减少雨水对环境的影响为何困难重重？

　　“城市降水”是指在降水过程中或者降水过后即刻流经被人类影响过的地表的径流。最直观而言，指的是流过地表，聚于自然沟渠和人工排水系统（管道、阴沟、壕沟），最终流向河流、湖泊、湿地或海洋的水。它还包括已经渗入地面，却还是以较快的速度（尤其是在降水后大约一天之内）流入沟渠，汇入通常降雨后沟渠的高流量的水。能够汇入降水后的高流量的地下水流通常很浅，在土壤的上层，有时被称作“交流”。与其形成对比的是在地下更深处，以慢得多的速度流经更长的距离，往往数天、数周或数月才流入河流的水流。这些更深的水流在无降水时期支援了河流，常被称作“底流”，以同“降水”区分。有时为了某些定量规程的需要，要对这些水流进行正式区分，但对于大多数目的而言，定性的理解已经足够。

　　基本上在例如农业、林业和采矿业等所有改造过的地面上，都可以分辨出这种水流。然而，本报告着眼于可以构成“城市化”的人类活动的特定集合，就是说我们意图涵盖通常理解的覆盖植被的地面向覆盖着道路、房屋和其他建筑的地面的转变（渐进地或全面地）。

　　尽管城市降水降低国家水质的作用被认识已经有几十年了（例如：Klein，1979），想要减缓这种作用却有名地困难。这种困难与通常讲的“降水”的三个基本属性有关：

　　(1)它几乎可以产生于“已开发”地面的每一处；

　　(2)它的产生与排放都具偶然性，这种波动很难被削弱；以及

　　(3)它在城市环境中流淌时集中并携带了大量公共垃圾。

　　只要草地和森林被城市开发，尤其是不可渗透地面所替代，水流经此处的方式便会发生根本性变化（见图1-7）。几乎所有有关问题都是由同一个内在原因造成的：城区失去了土壤和植被的蓄水能力。在未被开发、覆有植被的土地上，增加土壤孔隙率（土壤总量中空隙空间的比率）的生物活动以及大空隙的数量和尺寸，继而水流经时土壤的储水与导水性能极大地影响着土壤的结构和水文行为。土壤表面的落叶层吸收了降雨的能量；土壤的有机成分减少了土壤小分子的流失，保持了较高的表面深入率。结果是，除去特别强烈的降水事件，降水一般都会被吸入地表或被植被蒸腾（Dunne和Leopold，1978）。

　　在城区地面，蒸腾作用和土壤的保水性都丢失了，原因很简单：土壤松软的上层和植被为了使道路和建筑有更加坚固的地基而被除去了。即使土壤依然存在，由于硬质地面和房顶阻挡了降水，也不再起作用。不管哪种情况，降水径流系统中被去掉了大量储水功能；水本来可以由于储水功能而滞留数天或数周，或者由于蒸发或植物蒸腾作用直接返回空气中，现在却快速地流过地面，以短期、集中的高流量爆发的方式进入排水渠道。

　　水文状态由地下水流占统治地位转变到地上水流占统治地位并非简单水流路径的重新调整，其结果也并非仅仅是流量的增加。它是径流产生过程的大规模重组，在被开发地面上普遍存在。严格讲，它能影响径流的所有属性（Leopold，1968）——不仅对发生速度、流量、化学成分，还对下游产生间接影响（Walsh等人，2005a）。这包括了游荡性河道边界的侵蚀、曾经一成不变的河道环境的移动（比如大型原木）、来自城区污染物的清除，以及热量由被加热的地面到水体的有效传递。这些变化通常激发了人类反应——这类反应一般目标短浅而带来了广泛的附加后果——比如给曾经为露天的渠道加以管道、河岸加装防护，以及大型开放储水池的建设（例如，Lieb和Carling，2000）。

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