南水北调对海河流域水生态环境影响分析(3)

　　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。
　　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.