本文關鍵詞：南水北調對海河流域水生態(tài)環(huán)境影響分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

南水北調對海河流域水生態(tài)環(huán)境影響分析

作者：裴源生 王建華 羅琳編輯：studa9ngns

3 不同情景下海河流域水生態(tài)環(huán)境預測

通過以上水循環(huán)與水生態(tài)環(huán)境關聯(lián)分析方法的介紹和現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)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(tài)約束條件，即可根據(jù)未來不同時段流域水循環(huán)收支項變化去預測同期的水生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境進行預測，簡要分析如下：

（1）無南水北調條件下的水生態(tài)環(huán)境預測。包括兩種情景，一是延續(xù)現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用方式，包括保持現(xiàn)狀外調水水平、繼續(xù)保持現(xiàn)狀深層和淺層地下水超采水平以盡量滿足經(jīng)濟社會耗水需求；二是以生態(tài)環(huán)境保護為中心的水資源開發(fā)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(tài)面積；

（2）南水北調工程實施條件下的水生態(tài)環(huán)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(guī)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(guī)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(tài)環(huán)境保護為中心的水資源開發(fā)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(tài)環(huán)境面積。

3.1 計算條件和輸入變量

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(xiàn)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(tài)環(huán)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�！逗：恿饔蛩Y源規(guī)劃》提出深層超采14.8億m3，另外此規(guī)劃認為承壓水開采量為25.0億m3；《海河流域環(huán)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(xiàn)狀評價提出深層地下水補給量僅13.0億m3，則按現(xiàn)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(jù)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(tài)環(huán)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(fā)，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(qū)域如灤河和徒駭馬頰河地下水開采較少，流域片內各區(qū)來補平衡必需考慮這種來補地域不均衡現(xiàn)象。全流域實際年均蓄變量僅為－9.0億m3，而實際局部地區(qū)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(xiàn)海河南系等嚴重超采區(qū)的采補平衡，實現(xiàn)全流域各片均不超采的生態(tài)環(huán)境目標，因此地下水蓄變量按11.0億m3考慮。

（3）消耗水量

經(jīng)濟社會耗水量：本次研究當中，單元的經(jīng)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(yè)和生活，二者目前的耗水率很低，通過節(jié)水耗水率會有提高；而農(nóng)業(yè)用水由于節(jié)水措施的實施，耗水率也將有所提高。根據(jù)分項分析計算，2010年總耗水率比現(xiàn)狀0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

水系生態(tài)環(huán)境耗水量：

情景一 不考慮水系生態(tài)環(huán)境的改善，耗水量按目前年平均值2.7億m3計算。

”。另外兼顧考慮北京、天津、石家莊及河北。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。城市河湖補水面積達到。

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(tài)環(huán)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(tài)環(huán)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(jīng)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(xiàn)狀0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

，以此計算耗水量。

3.2 不同情景下的流域水生態(tài)環(huán)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(jù)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(huán)（單位：億m3）

不同方案的水生態(tài)環(huán)境預測結果分述如下：

情景一：無南水北調工程且延續(xù)現(xiàn)有的水資源開發(fā)利用方式

在這種情景下，2010和2030年外調水量維持現(xiàn)有的41.0億m3，深層地下持年超采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(tài)耗持目前水平。在這種條件下，2010年和2030年經(jīng)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(jīng)濟社會耗水增長的同時，2010年和2030年非經(jīng)濟社會耗水較現(xiàn)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(jīng)濟社會耗水子項目當中，水系生態(tài)耗水繼續(xù)維持現(xiàn)有的極低水平，區(qū)域陸地生態(tài)耗水無明顯變化。入海量較現(xiàn)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(xù)采取現(xiàn)有的水資源開發(fā)利用方式，2010年和2030年經(jīng)濟社會耗水雖有增長但仍與國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提高的需求相距較大；而水系生態(tài)系統(tǒng)繼續(xù)維持現(xiàn)有的病態(tài)，陸地生態(tài)系統(tǒng)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(guī)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(tài)環(huán)境災難。

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

情景二：無南水北調工程但以生態(tài)環(huán)境保護為中心

在這種情景下，2010和2030年外調水量繼續(xù)維持現(xiàn)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(xiàn)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(jù)流域生態(tài)環(huán)境保護目標，2010年和2030年水系生態(tài)耗水量分別達到6.4億m3和13.2億m3，較現(xiàn)狀耗水量增加1.37倍和3.89倍，水系生態(tài)系統(tǒng)有很大程度的恢復，到2030年基本上可以實現(xiàn)流域提出的水系生態(tài)環(huán)境保護目標。陸地生態(tài)耗水主要受區(qū)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�？梢钥闯�，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�？谏鷳B(tài)環(huán)境將進一步惡化。

本方案中2010年和2030年的經(jīng)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(jīng)濟社會耗水不但沒有上升，而是在現(xiàn)狀水資源短缺的基礎上進一步下降，從而轉化為經(jīng)濟損失量。以上數(shù)據(jù)和分析表明，在實施本方案情景下，區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展將受到極大制約，甚至出現(xiàn)倒退。

綜上所述，本情景中模擬的水資源開發(fā)利用方式，雖然對于地下水超采、水系生態(tài)環(huán)境等問題有較大的改善，基本能夠實現(xiàn)既定環(huán)境保護目標，但入海水量仍將進一步減少，河口生態(tài)環(huán)境得不到改善。更為突出的是，，將大大限制區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)模和速度，如果不依靠調整產(chǎn)業(yè)，社會經(jīng)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(chǎn)業(yè)，勢必要放棄原有的一些優(yōu)勢，如土地資源等�？梢钥闯觯厩榫笆且环N典型的以經(jīng)濟換生態(tài)的方案，與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)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(guī)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(fā)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(xiàn)狀平均水平高出8.8％和13.5％。

在這種調水規(guī)模下，2010年和2030年水系生態(tài)耗水量分別為6.4億m3和13.2億m3，水系生態(tài)系統(tǒng)有很大程度的恢復，到2030年基本上可以實現(xiàn)流域提出的水系生態(tài)環(huán)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(guī)模的調水對于入海水量的增加沒有明顯效果，河口生態(tài)環(huán)境狀況仍然較差。陸地生態(tài)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(jīng)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�？梢钥闯�，南水北調工程在很大程度上緩解了區(qū)域經(jīng)濟社會耗水增長需求與區(qū)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(tài)環(huán)境等問題都有較大改善，2030年基本能夠實現(xiàn)既定環(huán)境保護目標，但對于入海水量的增加無明顯效果，河口生態(tài)環(huán)境不會因為南水北調工程而出現(xiàn)明顯改善。另一方面，本方案經(jīng)濟社會耗水量較現(xiàn)狀水平有了明顯提高，對于區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)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(guī)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(guī)模，水資源開發(fā)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(xiàn)狀平均水平高出14.0億m3和47億m3。

在這種調水規(guī)模下，2010年和2030年水系生態(tài)耗水量按水系生態(tài)環(huán)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(tài)系統(tǒng)狀況，到2030年基本上可以實現(xiàn)流域水系生態(tài)環(huán)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(jīng)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(guī)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(tài)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(jīng)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(jù)前面研究結果顯示，在這一規(guī)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％�？梢钥闯觯纤闭{工程基本上能夠滿足區(qū)域經(jīng)濟社會耗水增長需求。

綜上所述，在高方案調水規(guī)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(tài)環(huán)境問題也有較大程度的改善，2030年基本能夠實現(xiàn)既定環(huán)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(tài)環(huán)境不會因為南水北調規(guī)模的加大而出現(xiàn)明顯改善。另一方面，本情景經(jīng)濟社會耗水量較現(xiàn)狀水平有了很大程度的提高，基本能夠滿足經(jīng)濟社會耗水增長的需求，從而保障了區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，但與基本調水規(guī)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(jīng)濟發(fā)展對水的需求的壓力造成水資源開發(fā)利用過度。人類大規(guī)模的水資源開發(fā)利用使得流域天然水循環(huán)過程和狀態(tài)發(fā)生了很大變化，與之有關的水生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大改變。目前海河流域已經(jīng)出現(xiàn)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(tài)環(huán)境退化、水質污染等一系列與水有關的生態(tài)環(huán)境問題。如果繼續(xù)延續(xù)現(xiàn)有的水資源開發(fā)利用方式，按照情景一的預測結果，海河流域的生態(tài)系統(tǒng)將遭受無法逆轉的損害，從而并發(fā)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展將不可持續(xù)問題。換一個角度來說，如果采取以生態(tài)環(huán)境保護為中心的水資源開發(fā)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(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展因此受到極大制約，甚至有可能產(chǎn)生經(jīng)濟倒退現(xiàn)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(fā)展勢必陷入在經(jīng)濟和生態(tài)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(qū)社會可持續(xù)發(fā)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(huán)過程發(fā)生了較大變化，從而改善與之使相關聯(lián)的水生態(tài)環(huán)境。情景三和情景四模擬了基本規(guī)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(qū)域內一些比較突出的生態(tài)環(huán)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(shù)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(guī)模和目標限制，入海量僅能維持現(xiàn)狀水平，河口生態(tài)環(huán)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(huán)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(xiàn)狀在本報告規(guī)劃規(guī)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(qū)，與南水北調工程無直接聯(lián)系，因此流域水土流失在南水北調工程實施后仍沿現(xiàn)有趨勢發(fā)展。還需要指出的是，情景三和情景四在保障了一部分生態(tài)耗水需求條件下，經(jīng)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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展既定目標的實現(xiàn)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(tài)環(huán)境惡化的趨勢，使現(xiàn)狀較為突出的地下水位、河道、湖泊濕地等生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境整體狀況仍不容樂觀。

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