市小气候的改变，蒸散发过程发生变化，干扰了水循环过程，而城市地表形态的变化改变了城市区域小流域的产汇流特征，增加了城市地表径流，减少了地下径流以及地表地下的水量交换过程，如图1所示。
2.1.1城市化对降水的影响
在城市化对降水的影响研究方面，虽然存在一些争论，但众多研究结果表明对降水的影响主要表现为［40-41］：①市区降水量大于郊区降水量，增加幅度与城市发展下垫面变化及地形等因素密切相关［42］；②市区及其下风向一定距离内的降水强度比郊区大，降水时空分布趋势明显，降水以市区为中心向外依次减小［43］；③城市化对不同量级的降水发生频率都有影响，但对大雨及暴雨的影响最为显著，且城市暴雨雨日有明显增多趋势［44］；④城市化对不同季节降水影响也不同，冬季受城市化降水影响较为显著［45-46］。
根据诸多观测与模拟试验结果，城市化影响降水的主要机制包括以下4个方面［41］：①由于城市热岛效应，热能促使城市大气层结构变得不稳定，容易形成对流性降水；②城市参差不齐的建筑物对气流有机械阻障、触发湍流和抬升作用，使云滴绝热升降凝结形成降水；③城市特殊的下垫面对天气系统的移动还有阻滞作用，增长城市降水持续时间；④城市空气污染，凝结核丰富，也有利于降水的形成。在上述各影响因子的共同作用下，往往使得城市降水多于郊区，但由于存在地区差异及季节差异，其影响程度也与其他因素有关，如城市地形、地理位置、气候类型等。因此，部分学者认为对于城市化的影响值得商榷，如Wang 等［46］认为不能过分地高估城市化对降水的影响；Ｒosenfeld［47］也得出城市产生的气溶胶减小云滴凝结核，不利于降水形成；Kaufmann等［48］基于季风气候区的研究结果显示城市化与降水变化并无明显相关关系。由此可知，对于城市化对降水的影响机制仍需进一步研究，需要借助诸多技术手段，如雷达遥感卫星等观测技术以及气候模式和水文模型等模拟技术开展变化环境下的城市化降水效应机制研究。
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资料来源：Federal Interagency StreamＲestoration Working Group，2001
图1不透水面积变化对城市水循环要素的影响示意
Fig.1Schematic diagram for the impact of impervious surface area on water cycle in urban area
2.1.2城市化对蒸散发的影响
蒸散发是水循环过程的重要环节，根据美国环保署的研究成果显示，在自然流域状况下，蒸散发量占总降水量很大的比例，而随着城市化导致的不透水面积增加而蒸发量逐渐减少，如图1所示。在城市化过程中，原有的植被、土壤被道路、广场、建筑等人工陆面所替代，蒸发的性质也产生了改变。由于人工陆面没有持水能力，相对于土壤蒸发和植物散发其蒸发持续时间短［49］。另外，由于城市中的温度、风速、空气湿度等控制蒸发的因子有所改变，蒸发量也受到影响。但对于城市化对蒸散发的影响研究相对较少，Dow和Dewalle［50］基于水量收支和气象方法评估了美国东部地区51个城市化流域的蒸发变化率，结果显示城市发展和居住区的增加，蒸发降低变化越明显。许有鹏等［51］分析了南京城市化对秦淮河流域蒸散发的影响研究，结果发现不透水面比率从1988年的4.2%到2001年的7.5%和2006年的13.2%，流域的蒸散发量分别减少了3.3%和7.2%［38］。因此，需要开展更多的研究分析城市化对蒸发过程的变化机制，确定城市蒸散发变化是否存在固定的模式以及是否随其他因素而变化，如地形、地貌、植被以及城市发展密度等。
2.1.3城市化对产汇流过程的影响
城市化水文效应主要体现为水文过程机制的改变，天然流域地表具有良好的透水性，雨水降落时，一部分被植物截留蒸发，一部分降落地面填洼，一部分下渗补给地下水，一部分涵养在地下水位以上的土壤孔隙内，其余部分产生地表径流，汇入收纳水体。而城市化后，天然流域被开发、植被受破坏、土地利用状况改变、不透水性下垫面大量增加，使得城市地区的水文过程发生巨大变化，如图2（a）［52］所示。此外，多数研究结果证实径流系数与不透水面积比例的关系呈显著的正相关［38］，如图2（b）［53］所示。
除了上述因土地利用状况引发的不透水表面增加的影响之外，城市汇流路径的连通性（不透水面的连通度）也是影响地表水文过程的重要驱动因素。对于部分不透水区域直接与相近的透水区域联通或直接进入城市水体，则可能削弱不透水表面对产汇流的影响，即不透水表面的空间分布及其有效性成为一个不可忽略的重要因素。因此，引发了不透水表面分布与有效性的讨论，如何量化城市区域不透水面积及确定有效不透水面积成为该研究的一个热点［54-55］。然而城市化对产汇流的影响远远不止上述两个方面，还包括城市河网水系的萎缩、排水系统的管网化建设、城市河湖泵站以及蓄水池等多种水利设施的影响，都在一定程度上影响城市区域的产汇流特征。
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图2城市化对地表过程的影响示意
Fig.2Schematic diagram for the effects of urbanization on surface runoff processes 对于城市化对地表水文过程的影响基本取得了一致的认识，然而对于地下水文过程的影响仍存在一定的争议［49，56-57］。诸多研究证实因城市不透水面增加，减少了地表下渗量，使得地下径流减少。然而也有部分研究结果显示城市化增加了地下径流补给［58］。分析上述两种结果产生的主要原因在于考虑不同的作用机制以及人类活动等因素可能出现不一致的结论，如图3所示［56］。综合分析可知，对于城市化对基流和地下水的影响主要包括两类：一类是负效应，主要表现在城市不透水表面的增加引起的下渗和基流减少以及地下水开采引起的地下水位下降等；另一方面是正效应，主要体现在城市排水管网的渗漏、人为补给以及各种调控措施的影响，如地下水回灌、可渗路面改造、绿化用地增加以及其他可持续的城市规划设计等。
图3城市化对基流和地下水补给的影响示意
Fig.3Schematic diagram for the effects of urbanization on baseflow and groundwater recharge 以上结论说明城市化对水文过程的影响并非一个简单的单向反馈过程，而是一个极其复杂的动态过程，仍然存在一些不明确的响应关系，需要综合考虑多方面因素，开展深入的机理分析和理论实践相结合的研究，开发有效的模型方法和通用的评价指标以更好地认识和理解城市化对产汇流过程的影响机制。
2.2城市化对洪涝灾害的影响
城市化对洪涝灾害的影响主要包括孕灾环境变化、致灾因子变化和承灾体变化［59］。城市化对孕灾环境的影响主要表现在：①地面硬化导致地面透水性差，改变了自然条件下的产汇流机制；②城市河道渠化及排水系统管网化，减少汇流时间，洪峰出现时间提前；③城市发展侵占天然河道滩地，减少行洪通路，降
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低泄洪能力和河道调蓄能力。由此可见，城市地面结构的变化改变了水文情势，影响流域产汇流过程，增加了暴雨洪水灾害风险。城市化对致灾因子的影响则主要表现在城市热岛效应、阻碍效应和凝结核效应对城市降雨特征的影响，从而使得城市暴雨发生概率增加，城市洪涝灾害风险也随之增加。城市化对承灾体的影响则表现为城市化使得城市财富人口和资源集中，暴雨洪涝灾害的损失也随之增加，其影响也越发严重。
2.3城市化对水生态系统的影响
随着城市化进程对生态环境影响显著增加，城市化与生态环境之间响应关系的研究引起国内外学者的广泛关注［60-62］。城市土地利用变化改变了城市流域水生态系统的物理、化学与生物特性，引发城市河流综合症［9，60-61］。如城市化发展导致植被覆盖减少，对污染物的消解和拦截作用降低，从而导致沉淀物和污染物增多；城市发展改变了流域河网的形态，造成河流缩窄变短、湖泊河网衰退消亡，引起河流生态退化［62］。
2.3.1城市化对河流生态的影响
城市化发展导致城市工业废水和生活污水增多，加之城市土地利用改变，导致城市河流水系减少，河道淤积或消失等问题，降低了河流蓄水排涝和纳污自净能力，使得河流污染负荷加大，河流水质不断恶化［34，40，63］。然而最初针对城市化水质研究多集中于常规指标，如沉积物、有机质、营养物以及重金属等，但近年来对于病原体以及新兴的污染物，如多环芳烃（PAHs）和除草剂等［52］。此外诸多研究结果显示城市化地区水环境变化与径流利用率、水面比例、河网密度、不透水面积、土地利用类型等因素有关，其中土地利用类型和不透水面积对水质影响尤为重要［40］。城市化对河流生态的影响还表现在河道生物群落结构的变化方面。为有效解决日益突出的城市河流生态问题，围绕城市发展与生态环境问题展开了诸多讨论，如Grimm 等［9］认为应从土地利用和覆盖变化、生物地区化学循环、气候、水文系统及生物多样性等5个方面分析了城市发展对生态环境的影响，指出应对城市河流综合症问题需要放弃最初“修复”河流的思想，着重城市水生生态系统设计，通过多种途径解决城市生态环境问题。因此，强化城市景观格局研究和探讨城市格局对水环境的影响机制，制定合理的城市化布局成为维系城市水系生态健康的主要突破口。
2.3.2城市化对河网水系的影响
城市化导致城市河道结构简单化和渠道化，加之城市给排水管网建设改变了自然状态下的水循环路线，在一定程度上影响了城市水循环过程及水生态系统。近年来，城市化地区众多河流水系相继消失、河道人工渠化严重，且河网形态结构发生不同程度的改变［64-65］，由此导致城市洪涝干旱和水质恶化等问题日趋严重。如赵军等［64］针对上海市河网水系与城市化的关系研究表明城市河网水系分枝结构与自然规律差异较大；陈云霞等［65］在浙东地区研究结果表明城市化发展对河网水系及河网水环境的影响显著，河流等级越低，城镇化影响越明显，城市化程度与河网密度和河网水面比率的减幅越大，因此城市排水系统的压力也越大。
2.3.3城市化对水土流失的影响
城市化过程中强烈的人类活动使得地表植被和自然地形遭到严重破坏，由此产生的水土流失问题日益严重［43］。一方面，城市化导致城市地区的水塘、河流等消失或被改造，加上不透水地表面积显著增加，使暴雨径流产生的洪峰流量和能量集中，加大了水流的侵蚀能力；另一方面，城市化基础建设产生的大量松散堆积物以及城市生活垃圾的乱堆乱放为径流侵蚀提供了丰富的物质基础。水土流失不仅造成城市生态区土层变薄，土壤功能下降，同时土壤侵蚀产生大量的泥沙淤积于城市排洪渠、下水道、河道等排洪设施中，大大降低了这些设施的排洪泄洪能力［66］。
2.4城市化对水资源的影响
城市化使城市人口不断增加，城市规模不断扩大，城市用水量和用水结构以及用水效率都随之发生变化。一般可将城市化发展与水资源的关系分成3个阶段［37］：①初级阶段（供大于需），处于有利状况；②供需平衡阶段，处于正常发展阶段；③水荒阶段（供小于需），处于节水发展模式。随着全球城市化进程加快，城市人口急剧增多，城市人口占总人口超过50%［7］，加之日益突出的城市水环境问题导致城市水资源供需关系处于严重的水荒阶段，进而增加了城市水资源保障的风险［38］。城市化对水资源的影响主要表现在：①城市水资源短缺；②城市水污染严重；③城市水资源管理混乱，综合管理水平欠缺；④城市供排水能
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力不足，设施建设滞后城市发展。其中城市水资源短缺和城市水污染严重是影响城市发展的最直接因素。由于城市人口急剧增加，城市用水量持续攀升，导致城市用水供需矛盾突出，加之气候变化的影响以及人为用水浪费、水环境污染、水质恶化等进一步凸显城市供需严重失调，引发一系列的城市水资源安全事故，如2007年太湖地区蓝藻暴发引发周边地区城市供水安全危机。因此，为综合应对水资源危机，2003年通过的联合国第A/ＲES/58/217号决议关于开展“生命之水”国际行动10年（2005—2015年）重点关注水资源安全；中国也开始实行最严格的水资源管理制度。近年来，城市水安全与生态城市建设逐渐引起国内外的广泛关注，研究热点主要围绕城市水资源承载力［67］、城市需水预测［68］、污水治理［11］、综合水资源管理［69］等方面，致力于解决城市供水安全、水环境保护、防洪减灾、水资源合理配置和水安全评价以及水资源安全预警等［70］。
3城市化对水循环影响评估方法
城市水文效应的识别与影响评估及预测一直是城市水文学研究的重点。由于相对较短的水文观测记录，同时受水循环系统的自然变异影响，使得分析城市化发展的水文效应成为一个科学难题。经过几十年的理论和实践研究，发展了许多有效的研究方法和技术手段，由最初的单点试验观测到小型城市化流域的试验观测，从简单的经验性公式到相对复杂的水文模型技术，再从单纯的时间序列分析到多源信息综合评判，实现了定性估计到定量分析的转变。目前整体上可分成3类，即观测试验对比法、水文时间序列分析法（或水文特征参数法）和水文模型法［63］，如表1所示。由此可知，几种方法在探讨城市水文效应方面都存在一定的局限性和不足，观测试验一般适用于较小的流域尺度或小范围的某一过程的变化响应，而水文时间序列分析往往需要较长时间序列的资料，对资料精度要求较高，且对于过程机理认识不足，即不能体现过程的主要响应机制。相比较而言，水文模型是目前认为比较合理且行之有效的方法［71］，即其在一定程度上能够反映物理过程响应机制，但由于资料不足导致可利用性较差以及参数率定和不确定性等问题，使得城市水文模型的研究成为城市水文学研究的最关键难题。因此，为了克服单一方法的不足，一些综合性方法及多方法应用技术开始被推广到城市化水文效应研究中，如水文模型和统计分析结合、多模型集合及多模型对比分析等。
表1城市化水文效应研究方法对比
Table1Comparison of methods for estimating the effects of urbanization on hydrological cycle 主要研究方法研究尺度特点
单点试验观测小范围、实验室尺度主要用于实验室观测某过程的变化规律，便于控制观测试验单独流域法小流域尺度长时间观测单个流域城市化发展期间的影响，资料序列较长控制流域法小流域尺度相似流域平行观测，控制某一流域的土地利用变化开展分析
平行流域对比小流域尺度选择不同城市化程度的相似流域类型研究，流域选择要求较高水文时间序列分析中小流域、较长时间尺度根据长时间序列分析某些特定水文特征参数的变化，评估城市化影响简单经验性公式小范围、小流域采用经验性的公式计算产汇流关系，确定城市化前后的影响
概念性模型流域尺度，适合范围较广应用广泛，相对简单，资料需求较少，可靠性依赖于模型经验与参数水文模型
物理性模型中小流域尺度具有很强的物理机制，结构复杂，可以准确模拟水文过程，资料需求较多
生态水文模型流域尺度，适合范围较广可揭示不同时空尺度下水生态系统的响应规律，但技术不成熟，应用不足4面临的主要挑战及关键问题
综观近年来国内外研究成果，尽管城市水文学及城市化水文效应的理论和实践研究已取得了长足的进步，研究方法也在不断完善，但研究结果还存在一定差异，甚至相反观点，即存在许多问题需要进一步研究和探讨［40］。因此，从学科发展的角度分析，当前城市化水文效应研究还应该加强以下几方面工作：（1）城市化的水文效应机理与模型研究诸多结果证实城市化水文效应具有明显的区域特点，不同地
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区存在较大的差异，如何将研究成果归纳总结出规律性的结论是今后的重点方向。如城市化降水效应研究需要建立新的观测体系监测气溶胶变化、云层微观物理过程和降水动态过程，开发新模型精确分析与模拟上述变化进程，以深入理解相互之间的响应和反馈机制，建立区域城市冠层动力模式及其参数化方案研究城市降水演变机制，耦合多源信息（气象卫星、观测站点、自动监测设备等）建立高精度的信息共享体系，为城市降水效应评估和社会应用提供广泛支持。对于城市化的产汇流机制研究需要探讨城市不透水面的空间分布，融合多源信息（地理信息、地形资料、河网水系、遥感影像等）建立城市有效不透水表面的估计方法，并开发城市区域分布式水文模型，剖析城市产汇流规律及响应机制。现阶段城市水文机理研究相对缺乏且水文试验数据不足，虽然水文模型是城市水文学研究的主要手段，但特殊的城市水文机理如何在水文模型中体现以及水文模型的不确定性问题仍是模型应用所面临的主要挑战［72］。
（2）可持续水生态与水资源管理体系需要进一步发展水环境效应和水生态影响评估方法，深化理解城市水生态结构和响应关系，识别城市河流综合症的驱动机制及主要影响因素，分析不同地理气候条件、发展状态和政府发展策略等条件下城市化影响的水生态系统演变规律，开展适当的管理策略应对和解决城市河流综合症。有效开展综合城市水资源管理策略研究，评估可持续发展状态下城市水资源的供需关系，建立有效的综合城市水资源管理体系和指标，全方位评估城市水资源安全与供需风险，结合区域和全局发展战略（如中国最严格的水资源管理制度），探讨城市应对水资源危机的主要措施和适应能力，以支撑城市可持续发展及人水和谐发展。
（3）多学科交叉及应用研究城市水文学研究涉及众多学科，是一个复杂的综合学科交叉问题。向不同尺度方向发展，宏观上水文科学与大气科学交叉合作，研究区域“城市化-气候变化-水文过程”耦合系统的作用机理，微观上水文科学与环境科学、生态学结合，研究河流健康与流域生态系统。同时城市水文学研究也涉及城市规划、社会科学、人文科学领域，需要综合考虑水量过程、水质变化、水生态演变和水资源安全及其相互之间的影响等多个问题，如何更好地量化上述各种影响机制，需要多学科领域的研究交叉及相互合作，才能更好地理解和认识城市化水文效应机制，为城市可持续发展和建设生态城市、保障城市水安全提供基础。
（4）气候变化的影响研究以全球变暖为主要特征的气候变化对城市水循环过程及水生态系统的影响不容忽视。如2008年IPCC发布的《Climate Change and Water》特别报告系统阐释了全球范围内气候变化对水循环和水资源系统的影响［73］。此后诸多学者针对这些问题展开了广泛探讨［74-75］。然而相较于其他地区而言，城市区域对气候变化的响应更加脆弱，因此需要重点分析气候变化对城市水循环及水生态系统的影响机制。特别是气候变化加剧了城市区域短历时极端暴雨的发生频率和强度，进而增加了城市洪涝灾害几率，且增加了城市水资源脆弱性和风险程度，危及城市水资源安全。同时也影响了城市水生态系统结构、生态环境，进而影响城市水生态安全。因此，需要高度重视气候变化对城市水安全的影响［76］。
5结语
城市水文学作为一门新兴学科，经过半个多世纪的发展，取得了丰硕的研究成果，已经形成了一个相对完整的学科体系。其目的是为了更好地管理城市水系统，为了公共安全和环境健康、城市防洪以及环境保护，需要多学科的知识，如工程学、环境科学、公众健康和社会学等。因此，城市水文学远非那么简单，需要开发新的技术方法既可以解决目前的技术挑战又可以满足城市团体的需求。进入21世纪以来，由于全球气候变化和快速城市化对水循环过程的影响日益加剧，引起多学科领域的广泛关注，使得城市水文学研究进入一个新的发展阶段，且面临着诸多挑战与机遇。在今后的研究中，研究方法的改善以及多学科交叉是城市水文学的主要发展方向，GIS、ＲS等现代技术以及统计学方法、试验与模型技术的有效结合，水文科学、大气科学、地质学、环境学、生态学以及社会经济学等多学科交叉融合，为全面理解和认识城市水循环过程及水生态响应机理提供可靠保障。重点围绕城市化水文效应评估方法与响应机制分析、城市水生态系统演变规
602水科学进展第25卷
律及驱动因素、综合城市水资源管理技术等问题开展，为建设生态城市，保证城市水安全，提高水资源可持续利用率及水环境质量提供理论支撑。
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Development and challenges of urban hydrology in a changing environment：
I：Hydrological response to urbanization*
ZHANG Jianyun1，2，SONG Xiaomeng1，2，WANG Guoqing1，2，HEＲuimin1，2，WANG Xiaojun1，2（1．State Key Laboratory of Hydrology-WaterＲesources and Hydraulic Engineering，Nanjing HydraulicＲesearch Institute，
Nanjing210029，China；2．Ｒesearch Center for Climate Change，Ministry of WaterＲesources，Nanjing210029，China）
Abstract：The change in the natural hydrologic processes impacted by global climate change and rapid urban expansion is a hotspot issue in the field of urban hydrology．To understand the evolvement rules of urban water cycle，we discuss the development in urban hydrology，and reveal the response mechanism of hydrological processes in urban environment．Then，we summarize the advances in the effect of urbanization on hydrological regime，including hydrological cycle and water resources management，water quality and environment，and water ecosystem．There have been significant recent advances in the measurement and modeling the hydrological responses to urban expansion，with technologies such as ex-periments and hydrological models．Despite the advances，many new challenges in urban hydrology remain，especially in a changing environment，which impose a requirement to ensure that sustainable urban development are adaptable and resilient to changes．Further researches into the spatio-temporal dynamics response of urban rainfall，causes of ur-ban extreme storm，quantification of the effects of urbanization on hydrological response and water ecosystem，and ur-ban water management are required to pay more attention to．Urban hydrology will play a critical role in addressing these challenges，to support scientific foundations for establishing eco-city and ensuring water safety for cities．
Key words：urban hydrology；hydrological cycle；water environment；water ecosystem；water resources；hydrological model．
*The study is financially supported by the National BasicＲesearch Program of China（No.2010CB951103）and the National Natu-ral Science Foundation of China（No.41330854）.
水文地质工程勘察要点问题探讨 摘要：近年来，随着工程地质勘察工作的不断发展和成熟，水文地质在工程地质勘察中占据越来越重要的地位。施工过程中了解地下水对建筑物和岩土体的具体影响和作用，切实做好水文地质勘察工作，掌握地下水的水文参数，消除地下水对建筑工程质量的影响及岩土工程的危害。本文在此从水文地质勘察的重要意义出发，对水文地质勘察过程中的几个要点问题做了一定的探讨。 关键词：水文地质；地下水；岩土水理性质 前言：水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用。地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。 一、做好水文地质勘察的重要意义 水文地质的勘察一直是工程勘察的一个重要组成部分，但是也是一个极其容易被忽视的部分。工程地质与水文地质二者联系紧密，互相作用：首先地下水作为建筑物工程基础的外部环境，对建筑物的稳定性和耐久性有直接影响；其次地下水作为岩土体的组成部分，对岩土体的工程特性也有直接的影响。在勘查中加强水文地质的勘察十分必要，这不仅能提高工程勘察质量，还为工程的设计施工提供了依据和保障。但是在实际的勘察工作中，勘探成果内因为很少直接涉及水文参数的利用，水文地质问题往往只被认为是象征性的工作而经常被忽视。由于缺乏详细准确的勘探数据，对工程当地的水文地质情况了解不够充分，在工程设计时对其引起的问题不够重视，从而引发各种岩土工程灾害。 二、水文地质勘察过程中的几个注意的要点 1、全面勘察场地的水文地质问题 全面勘察水文地质问题是预防日后引发危害的首要措施，在工程地质勘察过程中要把水文地质问题作为重要任务来落实，从两个方面入手解决。 第一，针对该地区的自然气候条件进行调查，主要包括降水量、气温变化、地下水位变化、河流水位变化含水层的分布以及具体厚度等等因素，“通过现场测验测定地层渗透系数等水文地质参数”，第二，对地区附近的地下水是否遭到污染以及污染程度进行勘察测定，对河流水库、水坝对水位的影响进行考察等。要注意做到考察的全面性，充分把握各种可能性因素对水文地质的影响。 2、完善水文地质勘测的评价机制 提高工程的勘测效果，不仅仅需要完善各项勘测项目，同时勘测师的素质也必须加强。因为水文地质与整个工程的质量有着密切的联系，所以对于工程的勘测一定要提高管理意识，加强管理强度。对于各项数据的评价也要更加合理，督促勘测师测量出准确的数据，这些数据的处理也要进行详细的分析，确保预测出的结果与现实不会出现太大偏差，工程的质量自然就会提高上去。 3、重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响 地下水与建筑地基是息息相关的，所以在地质勘查过程中应该将地下水与地基设计相结合，从而提供准确的水文地质资料来为地基的设计和选择奠定科学的基础。地下水的自然状态、对建筑物的影响、人为活动下地下水的变化和对建筑物的影响等都是水文地质勘查中应该着重勘查的内容。不同地下水情况对工程的影响和作用也是不同的，所以可以从工程的角度出发对其重点内容进行评价。比如，工程有部分基础是处于地下水以下的，那么就应该把评价内容重点放在地下水对砼和钢筋的腐蚀性上面；如果基础是以岩土层来进行施工的，则需要对地下
城市化的水文效应 当今，人类对自然环境的作用越来越明显，人为因素对水文效应的影响尤为突出，其中，城市化的程度的提高，直接改变了城市的水文效应。 城市化的最主要特征： 1.人口集中和建筑密度增大,大力铺装道路，整治河道，兴建排水管网等； 2. 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； 3.随着人口增加，对水的需求量也就随之增大，产生了一个寻求充足水源这一水文第一重要的问题。 城市化对水文效应及水特性有如下影响： 1. 对水循环的影响 （1）从水循环路径看，水资源开发利用改变了江河湖泊的关系，改变了地表水和地下水的赋存环境和补给转化路径。人工侧支水循环的形成和发展，导致城市天然生态系统与人工生态系统的相应变化，区域水循环也随之而变。从水循环特性来看，城市土地利用，极大地改变了城市地貌与植被分布，使城市地表水的产汇流特性和地下水的补给排泄特性发生相应变化。 城市化的程度的提高，直接改变了城市的暴雨径流形成条件，使其水文情势发生变化：由于城市地表不透水面积增大，蓄水洼地减少，暴雨天气易形成地表径流，导致暴雨径流总量增大，洪峰流量增高，出现时间提前，汇流时间缩短；河道中水流流速加大，径流过程中悬浮固体及污染物浓度提高。另外，地区的入渗量减少，地下水的补给量相应减小，干旱期河流基流量也相应减少。 而地表径流增加，使得径流系数增大，增大了对河道和排水沟渠的压力。 城市化后，夏季降水明显增多，特别是大暴雨的次数、总降水量和平均降雨强度都有所增加。城市污水增多、降雨的径流量变大和流速的增大，使短时间内的大流量径流发生，不可避免地要使洪峰流量增大，从而引起了洪水控制问题。 对地下水收支的影响。城市化的发展加快了人们对地下空间的利用，如上、下水道及地铁等工程均对地下水的收支产生很大影响。由于城市人口密集，需水
地表水环境影响评价——紫金山铜矿环境影响报告书（报批版） 评价项目紫金山铜矿开发过程中将产生废水、废气、噪声和固体废物等污染源，其 中主要是废水和固体废弃物，并伴有植被破坏、土层扰动等可能导致水土流失与影响矿区生态的问题。 结合区域环境特征和环境保护目标的分布情况，确定的评价项目有地表水环境、生态环境和大气环境。 评价工作等级 （1）地表水环境影响评价工作等级 紫金山铜矿正常情况下的废水排放量为5700～12300m/d，主要污染物有pH、Cu、3Pb、Zn、As 和Cd，排入的地表水体为汀江。汀江年均流量为185m/s（属大河），3水质按Ⅲ类标准控制。根据《环境影响评价技术导则－地面水环境》（HJ/T2.3-93），确定地表水 环境评价工作等级为二级。 评价内容 （1）地表水环境影响评价 采矿废水正常和事故排放情况下对汀江的影响；选冶废水事故排放情况下对汀江的影响。 评价因子 （1）地表水环境评价因子：pH、Cu、Pb、Zn、As、Cd。 环境质量现状． 由表4－5可知：汀江及旧县河各项水质指标均符合《地表水环境质量标准》(GB3838 说明汀江及旧县河的水质情况良好。％，2002)“Ⅲ类标准”要求，其达标率为100－地表水环境影响预测与评价 1 预测模式及参数选取
1.1预测模式选取 由于在铜矿排入汀江处建有金山电站，堆浸场废水排入金山电站库区内，520m 中段废水排入发电站下游的汀江，故评价分排入库区和汀江两种情况进行预测，同时考虑金山电站发电期（非发电期）水文情况。 （1）汀江：混合过程段采用二维稳态混合模式（岸边排放），混合过程段的长度计算采用(2)式。 M ＝(0.058H+0.0065B)(gHI)1/2 y 式中：C —预测点污染物浓度，mg/L ； (x,y) Q —废水排放量，m/s ； 3p C －污染物排放浓度，mg/L ； p C —河流上游污染物浓度，mg/L ； h x —预测点距排放口的距离，m ； y —预测点距岸边的距离，m ； B —河流宽度，m ； u —河流中断面平均流速，m/s ； M —横向混合系数，m ；/s 2y H —河流平均水深，m ； a —排放口到岸边的距离，m ； I —河流坡降； g —重力加速度，取9.81m/s 。 2 （2）金山电站库区：预测模式选用(3)式。 式中：符号含义同前。 ）汀江：完全混合段采用河流完全混合模式（3) +Q+CQ/(QC ＝（CQ hhpphp 式中：符号含义同前。 参数选取1.2 ）按导则中推荐的经验公式求取。横向混合系数（M y 水文参数1.3 水文基本特征(1)、/s ，多年日平均最大流量4090m 据上杭县水文站资料，汀江年平均流量186m/s 33 ，年平均含沙993.3mmm ，年平均径流深度，年径流量58.49×108.45m 最小流量/s 338 1370kt 。，年平均输沙量量0.25kg/m 3 旧县河为境内汀江第一大支流，发源于连城莒溪白眉山北麓，经新泉进入上杭县境内，流经南阳、旧县、临城三个乡，在临城乡九州村汇入汀江。上杭县境内流，1090m/s 多年平均流量47.3m/s,多年日平均最大流量域面积716km ，河长45.38km ，323 /s 。最小流量2.23m 3 ，0.0012m/m ，坡降为50m ，平均水深为0.77m 汀江水文基本参数：枯水期河宽为 。0.0026m ·s 粗糙率为-1/3 金山水电站对汀江水文的影响(2)，死m ×10100.55×m ，调节库容0.264金山水电站总库容（校核洪水位以下）3388 4.95km 。m0.28×10，正常蓄水位设计水库面积库容238不发电时22:00，和5:00～金山电站正常情况下放水发电时间为每天8:00～12:00 丰(个小时电站下泄流量为零。雨季～13:0014:00，即在一天中有11～间为23:007:00和 24小时放水发电。水期)整天年最枯月平均根据金山水电站的发电情况，本评价考虑最不利情况，选择近10 1。—/s 流量16.7m 作为上游来水量，相应的水库出流（根据径流调节）详见表5 3
城市化水文效应的分析 发表时间：2016-03-28T17:14:08.300Z 来源：《基层建设》2015年21期供稿作者：陈浩[导读] 中工武大设计研究有限公司深圳分公司随着我国社会经济的快速发展,城市规模得到了迅速地扩张。 中工武大设计研究有限公司深圳分公司 摘要：随着我国社会经济的快速发展,城市规模得到了迅速地扩张。城市化的快速发展在改善人们生活水平的同时也带来了一系列负面的问题,如城市水资源紧缺、洪涝灾害等问题频发。本文从规划中引入健康水文循环的意义出发，提出了流域规划策略。 关键词：城市化；水文效应；策略 1 规划中引入健康水文循环的意义 所谓水文循环，指的是一种自然生态演化过程，这一过程具有十分复杂的特点。水文循环的主要空间载体为大小河流、湖泊、各类湿地和水塘、溪流、河谷地以及河漫滩等地表水文环境。河流中水的流动起源于重力作用，在重力作用下，河水由高向低流淌在起伏不平的的地表，并对自然形成的河堤、河床和河漫滩等产生冲击效应。这种冲击力同与此相伴的泥沙淤积，以及河水自身具有的下切力和侧蚀力共同作用之下形成一种平衡，构成了河流边界。各类溪流、湖泊、湿地和水塘等水文要素则是以吸纳雨水，同干流水体进行相互补给和调蓄，使地表的自然水体达到一种平衡，处于自然演化中的水文环境和水文循环系统表现为一种正常平衡状态［1］。但在我国进行的大规模城市化建设过程中，水文循环系统在很短的时间里受到了规模较大的干扰，这种城市化建设过程对降雨系统、河流水系及相关生态系统产生的干扰就形成了水文效应。水文效应将引发水质出现恶化、洪涝等灾害频繁出现、河水出现断流、水生态系统产生危机等一系列问题。研究者和工程技术人员人们想利用工程策略来解决上述问题，取得的效果并不显著。故此，本文着眼于低影响角度，在城市规划领域引进健康水文循环这一理念，该理念是在城市化建设中，将水文循环的修复作为目标，对城市化建设中可能出现的水文效应采取相应对策，以期寻找出其产生症结，并从根本上进行解决。 2 城市化对水文循环扰动作用解析 2．1 城市化隔断承接雨水下垫面条件 在自然地表( 未经开发) ，在通过土壤层及透水层之后、雨水得到过滤净化贮藏于地表，或渗入浅水层，最终溢出变成溪水的基流，形成了一个地表漫流过程。这一过程为环境带来了许多益处。如渗入土壤的水促进了植物发育和生长; 雨水的渗透要经土壤颗粒的过滤，有利于去除地表径流中存在的杂质，保证了溢出的基流的健康水质; 雨水渗入浅水层为地下水提供了必要的补给，形成了人类的重要水源; 雨水溢出所形成的地表漫流有利于缓和洪水的强度。在大规模城市化建设中，城市的面积在快速膨胀，使承接雨水的下垫面受到了大规模的干扰而出现变化。种类建筑的屋顶、经过铺装的广场、柏油马路、以及通过人工整理的密实地表等不透水平面截断了雨水的正常渗透和贮藏过程，并阻断了地表漫流，日益光滑的地表也削弱了其控制地表漫流速度的功能。统计资料显示，下垫面条件的变化导致了径流总量上升、径流速度在提高，在大量雨水的冲刷下又将导致水土流失。而汛期的洪水汇集周期在日益缩短，洪峰值在日益升高，当出现各水洪峰聚集，极有可能造成洪灾。我国目前的洪水位在逐年上升，而防洪设施建设滞后，特别是广大农村村镇地区，将带来极为严重的洪涝灾害。而近年出现的气候异常变化造成暴雨频现，初始冲刷所构成的污染日益扩大，在客观上阻碍了雨水正常入渗土壤，使雨水得不到天然净化。 2．2 城市化打破水文环境地景格局特征 大规模的城市化建设对地表结构带来干扰，导致地表结构特征产生变化，直接影响到与之相关的生态环境。研究人员对河流的自然特征展开研究后发现，河流是通过临近的支流同陆域发生水量交换，进而实现自身水源的蓄积和补给。但城市化建设却使水文形态和水文产流特征发生了变化［2］。作为由溪流、支流和干流汇聚形成的河流，构成了一个水系网络，形成河流的水系网络具有不同的形态，这些形态的水系包括平行状、放射状、树枝状、羽型状、向心状和混合状等，而且其形态并非一层不变。城市化建设通常讲究便捷和高效，并突出经济效益，但却忽视了河流所具有的天然形态。在城市化建设中，道路规划通常采取格状路网结构，这造成河流的支流和溪流由于避弯取直而渐渐缩小，一些支流和溪流已经消失。所造成的地景截断效应也对区域生态流动产生了严重的负面影响。大量生态道路学成果显示，当道路密度达到 0.6 km/km2以上时，大型哺乳动物的出现机会将大幅度下降。 2．3 城市化降低水文系统调节能力 生态系统通常都具有某种自我调节能力，水文系统也不例外，这种自我调节能力促使径流运动存在一定的规律性。但这种调节能力也存在极限，当超出极限后，将导致极端水文变化的出现。近些年，国内许多城市的水文数据都具有同化趋势，如暴雨出现频率增高，洪涝灾害频率增大，这些都产生于水文循环系统遭到干扰和破坏。尽管城市建设扰动水文循环系统的问题不可避免，但还是有必要寻找到一种具有适应性的相应规划与策略。 3 流域规划对策 3．1 区域划分实现由地缘向水缘的转变 全球很多国家都在试图通过河流域进行区域划分和城市建设，这种方式也取得了一定的成效。在美国就有田纳西流域，在南美洲的巴西有亚马逊流域，我国的长江流域。这种以流域作为单元的区域开发具有相当长的历史传统，例如我国有黄河流域、长江流域和塔里木河流域，在西亚有两河流域，在非洲有尼罗河流域。历史经验证明，水文效应的下降同流域的自然属性、社会属性和经济属性是分不开的。流域作为一个整体概念，其具有联动性［3］。在区域内进行水资源的开发会对水文循环产生破坏作用，而治理仅着眼于区域范围是无法实现的。如在流域的上游进行跨区域调水、在中游进行拦水通常都将造成下游出现断水现象; 而城市进行污水排放和地表径流排放的区段离源头越近，流域范围内造成的影响范围就越大、危害也越大。同时，区域间存在的经济发展差异也可在流域不同水文区段方面寻找到某些原因。通常流域上游都为水源保护地带，这里的水文环境十分丰富、地形结构也较复杂，进行大规模城市开发存在较大困难。但这里往往蕴藏着丰富的能源或其他资源; 流域下游通常人口密集、交通也十分便利、这里的经济相对发达、先进的技术也存在这里。若依据这样的规律在流域内进行合理职能分工，可有效防止产业重复建设，实现优势互补的经济发展态势。
水文地质学基础(张建升) 基本概念： 补给：含水层从外界获得水量的过程称作补给。 排泄：含水层失去水量的过程称作排泄。 径流：地下水由补给区向排泄区流动的过程称作径流。 径流强度：单位时间通过单位断面的流量，即渗流速度。 强径流带：在某些发育不均一的泾流场中，强径流区段往往成不规则的带状展布，故称之为强径流带或集中径流带。 入渗率：单位时间内通过单位地表面积入渗的水量称为入渗率。 入渗系数：年降水入渗量qx与年降水量X的比值。 动态与均衡：地下水的动态是指地下水的数量和质量（水位、流量、水温、水化学成分等）在各种因素影响下随时间的变化情况。某一时间段内某一地段地下水水质、水量收支平衡的数量关系称作地下水均衡。 地下水的补给来源：大气降水、地表水、凝结水、其他含水层的水和人工补给水源。 空隙：岩石（土）中存在着空隙，空隙是地下水渗入、储存、运移的场所和通道。 孔隙：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒与颗粒之间或颗粒集合体与颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。 裂隙：裂隙是坚硬岩石形成时或形成后由于各种内外营力的作用，使岩体遭受破坏而形成的空隙。溶隙：可溶性岩石经地下水的溶蚀和机械冲蚀作用产生的空隙称为溶隙。 孔隙度：衡量孔隙多少的指标称孔隙度。一般用岩石中孔隙体积和岩石总体积之比表示。 裂隙率：裂隙的体积（Vr）与包含裂隙在内的岩石的总体积（V）之比。 溶隙率：衡量岩石溶隙多少的指标叫溶隙率。 容水性：容水性是指岩石能够容纳一定水量的性能。 持水性：是指重力释水后，岩石能够保持住一定水量的性能。（主要是结合水和部分毛细水） 给水性：饱水岩石在重力作用下，能自由给出一定水量的性能。 透水性：透水性指岩石可以被水透过的性能。 渗透系数：水力坡度为1时，渗透系数在数值上等于渗流速度。渗透系数不仅取决于岩石的性质，而且与渗透液体的物理性质有关。 渗透率：衡量岩石透水性大小的指标称渗透率。与渗透液体的性质无关。 含水层：能透过水并给出相当数量水的岩层。 隔水层：不能透过并不能给水或只能透过与给出极少量水的岩层。 岩石的水理性质：水进入岩石空隙后，岩石空隙所表现出的与地下水的贮存和运移有关的一些物理性质。空隙的大小是影响岩石水理性质的重要因素。 总矿化度：总矿化度表示地下水中含盐量的多少，是表征水矿化程度的指标。它指地下水所含各种离子、分子及化合物的总量。 硬度：由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性质，水中Fe3+、Al3+也具有硬度。 总硬度：水中含有Ca2+、Mg2+的总量称为总硬度。 溶虑作用：水和岩石相互作用时，岩石中的一部分物质溶于水中的作用。 重力水：岩石空隙全部被充满、在重力作用下运动的液态水成为重力水。 结合水：由于静电引力作用而吸引在岩石颗粒上的水叫结合水。 气态水：即水蒸气，它和空气一起分布于包气带岩石空隙中。 毛细水：由于毛细力的作用而充满岩石毛细空隙中的水成为毛细水。
第6章地表水环境影响分析 6.1评价等级确定 根据《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ2.3-2018)，建设项目地表水环境影响评价等级按照影响类型、排放方式、排放量或影响情况、受纳水体环境质量现状、水环境保护目标等综合确定。 水污染影响型建设项目根据排放方式和废水排放量划分评价等级，见表6.1-1。 表6.1-1 水污染影响型建设项目评价等级判定 本项目废水经收集后排入厂区污水处理站处理后排入山东清远环保工程有限公司进行深度处理达标后排入蒲洼沟，属于间接排放，确定地表水评价等级为三级B。
6.2地表水环境现状调查 6.2.1 地表水环境现状现状监测 （1）监测布点 山东嘉誉测试科技有限公司于2019年8月8日至8月10日对项目区域地表水现状进行了监测。监测断面具体见表6.2-1和图6.2-1。。 本次评价引用8个监测断面。监测断面分布情况见表6.2-1和图6.2-1。 表6.2-1 地表水监测断面 （2）监测项目 监测项目为：BOD?、pH、二甲苯、全盐量、六价铬、化学需氧量、总有机碳、总氮、总磷、挥发酚、氟化物、氨氮、氯化物、氰化物、汞、溶解氧、甲苯、甲醇、甲醛、石油类、砷、硝酸盐、硫化物、硫酸盐、苯、苯乙烯、苯酚、铅、铜、锌、镉、镍、高锰酸盐指数等，同时测量断面的水温、流量、流速、河深、河宽等水文参数，其中水温每间隔6h观测一次，统计计算日平均水温。 （3）监测时间和频率、监测单位 监测时间：2019年8月8日~2018年8月10日 监测频率：共监测3天，每天采样1次 监测单位：山东嘉誉测试科技有限公司 （4）监测分析方法
采用国家环保总局颁布的《环境监测技术规范》和《水和废水监测分析方法》（第四版）和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中推荐的方法。监测分析方法见表6.2-2。 表6.2-2 地表水监测分析方法
第一部分名词解释 环境水文地质学是环境科学中环境地学的一个分科，也是环境学中的水体环境部分。是以水文地质学的基本理论为基础，研究水文地质环境与环境质量关系的一门学科。 环境科学是研究人类环境质量及其控制的科学 自然环境问题是自然力或人为引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。 人为环境问题是由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。 地质环境：地壳上部包括岩石、地下水、微生物、五色气体在内的相互联系和制约的系统，它应具有物质组成、地质结构和动力作用三个基本元素。 环境地质问题：研究由于人类活动导致地质环境中的物质组成、性质、状态和地质结构变化有关的地质现象的问题。 *环境水文地质问题是把人为开采、疏干、充水、污染等因素破坏了人与自然之间原有的平衡关系，导致地下水组分，性质，状态和水动力特征等变换的环境问题。 *地方病：是水体的化学成分在自然因素的影响下产生贫化、富集或转化作用造成的原生环境中元素分布不均匀所造成的各种地方性疾病。 水迁移系数：等于化学元素在水中的含量与岩石中含量之比。 地球化学垒：表生带在短距离内的迁移条件明显交替，并导致元素浓集的地段。 生物地球化学病带：是指不适于人类和生物生存发展的元素贫乏或富集的地带性水文地球化学环境，而非地带性的这种环境。 地氟病：由于一定地区的外环境中的氟元素过多，致使生活在该环境的居民长期摄入过量氟所引起的一种全身性慢性疾病。 地甲病：是一种伴有机体摄入碘量的多少，而造成甲状腺组织发生代偿性肿大的疾病。 克汀病：是地甲病的延伸，可能是先天性缺碘和缺甲状腺素所导致的一种胚胎疾病。 大骨节病：是一种伴有机体改变的，进而造成四肢畸形的地方性疾病。 微量元素：在人体内含量低于人体体重万分之一的元素。 地下水污染：某些污染物质、微生物或热能与各种途径进入水体是水质恶化，并影响其在国民经济建设和人民生活中的正常利用，危害人体健康，破坏生态平衡。 污染程度：用一定的水质标准来衡量的，一般将水质变坏程度超过水质标准的称为被污染的地下水。水质标准：是适合于某种供水目的所规定的各种水质成分的浓度限值。 *地下水背景值：指天然状态下区域地下水某种化学组分的含量。 *地下水污染方式：指包括污染途径在内的污染质从污染源进入地下水的全部时空规律。 大气污染：物质和能量达到有害的程度，以致破坏人类和生态系统的正常生存的发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。 酸雨：PH小于5.6的降水 拉波特效应：是指城市排放的微尘利于气候凝结，导致下风向降水增多的现象 热岛效应：把城市看成一个温热的岛屿，温度比周围高0.5-2度 辐射损伤;具远期效应，包括驱体效应、遗传效应 环境水文地球化学作用：是指在人工干预下，在一定的渗流和水文地球化学条件下物质的迁移、转化的作用，是决定污染物质迁移转化规律的作用。 环境水动力作用：是指由地下水动力要素变化而引起的地质环境中相互间的能量交换作用。 环境水物理作用：是指地下水对热能的传播和转化引起的建筑物第几失稳和地下水水质变坏的环境作用。 环境水文地质生态作用：水质、水量和水温等的变化都可引起生态平衡的破坏。 弥散现象：在多孔介质中，当存在两种或两种以上可溶混的流体时，在流体运动作用下出现过渡带，病使溶度趋于平均化，这种现象称为弥散现象，形成弥散现象的作用叫弥散作用。 分子扩散：是指化学势梯度而引起的分子扩散运动。 对流弥散：溶液在多孔介质中运动时，流体内各点流速向量方向和大小不同而引起溶质分散的现象。
水文学与水文地质学 第一章 1、水文学概念:水文学就是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环与与环境相互作用的一门科学。 2、水文循环 (1)水的这种既无明确的“开端”,有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。 (2)水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。 水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。为区分这两种小循环,将前者叫做陆地小循环,后者叫做海洋小循环。 (3)内因——水的三态在常温条件下的相互转化 外因——太阳辐射与地心引力 （4）四个环节:水分蒸发—水汽输送—凝结降水—径流 3、水文循环的时空分布变化特点(简答—扩展) (1)水循环永无止境 (2)水文现象在时间上既有具周期性又具有随机性 (3)水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性 4、水量平衡原理概念:水量平衡就是指在自然水循环过程中,任意区域在一定时间内,输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。 第二章 1、河流基本特征(瞧透书P15—P17、小题) (1)河流长度(L) 自河源沿主河道至河口的长度。 深泓线(中泓线):河槽中沿流向各最大水深点的连线。 (2)河流的弯曲系数(Φ) 河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。 (3)河槽特征 1)河流的断面 河流横断面 河谷 河槽:基本河槽洪水河槽 过水断面 河流的纵断面 2)河流平面形态 (4)河流纵比降(J) 河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比 河段纵断面近于直线: J=(Z1-Z2)/L 河段纵断面呈折线: J=[(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+…+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L]/L2 （5）河流分段 一条河流按照河段不同的特征,沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游与河口5段。 2、流域的概念:流域就是指汇集地表径流与地下径流的区域,就是相对河流的某一端面而言。 闭合流域的概念:当流域的地面分水线与地下分水线相重合,则地面与地下集水区域也相
水文地质学名词解释 水文地质学：是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。 水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。 浓缩作用：由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度不断增大的作用。 脱碳酸作用：地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这便是脱碳酸作用。 脱硫酸作用：在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。 阳离子交换吸附作用：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。 混合作用：成分不同的两种水汇合在一起，形成化学成分与原来两者都不相同的地下水，这便是混合作用。给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。 持水度：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。 层流在岩层空隙中流动时，水的质点作有秩序的、互不混杂的流动 紊流在岩层空隙中流动时，水的质点作无秩序地、互相混杂的流动。 稳定流：水在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向）不随时间改变。 非稳定流水在渗流场中运动，各个运动要素随时间变化的水流运动 贮水系数（S）：测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水体积。地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况。 正均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加。 负均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的支出大于收入，表现为地下水的储存量（或盐储量、热储量）减少。 地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。 水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。 径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。 分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。 径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。径流模数：单位流域面积上平均产生的流量. 径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。 孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。 孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。 有效孔隙隙度：重力水流动的孔隙体积与岩石体积之比。 结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。 重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。 毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。 支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。 孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。 悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。 有效应力：实际作用于砂层骨架上的应力。 含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。 隔水层不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层 弱透水层：指那些渗透性相当差的岩层。 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。 潜水等水位线图：潜水位相等的各点的连线构成的图件。 承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。 隔水顶板：承压含水层上部的隔水层。 隔水底板：承压含水层下部的隔水层。 承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离。 等水压线图某一承压含水层测压水位相等的各点的连线构成的图件。 上层滞水：当包气带存在局部隔水层时，局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水。
水文学试卷?一、填空题(10*１) 1、水文学就是研究自然界各种水体得存在、分布、循环物理化 学性质及环境因素得变化规律,预测、预报各水文现象变化情势得一门水利学科。 2、水文循环得重要环节有降水、蒸发、渗流与径流。 3、水资源就是一种再生资源 4、河道中各横断面最大水深点得连线称为深泓线、 5、河流某一断面得集水区域称为流域。 6、河川径流得成分包括地面径流壤中流地下径流。 7、特大洪水得重现期,一般要通过历史洪水调查与考证确定。 ８、流城中得湖泊围垦以后,流城多年平均年径流量一般比围垦前增大 9、降水得三要素就是降雨量降雨历时降雨强度。 1０、由于我国目前多数城市得雨量资料年数还不够长,为了能够选得足够数量得雨量样本,且各样本有具有一定得独立性,规范规定取样方法采用年多个样法。 二、判断并改错(1０＊2) 1、在计算地下热水运动时,可以把渗透系数K当作代表岩层透水性得常数(T) 渗透系数就是表征岩石透水性得重要指标,其大小取决于岩石中空隙、裂隙得数量、规模及连通情况等,可在室内根据达西定律测定,与液体得性质无关.?２、自然界中得水位、流量、降雨、蒸发、泥沙、水温、冰情、水质等,都就是通常所说得水文现象。(Ｔ)?３、水文现象得变化,如河道某一断
面得水位、流量过程,具有完全肯定得多年变化周期、年变化周期与日变化周期。(F)?没有确定得周期 4、水文现象得变化,既有确定性又有随机性,因此,水文计算与水文预报中,应根据具体情况,采用成因分析法或数理统计法,或二者相结合得方法进行研究。(Ｔ)? 5、一次降雨形成径流得损失量就是植物截留,填洼与蒸发三部分(F) 还有补充土壤缺水(入渗) 6、流域退田还湖,将使流域蒸发减少(F) 增加 ７、重现期为一千年得洪水,其含义为大于等于这一洪水得事件正好一千年出现一次(F) 大于等于这一洪水得事件很长时间内平均千年出现一次 8、设计洪水就是指断面得最大洪水(F) 、符合设计标准要求得洪水 9、含水层与隔水层在一—定条件下可以相互转化(T) 10、按成因把自然界得岩石分为三类岩浆岩,火成岩,变质岩、(Ｆ) 岩浆岩又称火成岩,还有一类就是沉积岩、 三、名词解释(5*４) １、何谓水文统计？ 答:对水文学中常用得数理统计方法有时就叫水文统计法、水文统计得任务就就是研究与分析水文随机现象得统计变化特性,并以此为基础对水文现象未来可能得长期变化作出在概率意义下得定量预估,以满足水利水电工程得规划、设计、施工以及运营期间得需要。 ２、径流系数
第一章绪论 1.地质环境：是地壳上部包括岩石、地下水、微生物、大气在内的相互联系和制约的系统， 它应具有物质组成、地质结构、和动力作用这三个基本要素。 2.环境地质：是地质学的分支，是研究由于人类活动导致地质环境中的物质组成、性质和状 态和地质结构变化及有关的地质现象的学科。 3.环境水文地质问题：在自然界地下水与岩石、土壤、大气、生物之间建立了平衡关系，由 于人类活动（开采、疏干、充水、污染）破坏了这种平衡，使地下水的组分、性质状态和水动力条件特征发生变化，我们把这类问题统称为环境水文地质问题。例：与天然成分变化有关的地方病和公害病；由于水质变坏、水量减少而限制了水资源的使用问题。 4.环境水文地质基本认识： 1地质学中一门新兴的应用学科，是环境科学的重要组成部分 2以水文地质学为基础，研究水文地质环境的基本特征、功能和自身演变规律 3侧重研究人类活动与地质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系； 4为人类合理开发利用地质矿产资源和保护人类生存的地质环境，在可持续发展战略中做出贡献 5.人类活动对地下水环境的影响： （1）地下水大规模开采：①水井互阻、出水量减少、停止自喷。②含水层疏干、区域地下水位下降。③地面沉降、海水入侵。④地下水质污染(不同成分混合；含水层水动力条件改变;包气带金属氧化物进入；取水工程本身对水质的影响)。 （2）工业生产：废水、废气、废渣。 （3）农业生产：农药、化肥，土壤次生盐碱化。 （4）水工建筑及跨区调水：水动力条件改变、区域水循环改变。 （5）矿山开采：降落漏斗、补、径、排条件改变；矿坑水（酸性废水，重金属离子浓度增大） 6.原生环境水文地质：是研究水文地质环境与人类健康关系的学科。 次生环境水文地质：是指因近代人类活动所污染的水文地质环境. 7.环境水文地质学的研究内容： （1）原生:天然水文地质环境（包括地下水环境及土壤环境）与地方病的关系；研究深度较深。（2）人为的：地下水水质恶化引起的环境问题、地下水开采引起的环境问题、废物排放引起的环境问题；研究深度较浅。 8.原生环境水文地质主要研究内容： (1)元素迁移的水文地质条件; (2)控制种类地方病的水文地质因素； (3)改水防病的综合措施。 第二章原生环境水文地质 1.我国古代对原生水文地质的认识： （1）水土环境与健康：管子，李时珍，李吉甫 （2）对环境水质的选择：座禹 （3）对矿泉水的研究与利用：张衡 2.国外对原生水的研究分类文地质： （1）景观学派：研究气温、湿度、高程、辐射等物理因素对人类健康的影响，而且是一些定性的描述性的研究。 （2）周期律学派：侧重于研究生物必需元素的周期变化规律。研究原子的性质、结构及其与生物体之间的关系。 3.国外专题性研究：①大骨节病的研究②脑溢血病的研究③心血管病的研究④癌症的研究⑤ 其它疾病的研究
城市水文与地质的概念与特征 ——扬州市区浅部水文地质特征研究与应用 题目城市水文与地质的概念与特征 姓名 学号 所在学院建筑与景观设计学院 年级专业 指导教师
1.城市水文与地质学 城市水文学（urban hydrology）研究发生在大中型城市环境内部和外部，受到城市化影响的水文过程，为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科，又称都市水文学，是水文学的一个分支。主要内容包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等。是一门综合性很强的边缘学科。对城市发展规划、城市建设、环境保护、市政管理以及工商企业的发展和居民生活都有重大意义。 城市地质学主要研究城市地形地貌及地质构造条件、地基岩土的工程地质性质，岩土体的出露和埋藏条件、地下空间的可利用程度等，使城市土地得到合理利用；研究水文地质结构和水文地质条件、地下水埋藏和分布规律、地下水的水质和水量、地下水的补给和排泄、地下水的可利用程度等，合理开发利用城市供水水源；研究与城市有关的地震、活断层、滑坡、泥石流、洪水、地面沉降、水土流失等，解决城市地质灾害问题；研究城市建筑材料、地热、矿产资源开发利用的经济论证；研究城市中工业和生活垃圾的处理、地下水环境污染等，进行城市地质环境质量综合评价与环境保护。 2. 缘由 在第四纪覆盖层相对较厚的长江中下游地区，由于地下水位高、地层渗透性好等原因，许多工程（特别是深基坑、地下工程、隧道、暗挖工程、道路工程）在施工阶段，由于对地下水的特征不甚了解或处理方式不当，而造成工程事故，并危及相邻工程。为了减少这类事故的重复发生，有必要对长江下游的浅层地下水水文地质特征和地下水处理时的关键问题进行探讨。 3. 扬州市区浅部水文地质特征 3.1 地质环境与地貌类型 扬州市区位于长江北岸，处在长江三角洲顶端，由一级阶地、高砂平原和长江河漫滩组成。地面标高3.35～40.26 m（黄海高程系，下同），是典型长江下游流水地貌特征。 3.2 地貌单元及其特征地层
矿山水文地质及工程地质 一、名词解释 1、岩体 2、突水系数 3、富水系数 4、渗透系数 5、给水度 6、稳定流 7、地震液化8、岩爆9、孔隙比 10、水灰比 二、简答题： 1、简述矿井充水条件。 2、影响采动区发育高度的主要采矿因素有哪些？ 3、简述Q~S曲线预测矿井涌水量的原理及步骤？ 4、说明有效应力原理，并据此说明地面沉降的原因； 5、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式； 三、论述题 1、边坡变形与破坏的基本形式有哪几种，保护边坡稳定性的主要措施有那些？ 2、简述矿井井下防治水的主要技术措施 水文地质及工程地质 一、名词解释 1、岩体 2、地下水均衡 3、径流模数 4、土的孔隙比 5、液限 6、非稳定流 7、越流8、岩爆9、岩溶陷落柱 10、大井法
二、简答题： 1、简述矿井充水条件。 2、影响采动区发育高度的主要采矿因素有哪些？ 3、什么是流沙及潜蚀，如何防治？ 4、说明有效应力原理，并据此说明粘性土压密的原因； 5、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式 三、论述题 1、边坡变形与破坏的基本形式有哪几种，保护边坡稳定性的主要措施有那些？ 2、简述矿井防治水的主要技术措施 构造地质与水文地质考试试题 姓名：学号：年级： 一、名词解释 渗透系数给水度落差地堑枢纽 静储量越流背斜正断层滑坡 二、简答题（共70分） 1、如何进行断层的野外识别？ 2、什么是水动态与水均衡，写出地下水均衡方程式（10分） 3、喀斯特形成的基本条件及影响发育的因素是什么？ 4、矿井排水将会在哪些方面将会对水文地质环境产生影响？（10分） 5、地层的接触关系有哪三类，各自特点（10分） 6、简述地面沉降产生的原因及防治措施（10分） 7、写出达西定理及其参数含义，并据此推导出完整井出水量公式。（10
地表水环境： 污水水质的复杂程度： 复杂：污染物类型数≥3，或者只含有两类污染物，但需预测其浓度的水质参数数目≥10； 中等：污染物类型数=2，且需预测其浓度的水质参数数目<10；或者只含有一类污染物，但需预测其浓度的水质参数数目≥7； 简单：污染物类型数=1，需预测浓度的水质参数数目<7。 地面水体的大小规模： 河流与河口，按建设项目排污口附近河段的多年平均流量或平水期平均流量划分： 大河：≥150m3/s; 中河：15~150m3/s; 小河：<15m3/s。 湖泊和水库，按枯水期湖泊或水库的平均水深以及水面面积划分： 当平均水深≥10m时：大湖（库）：≥25km2；中湖（库）：2.5~25km2；小湖（库）：<2.5km2。当平均水深<10m时：大湖（库）：≥50km2；中湖（库）：5~50km2；小湖（库）：<5km2。 不同评价等级，各类水域调查时期： 一级二级三级 河流、河口、湖泊、水库一般情况，为一个水文年的丰 水期.平水期和枯水期；若评 价时间不够，至少应调查平水 期和枯水期 条件许可，可调查一个水文年的 丰水期.平水期和枯水期；一般情 况，可只调查枯水期限和平水期； 若评价时间不够，可只调查枯水 期 一般情况，可只在 枯水期限调查 海湾 一般情况，应调查评价工作期 限间的大潮期和小潮期 一般情况，应调查评价工作期间 的大潮期和小潮期 一般情况，应调查 评价工作期间的 大潮期和小潮期 当调查区域面源污染严重,丰水期水质劣于枯水期时,一、二级评价的各类水域应调查丰水期， 若时间允许，三级评价也应调查丰水期。 冰封期较长的水域，且作为生活饮用水、食品加工用水的水源或渔业用水时，应调查冰封期的水质、水文情况。 水文调查与水文测量的原则 应尽量向有关的水文测量和水质监测等部门收集现有资料，当上述资料不足时，应进行一定的水文调查与水质调查同步的水文测量。 一般情况，水文调查与水文测量在枯水期进行，必要时，其它时期（丰水期.平水期.冰封期等）可进行补充调查。 与水质调查同步进行的水文测量，原则上只在一个时期内进行（此时的水质资料应尽量采用水团追踪调查法取得）。它与水质调查的次数不要求完全相同，在能准确求得所需水文要素及环境水力学参数（主要指水体混合输移参数及水质模式参数）的前提下，尽量精简水文测量的次数和天数。 河流水文调查与水文测量的内容： 根据评价等级、河流的规模决定，其中主要有：丰水期、平水期、枯水期的划分，河流平直及弯曲情况（如平直段长度式弯曲段的弯曲半径等）横断面、纵断面（坡度）水位、水深、河宽、流量、流速及其分布、水温、糙率及泥沙含量等，丰水期有无分流漫滩，枯水期有无浅滩、沙洲和断流，北方河流还应了解结冰、封冰、解冻等现象。 - 1 -
城市化对水文效应的影响 摘要：城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一，而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。文章先介绍城市化的内涵以及城市化水文效应含义，之后从城市化对水文水资源的影响、城市化对水文要素的影响以及城市化过程对城市水质污染的影响进行深入阐述，接着简要提出几点应对措施，最后总结并对未来的研究趋势进行了展望。 Abstract: Urbanization caused by human activities, such as the way of land use change is one of the important content of urban ecology research, due to the urban hydrologic effects of urbanization is an important research direction. Article first introduces the connotation of urbanization and urbanization of the hydrological effects of meaning, from the influence of urbanization on hydrology and water resources, the influence of urbanization on hydrological elements and the urbanization process to further expounds the influence of water quality pollution in cities, and then briefly put forward some countermeasures, finally summarizes and the future research trends are prospected. 关键字：城市化水文效应水文水资源水文要素水质污染 ●城市化( Urbanization ) 城市化是一个复杂的空间形态变化和社会、经济发展过程，是21世纪人类社会经济发展的重要过程。一般来说，现代城市化的内涵是指伴随着城市人口的不断提高，城市的建成区面积不断扩大，地域景观发生改变，市政设施不断完善，最终使城市居民的生活方式、组织结构和文化氛围等发生改变。目前全世界城市化的水平以每年1 % 以上的速度递增，且发展中国家逐渐成为增长的重点，我国城市化水平总体来说不高，但发展速度较快，尤其是改革开放以来，我国的城市化得到很大的发展，其发展速度已接近发展中国家的平均水平。2011年12月，中国社会蓝皮书发布，我国城镇人口占总人口的比重将首次超过50%，标志着我国城市化率首次突破50%。城市化的迅速发展带来了很多的环境问题，本文将就其产生的水文效应进行阐述说明。 ●城市化水文效应（Hydrological Effect of City ） 城市水文效应是指城市化所及地区内，水文过程的变化及其对城市环境的影响。具体来说，随着城市化水平的不断提高．城市化进程对人类生存与发展必不可少的水资源及城市水环境的影响愈来愈显著。城市化导致人口密度增大，建筑物增加，道路及下水管网的建设使城市不透水面积增大，直接改变了当地的雨洪径流形成的下垫面条件。城市社会经济发展、人口增多，对水的需求量增大，废污水相应增多，从而对水的时空分布、水分循环及水的理化性质、水环境等产生了各种各样的影响，引起了一系列的水文效应。