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(diào)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(diào)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(diào)工程實施條件下的水生態(tài)環(huán)境預測。包括兩種調(diào)水方案相對應的兩種情景，其中基本方案2010和2030年調(diào)水總規(guī)模分別147.0億m3和223.0億m3，其中調(diào)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(diào)水總規(guī)模分別164.0億m3和249.0億m3，其中調(diào)入海河流域片分別為69.0億m3和103.0億m3.兩種調(diào)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
　　3.1.1 無南水北調(diào)情景
　　在無南水北調(diào)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：
　?。?）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(diào)水量：目前海河流域?qū)嶋H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。《海河流域水資源規(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(zhì)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(nèi)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?qū)嶋H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。
　?。?）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。
　　情景二 以實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境目標所需的耗水量為標準。根據(jù)海河水利委員會的“海河流域環(huán)境用水研究”所提出的保護目標，流域片水系生態(tài)環(huán)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(qū)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(tài)環(huán)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(jù)以上水面面積、蒸發(fā)量、降雨量計算水系生態(tài)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(diào)情景
　　在有南水北調(diào)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(diào)水量：目前海河流域?qū)嶋H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(diào)進入海河流域的水量則外調(diào)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。
　?。?）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.
　　水系生態(tài)環(huán)境耗水量：同情景二，以實現(xiàn)生態(tài)環(huán)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(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(diào)條件下四種配置。
　　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(diào)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(diào)水量維持現(xiàn)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(tài)耗水保持目前水平。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.