海河流域多年平均水资源总量为372亿m3，流域人均总水资源占有量仅有305m3，是全国缺水最为严重的流域，水资源的严重短缺大大制约了区域国民经济的发展。更为严重的是，长期以来海河流域水资源的开发利用片面强调了满足经济发展需求，忽略了生态环境的保护和改善，致使流域的生态环境出现整体退化。在南水北调工程总体规划中，工程供水目标以城市生活和工业用水为主，兼顾农业和生态。依据《黄淮海流域水资源合理配置与南水北调工程总体布局》的研究成果，推荐的基本调水量方案2010年和2030年向海河流域供水分别为60.6亿和95.7亿m3，高方案2010年和2030年向海河流域分别供水69.3亿和103.3亿m3。如此大量外调水的流入必将对海河流域的水循环和水生态环境产生巨大影响，本文就这个问题展开相关分析。

1 海河流域水生态环境现状

1.1水污染严重

1998年，全流域废污水排放总量已达到55.6亿t，这些废物水中大部分末经处理就直接排入河流和水库，造成地面水的严重污染。流域现状地表水的污染河长比例高达75％，2／3站井的地下水达不到饮用水要求，水污染形势十分严峻。

1.2河道干涸、功能退化

由于用水大量增加，造成河道干涸断流、河道功能退化等问题。现状流域各河大都成为季节性河流。据初步统计，在流域一、二、三级支流的近10000km河长中，已有约4000km河道长年干涸。一些河道虽然有水，但主要是由城市废污水和灌溉退水组成，基本没有天然径流，“有河皆干，有水皆污”已成为海河流域的一个突出问题。河道干涸还引发河道内杂草丛生、土地沙化、土壤盐分累积。山前平原与河道两岸附近的浅层地下水位持续下降地区，河流冲积沙地和砂质褐土、砂质潮土、砂质草甸土等耕地沙化趋势严重，沙土随风迁移造成覆盖沙地。近30年来，流域内“沙化”土壤面积不断扩大。由于缺少人海水量，山区进入平原的径流、引黄水量和降雨中带来的盐分不能排出，引起区域性的积盐。

1.3入海水量锐减、河口生态环境退化

统计表明，90年代与50年代相比，流域年平均入海水量减少了72％。90年代年平均入海水量只有68.5亿m3，只相当于总水资源量的18％，而且40％集中在滦河及冀东沿海地区。由于入海径流减少，各河河口相继建闸拒咸蓄淡，引起闸下大量海相泥沙淤积。据统计，闸下总淤积量达9500万m3，致使海河流域骨干行洪河道泄洪能力衰减40％。另外陆源污染也给河口近海地区造成很大影响。渤海湾受纳天津、北京两大城市的污水，无机氮、无机磷、化学耗氧量等指标严重超标。由于入海径流减少和严重的污染，河口地区具有经济价值的鱼类基本上绝迹，渤海湾著名的大黄鱼等优良鱼种基本消失。近10年来，渤海赤潮频频发生，造成了严重的经济损失。

1.4湿地大幅度减少、生物多样性消失

50年代海河流域有万亩以上的洼淀190多个，洼淀面积超过10000km2。现今，除白洋淀和部分洼淀修建成水库外，大部分的洼淀都已消失或退化，即使加上30多座大型水库和100多座中型水库，湿地面积仅剩2000多km2。在区域湖泊洼地演变过程中，人类活动干扰是其中最重要的驱动因素。以白洋淀为例，50年代以后，白洋淀上游兴建了总库容达36亿m3的水库，大大减少了入淀水量，1964～1981年，白洋淀因围垦造田减少了90％的湖面面积，导致1966～1995年出现5次干淀，1990～2000年又多次面临干淀的威胁，依靠定期补水才得以维持。

1.5地下水严重超采

海河流域地下水大规模开采始于70年代。到1998年，扣除补给量后，全流域已累计消耗地下水储量896亿m3，其中浅层地下水471亿m3，深层水425亿m3。地下水过度开采造成了地面沉降、地裂和塌陷等一系列环境地质问题。天津和流域中东部平原已发生区域性地面沉降。至1998年，河北平原累计沉降量大于300mm的面积达1.82万km2，天津市累计沉降量大于1500mm的面积133km2。平原区已经发现地裂缝近200多条。地下水位下降还引发海水入侵和咸水入侵等问题，使得成淡水边界向淡水区移动。

1.6水土流失严重

水土流失是海河流域主要自然灾害之一。海河流域年降雨量虽然不大，但多以暴雨形式出现，而另一方面流域内山区地面坡度较大，且土质疏松，植被覆盖率低，加之人口密度大，生产落后，广种薄收，陡坡开荒等人为因素，导致流域内山丘区存在严重的水土流失问题。

1.7污灌造成环境污染和健康危害

由于水资源短缺，海河流域排放的废污水很大一部分被用于农业灌溉，绝大部分灌溉污水未经任何处理，给周边环境和人体健康带来危害。

2 海河流域水循环与水生态环境关联分析

流域的水循环与水生态环境有着极为密切的天然联系，千万年来大自然所形成的自然水循环造就了一个地区特有的稳定水生态环境。而近几十年来由于人类对水资源的大规模开发利用改变了水的自然循环，使一些地区稳定的水生态环境趋于不稳定，并出现流域水生态环境整体退化现象，海河流域就是这样一个典型。南水北调工程直接对流域进行大规模补水，加大了流域水循环通量，虽然其直接主要供水目标不是流域生态环境，但也会对流域的水生态环境产生一定影响。为了定量研究评估这种影响，首先需要研究流域水循环与水生态环境之间的自然关联。

2.1流域水循环与水生态环境关联分析方法

为了比较简单清晰的描述流域总体水循环的状态及其与水生生态环境的关系，本研究不着眼于流域内降雨、地表水、地下水和土壤水之间的转换关系，而以整个流域为一个单元，以年为尺度，重点描述流域各种水量变化与各种耗水之间的关系，以揭示水循环过程、状态与水生态环境演变的宏观关联。

研究的方法是在水平方向以流域边界为界，在竖直方向以深层地下水上隔水层为下边界，以地表及其附属物、植被为上边界形成一个封闭的单元。首先分析年度间进入单元的总水量，单元内的总蓄变量和总消耗量，摸清水循环过程中各种水量之间的转化关系，然后分析各种水量对不同水生态环境子类的驱动关系，以此分析和判断流域水生态环境的现状和对未来的水生态环境进行分析和评估。水循环的过程可通过水量均衡方程式来表示。

Twe－△TWs＝TWc

式中：Twe——进入单元的总水量；

△tWs——单元的总蓄变量；

TWc——单元的总耗水量。

在水量均衡方程式中，进入这一单元的水量有降雨形成的当地水资源总量（包括地表水和地下水资源量并扣除二者的重复计算量）、从外流域调入的地表水水量和从深层开采的地下水量三项；平衡方程中的总蓄变量是当年在单元内增加（或减少）的水量，包括水库蓄变量和浅层地下水蓄变量；总耗水量是指通过不同方式排出本单元的总水量，主要包括水平排出单元的入海水量和竖直排出的蒸发消耗量。总耗水量又可以根据其消耗性质分为经济社会耗水量和非经济社会耗水量。经济社会耗水量是指由人工供给的用于国民经济发展和人类生活所消耗的水量，包括农业用水、工业用水、城市生活和农村生活用水的消耗。而非经济社会耗水可视为水生态环境消耗水量，包括维护河口生态环境的入海水量，水系生态环境耗水量和陆地生态环境耗水量。其中水系生态环境耗水量包括天然河道水面蒸发量、湖泊湿地水面蒸发量和城市河湖水面蒸发量。陆地生态环境耗水是指平原区和山区河谷盆地陆地上地下水的腾发量，但不计灌溉回归地下水的腾发量。

应用以上方程式可以描述流域单元的整个水循环过程和状态，同时由于水循环中的各项几乎都与水生态环境有着极为密切的关系，因此通过水循环中各项的分析就可以反映出流域水生态环境的状况。上述水量均衡方程式中的各收支项可以对三类水生态环境问题进行分析评价：第一类有关地下水超采问题，包括进入单元的总水量中的深层开采量以及浅层地下水蓄变量。从多年平均来看，如深层开采量过大形成深层超采或浅层地下水蓄变量小于零形成浅层地下水超采时，水生态环境就受到破坏，超采量越大，受破坏的程度就越深，直至出现地面沉降、地裂和塌陷以及引发海水入侵等各种环境问题；第二类是水系生态环境耗水量和陆地生态环境耗水量减少问题，如果二者特别是水系生态环境耗水量不能达到一定要求，则会出现河道干涸，湖泊萎缩，湿地消失、土壤沙化、生物多样性消失等一系列生态环境问题；第三类是入海水量衰减问题，如果入海水量不能满足河口生态环境要求，则河口海区会出现盐度升高、升温迟缓、松散的底质消退，进而影响鱼类产卵、生长，导致近海渔业资源的衰退。此外，入海水量减少还造成泥沙淤积、河道萎缩、河道自然功能下降。

在流域水循环中，水量平衡方程两侧收支各项是遵循流域水循环的规律相互关联的，即来水。蓄存和消耗量之间存在此消彼涨的关系，比如经济社会耗水增加，非经济社会耗水必然减少；河道、湖泊湿地耗水增加，入海水量也会减少。因此区域水循环的状态可能会因为人类不合理的开发利用而被改变，从而引发严重水生态环境问题；但另一方面通过区域水资源合理的开发利用与优化配置，甚至采用跨流域调水，可以重新调节水循环状态而使区域水生态环境得以改善。

从以上分析可以看出，流域水循环的收支平衡关系直接影响流域水生态环境状况，因此既可以利用水循环的状态来评价水生态环境情况，还可以通过分析预测不同水资源开发利用方案情况下的流域水循环状态去预测流域水生态环境未来情景，进而从流域水生态环境的角度去调整水资源的开发利用方案，以实现区域水资源开发利用与生态环境的相互协调，这就是水循环与水生态环境关联的分析方法和思路。

在此需要特别补充说明的是，由于本单元将深层地下水上隔水层作为单元的下边界，对深层地下水的开采作为系统的输入处理，因此关于地下水超采问题并不放在循环过程当中进行研究，而是利用深层地下水补给相对稳定的特点，通过直接比较单元该部分输入和深层地下水补给量的大小来进行判断。

2.2海河流域现状水循环与水生态环境关联分析与评价

根据以上水循环与水生态环境关联物理模型的分析，建立了相应的流域水循环与水生态环境关联的数学模型。应用1994～1999年水资源公报和海河流域水资源规划的相应数据，对单元水量平衡方程各项进行了计算，得到相关的水生态环境现状评价结果，见表1。

表1 海河流域1994～1999年流域水循环相关数据与计算结果（单位：亿m3）

数据来源：1994～1999年《水资源公报》和《海河流域水资源规划》。

从表1中进入单元总水量栏可以看出，进入单元的总水量主要受降雨影响。如降雨最小的1997年和1999年，年降雨量分别为366mm和385mm，进入单元的总水量分别为329.6亿m3和317.6亿m3；降雨量最大的1995年和1996年，年降雨量分别为609.0mm和599mm，进入单元的总水量分别为556.5亿m3和635.1亿m3。进一步考察表1数据总体构架和变化，由于流域降雨年际变化大，因此不同年份进入流域的总水量变化很大，变幅可高达300亿m3，导致相应的蓄变量和总耗水量变化也很大。当流域单元在输入减少条件下，总耗水量也减小，同时蓄变量也呈现为负值，说明枯水年份会消耗地表水和地下水的蓄存量以支撑国民经济的发展。

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。

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》提出深层超采14.8亿m3，另外此规划认为承压水开采量为25.0亿m3；《海河流域环境用水研究》提出深层超采41.0亿m3；水文地质研究所海河流域地下水现状评价提出深层地下水补给量仅13.0亿m3，则按现状开采量计算超采49多亿m3；也有认为深层地下水全部属超采。根据本次研究成果，以超采量占41.0亿m3考虑，可以开采但要逐步替代的开采量按22.0亿m3考虑，因此计算中深层开采量以22.0亿m3计。

（2）流域的蓄变量

水库蓄变量：水库蓄变量取为零。

地下水蓄变量：

情景一 按近年年平均蓄变量一8.9亿m3计算。

情景二 考虑生态环境保护要求，停止浅层地下水超采。浅层地下水具有以丰补枯的能力，因此超采与否按多年平均的蓄变量来考虑。从流域平均概念出发，地下水蓄变量为零即可满足不超采。但由于海河流域超采主要集中在海河南系，而其他区域如滦河和徒骇马颊河地下水开采较少，流域片内各区来补平衡必需考虑这种来补地域不均衡现象。全流域实际年均蓄变量仅为－9.0亿m3，而实际局部地区多年平均超采量为20.0亿m3，因此只有全流域在蓄变量为11.0亿m3条件下，才能实现海河南系等严重超采区的采补平衡，实现全流域各片均不超采的生态环境目标，因此地下水蓄变量按11.0亿m3考虑。

（3）消耗水量

经济社会耗水量：本次研究当中，单元的经济社会耗水量是按流域片的供水量和耗水率相乘求得。今后供水增长主要用于工业和生活，二者目前的耗水率很低，通过节水耗水率会有提高；而农业用水由于节水措施的实施，耗水率也将有所提高。根据分项分析计算，2010年总耗水率比现状0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

水系生态环境耗水量：

情景一 不考虑水系生态环境的改善，耗水量按目前年平均值2.7亿m3计算。

情景二 以实现生态环境目标所需的耗水量为标准。根据海河水利委员会的“海河流域环境用水研究”所提出的保护目标，流域片水系生态环境用水目标必需在2010年“保证南运河、清凉江等骨干输水河道用水，重点补充京津石等大城市周边和东部地区1900km河道用水，恢复水面面积445km2。湿地修复，重点做好白洋淀的保护，改善团泊洼、大浪淀、千顷洼三个湿地的生态环境，4处湿地面积471km2”。另外兼顾考虑北京、天津、石家庄及河北11个省辖市的河湖用水，水面面积100km2左右。根据以上水面面积、蒸发量、降雨量计算水系生态耗水量。2030年在2010年基础上增加滹沱河、滏阳河、唐河、子牙河干流、大清河干流等河道的水面使恢复水面的河道长度达到4100Km，面积达到1023Km2。湿地计划全面恢复，包括宁晋泊、东淀、青甸洼、西七里海；大黄铺洼、思县洼等6处湿地，面积559km2，加上2010年恢复的白洋淀等4处，共计1023km2。城市河湖补水面积达到373km2。三项总计水系面积达到2426km2。

3.1.2 有南水北调情景

在有南水北调供水时，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：按近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。按41.0亿m3计算。另外在高方案中需要扣除被置换出去的那部分引黄量。再加上南水北调进入海河流域的水量则外调水量是：

情景三 在2010年为99.4亿m3，2030年为1345亿m3。

情景四 在2010年为108.2亿m3，2030年为142.0亿m3。

深层开采量：同情景二，考虑生态环境保护要求，停止深层地下水超采，深层开采量以22.0亿m3计算。

（2）流域的蓄变量

水库蓄变量：水库蓄变量取为零。

地下水蓄变量：按情景二，考虑生态环境保护要求，停止浅层地下水超采，地下水蓄变量按11.0亿m3考虑

（3）消耗水量

经济社会耗水量：按流域片的供水量和耗水率相乘求得，2010年总耗水率比现状0.667提高至0.687，2030年提高到0.705。

水系生态环境耗水量：同情景二，以实现生态环境目标所需的耗水量为标准，2010年达到各类水面面积共1016km2，2030年达到各类水面面积2642km2，以此计算耗水量。

3.2不同情景下的流域水生态环境预测分析

将以上各情景下的输入变量和总体约束条件代入模型进行计算，得到2010年和2030年有天南水北调条件下四种配置方案的运算结果（表2）。

根据以上运算结果，2010年和2030年

表22010年、2030年海河流域不同方案水循环（单位：亿m3）

不同方案的水生态环境预测结果分述如下：

情景一：无南水北调工程且延续现有的水资源开发利用方式

在这种情景下，2010和2030年外调水量维持现有的41.0亿m3，深层地下水保持年超采41.0亿m3，即开采水平62.0亿m3，加上多年平均水资源量358.0亿m3，进入单元的总水量为461.0亿m3，全流域深层地下水超采22.0亿m3，水系生态耗水保持目前水平。在这种条件下，2010年和2030年经济社会耗水量分别为298.8亿m3和320.8亿m3，较1994～1999年的平均水平分别增加16.2亿m3和38.2亿m3，增长幅度为5.66％和13.52％。在经济社会耗水增长的同时，2010年和2030年非经济社会耗水较现状平均值分别衰减15.5亿m3和37.5亿m3，减幅为7.67％和18.56％。在非经济社会耗水子项目当中，水系生态耗水继续维持现有的极低水平，区域陆地生态耗水无明显变化。入海量较现状平均水平进一步下降，2010年和2030年分别衰减17.1亿m3和33.5亿m3。另外单元年平均水资源蓄变量为－8.9亿m3，为浅层地下水年均蓄变量，年均深层超采量为220亿m3。

从以上分析可知，在无南水北调工程条件下，继续采取现有的水资源开发利用方式，2010年和2030年经济社会耗水虽有增长但仍与国民经济发展和人民生活提高的需求相距较大；而水系生态系统继续维持现有的病态，陆地生态系统无明显变化，入海水量进一步有所下降。更为严重的是，按目前开采规模，浅层地下水在80年内所有浅层含水层将完全枯竭，深层地下水10年左右将会完全疏干，从而必将造成无可挽回的生态环境灾难。

综上所述，本情景分析中模拟的水资源开发利用方式，对于区域水循环过程来说无异于杀鸡取卵。为了经济发展进一步破坏了自然水循环状态，既不能满足国民经济发展和人民生活提高对水的需求，又将直接导致生态环境的全面退化，直至区域生态系统的崩溃，从而造成社会经济发展的不可持续性。

情景二：无南水北调工程但以生态环境保护为中心

在这种情景下，2010和2030年外调水量继续维持现有的41.0亿m3，停止深层地下水的开采41.0亿m3，加上多年平均水资源量358.0亿m3，进入单元的总水量为449.0亿m3，较现状平均水平减少25.2亿m3。另一方面，为保证浅层地下水不超采，浅层地下水蓄变量必需维持在11.0亿m3。根据流域生态环境保护目标，2010年和2030年水系生态耗水量分别达到6.4亿m3和13.2亿m3，较现状耗水量增加1.37倍和3.89倍，水系生态系统有很大程度的恢复，到2030年基本上可以实现流域提出的水系生态环境保护目标。陆地生态耗水主要受区域气候背景影响，无明显变化。本方案下2010年和2030年入海水量分别为47.1亿m3和32.5亿m3，较1994～1999年的平均水平低39.9％和58.5％，介于1998年和1999年之间。可以看出，本方案下的入海水量不仅没有改善，反而有较大幅度地衰减，入海口生态环境将进一步恶化。

本方案中2010年和2030年的经济社会耗水量分别为256.9亿m3和277.8亿m3，较1994～1999年的平均水平低25.7亿m3和4.8亿m3，这表明在今后的二三十年当中，经济社会耗水不但没有上升，而是在现状水资源短缺的基础上进一步下降，从而转化为经济损失量。以上数据和分析表明，在实施本方案情景下，区域社会经济发展将受到极大制约，甚至出现倒退。

综上所述，本情景中模拟的水资源开发利用方式，虽然对于地下水超采、水系生态环境等问题有较大的改善，基本能够实现既定环境保护目标，但入海水量仍将进一步减少，河口生态环境得不到改善。更为突出的是，将大大限制区域社会经济发展的规模和速度，如果不依靠调整产业结构，社会经济甚至有可能倒退，人们生活水平将会降低。但如果打破原有产业结构，势必要放弃原有的一些优势，如土地资源等。可以看出，本情景是一种典型的以经济换生态的方案，与区域社会经济发展阶段不符合。

情景三：实施南水北调工程基本调水方案

本情景2010年和2030年南水北调工程调水规模分别为147.0亿m3和233.0亿m3，其中调入海河流域单元的水量分别为61.0亿m3和96.0亿m3。在有外调水条件下，水资源开发利用过程中，将停止深层和浅层地下水超采。在满足上述前提条件下，2010和2030年进入流域单元的水资源总量分别为479.0亿m3和515.0亿m3，较现状平均水平高出8.8％和13.5％。

在这种调水规模下，2010年和2030年水系生态耗水量分别为6.4亿m3和13.2亿m3，水系生态系统有很大程度的恢复，到2030年基本上可以实现流域提出的水系生态环境保护目标。同时，2010年和2030年入海水量分别为55.8亿m3和51.5亿m3，比1994～1999年平均入海量要低22.8亿m3和26.9亿m3，可以看出这一规模的调水对于入海水量的增加没有明显效果，河口生态环境状况仍然较差。陆地生态耗水与与无南水北调工程时没有明显差别。

本情景中2010年和2030年的经济社会耗水量分别为291.0亿m3和332.0亿m3，较1994～1999年的平均水平要高出7.0亿m3和50.0亿m3，比情景一高出0.3亿m3和11.0亿m3，比情景二高出33.0亿m3和54.0亿m3。可以看出，南水北调工程在很大程度上缓解了区域经济社会耗水增长需求与区域水资源形势的矛盾。

综上所述，本情景中模拟的外调水方案，对于深层和浅层地下水超采、水系生态环境等问题都有较大改善，2030年基本能够实现既定环境保护目标，但对于入海水量的增加无明显效果，河口生态环境不会因为南水北调工程而出现明显改善。另一方面，本方案经济社会耗水量较现状水平有了明显提高，对于区域社会经济发展有巨大的促进作用。

情景四：实施东中线调水高方案

本情景2010年和2030年南水北调工程调水规模分别为164.0亿m3和249.0亿m3，其中调入本流域单元的水量分别为69.0亿m3和103.0亿m3。在该调水规模，水资源开发利用过程中将完全停止深层和浅层地下水超采，另外仍需利用引江水置换出相关引黄水退还给黄河流域。基于上述前提条件，2010和2030年进入流域单元的水资源总量分别为488.0亿m3和522.0亿m3，比现状平均水平高出14.0亿m3和47亿m3。

在这种调水规模下，2010年和2030年水系生态耗水量按水系生态环境保护目标要求，分别达到6.4亿m3和13.2亿m3，大大改善了水体生态系统状况，到2030年基本上可以实现流域水系生态环境保护目标。另外，2010年和2030年入海水量分别为57.9亿m3和53.1亿m3，虽然较情景二和情景三略有增加，但由于经济用水的挤占，与1994～1999年平均入海量相比仍低20.5亿m3和25.3亿m3，可以看出这一规模的调水对于入海水量的增加依旧没有明显效果。陆地生态耗水与与无南水北调工程时没有明显差别。

本情景中2010年和2030年的经济社会耗水量分别为297.0亿m3和337.0亿m3，较1994～1999年的平均水平要高出14.0亿m3和55.0亿m3，2030年较比情景一高出17.0亿m3，比情景二高出40.0亿m3和60.0亿m。依据前面研究结果显示，在这一规模的调水情况下，海河流域2010年和2030年缺水率为6.8％和3.4％。可以看出，南水北调工程基本上能够满足区域经济社会耗水增长需求。

综上所述，在高方案调水规模情景下，海河流域单元内深层和浅层地下水超采问题基本得到解决，水系生态环境问题也有较大程度的改善，2030年基本能够实现既定环境保护目标，但对于入海水量的增加仍然没有太大效果，河口生态环境不会因为南水北调规模的加大而出现明显改善。另一方面，本情景经济社会耗水量较现状水平有了很大程度的提高，基本能够满足经济社会耗水增长的需求，从而保障了区域社会经济可持续发展，但与基本调水规模方案相比无大的差别。

4 结论

海河流域水资源短缺，由于经济发展对水的需求的压力造成水资源开发利用过度。人类大规模的水资源开发利用使得流域天然水循环过程和状态发生了很大变化，与之有关的水生态环境也发生了巨大改变。目前海河流域已经出现了地面沉降、地裂、海水入侵、河道干涸、湖泊湿地萎缩消失、土地干燥沙化、河口生态环境退化、水质污染等一系列与水有关的生态环境问题。如果继续延续现有的水资源开发利用方式，按照情景一的预测结果，海河流域的生态系统将遭受无法逆转的损害，从而并发区域经济发展将不可持续问题。换一个角度来说，如果采取以生态环境保护为中心的水资源开发利用方式，在没有外来水源的条件下，其结果必将如情景二所描述那样，区域社会经济发展因此受到极大制约，甚至有可能产生经济倒退现象，其前景也是不足取的。从情景一、二预测结果分析表明，如果没有外来水源，海河流域今后的发展势必陷入在经济和生态间进行两难选择的困境。

南水北调是构筑我国黄淮海流域乃至整个北方地区社会可持续发展的水资源保障体系的有效途径。工程在给城市供水的同时，由于大量地表水体进入流域以及人为的调控，将会使流域水循环过程发生了较大变化，从而改善与之使相关联的水生态环境。情景三和情景四模拟了基本规模调水方案的情景，结果表明在实施南水北调工程条件下，区域内一些比较突出的生态环境问题，如地面沉降、海水入侵等问题基本能够得以控制，在一般情况下可保持大多数河道的最小基流和湖泊湿地水面面积，生物多样性逐渐得到恢复。然而由于南水北调工程规模和目标限制，入海量仅能维持现状水平，河口生态环境退化的趋势难于抑制。由于入海流量无明显变化，即河流的水环境容量没有因为南水北调工程而有明显增加，因此河流严重污染的现状在本报告规划规模下难以得到有效遏制。此外海河流域水土流失问题主要集中在山区，与南水北调工程无直接联系，因此流域水土流失在南水北调工程实施后仍沿现有趋势发展。还需要指出的是，情景三和情景四在保障了一部分生态耗水需求条件下，经济社会耗水供需间仍存在一定缺口，总体缺水率都在10％以下，虽然情景四较情景三略好，但无明显差别，社会经济可持续发展既定目标的实现基本上都有相应的保障。

从本次情景分析的模拟结果可以看出，南水北调工程整体上遏制了海河流域水生态环境恶化的趋势，使现状较为突出的地下水位、河道、湖泊湿地等生态环境问题上有所改善，但水体污染、水土流失等问题基本没有改善，海河流域的生态环境整体状况仍不容乐观。