（1）城市化对水分循环过程的影响。
水分的蒸发、凝结、降落（降雨）、输送（径流）循环往复的运动过程，称水分循环。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，一部分下渗到地下，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，汇入受纳水体。据北美洲安大略环境部资料，都市化前，天然流域的蒸发量占降水量的40%，入渗地下水量占50%。都市化后，由于人类活动的影响，天然流域被开发、植被受破坏，土地利用状况改变，自然景观受到深刻的改造，混凝土建筑、柏油马路、工厂区、商业区、住宅区、运动场、停车场、街道等不透水地面大量增加，使城市水文循环状况发生了变化（城市化地区水文循环过程如图2-2所示）。降水量增多，但降水渗入地下的部分减少，只占降水量的32%，填洼量减少，蒸发减少为25%，而产生地面径流的部分增大，由地表排入地下水道的地表径流量为43%，这种变化随着城市化的发展，不透水面积率的增大而增大。下垫面不透水面积的百分比愈大，其储存水量愈小，地面径流越大。
图2-2 城市化地区的水文循环过程
（2）城市化对水量平衡的影响。
城市化地区水量平衡方程式为:
式中 P——降水量；
R、R1——地表径流流入与流出量；
G、G1——地下提取与渗入地下水量；
E1、E2——地表蒸发和植物蒸腾水量；(www.xing528.com)
S——生态系统组分内贮水量；
T——上水管道输入水量；
T1——下水道输出水量；
ΔW——时段内区域贮水量变化。
根据城市化地区的水文循环过程图，在城市化地区的水量平衡过程中，既包括天然水循环，还包括人工控制的上下水管道中的水循环 （T，T1）。城市化对上述公式中各项都会产生影响，从而改变了城市地区的水文特性。在输入项中，城市化对大气降水 （P）的影响比较明显，城市地区的年降水量一般比郊区多5%～15%，雷暴雨多10%～15%，地表水流入量除径流流入量 （R）外，还有上水管道进水量 （T）。此项有时可高达降水量的数倍以上。城市中地下水的提水量 （G）也是比较高的，特别是在一些缺水的城市中。在输出项中，城市地下水位低，地下径流和土壤含水量减少，地表干燥，可供蒸发的水量少，加之植被少、风速小，蒸发和蒸腾 （E1，E2）都比市郊小，下渗量 （G1）也相应减少。城市地下水长期补给不足会致使地下水含水层衰竭，导致地面沉降，建筑物地基破坏，从而引起城市生态环境恶化。由于城市耗水量一般比较大，径流流出量 （R1）比郊区小，增加了人工下水管道的出水量 （T1）。表2-1为北京城市中心区与郊区水量特性值对比。可见，城市地区的降水量、径流总量、地表径流量及地表径流系数均大于周围郊区，而蒸发量、地下径流量及地下径流系数均小于周围郊区。
表2-1 北京城市中心区与郊区水量特征值比较
2.1.2.2 城市化的水环境效应
城市化后生活、生产、交通运输以及其他服务行业产生对水体排放污染物加重。近年来，虽然通过污染治理减少了城市生产、生活排放物对水体的污染，许多河流水质有了明显的改善，但城市水质的污染问题远没有彻底解决，城市河流的各项污染指标仍远高于非城市河流。此外，城市化发展，使得城区不透水面积增大，城市地表径流的流速、洪峰流量出现频率增加，从而地表径流的侵蚀和搬运能力将相应增强。地表径流冲刷堆积于街道、建筑物上的大量堆积物，会引起水体新的非点源污染。根据北京市所实施的中德合作“城区水资源可持续利用——雨洪控制与地下水回灌”项目中对北京市暴雨径流水质的实测分析，城区初期暴雨径流含有较多污染物，其中屋面径流雨水COD 约为300～3000mg/L，SS约为100～2000mg/L，且雨水水质浑浊，色度大；路面雨水径流的水质常受到灰尘、汽车尾气、燃油和润滑油、路面材料及路面磨损的影响，城区路面雨水径流水质和路面在城区中所处的地理位置有关，据北京市水利科学研究所的实测，机动车道上的初期暴雨径流中CODMn为22.7mg/L，TP为1.02mg/L，NH4N （以N 计）为0.79mg/L，雨水悬浮物为860mg/L。
图2-3 城市化对城市水系的影响
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