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尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理 中文摘要 城市化是指乡村人口向城市人口转化、生产方式与生活方式由乡村型向城市 型转化的一个社会历史进程。我国正处于城市化快速发展时期，城市水环境问题 引起了越来越广泛的关注。联合国最新报告说，2 0 0 8 年底全球人口中将有一半生 活在城市，到2 0 5 0 年，中国城市人口有望超过总人口的7 0 。本文针对水环境热点 问题，开展城市化进程中的水环境风险评价与管理的研究，对社会经济发展有积 极的理论意义与实用价值。 城市是人口、工业和交通非常集中的地方，排放到水环境中的污染物种类多、 来源广。本文在比较城市化进程中经济社会发展与环境变化的基础上，分析了城 市化的必然性和城市水环境污染的危害性以及风险研究的重要性，根据目前研究 的现状及存在问题，提出了城市化进程中水环境风险问题。 本文分析了城市化与人口变化、土地利用方式变化、产业结构变化的关系， 分析了城市化对径流、水资源、水质的影响；提出了通过城市产流计算、汇流计 算、地表径流污染过程计算、受纳水体水质模拟计算来确定水环境风险的方法： 构造了水环境风险指标，通过层次分析法确定了评价指标权重；分析了城市水环 境管理面临的问题，提出了一些对策。 本文将提出的方法应用于某工业园区的水环境评估，定量地进行了风险预测。 研究结果证实，随着城市化进程的深入，水环境风险也大大增加，采取及时相应 的措施会大大减小风险。 关键词：城市化水环境水质污染风险评价管理 旦 扬州人学硕+ 学位论文 a b s t r a c t u r b a n i z a t i o ni sas o c i a la n dm s t o r i c a lp r o c e s st l l a tt l l e p o p u l a t i o n ，m o d e s o f p r o d u c t i o na n dw a yo f l i f e 仃a n s f o m lf r o mr 眦mi n t ou r b a n - t y p e c 1 1 i r l ai sa tap e r i o do f r 印i du r b a n i z a t i o n ，w a t e re n v i r o i l r i l e n t a lp r o b l e m so f u r b a nc a u s e d 谢d e s p r e a dc o n c e m t h el a t e s tu n i t e dn a t i o n sr e p o ns a i dt l l a th a l fo ft h ew o r l d sp o p u l a t i o nk i dl i v e di n c i t i e sb yt l l ee n do f2 0 0 8 ，c 1 1 i n a - su r b 觚p o p u l a t i o nh 嬲b ee x p e c t e dt om o r et 1 1 a i l7 0 p e r c e n to ft l l et o t a lp o p u l a t i o nb y2 0 5 0 1 km e s i s 咖d i e sw a t e re n v i r o i l i n e n t a lr i s k 嬲s e s s m e n ta i l dm a n a g e m e n ti nt h ep r o c e s so fu r b 越z a t i o n t h eu r b a ni st l l ep l a c et 1 1 a tp o p u l a t i o n ，i n d u s t 巧锄d 仃a f f i ca r ev e r yc o n c e i l 仃a t e d t h e p o l l u t a m sd i s c h a 唱e di n t ot h ew a t e re n v i r o n m e n ta r em 锄yl 【i n d s t h et l l e s i sc o m p a r e s t h ee c o n o 耐ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n tt 0c h a n g i n ge n v i r o n m e n ti i lt 1 1 ep r o c e s so f u r b a m z a t i o n ，a n a l y z e sm ei n e v i t a b i l i t yo fu r b a j l i z a t i o n ，m eh 锄血l n e s so ft l l e u r b a i l w a t e re n v i r o m n e n t a lp o l l u t i o na i l dt h ei m p o r t a n c eo fr i s kr e s e a r c h ，r a i s e saq u e s t i o nt l l a t t h ew 锄e re n v i r o m e n t a lr i s ki nt l l em a n p r o c e s s t h et l l e s i s 锄a l y z e sas e r i e so fc h a n g et h a tt 1 1 eu r b a n i z a t i o nb r o u g h ta b o u ta n d i m p a c t so fw a t e re n v i r o m e n ta r e ru r b a n j z a t i o n ， s t u d i e sw a t e re n v i r o n m e n t a lr i s k a s s e s s m e n ta r e ru r b a 【1 i z a t i o n t h em e t h o dp r e s e m e di nt h et 1 1 e s i sh a sb e e n 印p l i e dt 0w a t e re n v i r o m n e n t a lr i s k a l s s e s s m e n to fo n ei n d u s t r i a lp a r k t h er e s u l t sc o i 肌t l l a tw i t l lt l l ed e e p e n i n go ft h e p 1 o c e s so fu r b a j l i z a t i o n ，w a t e re n v i r o 姗e n t a lr i s ka l s oi n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ，址i n g t i m e l ya l l d 印p r o p r i a t em e a s u r e s 晰u 伊e a t l yr e d u c et l l er i s k f i n a l l y ，p r o p o s em e a l s u r e s f o rt h eu r b a i l 、a t e re n v i r o 姗e n t a lm a j l a g e m e n t k e yw o r d s ：u r b 越z a t i o n ； w a t e re n v i r o 脚e n t ； w a t e rp o l l u t i o n ；r i s k a s s e s s m e n t ； m a i l a g e m e n t 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的 研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发 表的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名。严熊物 签字日期铀7 年6 月西日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅。本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名： 尹赈枷 导师签名： 签字日期矽夕年占月佣签字日期叼年么月以日 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理 三 1 绪论 1 1 研究的背景 城市是相对于乡村而言的一种相对永久性的大型聚落，是非农业人口集中， 以从事工商业等非农业生产活动为主的居民点。城市化是随着社会生产力的发展、 经济、科技水平的提高，城市产业升级、农业人口向第二、三产业集中，从而使 城市人口比重加大、城市数量增加、规模扩大、各项效益提高的城市文明不断向 农村扩散的社会发展过程【l 】。城市化是综合、复杂的社会现象，它是一个动态的过 程而非静态的结果。一般而言，城市化水平的测度有几种方法：城市人口比重法、 非农业人口比重法、城市用地比重法、综合指标法。 从世界范围来看，城市化作为一种具有社会经济意义的过程历史并不长，按 照学术界的一般观点，城市化是由工业革命催生的。世界范围内的城市化进程开 始于1 8 世纪后期，直至1 8 5 0 年，世界城市化水平才不过6 左右。1 9 世纪以来， 首先是发达国家的城市化，随后是2 0 世纪后半期发展中国家的城市化加速发展， 到2 1 世纪初期，世界城市人口已经超过5 0 。历史地看，世界城市化的发展经历 了三个大的阶段1 2 j 。 ( 1 ) 城市化初步兴起阶段( 1 7 6 0 1 8 5 0 年) 1 8 世纪的英国工业革命，标志着世界城市化进程拉开了序幕。1 7 6 0 年，英国 城市化水平达到了1 0 ，随着工业革命的进展，1 8 5 0 年，英国城市化率超过5 0 。 与此同时，发达国家整体城市化水平也达到了1 1 4 ，而世界城市化水平仅为6 3 。 ( 2 ) 欧美发达国家率先基本实现城市化的阶段( 1 8 5 0 一1 9 5 0 年) 随后的1 0 0 年里，世界城市化水平有了显著提高，城市人口比重上升到2 9 3 。 1 9 5 0 年，城市化水平在6 0 一7 5 之间的有1 7 个国家和地区，还有1 4 个国家和地 区的城市化率在5 0 一6 0 之间。 ( 3 ) 发达国家高度城市化和发展中国家加速城市化阶段 2 0 世纪5 0 年代后，发达国家城市化水平在高位上得到进一步提升。发展中国 2 一 扬州人学硕士学位论文 家通过大力推动工业化促进了城市化水平的提高。发展中国家城市人口，1 9 5 0 年 为2 9 5 7 2 万人，1 9 7 0 年达到6 7 5 8 5 万人，1 9 9 5 年已经高达1 7 1 0 4 9 万人，是发达 国家城市人口的1 9 6 倍。 我国的城市化起步较晚，而新中国成立以来的城市化道路又是一波三折。从 2 0 世纪8 0 年代起，我国实行改革开放，经济发展迅速，带动了城市化空前发展。 1 9 7 8 2 0 0 6 年，我国城市数量由1 9 3 个增加到6 6 1 个。城市化水平从1 9 7 8 年的2 0 提高到2 0 0 6 年的4 3 9 。目前，我国城市化已开始进入第二阶段，即进入高速发 展时期，随着社会经济的发展，我国城市化将会有更快的发展【l 】。 城市产生于分工和交易的发展，城市化依托经济发展而兴盛。城市发展水平 取决于经济发展水平。从城市化的基本内涵来看，推进城市化发展，是符合可持 续发展的要求的，但是，我们也不能忽视城市化发展过程之中出现的问题。由于 城市的发展和人口的增长，城市的工农业用水、生活用水剧增，大量使用水资源 某种程度上增加了城市污水排放总量，从而加重了水环境污染。 我国城市发展过程对水资源的需求量总体上呈增长态势。从2 0 世纪5 0 年代 中期到9 0 年代末期，我国城市年总供水量从9 6 亿m 3 增加到4 7 0 5 亿m 3 ，其中工 业用水2 8 9 4 亿m 3 ，占6 1 5 ，城市生活用水1 8 1 m 3 ，占3 8 5 嘣4 1 。北方主要是资 源型缺水，即城市发展的需水量超过当地水资源承受能力；南方缺水主要是水质 型缺水，即因工程设施不足或水质受污染造成。与此同时，我国城市污水日处理 能力也逐年有所增长，但污水处理总量也相应有所增长，甚至超过了污水处理能 力的增长率。城市污水日处理能力的增加幅度低于城市日供水能力增长的幅度， 和一些发达国家相比，我国城市污水处理率相对较低【3 j 。 据中国环境状况公报2 0 0 7 年资料，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河 和辽河等七大水系，1 9 7 条河流4 0 7 个断面中，i i i i 类、v 类和劣v 类水质 的断面比例分别为4 9 9 、2 6 5 和2 3 6 。从污染区域分布看，污染较重的城市 河段主要分布在淮河流域、黄河的部分支流、辽河流域和京杭运河以及南方的一 些经济发达城市【4 】。 ，+ 腊梅城市化进稗中的水珂、境风险评价o ，管理 表i 一1城市化样度不同的单住面积污染负荷著异( 2 0 0 5 年 地ml 业废水城镇生活污水废水排放总量十地面积 单位面积污染负荷 城市化率 ( 万吨)( 万吨) ( 万吨) ( k m ) ( 万吨k m 2 ) 嚣州市 7 7 6 8 i9 33 8 8 7 41 1 6 5 5 598 4 8 8】375 2 仪祉市 2 1 6 66 89 1 983 0 8 64 8 9 1 034 3 2 随着城市化进程的加快和边缘城市、郊区城市中心等城市群的出现，城市占 用的士地而积迅速增大并向郊区扩张。大量的基础设施和开发区建设，极大程度 地改变了土地利用方式，减少了农田、绿地和水域向积，挤占了水域空问。城市 化前流域保持着自然的流域特征，天然下挚面下渗能力比较太。城市化后大面积 的天然植被和土壤被街道、工厂、住宅等建筑物代替，使下挚面不透水而积增加， 下挚皿的滞水性、渗透性等发生了变化。- 般地，天然地表沣地蓄水，砂地可达 5 m m ，粘土可达3 m m ，草坪可达4 _ l o m m ，而光滑的水泥地面在产生径流前h 能保 持1 m m 的水。天然的径流过程变为具有城市特色的径流过程，表现为：降水后的 地面汇流时问缩短，地面径流峰值增大、提前，城市的m 水调蓄能力大大降低， 增加了排入河道的洪峰流量”j 。 杭州| 一个现代化的城市，原先城区外围的西、北、东部拥有大j 低沣湿地， 它足调节城市水文、气候的重要尘态“绿肺”。可是在城市化迅猛发展的近卜多 年【u 。大量河道、池塘、水f f 被填埋，大量连片水塘都变成市街区，新建大片住 宅。大量滞水空问的消失使入河径流量大大增加，也使河道洪峰汇流时间缩短， 加剧了水涝灾害的频繁发生。由丁杭州城市化地区的迅速扩大，地表径流系数明 ll墓丽 雠1薹丽饲 一l 重一舭m-墓耍望耵煽 ； 鋈缸系 皑 衙沫r，懑要藿鋈嚣随蚀 。-一111一|i耵 冽 加 o 4 一 扬州火学硕+ 学位论文 显变大：1 9 9 1 1 9 9 3 年雨期径流系数三年平均值为0 6 2 ，最大次降水的径流系数达 0 8 2 ，1 9 6 0 1 9 6 5 年间最大次降水径流系数0 4 1 ，地表径流系数扩大了一倍。加上 杭州市城建面积扩大一倍，等于说在同等降水强度下，地表径流量已经增大到6 0 年代的4 倍1 6 j 。 城市和区域的不同，汇水面、季节、降雨特征等的不同都会导致地面径流水 质的很大差别。大气中的一些污染成分随降雨作用成为城市地面径流污染物的重 要来源。城市建筑屋面材料的影响和在非降雨期屋面上积累的大气沉降物，城市 地面径流中的污染物浓度都会有显著的升高。降雨过程中，雨水的冲刷作用将城 市建筑屋面、地面污染物随雨水进入排放口，后带入河道或湖泊，从而污染到河 流、湖泊等接纳雨洪的水体。对许多旧城区的合流制排水系统，在暴雨期间由于 地面径流水量大大超过了城市排水和处理能力，水流对管道冲刷和未经处理的污 水溢出也进入受纳水体，合流制管道的溢流污染一般也得不到有效控制。 城市地面径流污染过程的一般规律是污染物主要集中在初期径流中，浓度受 降雨间隔时间、雨量与雨强、路面状况等因素影响。国内外已有研究结果表明， 约3 0 的地表水体的污染物超标是由城市地面夹带径流污染所造成的，暴雨期最 大悬浮物浓度可达非暴雨期的l o o 倍以上。城市地面径流污染物浓度及排放速率 随降水强度的增减而呈明显的起伏变化【7 。9 1 。 城市化进程中，水体污染不仅加剧城市水资源短缺，还影响城市生态环境， 生态环境的破坏将导致洪涝灾害频发，危害人们的生命财产安全。在今后相当长 的时期内，水污染仍将是我国城市水环境面临的突出问题。不影响城市发展的前 提下，如何保护水资源和水环境，加强对水污染的防治，已经成为我国当今城市 规划面临的一项紧迫而长期的艰巨任务。 1 2 研究的意义 城市是以人为核心，以空间与环境资源利用为手段，以聚集经济效益为特点 的社会、经济以及物质性设施的空间地域聚集体。城市化的实质是人类进入工业 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理 三 社会时代，社会经济发展速度加快，农业活动的比重逐渐下降，同时非农业活动 的比重逐步上升这一发展过程。扩大城市发展空间对于缓解城市就业压力，促进 社会长治久安有着长远而重要的意义。然而，城市化的不断发展所带来的不透水 下挚面面积的日益扩大及生产、生活污水排放量的日益增多等诸多现象，不但扰 乱了城市区域正常的水循环，而且还导致了水质污染等一系列的水环境问题。城 市化进程中的这些水环境问题，突出了风险评价研究的必要性，开展水环境风险 评价对更好地加强城市生态环境修复重建具有重要意义。 1 2 1 城市化的必然性 所谓城市化，又称城镇化，是指变农村人口为城镇人口的过程，或是指变农 业人口为非农业人口的过程，这是城市化的表面现象。实际上，城市化是一种世 界性的社会经济现象，是乡村分散的人口、劳动力和非农业经济活动不断进行空 间上的聚集而逐渐转化为城市的经济要素，城市相应地成长为经济发展的主要动 力的过程【1 0 】。 工业化的力量和工业企业的集中使城市化成为历史的必然【l l 】。大工业是一种 高度协作性的共同劳动，是高度社会化的大生产，它要求生产的高度集中。恩格 斯曾以伦敦为例指出，能够使同样数量的人口在一个地方产生1 0 0 倍以上的利润 和力量的，就是大城市及其大城市中工业企业的大规模集中。大工业的发展直接 促成了城市化的快速发展，促成了农村人口向城市的集中和聚集，城市化就这样 在工业化的物质力量推动下成为一种历史的必然趋势，成为一个有规律的发展过 程。 大工业的推拉作用使以集中生产的城市化取代农村落后的生产方式成为可 能。在历史上，农村落后的社会生产力一直与小土地所有制密切相连，而与近代 社会以来出现的生产的社会化本性背道而驰。随着社会生产力的发展，这种小土 地所有制必然被社会化大生产所抛弃，工业化生产和生产的社会化要求被先进的 所有制比如具有公有制性质的所有制所代替。城市因人口、资源等方面的集中优 势进而产生了它在经济、政治、文化、社会等方面的优势，城乡之间的差别随之 6 一 扬州人学硕十学位论文 拉开，尤其是城市与农村在经济上的差别。就这样，城市与农村的利益势差必然 地引起农业资源向城市的流动，如人口、资本向城市的集聚和集中，加速了农村 城市化的进程。 作为现代化的重要指标，城市化是社会文明进步的重要标志。 1 2 2 水环境污染的危害性 城市化是全球发展的一个必然趋势，中国正处于城市化迅猛发展的时期。回 顾过去，人们在城市化进程中已经给城市水环境带来了许多的负面影响，展望未 来，加速城市化发展速度，又将使人们面临新的城市水环境问题【1 2 。1 4 】。 城市水环境污染分为点源污染和非点源污染。点源污染主要指工业废水和城 镇生活污水。工业废水为水域的重要污染源，具有量大、面广、成分复杂、毒性 大、不易净化、难处理等特点。城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪 便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。我国每 年约有1 3 的工业废水和9 0 以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的 1 2 0 0 多条河流中，目前8 5 0 多条受到污染，9 0 以上的城市水域也遭到污染，致 使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占3 2 2 。污染j 下由 浅层向深层发展，地下水和近海海域也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水 正在不知不觉地减少。 城市的非点源污染包括工厂和机动车辆排放的废气、大气降尘、生活垃圾等 等，这些污染物平时或悬浮于大气中，或散布在城区建筑物和街道上，降雨时则 随径流运动，造成降雨径流污染。城市地表径流中包含许多污染物质，有固态废 物碎屑、化学药品、空气沉降和车辆排放物等。根据v i t a l e 等人的研究结果，中 型城市水体中b o d 与c o d 的总含量约4 0 一8 0 来自面源，在降雨较多的年份 中，9 0 删4 的总b o d 与c o d 负荷来自城市下水道的溢流。城市地表径流中污 染物s s 、重金属及碳氢化合物的浓度与未经处理的城市污水基本相同。可见城市 地表径流污染的危害使相当大的【1 5 】。 我国有8 2 的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理z 占7 5 ，受到有机物污染的饮用水人口约1 6 亿。长期以来，人们一直认为自来水 是安全卫生的。但是，因为水污染，如今的自来水已不能算是卫生的了。一项调 查显示，在全世界自来水中，测出的化学污染物有2 2 2 1 种之多，其中有些确认为 致癌物或促癌物。从自来水的饮用标准看，我国尚处于较低水平，自来水目前仅 能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。 自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机 物的含量成倍增加，是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。目前，城市污染的成 分十分复杂，受污染的水域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有 害残留物，即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加了 有害物的浓度，降低了有益于人体健康的溶解氧的含量，而且也使亚硝酸盐与三 氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数也是不高的。据最新资料透露， 目前我国主要大城市只有2 3 的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水 合格率更低。水污染防治当务之急，应确保饮用水合格。为此应加大水污染监控 力度，设立供水水源地保护区。 研究城市水环境问题要综合考虑点源与非点源的影响，才能实现综合治理， 为以后的各项研究打下坚实的基础。 1 2 2 风险研究的重要性 风险评价是经济研究中常用的一种方法，其意义在于尽可能的给决策者提供 有效回避风险的依据，增大成功的机率。成功的风险评价可以助决策者取得成功。 风险评价的核心在于认识风险的发生机率。风险评价对我们认识未来的风险有好 处，能够起到指导和警示我们的作用。一般都选择风险较小的方案或做法，风险 评价的结果能够用来帮助我们决策，而不是决策的结果。风险评价是用概率来说 明的。概率的大小反映风险的大小，一个事件实现的概率越大，则风险越低，反 之事件实现的机率越小则风险越高。风险评价的对象的选择很重要。在进行科学 的风险评价的时候，首先排除人为的可以改造和控制的主观因素。在排除了主观 因素之后剩下的就是客观因素。建立于客观因素基础上的风险评价对人的实践有 扬州大学硕十学位论文 着重要的指导作用。 如上所说，对事件的风险评价是一件很困难的事情，但对于人们的实践却有着 极为重要的意义。掌握了一些最基本的方法之后，就可以做出一些对实际工作有 益的事情来。未来是能够预知的。但一定不是人们所想象的那么简单。往往恰恰 与人们所期望的情况相反。因为未来总会出现某种偶然性的因素，它会极大地影 响人类的未来。所以我们所看到的是一个充满风险的社会。 开展水环境风险评价的意义主要体现在二个方面：一方面，现阶段复杂的水 环境问题迫切需要一种科学方法来比较水环境污染对人类健康和水环境系统的危 害程度；另一方面，多学科交叉能够在水环境风险评价过程中得到充分的体现， 并因此加强了水环境管理的科学性。对城市水环境进行风险评价能够估计到风险 发生的可能性大小，并且通过对一定参数的控制确保水体质量，把超标风险控制 在一个可以接受的水平之内。这样才有可能对水环境中的有毒有害物质的排放， 迁移及转化的全过程进行风险管理，尽可能地减少财产的损失，使人们的生存受 到的威胁达到最小。从传统的水环境标准管理体系向风险管理体系过渡，标志着 水环境保护的一次重要战略转折，水环境管理的目的性更加明确，由先污染后的 治理转变为污染前的预测和实行有效管理，也标志着水环境管理者从“救火向 “预防 角色的转换。 1 3 研究现状及存在问题 1 3 1 城市化进程中的水环境问题研究 水是生命之源，是社会和经济发展最重要的自然资源。河流与城市的发生、 发展息息相关，为城市提供了人类用水的来源、肥沃的土壤和物资运输的通道。 但是城市发展不可避免地受人类活动的制约，人类的生产和生活过程直接影响着 城市的发展态势。近年来，由于经济的飞速发展、城市规模的不断扩大、人工构 筑物的不断增加，使得城市内河水系逐渐萎缩、内湖富营养化不断加重、水环境 质量不断恶化，城市水生态系统严重衰退，人居环境品质不断下降。城市水环境 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理 2 建设已成为当今社会特别关注的热点之一【1 6 。2 4 1 。 杨丽华( 2 0 0 3 ) 介绍了城市化造成的城市气候对降水、降雨径流、降雨径流水 质的影响，分析了这些影响带来的不良后果，并提出了必要的收集、处理和雨水再利 用措施。周海丽( 2 0 0 3 ) 基于深圳多年的统计数据、环境数据以及影像的解译数据， 进行回归和主成分分析，建立了城市化水平与城市水环境质量变化之间的回归模 型。张丽平( 2 0 0 5 ) 结合北京市城市化发展阶段和发展模式，围绕城市化发展，讨 论城市化对城市用水的影响。张学真( 2 0 0 5 ) 提出了城市化对水文生态系统影响的 有序分析理论和方法，并以西安市作为实例进行了研究。李亚鹏( 2 0 0 5 ) 提出了从 城市规划和水资源综合利用两方面实现社会、经济、水环境效益的统一。沈叶琴 ( 2 0 0 5 ) 以浙江省北部典型小城市长兴县为例，利用主成分分析方法计算城市化水 平综合指数，运用回归模型对城市化和水环境污染综合指数进行耦合，借助g i s 软件s u p e r m a p 的缓冲区分析功能，分析水体有机污染的时空分布特征。郭娅琦 ( 2 0 0 7 ) 以长沙市为例，分析了空间城市化进程中所产生的土地利用覆盖变化对环 境的影响。刘兰岚( 2 0 0 7 ) 在对上海市中心城区近十年( 1 9 9 4 年一2 0 0 3 年) 土地利 用变化分析的基础上，利用土地利用资料和排水降雨数据，修正s c s 模型，并将 其应用于上海市中心城区，分析城市化过程中土地利用的变化对径流及降雨入渗 的影响。汪洋( 2 0 0 7 ) 对城市化进程中所产生的水环境问题进行了分析，认为水面 率减少、河网水系结构破坏以及水质恶化等问题已成为影响生态城市建设和可持 续发展的主要限制因子。刘金萍( 2 0 0 7 ) 对重庆市的水资源环境现状特征进行了分 析，同时通过重庆市工业化过程、城镇化过程，与水环境的演变规律对重庆市城 市化进程与水资源环境的祸合关系进行了深入剖析。 1 3 2 环境风险研究 环境风险研究起源于对自然灾害的认识、评价及防治。2 0 世纪三四十年代人 类开始对自然灾害进行系统的研究。2 0 世纪7 0 年代到8 0 年代，风险评价研究处 于高峰期，评价体系基本形成。2 0 世纪9 0 年代以后，风险评价处于不断发展和完 善阶段，生态风险评价逐渐成为新的研究热点【2 5 之7 】。 1 0 扬州大学硕十学位论文 目前环境风险的主要研究领域为有毒有害物质的环境风险评价、建设项目的 环境风险评价、区域环境风险分析【2 8 】。 ( 1 ) 有毒有害物质的环境风险评价【2 9 3 0 】 有毒有害物质对人体健康的危害是人们最为关心的问题，对人体健康危害的 评价也是风险评价中研究最为透彻的部分。v l a d i m i rg o r s k y ( 2 0 0 0 ) 对俄罗斯有毒 物质排放进行了环境风险评价。m a s a l s mg 锄o ( 2 0 0 3 ) 对日本1 2 种主要污染物进 行了环境风险排序。m h a c h o u r ( 2 0 0 5 ) 提出了一种有毒污染物的新环境风险评 价方法。 ( 2 ) 建设项目环境风险评价 2 0 世纪8 0 年代开始，建设项目环境风险评价在国外得到了较好的发展，在法 国还专门成立了国家工业环境及风险研究所。在国内，9 0 年代开始引入建设项目 环境风险评价，很多学者对于我国开展环境风险评价的必要性、研究目的、内容、 方法等进行了探讨，并对实践过程中存在的问题提出改进意见。c 触r d ( 2 0 0 3 ) 对贝壳农场的环境风险进行了评价。j w a n g ( 2 0 0 3 ) 对中国东北煤矿的环境风险进 行了评价。s a d i q ( 2 0 0 5 ) 建立了一个基于模糊数学的综合风险评价模型并在评估钻 井产生的风险方面进行了应用。 ( 3 ) 区域环境风险分析 区域环境风险评价是利用概率论等数学手段结合环境毒理学的研究成果研究 区域环境中的各种不确定性、突发性问题，从而达到预测和防治区域内可能出现 的各种环境事故的目的。 杨晓松( 2 0 0 0 ) 综合评述了区域环境风险评价的研究现状和评价原则，在对前 述研究总数的基础上，对多因素环境风险进行叠加，提出了可供借鉴的评价程序 和评价方法，如逻辑分析法、统计分析法、公式评价法、模糊数学法等。m a r i e l l e s a v 砌( 2 0 0 0 ) 运用经济模型和环境模型研究了不同政策下，北加利福尼亚地区和魁 北克地区的养猪业造成的环境风险。s a r a he l w a k e f i e l d ( 2 0 0 1 ) 研究了不同地区环 境风险与社区反应的关系。张妍( 2 0 0 2 ) 建立了一个环境风险预警系统的总体组织结 构，探讨了具有多层次模块问题的模块管理系统，并结合长春经济技术开发区进 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理旦 行了实证分析。庄英伟( 2 0 0 4 ) 参照国外危险物质定量运输风险分析方法以及我国 目前公路运输的现状，初步探讨了公路运输风险分析的步骤。 1 3 3 水环境风险研究 水环境污染会导致公共健康危害( 健康风险) 【3 1 刁4 1 、水质恶化及生态系统破 坏( 环境风险) ，并会造成经济上的损失( 经济风险) 。因此，水环境风险及可靠 性分析属于多学科领域【3 5 4 0 1 。 曾光明( 1 9 9 7 ) 简要介绍了水环境健康风险评价模型及其应用。陈小红( 1 9 9 9 ) 构造了水质超标风险分析的成丛随机点过程复合( c s p p c ) 模型。何理( 2 0 0 2 ) 以 s t r e e t e r - p h e l p s 模型为代表，对考虑随机挠动因素的水环境风险作了初步的研究。 郑文瑞( 2 0 0 3 ) 等入将模糊数学方法和随机方法同时运用到水质受污染或严重污染 的风险性研究中，对水污染的变化趋势的风险进行预测。李如忠( 2 0 0 5 ) 建立了突 发性泄漏情形下污染物运移、扩散和转化规律的二维河流水质未确知模拟模型和 水质风险可靠度计算模型。黄奕龙( 2 0 0 6 ) 等入建立了健康风险评价模式。李绍飞 ( 2 0 0 7 ) 等人构建了地下水资源量评价指标体系和水质评价指标体系。李如忠( 2 0 0 7 ) 等人构建了度量河流水质风险的模糊评价模型。孟宪林( 2 0 0 8 ) 针对频发的突发性 水污染事故，利用工程软件m a t l a b ，实现污染水团的实时状态模拟。刘小卫( 2 0 0 8 ) 采用生物监测技术综合分析污染物的环境行为和污染诱导的生物学效应，用于评 估和预测水环境中化学品的生态风险。 1 3 4 水环境管理研究 城市水环境不仅是人们生存、居住的外部环境的重要组成部分，而且是城市 可持续发展的支柱。随着社会经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市水环境 持续恶化。城市水环境质量下降不但危害人体健康，而且制约了工业的发展，加 速了环境和生态的退化和破坏。许多学者认识到了这一点，通过研究国内外的城 市水环境管理经验，提出了各自的见解【4 h 3 1 。 何大伟( 1 9 9 8 ) 通过分析国外在水环境管理方面的先进经验和发展趋势及我 1 2 _ 一 扬州大学硕+ 学位论文 国水环境管理现状，提出以流域管理为中心，加强立法保护等建议。曾维华( 2 0 0 3 ) 收集了国际上在水环境管理方面比较有代表性的国家，并针对我国水环境管理体 制的结症所在，提出了我国水环境管理体制改革所需遵循的基本原则。徐晓鹏 ( 2 0 0 3 ) 提出转变传统观念，传播可持续发展的思想，建设环境文化，树立人与 环境协同发展的观念。陈凌云( 2 0 0 4 ) 分析了排水许可制度在城市水环境管理中 的作用，呼唤全社会的参与监督，使其在水环境管理方面发挥更强有力的调控作 用。汪洋( 2 0 0 7 ) 在剖析水环境管理现状及存在问题的基础上，探讨了水环境管 理的城市化响应，为城市化初期的水环境管理提供一定借鉴。毛春梅( 2 0 0 7 ) 结 合淄博市现状，提出了“行政管理与市场机制相结合的水资源与水环境管理新 体制。 1 3 5 存在问题 ( 1 ) 理论与实践脱节 目前水环境风险评价的理论框架和技术路线基本形成，许多国家认识到水环 境风险评价的重要性，通过制定法律法规等要求开展水环境风险评价。但在具体 实践过程中却存在很多不足。因此，在进行水环境风险评价理论研究的同时，应 该加强水环境风险评价的应用研究。 ( 2 ) 研究成果的不确定性问题 水环境风险评价的基本特征之一就是不确定性。主要来源于：对风险过程中 的某些现象和机理没有科学的认识；水环境风险评价中所需的基础资料缺乏；利 用相关信息进行推理、计算和决策所采用的方法和模型并不能完全真实地反映客 观实际；目前缺乏能为公众接受的各种必需的风险标准。 ( 3 ) 研究领域过于狭窄 以往水环境风险评价的研究主要集中在有毒有害化学物质、放射性物质等方 面，对于其他因素如生物、物理因子造成的水环境风险研究较少；对于突发性事 故研究较多，而对于非突发性水环境风险评价研究较少；对于急性毒性作用的风 险研究较多，而对于长期慢性累积的风险研究较少。 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理旦 ( 4 ) 评价与决策管理衔接不够 水环境风险评价的最终目的是为风险决策管理提供科学依据，但目前对这一 环节缺乏系统的研究。由于水环境风险决策不仅取决于风险评价的结果，还受到 社会经济条件、伦理道德、公众意识的影响，因此，水环境风险评价在风险决策 过程中如何发挥作用、发挥多大作用等问题需要加强研究。 1 4 本文的主要内容及技术路线 本文在比较城市化进程中经济社会发展与环境变化的基础上，分析了城市化 的必然性和城市水环境污染的危害性以及风险研究的重要性，根据目前研究的现 状及存在问题，提出了城市化进程中水环境风险问题，并随之展开研究。 论文主要内容： ( 1 ) 分析城市化带来的一系列变化： 人口、资源、社会发展之间存在着错综复杂的关系。本文从人口，耕地面积 总量及人均耕地面积，产业结构等方面展开研究，分析城市化进程带来的变化。 ( 2 ) 分析城市化后对水环境的影响； 从径流、水资源、水质三个方面展开研究。城市化后对径流的影响，包括流 量的大小、水质的污染程度，与自然流域有着显著的差别。城市化后，由于人口 的增加，工业的发展，需水量迅速增加，随之产生的污水也增加。城市化后，由 于大量未处理或处理不充分的废水排入受纳水体，引起程度不同的水质污染。 ( 3 ) 研究城市化后的水环境风险评价； 根据城市雨洪产汇流计算原理，比较城市化前后洪峰流量过程和次降雨径流 污染负荷，用科学的风险理论和方法评价城市化进程中的水环境风险问题。 ( 4 ) 研究城市化后的水环境管理。 根据环境管理的理论基础和城市化后面对的水环境问题，对城市水环境提出 相关管理措施。 技术路线： 运用水资源学、水环境学、水文学、运筹学、风险理论等知识，结合水文相 1 4 _ 一 扬州人学硕士学位论文 关资料，在建立水质模型的基础上对水环境进行风险评价与管理。 1 5 本章小结 图1 1 城市化进程水环境风险研究流程图 城市化的发展直接或间接地改变着水环境，影响居民的生活质量和社会福利， 主要表现为三个城市水文问题，即城市水资源紧缺、城市水环境污染和城市减缓 雨洪灾害问题，本文主要围绕城市水环境问题展开。本章主要介绍了本文研究的 背景及意义，总结了国内外关于水环境风险研究的概况及存在问题，最后阐述了 本文的主要研究内容及技术路线。 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理旦 2 城市化进程中的水环境问题 2 1 城市与城市化 城市化具体包括三个方面的内容：一是城市性状的改变过程；二是城市数量 的急剧增长过程；三是城市质量的不断演化和提高过程。从性状特征来看，它表 现为作为一个人口高度集中的社区系统，和一个与地区经济发展息息相关的中心 地的不断变更过程；从数量来看，它主要是以城市数量的变化以及单个城市区域 中农村人口转化为非农人口、城市人口的过程。从质量上来看，城市化的最终目 标是实现城市经济发展的现代化。从衡量指标来看，一般以非农人口占总人口的 比重来衡量一个国家或地区的城市化水平，也即用城市化率来表示。 世界城市化的历史表明，城市化发展的宏观动力来源于社会经济的发展。影 响和制约城市发展的根本因素，是社会物质生产方式。也就是说，历史上社会生 产力的发展和衰替，生产关系的交替和变革，从根本上制约着城市的发展；而具 体到每一个历史发展阶段，则是一个国家( 或地区) 在一定时期内政治形势与国 民经济发展任务对城市发展的要求【l j 。 农业发展是城市化的原动力 城市化的本质就是变落后的乡村社会和自然经济为先进的城市社会和商品经 济。因而，城市化一般是在农业分工完善、经济发达的地区先行发展，并建立在 农业生产力发展到一定程度的基础上。农业发展作为城市化的原动力主要表现在 三方面。首先，农业为城市化提供必要的商品粮、副食品和轻工业原料。工业化 进程越快，城市化进程也越快，而商品粮的供给能力是由农业生产力的高低决定 的。如在2 0 世纪8 0 年代，中国农业劳动者提供的商品粮为1 0 0 0 k g ( 人年) 。而 德国为1 2 5 1 0 4 k g ( 人年) ，日本为3 0 0 0 k g ( 人年) ，美国为6 5 1 0 4 k g ( 人年) ，农业供给能力的差异最终决定了各国城市化水平的高低。其次， 农业的发展对城市化进程的原动力还表现在为城市工业提供资金积累，为城市工 1 6 _ _ 一 扬州人学硕士学位论文 业提供原材料以及广阔的市场，为城市的发展提供源源不断的劳动力资源。此乃 库茨涅茨所说的农业对工业的产品贡献。 工业化是城市化的根本动力 城市化与工业化之间存在密切关系，因为真正意义上的城市化始于产业革命。 工业化推动了城市化，为城市化的发展提供了物质技术基础和其他条件。正因为 如此，有的专家指出，城市化是工业化的产物，工业化是城市化的引擎。工业化 既要求人口与资本不断向城市集中，又为这种集中创造了可能。据测断，在 1 8 2 0 一1 9 5 0 年间，发达国家这种相关关系系数高达0 9 9 7 。 第三产业是城市化的新动力 现代城市是人口和非农产业集中地。从发达国家的历史发展来看，随着工业 化的完成，工业化对城市化的作用在减弱；与此同时，第三产业的作用却日益明 显，成为人们就业和创造价值的主要部门，成为城市化进程的新动力。据统计， 发达国家在1 9 6 0 一1 9 8 0 年间，虽然制造业就业人数一直徘徊在3 8 左右( 产值从 4 0 下降到3 7 ) ，但第三产业就业人数却由4 4 上升到5 6 ，第三产业产值从 6 8 上升到7 8 。由此可见，第三产业已成为城市化进程的新兴动力。 2 2 城市化进程 2 2 1 城市化与人口变化 城市的强大经济活力，丰富的物质文化条件和就业机会，对农村人口有着强 大的吸引力。进入2 1 世纪以来，城市人口出现了爆炸式的增长。联合国最新报告 说，2 0 0 8 年底全球人口中将有一半生活在城市，这在人类历史上尚属首次，到2 0 5 0 年，生活在城市中的人口将达到6 4 亿，而全球总人口将增长到9 2 亿。 在欧洲、北美和大洋洲这几个世界最发达的地区，城市人口数量远超农村人 口，拉美地区和加勒比海地区也是如此【2 1 。只有非洲和亚洲以农村人口居多，但全 球大部分人口都生活在这两个地区。随着城市化程度的提高，全球农村人口总量 预计将在大约1 0 年内开始下降，到2 0 5 0 年估计会从2 0 0 7 年的3 4 亿降低到2 8 亿。 尹腊梅城市化进程中的水环境风险评价与管理 旦 亚洲和非洲国家目前基本上还是以农村人口居多，城市人口与农村人口分别 约占总人口的4 0 和6 0 ，但在未来几十年里城市人口将迅速增加。在2 0 4 5 到2 0 5 0 年间，非洲人口的一半将成为城市居民，而亚洲会在2 0 2 0 到2 0 2 5 年间达到这个 水平。 中国是世界上人口最多的国家。据统计，1 9 6 0 年，全国人口6 6 亿，2 0 0 4 年 已超过1 3 亿，城镇人口由1 9 8 0 年的1 3 4 亿增加到2 0 0 5 年的5