任务二 城市化对降雨和雨洪径流的影响

一、城市化对降雨的影响

（一）城市化对降雨的影响分析

1．城市化前后对比

2．同时期城市与郊区的平行对比

（二）城市化影响降水的机理

一般来说，强风在市区减弱而微风可得到加强，城市与其郊区相比很少有无风的时候。而城市上空形成的凝结核、热湍流以及机械湍流可以影响当地的云量和降雨量。城市化影响降雨形成过程的物理机制有以下几种。

1．城市热岛效应

城市空气中二氧化碳等气体和微粒含量要比乡村高得多，必然会减弱空气的透明度，减少日照时数和降低太阳辐射强度。但是，城市空气中的二氧化碳和烟雾会在夜间阻碍并吸收地面长波辐射，加上城市的特殊下垫面具有较高的热传导率和热容量，又有大量的人工热源，其结果使得城市的气温明显高于附近郊区。这种温度的异常被称做城市热岛效应。

城市热岛效应形成的主要原因有以下几个方面：

(1)城市中由于下垫面特殊，如高大建筑群和砖石、水泥、柏油铺筑的路面，因其反射率小，能吸收较多的太阳辐射。再加上墙壁和墙壁之间、墙壁与地面之间多次的反射和吸收，在其他条件相同的情况下，能够比郊区获得更多的太阳辐射能，为城市热岛效应的形成奠定了能量基础。

(2)城市下垫面的建筑物和构筑物的材料比郊区自然下垫面的热容量C大，导热率K尺高。因此，白天城市下垫面吸收的辐射能，即储存在下垫面中的热量Q也比郊区多。这使得日落后城市下垫面降温速度比郊区慢，并使城市热岛强度夜晚大于白昼。

(3)城市因下垫面储存热量多，夜晚下垫面温度比郊区高，通过长波辐射提供给空气的热量比郊区多。这就使得城市夜晚气温比郊区高，地面不易冷却。

(4)城市下垫面有参差不齐的建筑物，在城市覆盖层内部街道“峡谷”中天穹可见度小，大大减小了地面长波辐射热的损失。

(5)城市中有较多人为的热能进入大气，在冬季对中高纬度的城市影响很大，故许多 城市的热岛强度冷季比暖季大。

(6)城市中因不透水面积大，降雨之后雨水很快从人工排水管道流失，地面蒸发量 小，再加上植被面积比郊区农村小，蒸发量小，城市下垫面消耗于蒸散发的热量远较郊区为小。而通过湍流输送给空气的湿热却比郊区大，这对城市空气增温起着相当重要的作。

(7)城市建筑物密度大，通风不良，不利于热量向外扩散。

2．城市阻碍效应

城市因有高低不一的建筑物，其粗糙度比附近郊区平原大。这不仅引起湍流，而且对稳动滞缓的降水系统(静止锋、静止切变、缓进冷锋等）有阻碍效应，使其移动速度减慢，在城区滞留的时间加长，因而导致城区的降水强度增大，降水时间延长。

3．城市凝结核效应

二、城市化对雨洪径流的影响

（一）城市化对径流形成的影响

当土地开发为城市用地时，这个地区便从自然状态转化为完全人工状态，使流域中的不透水面积增加、汇流速度加大且蓄水能力减弱。当建筑物覆盖面积达到100%时，地表的天然植被和下渗接近于零。

（二）城市化对径流水量平衡的影响 

城市地区的年径流量比同一地区天然条件下的年径流量要大。如果水循环不包括从外流域引进的水量，那么现代化工业发达的大城市，年径流量的增加为10%～15%，可表示为:

                     ΔR=ΔR₁+ΔR₂                    (2-3)

式中: ΔR₁——城市区降雨的增加引起的径流增量，通常可达10% ；

     ΔR₂——径流系数的增加引起的径流增量是决定河道情势的主要因素在春汛可达5%。

（三）城市化对洪水的影响

洪水对城市化程度很敏感。