南水北调对海河流域水生态环境影响分析
南水北调对海河流域水生态环境影响分析
另外从表1输入栏和蓄变量栏间的数据波动关系看出，总水量加外调水量与深层开采量加浅层超采量之间有非常明显的负相关关系，前者越小，后者就越大，说明在当地水资源与外调水量不足的情况下，对深层地下水的开采量和浅层地下水的开采量成为满足区域用水需求的主要途径，从而发生超采并引发相关生态环境问题。
考察枯水年份的各分项耗水，可以发现尽管总耗水量大幅度减少，但在一定国民经济发展水平下经济耗水量的变化不大，变幅大多在10亿m3以内，而非经济社会耗水会大幅度减少，与总耗水量呈明显的正相关关系。这进一步说明了即使在降雨小、水资源量少的情况下，经济社会用水并未因此受到较大幅度的影响，仍然通过超采深浅层地下水、挤占非经济社会耗水等手段来维持，总耗水的减少几乎完全转嫁为非经济社会耗水量的减少。在非经济社会耗水项各栏中，水系生态耗水目前所占比例很小，非经济社会耗水的大量衰减主要是减少了入海水量，从而对河道内和入海口的生态环境造成破坏。
比较非经济社会耗水和入海水量，可以发现二者之间存在良好的正相关关系（图1）。对非经济社会耗水量和入海水量进行回归得到方程：
式中：x——流域非经济社会耗水量
y——入海水量
该关系式相关系数R2＝0.9381，相关关系极为显著。因此在得知非经济社会耗水的情况下可由此式推求入海水量，反之亦然。
图1 入海水量与非经济社会耗水量关系图
以上探讨了海河流域近年的水循环状态，从它与生态环境的关联中可知，目前海河流域地下水超采严重，虽然全流域浅层地下水蓄变量6年平均衰减8.9亿m3，但由于超采区比较集中，因此超采区生态环境破坏严重；另一方面流域水系生态环境耗水量很小，说明流域内河道干涸、湖泊湿地萎缩现象由来已久，水系生态系统长期处于破坏状态，给今后流域的河流、湖泊、湿地生态系统的恢复带来很大困难：现状入海水量在偏旱年份仅有十几亿m3，在一般年份也只有几十亿m3，河口生态环境堪忧。
[NextPage]3 不同情景下海河流域水生态环境预测
通过以上水循环与水生态环境关联分析方法的介绍和现状生态环境评价案例分析可知，只要对水量平衡方程式两端的若干输入和输出变量进行界定和计算，并确定好状态约束条件，即可根据未来不同时段流域水循环收支项变化去预测同期的水生态环境的情景。
作为情景分析，本报告中拟定对两种类型的四种水资源配置方案下的水生态环境进行预测，简要分析如下：
（1）无南水北调条件下的水生态环境预测。包括两种情景，一是延续现状水资源开发利用方式，包括保持现状外调水水平、继续保持现状深层和浅层地下水超采水平以尽量满足经济社会耗水需求；二是以生态环境保护为中心的水资源开发利用方式，包括停止深层浅层地下水超采，恢复湖泊、湿地等水系生态面积；
（2）南水北调工程实施条件下的水生态环境预测。包括两种调水方案相对应的两种情景，其中基本方案2010和2030年调水总规模分别147.0亿m3和223.0亿m3，其中调入海河流域片分别为61.0亿m3和96.0亿m3；高方案2010和2030年调水总规模分别164.0亿m3和249.0亿m3，其中调入海河流域片分别为69.0亿m3和103.0亿m3。两种调水方案情况下均采用以生态环境保护为中心的水资源开发利用方式，包括停止深层浅层地下水超采、恢复湖泊、湿地等水系生态环境面积。
3.1 计算条件和输入变量
3.1.1 无南水北调情景
在无南水北调工程供水时，水量平衡方程式两端各项输入和约束条件如下：
（1）进入流域单元的总水量
水资源总量：为反映出海河流域现状水资源衰减的实际情况，水资源总量按1994～1999年6年平均值358.0亿m3考虑。
外调水量：目前海河流域实际平均引黄水量一般在54.3亿m3，但实际配水定额只有41.0亿m3，因此按41.0亿m3计算。
深层开采量：
情景一 仍保持目前深层开采水平，年均深层开采量为62.0亿m3。
情景二 考虑生态环境保护要求，停止深层地下水超采。目前海河流域深层地下水年均开采量为62.0亿m3，但对超采量的认识差别很大。《海河流域水资源规划》提出