城市化对恒河流域水文的影响（印度）地理与环境学院自然地理专业2015020813 刘海丽城市化对恒河流域水文的影响（印度）接收：2010.2.9/接受:2010.10.4摘要摘要 在恒河流域的部分地区，城市化进程以前所未有的速度增长，大规模从农村到城市的移民以及人口增长连续加速的现象城市群给地下水补给造成了根本性的变化，同时更改了现存的机制绝大多数的城市坐落在那些依赖于河流水或地下水作为他们水源补给的非承压或半承压水层上并且将大部分污水和固体残渣排放到河流和土壤中因此，废弃物生产量不可避免的上升地表排水系统经常伴随着城市垃圾破坏了小型天然河道并且填充了低洼地带恒河流域的总体水资源量分别包含大约 525.02 km 3 地表水资源量和170.00km 3地下水资源量，大约能够能够支撑印度 42%的人口在恒河流域的许多地区，水位平均每年大约下降 0.2 米，同时地下水质也有恶化的趋势用水需求成倍增加，诸多地区高度依赖地下水以满足对水不断增长的需求但不幸的是地下水质和水量的恶化加剧了这一情形研究表明气候变化有可能将温度提升 2—6℃，降水量减少 16%，这会使地下水补给减少 50%在人口高度密集的恒河流域，城市排水系统在城镇基础设施投资中占据了很大的比例。
这就需要为水管理可持续发展制定综合方案以及有关水资源保护和由城镇化引起的水污染的水资源教育关键词关键词：城市化；人口增长；恒河流域；土壤盐渍化；水质；气候变化；城市基础设施1.引言引言由于不断增长的人口依赖现有的固定的自然资源，因此城市化与环境恶化之间存在着 许多直接和间接的联系用水系统、环境卫生以及排水系统是城市化进程的重要因素同 时会对水资源造成严重的力影响和增加城市水文的压力城市的不透水城不仅导致入渗率 下降而且增加了直接径流量，这会频繁产生像恒河流域部分地区经常发生的洪水恒河流域曾被认为是这样一个实体，即在古代和现代社会，它决定着有关水的人类活 动的范围恒河流域被认为是恒河、布拉马普特拉河和梅克纳河流域(大约 109 万 km2位 于中国、尼泊尔、印度和孟加拉)的组成部分恒河流域在印度境内的流域面积大约为 862 769 km2，约占印度整个国土面积的 26.2％(中央水务委员会(CWC)，2009 年)恒河流域北 连喜马拉雅山脉，西接印度河流域和阿拉瓦利(Aravalli)山脉，南连温迪亚(Vindhyas)平原和 乔塔那格浦尔(Chhotanagpur)平原，东接布拉马普特拉山脉。
恒河流域是由有着茂密森林 的喜马拉雅山的丘陵地形，人烟稀少的 Shiwalik 山和肥沃的恒河平原组成中央恒河平原 位于喜马拉雅山脉的南部，由山脉，丘陵以及由山谷和河流平原相交叉的高原组成恒河 平原的绝大部分地区被森林所覆盖，流域的土壤类型主要有沙土、壤土、黏土以及他们的 组合，如沙壤土、粉质粘土等恒河流域包含北方邦、中央邦、比哈尔、拉贾斯坦、西孟加拉邦、哈里亚纳邦、喜马 偕尔邦和德里流域人口超过五亿，使他成为世界上人口最多的流域表 1 显示了恒河流 域的集水区以及各国的人口数该流域的年地表水潜能为 525.0km3，除此之外有 250.0km3的可利用水流域的可耕地面积大约为 58M.Ha，占据全国耕地总面积的 29.5%图 1 显示了恒河流域的位置和排水系统表 1 基于 1981—1991 年遥感卫星数据目视解译的恒河流域汇水面积和人口数量并且 由印度森林普查（环境森林部 1995；印度 2001 年人口普查）对流域的集水面积进行统计在恒河流域，人口增长压力不断增加，在现有技术发展水平情况下，可利用水资源 为当前人口提供足够的用水的能力受到严重影响结果是贫困加剧，社会经济环境进一步 恶化。
这项研究表明鉴于不断增长的人口压力和水资源之间的关系，必须要采取行动同 时也指出了人口问题和水资源问题，并根据人口压力和用水之间的联系分析了现状因为 它们对有效干预的启示，所以理解联系的本质和强度是很重要的2 城市水文循环的干扰及其影响城市水文循环的干扰及其影响城市化不仅仅通过扰乱蒸发、传输和降水过程给水循环造成障碍，也是破坏自然资源 的重要因素大多数城市化的常见问题是城市化导致了大部分的地表水的不渗透性，供水 主要依靠城市外部水源（Lindh，1983 年）城市化也造成了地下水补给频率和水量上发 生很大的变化（Foster,1999 年）由于气候（温度、湿度和风速）的变化、蒸发（蒸腾）、入渗特征、土地利用和土地 覆被、地下水特征、区域的物理和地质特征以及水质变化，恒河流域的水文循环随着时间 从水量和水质方面发生着变化过度城市化、工业化以及人口增长极大地改变了流域的地 貌，同时在水文循环上也造成了巨大的变化，例如自然植被排水模式的大规模破坏、存储 地表水的天然洼地的减少、土壤吸收降水能力降低以及大规模的不透水层（马路、混凝土 人行道、屋顶和车道）等除了人类活动改变了流域内的土地覆被外，人类对天然水量的 调节也能够在很大程度上改变流域的水文循环。
当前的恒河流域是这类变化的一个醒目的例子山区大规模的森林砍伐，土地利用及 土地覆被模式的变化改变了恒河流域洪水和干旱的规模和频率尤其是印度北部由于人口 的急剧增长，森林砍伐引起越来越多的洪水灾害，这主要因为森林砍伐使得土壤侵蚀不断 加剧，导致水土流失在恒河流域，洪水问题东部比西部严重，北部比南部严重受洪水 影响最为严重的地区有比哈尔邦、北方邦和孟加拉邦这些地区的径流量以及河流的峰值 流量都较高流域内的水文循环改变越来越大，受人类的限制也越来越多由于流域内大规模建设 大坝、大堤、防洪堤等，地表径流量（直接径流量）下降，蓄水量增加，这使得蒸发量增 加并且抬升一些地区的地下水位恒河流域的灌溉用水影响也十分显著利用人工河道进行地表水或地下水引水大幅度增加， 从而通过增加径流量和加大蒸发来改变自然水文过程恒河流域土地利用的变化也对该区 域的水文循环产生了重要的影响由于土地利用变化的结果是一个逐渐显现的，但是能够 意识到带来的气候的变化在流域的城市内，大多数对水文循环的干扰和影响都可以观察到被混凝土防渗面所取代的天然土地覆被造成入渗率和蒸散发的大量减少，这就增加了 城市的降水径流量，进而会导致洪涝灾害。
2.1 对水质的影响对水质的影响除了水文和地貌的变化，城市化直接或间接地影响接收水体的水质城市化对水质影 响的部分指标主要包含有水温的升高、污染物的增加以及地下水下渗速率的巨大变化恒河流域的人口为 3．6 亿左右，约占印度人口的 40％地表和地下水源都用于生活 用水，灌溉用水和工业用水由于城市和工业区污染日益加重，地表和地下水质都急剧下 降相比于地下水质而言，地表水污染情况更为严重，特别是恒河与亚穆纳河．河流以及 支流沿岸大中城市未经处理的生活污水和工业废水被直接排入河道恒河流域有很多大城 市和大量的村镇，其产生以及排出的污水和废水数量惊人，而这些污水和废水的绝大部分 最终经天然排水系统流入到了河流恒河和亚穆纳河的大多数支流城市生活污水和工业废 水的传输通道表 2 流域各邦地下水氟化物浓度除了地表水外，恒河流域内许多市区的地下水质也在恶化在恒河流域的不同区域的 水质进行不同的研究，研究表明氟化物、硝酸盐、盐等的浓度在增大氟含量过高是恒河 平原地下水的主要问题，几乎所有水体中都含有氟元素，但浓度差异较大，从微量到高浓 度都存在(伽希瑞(Gaciri)和戴维斯(Davies)，1993 年)。
自然水体中的氟离子浓度取决于诸多 因素例如 PH 值、温度、含氟矿物的溶解度、含水层物质负离子交换能力（氢氧根离子交 换氟离子）以及以特定形式水与地质构造的接触时间(Rajuetal，2009 年)当氟离子浓度超 过 1.5mg/l 时有可能引起氟骨症，在印度，大约有 6200 万人口，其中包含 600 万的儿童， 由于使用含氟污染水，承受着氟骨症恒河流域的北方邦、比哈尔、中央邦和西孟加拉家邦是受影响最大的地区，表 2 和表 3 列出了不同研究人员的研究成果，结果表明恒河流域各邦氟中毒地方病居民区的数量 由于过度城市化所导致的生活和工业污染物的浸出（萨根卡尔（Sargaonka）等，2008 年） ，可以用各类水质参数指示污染，包含有 Cl、电导率、TDS、硬度、Na、Mg 以及 SO 4恒 河流域的中上游地区的地下水也受到了砷污染（沙哈（Saha），2009 年）表 3 河流域各邦氟中毒地方病居民区的数量（迪奈什．2001 年）研究表明，氟化物主要来源于风化作用，同时土壤尘埃大气沉降、工业排放也是相当 重要的原因达斯(Das)等(1981 年)在其报告中说，印度中部博帕尔(Bhopal)市季风降水的 氟含量曾经达到 0.1mg/L。
北方邦(萨特圣吉（Satsangi）等，1998 年)和中央邦(辛格 （Singh）等，2001 年)曾经发生氟含量高达 0.3 mg/L 的降水，相当高的氟含量研究人员 认为他们所研究案例雨水中的一部分溶解物质，包括氟离子，可能来源于当地的土壤尘埃2.2 对城市基础设施的影响对城市基础设施的影响根据联合国报告，2005 年城市化水平据估计已超过 50%，到 2025 年世界上超过五分 之三的人口居住在城市里（联合国，1993 年）人口增长、失业率以及在城市中更多的就 业机会是城市化发展如此迅速的一个主要因素表 4 显示了恒河流域某些邦的城市化增长 速度在恒河流域，大多数的城市比乡村更加发达，工业化水平更高，这就吸引人们从乡村走向城市，城市化水平提高城镇的基础设施比如交通措施、住房、供水、卫生以及排 水措施的压力在不断的增加，此外也要生产更多的产品满足更多的人的需要，这反而导致 了大量的废弃物和污染物的释放流域中许多基础设施本来就不足的城市现正面临着人口 拥挤和那些农村移民的非法定居问题，城市化也会降低植被覆盖度，但植被覆盖会降低流 域内水土流失的速度，从而有利于水资源管理(Butt et al.2010 年)。
城市化对恒河流域的水资源产生了严重的影响，大规模的建设导致了地表不透水化， 不透水层会减少强降水量的下渗并且增加了地表径流量为了满足用水的需求，地下水大 量超采且无任何补给措施，因此造成流域内许多地区的水位大约以 0.2 米每年的速度下降 很多城市是无下水道的，因此城市废水和污水的很大一部分直接排到了地表河道中由于 下渗量以及地表储水能力的下降,导致城市频繁积水(特别是雨季)以及引发水生疾病的发生， 同时也使地表水和地下水水源受到污染在小城镇中，大多数地区主没有干线污水管道以 及没有下水管道卫生系统例如化粪池，污水池和厕所，来源于其的的渗流，或许代表着最 为广泛而严重的扩散污染源同时对于地下水而言，需要立即关注的是由致病菌与病毒直 接进入潜在含水层以及临近地下水水源带来的风险(刘易斯(Lewis)在恒河流域，快速城市 化对地下水补给产生了深远的影响，同时明显的影响了水质表 4 恒河流域各邦的城市化增长率（1991 年印度人口普查，2001 年）3、恒河流域土壤盐渍化、恒河流域土壤盐渍化土壤盐渍化对环境危害非常严重土壤盐渍化是指土壤和水的各种电解矿物溶质的浓 度且这些浓度对许多农作物是有害的的现象(希勒尔(Hillel)，2000 年)。
土壤盐渍化是一个 动态的过程，需进行定期监测才能获得其范围、空间分布、性质以及量级等相关数据(加 塞米(Ghassemi)等，1995 年)根据波斯特尔(Postel，1999 年)提供的资料，全球 1／5 的灌 溉地受到盐渍化侵袭，中国、印度、巴基斯坦、中亚以及美国的大量土地因盐渍化而减产 据估计由于温室气体的增加引起的气候变化将会导致气温增高 2 到 6℃，降水量有可能减 少 16%，这些将会使得地下水补给减少 50%（密亚德（Mizyed），2009 年）如果这类情 况发生则土地盐渍化的速率将会提升 20%到 25%，农业将会减产 10。