城市化对上海市区域降水的影响水文.docx
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城市化对上海市区域降水的影响水文
城市化对上海市区域降水的影响
殷健1梁珊珊2
（1.上海市水文总站,上海,2002322.上海市排水管理处,上海,200001）
[摘要]随着城市化进程加快，城市局地气候特征发生改变，降水的变化尤为显著。
采用同时期不同站横向对比，不同时期同站纵向对比的方法对上海市城区及郊区代表雨量站1979－2007年降水时间序列进行研究，分析表明城区的年降雨量、汛期降雨量、主汛期降雨量、月降雨量、工作日降雨量等均存在较明显的增雨效应，且降雨在年内的分配有向主汛期集中的趋势，城区的梅雨及台风雨增雨明显，城市化对不同类型降雨的影响随降水量级的升高而逐渐显著。
城市化使城区的强对流及灾害性天气增多，防洪排涝压力增大，在进行城市规划时应充分予以考虑。
[关键词]城市化降水时间序列分析增雨系数上海市
InfluenceofurbanizationonregionalprecipitationofShanghaiCity
JianYin1ShanshanLiang2
（1ThehydrologicalmasterstationinShanghai,200232,China2ShanghaiMunicipalDrainageAdministration,200001,China）
[Abstract]Withtheacceleratedprocessofurbanization,somecharacteristicsofclimateinshanghaihaschanged,thePrecipitationchangeisparticularlysignificant.Bycomparingruralprecipitationwithurbanprecipitationatrepresentativestationindifferentperiods,basedontheanalysisofannualrainfalltimeseriesanalysis,wecanknowthatCity'sannualrainfall,therainfallseason,themainfloodseasonrainfall,therainfallonthatdayrainfall,andsothereismorepronouncedeffectofrainfall,Thedistributionofrainfallthisyearhasfocusedonthemainfloodseasontrend,therainyweatherandrainfalltoTaiwanobviously,distributionofannualrainfallandhefrequencyofallpatternsofrainfallprecipitationhasincreased.Urbanizationofthecitysothatthestrongconvectiveweatherandtheincreasedpressureoffloodcontroldrainage,townplanningshouldbefullytakenintoaccount.
[Keywords]urbanizationprecipitationtimeseriesanalysisprecipitation-enhancementcoefficientShanghaicity
1引言
城市化是指人口向城市地区集中，致使城市区域不断扩大的过程[1]。
随着城市化进程的加快，城市规模不断扩大，城市人口不断增加，城市土地利用格局迅速变化。
城市下垫面结构改变及人类经济活动加剧共同作用从而直接或间接影响着城市气候的动态变化，对城市局地气候特征产生明显作用，尤其是对降水的变化影响显著[2]。
上海是我国最大的城市和经济中心，地处长江三角洲东缘，位于我国南北海岸的中心，北界长江，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏、浙江两省。
全市面积6340.5km2。
上海位于太湖流域，区域天然河港密布，水域面积697km2，相当于全市总面积的11%。
全境除西南部有少数残丘外，全为坦荡低平的长江三角洲冲击平原的一部分，平均海拔高度4m左右。
上海属亚热带季风气候，四季分明，温和湿润，雨量充沛，其气候特征在长江和钱塘江之间平原地区具一定代表性。
上海降水的年际波动显著，其降水的多年变化特征对110°E以东、27－35°N范围内的大陆地区有相当广泛的代表性[3]。
研究城市化对上海市区域降水的影响，目的是进一步了解人类活动导致的环境条件改变所引发的降水变化，为城市规划、防洪排涝、环境保护等提供支持，并为研究太湖流域平原水网地区城市化对降水特征的影响提供参考。
2上海城市化发展
上海的城市化进程初始于19世纪中叶，1978年后，城市化进程显著加快，城市化特征表现明显。
1978年上海市国民生产总值为272.81亿元，2007增加至12188.85亿元，年平均增长率为14%，其中第一产业产值比重由1978的4.0%下降至2007的0.8%。
1978年上海人口为1098.28万人，2007年增加至1858.08万人，年均增加26.2万人，非农业人口比重由58.7%上升至86.8%，人口密度由1732人/km2增长至2930人/km2，其中中心城区人口密度约为郊县的1.9倍。
3降水时间序列分析
为探索城市化对上海市城郊降水特征的影响程度，选择江湾站及夏字圩站分别作为城区及郊区的代表雨量站。
江湾站位于东经121°29′、北纬31°20′，处于城市副中心，城市化发展较快，夏字圩站位于东经121°09′、北纬30°58′，处于农村地区，城市化进程缓慢。
选取的降水时间序列为1979－2007年，采用同时期不同站横向对比，不同时期同站纵向对比的分析方法。
城市区域降水变化不仅受城市化因素影响，同时也受地形及区域气候因素影响。
在进行城郊不同地区降水横向对比时须消除地形因素的影响，上海属于平原河网地区，全境地势平坦，地形起伏对降水的影响基本可以忽略。
在进行同一地区降水历史资料纵向比较时须考虑区域气候因素影响，通过绘制年降雨量及年汛期降雨量滑动平均曲线对江湾站及夏字圩站降雨时间序列进行稳定性分析。
如图1、2、3、4所示。
图1江湾站年降雨量过程线及滑动平均曲线（1979-2007）
AnnualPrecipitationHydrograpgyandSildingAverageCurvesofJiangwanStation
图2夏字圩站年降雨量过程线及滑动平均曲线（1979-2007）
AnnualPrecipitationHydrograpgyandSildingAverageCurvesofXiaziweiStation
图3江湾站年汛期（5-9月）降雨量过程线及滑动平均曲线（1979-2007）
AnnualFloodSeasonPrecipitationHydrograpgyandSildingAverageCurvesofJiangwanStation
图4夏字圩站年汛期（5-9月）降雨量过程线及滑动平均曲线（1979-2007）
AnnualFloodSeasonPrecipitationHydrograpgyandSildingAverageCurvesofXiaziweiStation
江湾站和夏字圩站3年及5年降雨量滑动平均曲线表明两站年降雨及汛期降雨的时间序列比较稳定，因此在进行不同时期降雨对比时可基本忽略区域气候变化造成的影响。
以1979－1982年江湾站和夏字圩站年平均降雨量
及年汛期平均降雨量
为标准，计算1983－2007年两站各时期年平均降雨量相对偏差
及年汛期平均降雨量相对偏差
，见表1、2。
表1江湾站年平均降雨量及年汛期（5-9月）平均降雨量累计相对偏差统计表
TheAccumulativeRelativeDeviationsofAverageAnnualandAverageFloodSeasonPrecipitationofJiangwanStation
年份
年平均
年汛期平均
降雨量（mm）
相对偏差（%）
累计偏差（%）
降雨量（mm）
相对偏差（%）
累计偏差（%）
1979-1982
1084.5
0
0
646.3
0
0
1983-1986
1241.0
14.43
14.43
806.7
24.82
24.82
1987-1990
1013.9
-6.51
7.92
618.4
-4.32
20.50
1991-1994
1146.0
5.67
13.59
731.3
13.15
33.65
1995-1998
1199.1
10.57
24.16
760.1
17.61
51.26
1999-2003
1369.4
26.27
50.42
865.0
33.84
85.10
2004-2007
1184.3
9.20
59.62
725.3
12.21
97.31
表2夏字圩站年平均降雨量及年汛期（5-9月）平均降雨量累计相对偏差统计表
TheAccumulativeRelativeDeviationsofAverageAnnualandAverageFloodSeasonPrecipitationofXiaziweiStation
年份
年平均
年汛期平均
降雨量（mm）
相对偏差（%）
累计偏差（%）
降雨量（mm）
相对偏差（%）
累计偏差（%）
1979-1982
945.3
0
0
549.5
0
0
1983-1986
1127.9
19.32
19.32
724.1
31.76
31.76
1987-1990
1162.6
22.99
42.31
728.0
32.48
64.24
1991-1994
1186.3
25.49
67.80
706.5
28.56
92.80
1995-1998
1098.5
16.21
84.02
627.2
14.13
106.93
1999-2003
1100.8
16.46
100.47
647.3
17.78
124.72
2004-2007
896.4
-5.17
95.30
508.0
-7.56
117.16
随着城市化发展，年降雨及年汛期降雨均有增大的趋势，根据对城市化进程的分析，将1979－2007年降水时间序列划分为1979－1990年、1991－1998年、1999－2007年3个阶段。
4城市化对降雨量的影响
绘制江湾站和夏字圩站1979－2007年年降雨量、年汛期（5－9月）降雨量、年主汛期（7－8月）降雨量双累计曲线分析城市化进程对降雨量的影响。
如图5、6、7所示。
图5江湾站及夏字圩站年降雨量双累计曲线（1979-2007）
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