梅 超,刘家宏,2,王 浩,2,王 佳,罗佳杭 ,汪芝辰

(1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038； 2.水利部水资源与水生态工程技术研究中心,北京 100044)

全球约60%的人口居住在城市,预计到2050年,该比率将达70%以上[1]。1978年以来的40余年,我国城市化率从约18%增加到约60%,未来一段时期将随着新型城镇化而快速上升[2]。城市化率提升通常意味着不透水面的增加,遥感监测发现,2010年全球城市不透水面面积约为45.26万km2,占全球城市用地的60.01%[3]；模拟预测表明,未来一段时期,全球城市用地面积仍将大幅增长,大部分城市用地扩张发生在农田(50%～63%)和森林(30%～44%)上,地球表面将持续“硬化”[4]。从地表形态的角度而言,城市化就是下垫面从“天然态”向“人工态”转变的过程,在此过程中,不透水面急剧增加且空间分布变得“犬牙交错”,房屋和道路等建筑重塑了地表形态格局并形成大量微地形[5-6]。众多研究表明,在快速城镇化背景下,城市下垫面空间特征变得日益复杂,并对城市地表产汇流过程产生了重要影响[7-8]。

快速城市化带来的城市水文效应给城市水循环带来了深刻影响,特别是在城市洪涝、微气候与人居环境等方面的影响,已引起广泛关注[9-10]。国内外相关研究主要集中在不透水率变化对径流的影响[11]、洪涝特性对快速城市化的响应[12]、透水面与不透水面空间分布关系对径流过程的影响[13]等方面。随着城市化水文响应机理研究的深入,研究主题从关注下垫面的“量”向关注“质”转变、从聚焦不透水率增长到深入不透水面的结构性特征转变[14-15]。……