學習坊：都市水文

『都市水文學也含有關氣象的部分。』

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都市水文

大多數人都居住於水體的四周，例如河泊、湖泊或小溪等，除了被優美環境所吸引外，更是水的供應來源，也因此成了村、鎮及城市等聚落。

河流提供了早期的運輸工具，河谷則較易於建造公路和鐵路。不幸的是，這些流動的水在許多方面也被當作能提供廉價的垃圾處理地方。人工湖和為美化及供水而建造的水庫均為許多都市景觀的一部分。

降水量的增加，是都市水文循環的顯著改變。除此之外，都市地面的急遽變化，也導致了降水和洪流快速流失。城市的水處理已成為現代社會的一個重要問題。都市土地的不當使用，將導致大量的經濟損失。如排水系統等重要工程的設計與提出，均表現出人們對健康的關切。因此，都市水文（Urban Hydrology）學已經成為一門成長快速的科學領域。

現在，我們所關心的是該學門中有關氣象的部分。

都市洪水成為重要天氣災害之一。生命的喪失和財產的損失相當嚴重。雖然洪水氾濫會遍及整個區域，但在都市區域內這些問題則更加嚴重，此與引起熱島效應的主因完全一樣。從原來可滲透的土壤和植物轉變到不可滲透的道路、停車場和屋頂，這些急遽的地面改變縮短了雨水到達溝渠的時間。許多都市經過很詳細規劃的暴雨應變系統設計，將水很快地疏導到住宅和商業區以外之地，更進一步減少雨水在時間的延遲。此種為求得快速乾化交通孔道所得到的利益，有時會導致在洪水工程方面更多的更大量投資。

自然的地表可使雨水滲透土壤，一些雨水就可因此先貯存起來，然後逐漸滲入地下水層，甚至可減低在大雨中表面逕流的速度。在植物生長地區，許多雨水可以短暫為樹葉、莖和樹幹所截留，有些則被植物所蒸發。森林更是一個有效的貯水媒介。因此在暴風雨裏的逕流，由可滲透與不可滲透地表的比率所決定，此比率值並不容易得到。它必須完全依靠實際的航空攝影或衛星照片來決定。

其實，還有另一種較簡單的方法來推論出不透水的數值，就是藉由人口密度及土地的利用等參考值所組成的數式而來。該數式還有一些與土地利用有關之常數，該些常數是由計算每一塊土地利用對不滲水層分配率之複迴歸關係中求得。這種分類通常包括森林、綠地、農地、住宅區、商業建築、停車場、街道及公路等所佔的百分比。

不透水區的百分比與社區的所在地排水區中溪水或河水的排放量有關。此水流的排放量通常顯示在洪水之水文圖上，此圖表示單位時間通過雨量器的水量。在強烈降雨的假設下，從流經自然地表到不滲水層比率甚高區域之流域水文變化圖中，它顯示出郊區的自然地點，我們可從中發現郊區自然地表溪流的排水量緩慢上升，逕流緩慢且部分的雨水貯存在土壤和地下水中，其他部分則以蒸發消耗掉。相反的，在不透水的地區，排放率則是陡升到一個非常高的頂點，然後又很快速的下落。此突然的起伏導致都市低漥地區災害的擴大。

都市化雖然加重了氾濫情況，但此問題可藉著適當的經驗，以移植過程增加植物之面積和增加透水層表面的方式來加以避免。這樣，雨水可滲透土壤表層，然後逐漸滲入地下水層，因而減低在大雨中表面逕流的速度，令排水量上升，減低氾濫的機會。

文：雷雨叔叔
（並由香港氣象樂園修訂。）
14/5/2000星期日