海河流域水生態環境管理論文

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海河流域多年平均水資源總量為372億m3，流域人均總水資源占有量僅有305m3，是全國缺水最為嚴重的流域，水資源的嚴重短缺大大制約了區域國民經濟的發展。更為嚴重的是，長期以來海河流域水資源的開發利用片面強調了滿足經濟發展需求，忽略了生態環境的保護和改善，致使流域的生態環境出現整體退化。在南水北調工程總體規劃中，工程供水目標以城市生活和工業用水為主，兼顧農業和生態。依據《黃淮海流域水資源合理配置與南水北調工程總體布局》的研究成果，推薦的基本調水量方案2010年和2030年向海河流域供水分別為60.6億和95.7億m3，高方案2010年和2030年向海河流域分別供水69.3億和103.3億m3。如此大量外調水的流入必將對海河流域的水循環和水生態環境產生巨大影響，本文就這個問題展開相關分析。

1海河流域水生態環境現狀

1.1水污染嚴重

1998年，全流域廢污水排放總量已達到55.6億t，這些廢物水中大部分末經處理就直接排入河流和水庫，造成地面水的嚴重污染。流域現狀地表水的污染河長比例高達75％，2／3站井的地下水達不到飲用水要求，水污染形勢十分嚴峻。

1.2河道干涸、功能退化

由于用水大量增加，造成河道干涸斷流、河道功能退化等問題。現狀流域各河大都成為季節性河流。據初步統計，在流域一、二、三級支流的近10000km河長中，已有約4000km河道長年干涸。一些河道雖然有水，但主要是由城市廢污水和灌溉退水組成，基本沒有天然徑流，“有河皆干，有水皆污”已成為海河流域的一個突出問題。河道干涸還引發河道內雜草叢生、土地沙化、土壤鹽分累積。山前平原與河道兩岸附近的淺層地下水位持續下降地區，河流沖積沙地和砂質褐土、砂質潮土、砂質草甸土等耕地沙化趨勢嚴重，沙土隨風遷移造成覆蓋沙地。近30年來，流域內“沙化”土壤面積不斷擴大。由于缺少人海水量，山區進入平原的徑流、引黃水量和降雨中帶來的鹽分不能排出，引起區域性的積鹽。

1.3入海水量銳減、河口生態環境退化

統計表明，90年代與50年代相比，流域年平均入海水量減少了72％。90年代年平均入海水量只有68.5億m3，只相當于總水資源量的18％，而且40％集中在灤河及冀東沿海地區。由于入海徑流減少，各河河口相繼建閘拒咸蓄淡，引起閘下大量海相泥沙淤積。據統計，閘下總淤積量達9500萬m3，致使海河流域骨干行洪河道泄洪能力衰減40％。另外陸源污染也給河口近海地區造成很大影響。渤海灣受納天津、北京兩大城市的污水，無機氮、無機磷、化學耗氧量等指標嚴重超標。由于入海徑流減少和嚴重的污染，河口地區具有經濟價值的魚類基本上絕跡，渤海灣著名的大黃魚等優良魚種基本消失。近10年來，渤海赤潮頻頻發生，造成了嚴重的經濟損失。

1.4濕地大幅度減少、生物多樣性消失

50年代海河流域有萬畝以上的洼淀190多個，洼淀面積超過10000km2。現今，除白洋淀和部分洼淀修建成水庫外，大部分的洼淀都已消失或退化，即使加上30多座大型水庫和100多座中型水庫，濕地面積僅剩2000多km2。在區域湖泊洼地演變過程中，人類活動干擾是其中最重要的驅動因素。以白洋淀為例，50年代以后，白洋淀上游興建了總庫容達36億m3的水庫，大大減少了入淀水量，1964～1981年，白洋淀因圍墾造田減少了90％的湖面面積，導致1966～1995年出現5次干淀，1990～2000年又多次面臨干淀的威脅，依靠定期補水才得以維持。

1.5地下水嚴重超采

海河流域地下水大規模開采始于70年代。到1998年，扣除補給量后，全流域已累計消耗地下水儲量896億m3，其中淺層地下水471億m3，深層水425億m3。地下水過度開采造成了地面沉降、地裂和塌陷等一系列環境地質問題。天津和流域中東部平原已發生區域性地面沉降。至1998年，河北平原累計沉降量大于300mm的面積達1.82萬km2，天津市累計沉降量大于1500mm的面積133km2。平原區已經發現地裂縫近200多條。地下水位下降還引發海水入侵和咸水入侵等問題，使得成淡水邊界向淡水區移動。

1.6水土流失嚴重

水土流失是海河流域主要自然災害之一。海河流域年降雨量雖然不大，但多以暴雨形式出現，而另一方面流域內山區地面坡度較大，且土質疏松，植被覆蓋率低，加之人口密度大，生產落后，廣種薄收，陡坡開荒等人為因素，導致流域內山丘區存在嚴重的水土流失問題。

1.7污灌造成環境污染和健康危害

由于水資源短缺，海河流域排放的廢污水很大一部分被用于農業灌溉，絕大部分灌溉污水未經任何處理，給周邊環境和人體健康帶來危害。

2海河流域水循環與水生態環境關聯分析

流域的水循環與水生態環境有著極為密切的天然聯系，千萬年來大自然所形成的自然水循環造就了一個地區特有的穩定水生態環境。而近幾十年來由于人類對水資源的大規模開發利用改變了水的自然循環，使一些地區穩定的水生態環境趨于不穩定，并出現流域水生態環境整體退化現象，海河流域就是這樣一個典型。南水北調工程直接對流域進行大規模補水，加大了流域水循環通量，雖然其直接主要供水目標不是流域生態環境，但也會對流域的水生態環境產生一定影響。為了定量研究評估這種影響，首先需要研究流域水循環與水生態環境之間的自然關聯。

2.1流域水循環與水生態環境關聯分析方法

為了比較簡單清晰的描述流域總體水循環的狀態及其與水生生態環境的關系，本研究不著眼于流域內降雨、地表水、地下水和土壤水之間的轉換關系，而以整個流域為一個單元，以年為尺度，重點描述流域各種水量變化與各種耗水之間的關系，以揭示水循環過程、狀態與水生態環境演變的宏觀關聯。

研究的方法是在水平方向以流域邊界為界，在豎直方向以深層地下水上隔水層為下邊界，以地表及其附屬物、植被為上邊界形成一個封閉的單元。首先分析年度間進入單元的總水量，單元內的總蓄變量和總消耗量，摸清水循環過程中各種水量之間的轉化關系，然后分析各種水量對不同水生態環境子類的驅動關系，以此分析和判斷流域水生態環境的現狀和對未來的水生態環境進行分析和評估。水循環的過程可通過水量均衡方程式來表示。

Twe－△TWs＝TWc

式中：Twe——進入單元的總水量；

△tWs——單元的總蓄變量；

TWc——單元的總耗水量。

在水量均衡方程式中，進入這一單元的水量有降雨形成的當地水資源總量（包括地表水和地下水資源量并扣除二者的重復計算量）、從外流域調入的地表水水量和從深層開采的地下水量三項；平衡方程中的總蓄變量是當年在單元內增加（或減少）的水量，包括水庫蓄變量和淺層地下水蓄變量；總耗水量是指通過不同方式排出本單元的總水量，主要包括水平排出單元的入海水量和豎直排出的蒸發消耗量。總耗水量又可以根據其消耗性質分為經濟社會耗水量和非經濟社會耗水量。經濟社會耗水量是指由人工供給的用于國民經濟發展和人類生活所消耗的水量，包括農業用水、工業用水、城市生活和農村生活用水的消耗。而非經濟社會耗水可視為水生態環境消耗水量，包括維護河口生態環境的入海水量，水系生態環境耗水量和陸地生態環境耗水量。其中水系生態環境耗水量包括天然河道水面蒸發量、湖泊濕地水面蒸發量和城市河湖水面蒸發量。陸地生態環境耗水是指平原區和山區河谷盆地陸地上地下水的騰發量，但不計灌溉回歸地下水的騰發量。

應用以上方程式可以描述流域單元的整個水循環過程和狀態，同時由于水循環中的各項幾乎都與水生態環境有著極為密切的關系，因此通過水循環中各項的分析就可以反映出流域水生態環境的狀況。上述水量均衡方程式中的各收支項可以對三類水生態環境問題進行分析評價：第一類有關地下水超采問題，包括進入單元的總水量中的深層開采量以及淺層地下水蓄變量。從多年平均來看，如深層開采量過大形成深層超采或淺層地下水蓄變量小于零形成淺層地下水超采時，水生態環境就受到破壞，超采量越大，受破壞的程度就越深，直至出現地面沉降、地裂和塌陷以及引發海水入侵等各種環境問題；第二類是水系生態環境耗水量和陸地生態環境耗水量減少問題，如果二者特別是水系生態環境耗水量不能達到一定要求，則會出現河道干涸，湖泊萎縮，濕地消失、土壤沙化、生物多樣性消失等一系列生態環境問題；第三類是入海水量衰減問題，如果入海水量不能滿足河口生態環境要求，則河口海區會出現鹽度升高、升溫遲緩、松散的底質消退，進而影響魚類產卵、生長，導致近海漁業資源的衰退。此外，入海水量減少還造成泥沙淤積、河道萎縮、河道自然功能下降。

在流域水循環中，水量平衡方程兩側收支各項是遵循流域水循環的規律相互關聯的，即來水。蓄存和消耗量之間存在此消彼漲的關系，比如經濟社會耗水增加，非經濟社會耗水必然減少；河道、湖泊濕地耗水增加，入海水量也會減少。因此區域水循環的狀態可能會因為人類不合理的開發利用而被改變，從而引發嚴重水生態環境問題；但另一方面通過區域水資源合理的開發利用與優化配置，甚至采用跨流域調水，可以重新調節水循環狀態而使區域水生態環境得以改善。

從以上分析可以看出，流域水循環的收支平衡關系直接影響流域水生態環境狀況，因此既可以利用水循環的狀態來評價水生態環境情況，還可以通過分析預測不同水資源開發利用方案情況下的流域水循環狀態去預測流域水生態環境未來情景，進而從流域水生態環境的角度去調整水資源的開發利用方案，以實現區域水資源開發利用與生態環境的相互協調，這就是水循環與水生態環境關聯的分析方法和思路。

在此需要特別補充說明的是，由于本單元將深層地下水上隔水層作為單元的下邊界，對深層地下水的開采作為系統的輸入處理，因此關于地下水超采問題并不放在循環過程當中進行研究，而是利用深層地下水補給相對穩定的特點，通過直接比較單元該部分輸入和深層地下水補給量的大小來進行判斷。

2.2海河流域現狀水循環與水生態環境關聯分析與評價

根據以上水循環與水生態環境關聯物理模型的分析，建立了相應的流域水循環與水生態環境關聯的數學模型。應用1994～1999年水資源公報和海河流域水資源規劃的相應數據，對單元水量平衡方程各項進行了計算，得到相關的水生態環境現狀評價結果，見表1。

表1海河流域1994～1999年流域水循環相關數據與計算結果（單位：億m3）

數據來源：1994～1999年《水資源公報》和《海河流域水資源規劃》。

從表1中進入單元總水量欄可以看出，進入單元的總水量主要受降雨影響。如降雨最小的1997年和1999年，年降雨量分別為366mm和385mm，進入單元的總水量分別為329.6億m3和317.6億m3；降雨量最大的1995年和1996年，年降雨量分別為609.0mm和599mm，進入單元的總水量分別為556.5億m3和635.1億m3。進一步考察表1數據總體構架和變化，由于流域降雨年際變化大，因此不同年份進入流域的總水量變化很大，變幅可高達300億m3，導致相應的蓄變量和總耗水量變化也很大。當流域單元在輸入減少條件下，總耗水量也減小，同時蓄變量也呈現為負值，說明枯水年份會消耗地表水和地下水的蓄存量以支撐國民經濟的發展。

另外從表1輸入欄和蓄變量欄間的數據波動關系看出，總水量加外調水量與深層開采量加淺層超采量之間有非常明顯的負相關關系，前者越小，后者就越大，說明在當地水資源與外調水量不足的情況下，對深層地下水的開采量和淺層地下水的開采量成為滿足區域用水需求的主要途徑，從而發生超采并引發相關生態環境問題。

考察枯水年份的各分項耗水，可以發現盡管總耗水量大幅度減少，但在一定國民經濟發展水平下經濟耗水量的變化不大，變幅大多在10億m3以內，而非經濟社會耗水會大幅度減少，與總耗水量呈明顯的正相關關系。這進一步說明了即使在降雨小、水資源量少的情況下，經濟社會用水并未因此受到較大幅度的影響，仍然通過超采深淺層地下水、擠占非經濟社會耗水等手段來維持，總耗水的減少幾乎完全轉嫁為非經濟社會耗水量的減少。在非經濟社會耗水項各欄中，水系生態耗水目前所占比例很小，非經濟社會耗水的大量衰減主要是減少了入海水量，從而對河道內和入海口的生態環境造成破壞。

比較非經濟社會耗水和入海水量，可以發現二者之間存在良好的正相關關系（圖1）。對非經濟社會耗水量和入海水量進行回歸得到方程：

式中：x——流域非經濟社會耗水量

y——入海水量

該關系式相關系數R2＝0.9381，相關關系極為顯著。因此在得知非經濟社會耗水的情況下可由此式推求入海水量，反之亦然。

圖1入海水量與非經濟社會耗水量關系圖

以上探討了海河流域近年的水循環狀態，從它與生態環境的關聯中可知，目前海河流域地下水超采嚴重，雖然全流域淺層地下水蓄變量6年平均衰減8.9億m3，但由于超采區比較集中，因此超采區生態環境破壞嚴重；另一方面流域水系生態環境耗水量很小，說明流域內河道干涸、湖泊濕地萎縮現象由來已久，水系生態系統長期處于破壞狀態，給今后流域的河流、湖泊、濕地生態系統的恢復帶來很大困難：現狀入海水量在偏旱年份僅有十幾億m3，在一般年份也只有幾十億m3，河口生態環境堪憂。

3不同情景下海河流域水生態環境預測

通過以上水循環與水生態環境關聯分析方法的介紹和現狀生態環境評價案例分析可知，只要對水量平衡方程式兩端的若干輸入和輸出變量進行界定和計算，并確定好狀態約束條件，即可根據未來不同時段流域水循環收支項變化去預測同期的水生態環境的情景。

作為情景分析，本報告中擬定對兩種類型的四種水資源配置方案下的水生態環境進行預測，簡要分析如下：

（1）無南水北調條件下的水生態環境預測。包括兩種情景，一是延續現狀水資源開發利用方式，包括保持現狀外調水水平、繼續保持現狀深層和淺層地下水超采水平以盡量滿足經濟社會耗水需求；二是以生態環境保護為中心的水資源開發利用方式，包括停止深層淺層地下水超采，恢復湖泊、濕地等水系生態面積；

（2）南水北調工程實施條件下的水生態環境預測。包括兩種調水方案相對應的兩種情景，其中基本方案2010和2030年調水總規模分別147.0億m3和223.0億m3，其中調入海河流域片分別為61.0億m3和96.0億m3；高方案2010和2030年調水總規模分別164.0億m3和249.0億m3，其中調入海河流域片分別為69.0億m3和103.0億m3。兩種調水方案情況下均采用以生態環境保護為中心的水資源開發利用方式，包括停止深層淺層地下水超采、恢復湖泊、濕地等水系生態環境面積。

3.1計算條件和輸入變量

3.1.1無南水北調情景

在無南水北調工程供水時，水量平衡方程式兩端各項輸入和約束條件如下：

（1）進入流域單元的總水量

水資源總量：為反映出海河流域現狀水資源衰減的實際情況，水資源總量按1994～1999年6年平均值358.0億m3考慮。

外調水量：目前海河流域實際平均引黃水量一般在54.3億m3，但實際配水定額只有41.0億m3，因此按41.0億m3計算。

深層開采量：

情景一仍保持目前深層開采水平，年均深層開采量為62.0億m3。

情景二考慮生態環境保護要求，停止深層地下水超采。目前海河流域深層地下水年均開采量為62.0億m3，但對超采量的認識差別很大。《海河流域水資源規劃》提出深層超采14.8億m3，另外此規劃認為承壓水開采量為25.0億m3；《海河流域環境用水研究》提出深層超采41.0億m3；水文地質研究所海河流域地下水現狀評價提出深層地下水補給量僅13.0億m3，則按現狀開采量計算超采49多億m3；也有認為深層地下水全部屬超采。根據本次研究成果，以超采量占41.0億m3考慮，可以開采但要逐步替代的開采量按22.0億m3考慮，因此計算中深層開采量以22.0億m3計。

（2）流域的蓄變量

水庫蓄變量：水庫蓄變量取為零。

地下水蓄變量：

情景一按近年年平均蓄變量一8.9億m3計算。

情景二考慮生態環境保護要求，停止淺層地下水超采。淺層地下水具有以豐補枯的能力，因此超采與否按多年平均的蓄變量來考慮。從流域平均概念出發，地下水蓄變量為零即可滿足不超采。但由于海河流域超采主要集中在海河南系，而其他區域如灤河和徒駭馬頰河地下水開采較少，流域片內各區來補平衡必需考慮這種來補地域不均衡現象。全流域實際年均蓄變量僅為－9.0億m3，而實際局部地區多年平均超采量為20.0億m3，因此只有全流域在蓄變量為11.0億m3條件下，才能實現海河南系等嚴重超采區的采補平衡，實現全流域各片均不超采的生態環境目標，因此地下水蓄變量按11.0億m3考慮。

（3）消耗水量

經濟社會耗水量：本次研究當中，單元的經濟社會耗水量是按流域片的供水量和耗水率相乘求得。今后供水增長主要用于工業和生活，二者目前的耗水率很低，通過節水耗水率會有提高；而農業用水由于節水措施的實施，耗水率也將有所提高。根據分項分析計算，2010年總耗水率比現狀0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

水系生態環境耗水量：

情景一不考慮水系生態環境的改善，耗水量按目前年平均值2.7億m3計算。

情景二以實現生態環境目標所需的耗水量為標準。根據海河水利委員會的“海河流域環境用水研究”所提出的保護目標，流域片水系生態環境用水目標必需在2010年“保證南運河、清涼江等骨干輸水河道用水，重點補充京津石等大城市周邊和東部地區1900km河道用水，恢復水面面積445km2。濕地修復，重點做好白洋淀的保護，改善團泊洼、大浪淀、千頃洼三個濕地的生態環境，4處濕地面積471km2”。另外兼顧考慮北京、天津、石家莊及河北11個省轄市的河湖用水，水面面積100km2左右。根據以上水面面積、蒸發量、降雨量計算水系生態耗水量。2030年在2010年基礎上增加滹沱河、滏陽河、唐河、子牙河干流、大清河干流等河道的水面使恢復水面的河道長度達到4100Km，面積達到1023Km2。濕地計劃全面恢復，包括寧晉泊、東淀、青甸洼、西七里海；大黃鋪洼、思縣洼等6處濕地，面積559km2，加上2010年恢復的白洋淀等4處，共計1023km2。城市河湖補水面積達到373km2。三項總計水系面積達到2426km2。

3.1.2有南水北調情景

在有南水北調供水時，水量平衡方程式兩端各項輸入和約束條件如下：

（1）進入流域單元的總水量

水資源總量：按近6年平均值358.0億m3考慮。

外調水量：目前海河流域實際平均引黃水量一般在54.3億m3，但實際配水定額只有41.0億m3。按41.0億m3計算。另外在高方案中需要扣除被置換出去的那部分引黃量。再加上南水北調進入海河流域的水量則外調水量是：

情景三在2010年為99.4億m3，2030年為1345億m3。

情景四在2010年為108.2億m3，2030年為142.0億m3。

深層開采量：同情景二，考慮生態環境保護要求，停止深層地下水超采，深層開采量以22.0億m3計算。

（2）流域的蓄變量

水庫蓄變量：水庫蓄變量取為零。

地下水蓄變量：按情景二，考慮生態環境保護要求，停止淺層地下水超采，地下水蓄變量按11.0億m3考慮

（3）消耗水量

經濟社會耗水量：按流域片的供水量和耗水率相乘求得，2010年總耗水率比現狀0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

水系生態環境耗水量：同情景二，以實現生態環境目標所需的耗水量為標準，2010年達到各類水面面積共1016km2，2030年達到各類水面面積2642km2，以此計算耗水量。

3.2不同情景下的流域水生態環境預測分析

將以上各情景下的輸入變量和總體約束條件代入模型進行計算，得到2010年和2030年有天南水北調條件下四種配置方案的運算結果（表2）。

根據以上運算結果，2010年和2030年

表22010年、2030年海河流域不同方案水循環（單位：億m3）

不同方案的水生態環境預測結果分述如下：

情景一：無南水北調工程且延續現有的水資源開發利用方式

在這種情景下，2010和2030年外調水量維持現有的41.0億m3，深層地下水保持年超采41.0億m3，即開采水平62.0億m3，加上多年平均水資源量358.0億m3，進入單元的總水量為461.0億m3，全流域深層地下水超采22.0億m3，水系生態耗水保持目前水平。在這種條件下，2010年和2030年經濟社會耗水量分別為298.8億m3和320.8億m3，較1994～1999年的平均水平分別增加16.2億m3和38.2億m3，增長幅度為5.66％和13.52％。在經濟社會耗水增長的同時，2010年和2030年非經濟社會耗水較現狀平均值分別衰減15.5億m3和37.5億m3，減幅為7.67％和18.56％。在非經濟社會耗水子項目當中，水系生態耗水繼續維持現有的極低水平，區域陸地生態耗水無明顯變化。入海量較現狀平均水平進一步下降，2010年和2030年分別衰減17.1億m3和33.5億m3。另外單元年平均水資源蓄變量為－8.9億m3，為淺層地下水年均蓄變量，年均深層超采量為220億m3。

從以上分析可知，在無南水北調工程條件下，繼續采取現有的水資源開發利用方式，2010年和2030年經濟社會耗水雖有增長但仍與國民經濟發展和人民生活提高的需求相距較大；而水系生態系統繼續維持現有的病態，陸地生態系統無明顯變化，入海水量進一步有所下降。更為嚴重的是，按目前開采規模，淺層地下水在80年內所有淺層含水層將完全枯竭，深層地下水10年左右將會完全疏干，從而必將造成無可挽回的生態環境災難。

綜上所述，本情景分析中模擬的水資源開發利用方式，對于區域水循環過程來說無異于殺雞取卵。為了經濟發展進一步破壞了自然水循環狀態，既不能滿足國民經濟發展和人民生活提高對水的需求，又將直接導致生態環境的全面退化，直至區域生態系統的崩潰，從而造成社會經濟發展的不可持續性。

情景二：無南水北調工程但以生態環境保護為中心

在這種情景下，2010和2030年外調水量繼續維持現有的41.0億m3，停止深層地下水的開采41.0億m3，加上多年平均水資源量358.0億m3，進入單元的總水量為449.0億m3，較現狀平均水平減少25.2億m3。另一方面，為保證淺層地下水不超采，淺層地下水蓄變量必需維持在11.0億m3。根據流域生態環境保護目標，2010年和2030年水系生態耗水量分別達到6.4億m3和13.2億m3，較現狀耗水量增加1.37倍和3.89倍，水系生態系統有很大程度的恢復，到2030年基本上可以實現流域提出的水系生態環境保護目標。陸地生態耗水主要受區域氣候背景影響，無明顯變化。本方案下2010年和2030年入海水量分別為47.1億m3和32.5億m3，較1994～1999年的平均水平低39.9％和58.5％，介于1998年和1999年之間。可以看出，本方案下的入海水量不僅沒有改善，反而有較大幅度地衰減，入海口生態環境將進一步惡化。

本方案中2010年和2030年的經濟社會耗水量分別為256.9億m3和277.8億m3，較1994～1999年的平均水平低25.7億m3和4.8億m3，這表明在今后的二三十年當中，經濟社會耗水不但沒有上升，而是在現狀水資源短缺的基礎上進一步下降，從而轉化為經濟損失量。以上數據和分析表明，在實施本方案情景下，區域社會經濟發展將受到極大制約，甚至出現倒退。

綜上所述，本情景中模擬的水資源開發利用方式，雖然對于地下水超采、水系生態環境等問題有較大的改善，基本能夠實現既定環境保護目標，但入海水量仍將進一步減少，河口生態環境得不到改善。更為突出的是，將大大限制區域社會經濟發展的規模和速度，如果不依靠調整產業結構，社會經濟甚至有可能倒退，人們生活水平將會降低。但如果打破原有產業結構，勢必要放棄原有的一些優勢，如土地資源等。可以看出，本情景是一種典型的以經濟換生態的方案，與區域社會經濟發展階段不符合。

情景三：實施南水北調工程基本調水方案

本情景2010年和2030年南水北調工程調水規模分別為147.0億m3和233.0億m3，其中調入海河流域單元的水量分別為61.0億m3和96.0億m3。在有外調水條件下，水資源開發利用過程中，將停止深層和淺層地下水超采。在滿足上述前提條件下，2010和2030年進入流域單元的水資源總量分別為479.0億m3和515.0億m3，較現狀平均水平高出8.8％和13.5％。

在這種調水規模下，2010年和2030年水系生態耗水量分別為6.4億m3和13.2億m3，水系生態系統有很大程度的恢復，到2030年基本上可以實現流域提出的水系生態環境保護目標。同時，2010年和2030年入海水量分別為55.8億m3和51.5億m3，比1994～1999年平均入海量要低22.8億m3和26.9億m3，可以看出這一規模的調水對于入海水量的增加沒有明顯效果，河口生態環境狀況仍然較差。陸地生態耗水與與無南水北調工程時沒有明顯差別。

本情景中2010年和2030年的經濟社會耗水量分別為291.0億m3和332.0億m3，較1994～1999年的平均水平要高出7.0億m3和50.0億m3，比情景一高出0.3億m3和11.0億m3，比情景二高出33.0億m3和54.0億m3。可以看出，南水北調工程在很大程度上緩解了區域經濟社會耗水增長需求與區域水資源形勢的矛盾。

綜上所述，本情景中模擬的外調水方案，對于深層和淺層地下水超采、水系生態環境等問題都有較大改善，2030年基本能夠實現既定環境保護目標，但對于入海水量的增加無明顯效果，河口生態環境不會因為南水北調工程而出現明顯改善。另一方面，本方案經濟社會耗水量較現狀水平有了明顯提高，對于區域社會經濟發展有巨大的促進作用。

情景四：實施東中線調水高方案

本情景2010年和2030年南水北調工程調水規模分別為164.0億m3和249.0億m3，其中調入本流域單元的水量分別為69.0億m3和103.0億m3。在該調水規模，水資源開發利用過程中將完全停止深層和淺層地下水超采，另外仍需利用引江水置換出相關引黃水退還給黃河流域。基于上述前提條件，2010和2030年進入流域單元的水資源總量分別為488.0億m3和522.0億m3，比現狀平均水平高出14.0億m3和47億m3。

在這種調水規模下，2010年和2030年水系生態耗水量按水系生態環境保護目標要求，分別達到6.4億m3和13.2億m3，大大改善了水體生態系統狀況，到2030年基本上可以實現流域水系生態環境保護目標。另外，2010年和2030年入海水量分別為57.9億m3和53.1億m3，雖然較情景二和情景三略有增加，但由于經濟用水的擠占，與1994～1999年平均入海量相比仍低20.5億m3和25.3億m3，可以看出這一規模的調水對于入海水量的增加依舊沒有明顯效果。陸地生態耗水與與無南水北調工程時沒有明顯差別。

本情景中2010年和2030年的經濟社會耗水量分別為297.0億m3和337.0億m3，較1994～1999年的平均水平要高出14.0億m3和55.0億m3，2030年較比情景一高出17.0億m3，比情景二高出40.0億m3和60.0億m。依據前面研究結果顯示，在這一規模的調水情況下，海河流域2010年和2030年缺水率為6.8％和3.4％。可以看出，南水北調工程基本上能夠滿足區域經濟社會耗水增長需求。

綜上所述，在高方案調水規模情景下，海河流域單元內深層和淺層地下水超采問題基本得到解決，水系生態環境問題也有較大程度的改善，2030年基本能夠實現既定環境保護目標，但對于入海水量的增加仍然沒有太大效果，河口生態環境不會因為南水北調規模的加大而出現明顯改善。另一方面，本情景經濟社會耗水量較現狀水平有了很大程度的提高，基本能夠滿足經濟社會耗水增長的需求，從而保障了區域社會經濟可持續發展，但與基本調水規模方案相比無大的差別。

4結論

海河流域水資源短缺，由于經濟發展對水的需求的壓力造成水資源開發利用過度。人類大規模的水資源開發利用使得流域天然水循環過程和狀態發生了很大變化，與之有關的水生態環境也發生了巨大改變。目前海河流域已經出現了地面沉降、地裂、海水入侵、河道干涸、湖泊濕地萎縮消失、土地干燥沙化、河口生態環境退化、水質污染等一系列與水有關的生態環境問題。如果繼續延續現有的水資源開發利用方式，按照情景一的預測結果，海河流域的生態系統將遭受無法逆轉的損害，從而并發區域經濟發展將不可持續問題。換一個角度來說，如果采取以生態環境保護為中心的水資源開發利用方式，在沒有外來水源的條件下，其結果必將如情景二所描述那樣，區域社會經濟發展因此受到極大制約，甚至有可能產生經濟倒退現象，其前景也是不足取的。從情景一、二預測結果分析表明，如果沒有外來水源，海河流域今后的發展勢必陷入在經濟和生態間進行兩難選擇的困境。

南水北調是構筑我國黃淮海流域乃至整個北方地區社會可持續發展的水資源保障體系的有效途徑。工程在給城市供水的同時，由于大量地表水體進入流域以及人為的調控，將會使流域水循環過程發生了較大變化，從而改善與之使相關聯的水生態環境。情景三和情景四模擬了基本規模調水方案的情景，結果表明在實施南水北調工程條件下，區域內一些比較突出的生態環境問題，如地面沉降、海水入侵等問題基本能夠得以控制，在一般情況下可保持大多數河道的最小基流和湖泊濕地水面面積，生物多樣性逐漸得到恢復。然而由于南水北調工程規模和目標限制，入海量僅能維持現狀水平，河口生態環境退化的趨勢難于抑制。由于入海流量無明顯變化，即河流的水環境容量沒有因為南水北調工程而有明顯增加，因此河流嚴重污染的現狀在本報告規劃規模下難以得到有效遏制。此外海河流域水土流失問題主要集中在山區，與南水北調工程無直接聯系，因此流域水土流失在南水北調工程實施后仍沿現有趨勢發展。還需要指出的是，情景三和情景四在保障了一部分生態耗水需求條件下，經濟社會耗水供需間仍存在一定缺口，總體缺水率都在10％以下，雖然情景四較情景三略好，但無明顯差別，社會經濟可持續發展既定目標的實現基本上都有相應的保障。

從本次情景分析的模擬結果可以看出，南水北調工程整體上遏制了海河流域水生態環境惡化的趨勢，使現狀較為突出的地下水位、河道、湖泊濕地等生態環境問題上有所改善，但水體污染、水土流失等問題基本沒有改善，海河流域的生態環境整體狀況仍不容樂觀。