南水北调工程建设网络展览
&&& 编者按& 日10:00，国务院南水北调工程建设委员会办公室主任、党组书记张基尧做客强国论坛谈“南水北调工程建设情况”。 文字实录如下：
&&& [主持人]：各位网友大家好，南水北调工程是规模最大的调水工程，今天我们非常高兴地为您请到了国务院南水北调工程建委会办公室主任、党组书记张基尧同志作客人民网强国论坛，一起和网友就南水北调的建设情况和网友进行交流。我们欢迎张部长作客强国论坛。知道您来作客，很多网友在网上预先提出了问题。我们首先回答网友的提问。
南水北调实现了水资源的优化配置和相互调剂
&&& [主持人]：我们为什么要实施南水北调工程？它的预期效益怎么样？
&&& 【张基尧】：各位网友早上好！为什么实施南水北调工程，首先我国水资源整体上讲是比较缺乏的，在地区和时空的分配也不均匀。黄河、淮河和海河流域是北方地方水资源比较短缺的地区，全国人均水资源占有量每年只有462立方米，海河流域占有量更低，2000年人均占有量只有292立方米。水资源的短缺制约了经济社会的发展，也带来了诸多的生态问题，比如地下水超采，地面沉降，河水干枯，环境恶化等等。南水北调工程是在整个北方地区水资源短缺的情况下实施的。总体规划阶段，在节水、治污以及挖掘当地水资源潜力基础上，南水北调工程适当地通过调水给北方地区增加一部分外流域的水资源，促进当地的经济发展。另外，南水北调实施后，一方面是通过南水北调东中西三条线把长江、淮河、黄河、海河联通起来，形成我们国家在东部地区的一个强大的水网布局，实施水资源的优化配置和相互调剂；另一方面，通过南水北调工程的实施，加强地下水的限采和补给，促进整个北方地区节水和治污。所以，南水北调对生态环境的修复和改善也有重要作用。因此，实施南水北调工程应该是可持续的发展和科学发展观念的具体体现，是构建社会主义和谐社会的一个重大举措。
&&& [主持人]：这么一项重要的工程，我们知道已经过了50多年的论证和建设，好象当年是因为毛主席的一句话把南水北调的大幕拉开了。
&&&&&&& 【张基尧】：是的，那是毛主席在视察黄河的时候，看到了北方地区缺水，当时提出，“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的”。这个伟大的构想经过了50年的规划和设计工作，现在终于把它从设计阶段落实到现实中来，并推动它正式实施。
&&& [主持人]：南水北调工程总投资多少？什么时候能够结束？
&&& 【张基尧】：南水北调工程规划阶段分了东、中、西三条线路，而且分期进行建设。规划阶段的建设周期是四十年到五十年，规划投资有五千亿人民币。在实施过程中随着北方地区节水效益的不断提高和节水成果的不断显涌现，随着整个工程的地质勘测和规划设计的不断深入，也会进行一些必要的调整，方案上也会进行一些必要的优化和补充。
&&& [主持人]：咱们搞南水北调到底谁掏钱，资金来源是怎么样的一个状况？
&&& 【张基尧】：南水北调主要的供水对象是南水北调沿线的城市。因为城市是经济社会发展比较集中的地区，也是耗水量比较大的地区；二是城市具有一定的水价承受能力，三是通过向城市的供水，提高了水价，进一步促进水资源的节约。对农村怎么办呢？规划思路是过去修建了很多用于农业供水的水库，由于城市居民用水不断增加，原来这部分向农村供水水库现在都改为给城市供水。南水北调通水后，城市的水由南水北调水来补充，原来侵占的农业和生态的用水就要恢复给农村业和生态。南水北调的投资有三方面，一是中央投资，占总投资的30％。二是南水北调工程基金，占25％。南水北调工程基金是通过提高受水区6省（直辖市）现有水价筹集，目的是通过提高水价，促进节约用水又可以为工程建设筹集一部分资金。。另外45％是使用银行贷款。银行贷款在供水以后，通过水价和基金来进行偿还。中央拨款、南水北调工程基金和银行贷款，构成了南水北调整个的建设资金。
南水北调工程将产生经济、生态、社会三个方面效益
&&& [主持人]：大家很关心南水北调工程的效益问题，比如刚才说了预期的效益怎么样。
&&& 网友：有没有比南水北调更好的办法来解决北方缺水的问题？
&&& 网友：北方缺水可以通过人工降雨来解决？您怎么看？
&&& 【张基尧】：从效益上来说，应该说具有三个方面的效益。一是经济效益。通过南水北调给北方增补了总量448亿立方米的水量，促进了经济发展和城市化进程具有一定的经济效益。二是生态效益。南水北调工程实际上是一个生态工程。通过南水北调工程的实施，改变海河流域“有水皆污”，地下水严重超采的现状，修复黄河、海河流域的生态。第三就是社会效益。因为南水北调不仅是在北方地区，对调水区来说，还有30多万的移民要搬迁，他们生活比较贫困，通过搬迁能改善他们的生产生活条件，实际上社会效益也是很显著的。
&&& 当然有的网友谈到，是不是南水北调就是最好的选择，我们认为解决北方水资源短缺的渠道关键在于节水，现在不管是从工业、农业还是居民生活，都有相当的节水空间，各地政府和中央有关部门都制定了一系列节水措施，但是节水也要投入成本，所以一方面要加大节水力度，另一方面又通过调水来补充节水以后仍然还不能满足经济社会发展的水资源。调水只是其中一个手段，而不是主要的手段，主要的手段还是通过节约和治污来解决。有的网友提出来，能不能通过人工降雨来解决，人工降雨是需要一定条件的，就是说云层里面的水分含有量要达到65％以上，才能实施人工降雨。人工降雨也是要花成本的，通过人工降雨的这种手段来解决北方那么大面积的，那么大数量的缺水问题，目前科技上还是难以实现的。
&&& [主持人]：网友：可以通过开发入海淡水的资源来解决水资源短缺的问题。
&&& 网友：请问南水北调工程的总投资是多少。每年可以输送多少水？年运行费大概是多少？
&&& 【张基尧】：从南水北调总体规划来说，三条线路完全建成以后整个水量是448亿立方米，相当于现在黄河一年的径流量。南水北调工程是分期进行建设的，当前建设的南水北调东线的一期工程和南水北调中线的一期工程。这两项工程建成以后，整个北方地区增加的139亿立方米水量。
&&& [主持人]：南水北调工程是否也应该向高速公路和专线铁路那样实行谁受益谁投资的原则？
&&& 【张基尧】：谁投资谁受益，这个说法是对的。但是，不能完全适用于南水北调工程的建设，因为，南水北调工程既是有公益性又有经营性的工程。南水北调工程供水对象主要是城市，采取的是按照市场经济的方式进行建设。不管是使用贷款也好，还是使用南水北调工程基金也好，最终都是通过供水水价由受水区的用水户来承担的。同时，南水北调是一个跨流域的调水工程，是一个生态工程，可以在南方水多的情况下，通过东线和中线向北方调河流补水，这部分生态效益应该说更多的是体现在公益性上，让用水户来买单可能比较困难，因此，中央对此加大了在政府资金方面的投入。
南水北调要保证调水区和受水区互利双赢
&&& [主持人]：网友：请问调水对水源区的影响怎么样？如何保证水源区居民的利益？
&&& 【张基尧】：总体规划阶段，在考虑整个工程的同时，也考虑了对水源区的影响。我们坚持调水区和受水区互利双赢的原则。调水区的上游，要加强丹江口上游的生态保护，最近有关部门制定了丹江口上游的水土保持和水污染治理规划，一期投资69个亿，包括污水处理厂建设，退耕还林，水土保持，工业结构调整和农业面源污染的治理等等。通过对丹江口上游的水土保持和水污染治理，无疑对库区经济发展也有一定的促进作用。对于汉江中下游可能会减少平水期的水量，考虑调水对汉江中下游的影响，总体规划明确实施汉江中游四项生态建设工程，其中有一项是引江济汉工程，即把长江的水引到汉江，实现了丹江口水库调水和汉江中下游补水双赢。
&&& 对于丹江口水库大坝加高影响的移民，目前正在制定移民安置规划，通过实施移民规划，实现工程建设和移民搬迁的双赢。
&&& [主持人]：水往高处流会不会把水往低处流的电都用光了？
&&& 【张基尧】：这不会。比如说长江年径流量有9600多亿立方米，南水北调全部建成后，总的调水量是448亿立方米，只占长江径流量的5％。
&&& 丹江口大坝加高后，可以把把大量洪水拦截下来，提高了水位，增加了水量，继续用来发电。因此，从整体上看，对丹江口水库发电影响是不大的。
&&& [主持人]：南水北调成败的关键是解决污染问题，我们能解决吗？
&&& 【张基尧】：对于南水北调东线来说，主要是解决污染问题。对于南水北调中线来说，主要是对现有的水源地如何做好保护的问题，因为现在丹江口的水质是很好的。对东线来说，当前做了一些工作，比如污水处理厂的建设，还有一些小型企业的运转，结构调整，做了一些处理，通过这些工作以后，应该说水质情况有所好转。从今年8月份和去年8月份相比，通过26个断面的水质检测情况看，水质比去年好了许多。应该说南水北调沿线水污染治理取得了一定的成果，但不能掉以轻心，因为污水治理是一项社会性很强的工作，不是靠单一手段就能实现的，必须通过经济的、社会的、法律的、行政的手段，进行综合整治。比如现在污水处理过程中，有的时候不能运行，关键是污水标准没有上来，所以很多污水处理厂建成了，但仍然是空置着，效率很低，属于是配套不够。没有那么多污水到污水厂来。比如还存在面污染的治理问题，比如说化肥、农药在整个调水沿线怎么实现运营和管理。还有一些原来的企业，他的排污标准有达到国家标准的，但是由于南水北调整个水质的要求，不仅是能排污的标准，而且还要提高它排污的标准，在已经治理的基础上进一步治理。一方面我们对东线治污是有信心的，另一方面不能掉以轻心。我们已经与江苏、山东两省分别签订了治污责任书，把治污的责任层层落实到各级政府。通过治污目标的考核，最近山东、江苏都加大了治污力度。苏鲁两省对东线通水的时候保证水质达到规划当中的三类水的目标也有信心。
&&& [主持人]：南水北调工程应该首先考虑把夏季长江流域的用水引进戈壁沙漠，您觉得有可行性吗？
&&& 【张基尧】：因为提水是要靠建坝、建库来延续的，现在最大的是三峡水库，但是从三峡水库的高程和戈壁沙漠的高程相比，现在还不具备把长江三峡的水引到沙漠的条件，因为水是向低处流的。
&&& [主持人]：能否通过南水北调改善中国西部的气候环境来达到增加中部地区淡水的目的？
&&&&&&& 【张基尧】：实施南水北调时，也考虑到了西部地区。南水北调西线工程，实际上就是在黄河的上游源头和长江上游源头实施，把长江源头的一部分水量调到黄河上游来，补充黄河上游青海、宁夏、内蒙、甘肃等西部省份水资源。
就地蓄水和南水北调是同等重要的
&&& [主持人]：网友：嘉宾您好，水的调节管道的作用是一部分，蓄水的作用是另一部分，但是北方的土质好象不太合适建水库。网友：就地蓄水和南水北调是同等重要的。
&&&&&&& 【张基尧】：这个网友的说法是对的。对南水北调来说，前提是首先做好节水和治污，第二是做好当地水资源的挖掘，通过建设蓄水工程，把自然降雨搜集起来，减少河流的入海量。同时也必须提醒，洪水有时对生态源的作用是很大的，不能把所有的洪水都拦截下来，一点一滴都不入海，这样入海口地区就造成了很大的生态问题。所以必须兼顾到对河流、湖泊的保护，有足够的生态水满足生态需要。
&&& [主持人]：网友：南水北调工程的投资体制是什么？中央投多少？地方投多少？你们是怎么规划的？
&&& 主持人：您当时好象也介绍了一些情况，针对这个项目的特殊性有几个法人，做到了节省的目的，你再给我们介绍一下吧。
&&& 【张基尧】：刚才资金的构成已经说过了，一共是三个部分：有国家拨款、南水北调工程基金、银行贷款。在这种情况下怎么管好这个基金呢？首先在南水北调的规划阶段和今后的各个设计阶段要对工程的概算进行严格的审查，严格的把关。因为这个工程建设有不少地方希望随船搭车，所以在审查概算的时候，通过了一系列审查制度，把好概算关。第二是采取“静态控制、动态管理”的方式，一旦国务院批复了南水北调整体可研报告以后，对静态的投资就像三峡一样，要进行严格控制的。随着物价的上涨和各种政策的变化，动态上实行调控。三是南水北调组建了四个项目法人，对工程建设筹资、建设、运行、管理负责，假如法人不能把投资管好，更多的就向银行贷款，就要承担还款的职责。在南水北调项目建设的过程中，对资金的管理是严格的，为此也制定了一系列对资金管理的办法。四是对整个工程资金的管理实施严格的监督，南水北调办公室专门设立监督司，对南水北调工程的质量、资金使用，包括招投标过程中的违法行为进行稽查，开展审计。通过概算审查、投资控制、实施过程中项目法人的管理和政府层面的监督和检查四个环节，应该能够把南水北调的资金控制在一个比较合理的范围内。
&&& 南水北调不会对长江中下游造成影响
&&& [主持人]：网友：南水北调有否考虑到汉中以及长三角地区的工农业未来缺水的情况。
&&& 网友：很多人担心这个工程会使长江下游的水量减少，以至于不能满足基本的需要。这有道理吗？
&&& 【张基尧】：在实施南水北调工程的同时，已经充分考虑了对丹江口上游汉中地区用水量。说到整个长江下游的水量，会不会对长江下游造成影响，这点可以肯定地说，是不会的。因为南水北调调的水量很少，下游是东线工程，一期才调了100多亿立方米，实际上现在的工程有89亿立方米，在这种情况下，在整个长江径流量里面只占1～0.8％，与此同时三峡工程建成以后拦截了大量的洪水，对原来下游的水量在少水的时候是很大的补充，东线调水远远小于三峡补水，所以不会造成影响。
&&& [主持人]：网友：如果水调过来，但以后还缺水怎么办？
&&& 网友：南水北调一个重要的目的是解决北方的缺水问题，工程完工以后是否会彻底解决这个问题？
&&& 【张基尧】：对北方缺水的最终解决办法还是加强节水。南水北调只是在当地水资源基础上一种补充，即使南水北调实施以后也不能大手大脚浪费，那样只能造成大调水、大浪费、大污染，因为我们调来的水80％都转化成污水了。在制定南水北调工程总体规划时，也制定了北方地区节水规划和东线水污染防治规划，其目的就是通过南水北调这样一个工程，进一步促进北方地区节水、治污和生态环境保护。另一个方面，北方地区节水治污和生态环境保护的成果，无疑也为南水北调工程提供了一个前提条件。
&&& [主持人]：南水北调如何防范不法分子去偷水？
&&& 【张基尧】：对。偷水主要是农业灌溉的时候用水，平时不需要水，真正生活用水沿线的居民很少。为了防止出现这个问题，一方面加大对农业灌溉的用水力度，就是当地水库的替换，另一方面，南水北调总干渠上在许多地方都设有在线监测。应该说，偷水的情况几率不是很大的。
&&& [主持人]：网友：中国沙漠这么多，调水去沙漠吧，沙漠变成江南水乡就好了。
&&& 网友：是否考虑过利用南水北调工程搞一点水产养殖业？
&&& 【张基尧】：这个没有考虑过。至于说用水户是不是把原来治污以后的中水用来搞养殖，那可能是存在的，但直接把南水北调的水拿来搞养殖，成本太高了。
&&& [主持人]：网友：调过来的水是不是高价钱的，而且是受过严重污染的水？
&&& 【张基尧】：首先说调来的水绝对不是严重污染的水，假如我们调来的是严重污染的水增加的不是水资源，那是增加了水污染。那应该说是彻底失败的。另外调来的水是不是高价钱的，那要看调水的距离和数量，这和整个工程的成本、工程运行的费用有直接关系。
南水北调不是人去战胜自然，而是人和自然的和谐
&&& [主持人]：网友：有没有备用的解决方案？ 网友：如果长江变成第二条黄河，我们再从哪里调水？
&&& 【张基尧】：我们一方面要加强节水，另外做好地下水的保护是十分重要的。现在地下水一方面是超采，一方面是出现地下水的污染。为了我们的子孙后代能有一个比较良好的发展空间，做好地下水的保护，限制地下水的超采，这是我们的当务之急。
&&& [主持人]：请您谈一谈对海洋水库的看法？
&&& 【张基尧】：我从一些资料上看到了这个问题，现在海洋是咸水，海洋水库是考虑在浅海建大坝，利用排到海洋里面的洪水，但是目前来说，我们不管是从浅海修筑大坝，还是解决由于修建海洋水库以后，浅海水位提高对泄洪造成的影响，从当前实施的经验来说，我们都是不足的，这只是提出了一种设想。
&&& [主持人]：丹江口水库的水存储量大概多大？当地居民需要多少移民？
&&& 【张基尧】：加高后的丹江口水库，可蓄水290.5亿立方米。因为丹江口水坝的加高必然使周边被水淹没的地区会移民，受淹没直接影响的大约是20万人，总共要移民大约30万人左右。
&&& [主持人]：洪涝灾害造成的水体污染会不会造成南水北调工程水源地的水质变化？
&&& 【张基尧】：洪涝灾害一般是短期的，比如说在淮河洪水形成一个大的污染水团，沿河而下，这个时间是很短的。二是多数河流洪水期间水量很大，大部分地区水质会更好一些。
&&& [主持人]：调水好象有点和天和大自然斗的心态，调水的收益性和长期性存在吗？
&&& 【张基尧】：实际上就是人和自然的关系。一方面要遵循自然的规律，现在不是人去战胜自然，而更多的是人和自然的和谐。当然也不是说回复到原始自然状态或自然界一草一木都不能动，那样人类就不能发展。我们强调的是，在生产建设活动过程中，要充分保护自然环境，同时在保护自然环境的时候也要为人类的生产和生活来服务，所以这是一个辩证的关系。
&&& [主持人]：嘉宾，调水工程是明渠还是暗渠？有没有考虑通船，类似于古代的京杭大运河。
&&& 【张基尧】：这得看什么调水工程。东线原来通行河段，现在也通行。中线就没有考虑，主要是解决河北和北方的水资源短缺问题，调水工程既有渠道也有管道，到河北蓄水以后，一条线路通北京，一条线路通天津，通天津的基本是暗涵。渠道和管道的设计，既考虑污染的防止，也要考虑到工程的规模，假如工程的调水规模很大，使用管道既不经济也不可能。
&&& [主持人]：网友：对北方地区来讲调水还不如节水，否则的话调再多的水可能都不够用。
&&& 网友：南阳的水北调对南阳的当地群众有什么好处？
&&& 【张基尧】：因为南阳实际上靠近丹江口库区，河南本身来说也是缺水省份，对南阳本身来说，也缺水。同时，还有一个移民的问题。调水增加了南阳地区水资源的补充，同时，通过移民能够使得一部分人改善生活条件，能够摆脱贫困。
&&& [主持人]：东线沿途有很多的污染源，比如造纸厂等等，要清理他们是不是很困难，因为他们是受当地政府部门保护的。
&&& 【张基尧】：实际我们已经做了很多工作，现在江苏、山东关闭的“十五小”企业一共216家，当然现在随着南水北调水污染治理的不断加强，结构调整的力度也不断加大，比如我们最早是年产2万吨以下的小造纸厂，今年要增加到3万吨或者4万吨。
&&& [主持人]：北方不是没有水，现在新疆都闹水灾了，这些水能不能利用？
&&& 【张基尧】：今年降水量比较大，尤其黄河、海河流域今年降水频率比较高，但真正的水资源的补给量不是很大。比如今年北京密云水库蓄水比往年只多了2亿多立方米，现在密云水库只有10亿多立方米，但密云水库的库容有40多亿立方米，与多年的平均蓄水量相比还是很低的。应该说北方缺水带有资源性，通过一年次的降水分配，并不能解决缺水问题。局部地区降雨量比较集中，但不能改变整个北方地区大流域、大面积缺水状况。
坚决防止建设一批工程倒下一批干部
&&& [主持人]：网友：现在是上一个工程，下一批干部，南水北调这样一个大工程怎么样避免建设中的腐败现象？
&&& 【张基尧】：这个问题也是我们特别关注的问题。南水北调办公室成立之初，就提出了保证工程安全，资金安全和干部安全的问题。不能建设一批工程，倒下一批干部，其实倒下的干部又返过来影响工程。在这个方面，我们采取了一系列措施，比如在招标、投标当中，首先是把南水北调的标段划分由南水北调办公室来审批，其他工程是不会这样做的，因为南水北调工程太大了，标段分得过细。投标的次数越多，投标的单位就越多，腐败的机率就越多，所以南水北调办公室决定对标段划分从严控制。在招标过程中，也采取了一系列措施，比如说建立评标专家库，参与评标的专家在评标前一天从库中随机抽取，，在投标的过程中我们派监督人员进行监督等等。
&&& [主持人]：您对南水北调工程如何评价？包括在投资回报方面，科学性方面，对沿途城市利益方面，对将来的启发方面。
&&& 【张基尧】：南水北调工程既是一个浩大的调水工程，又是一个促进经济社会发展的重大举措。所以南水北调工程本身来说，既是对我们国家财力和工程管理能力的考验，又是对政府执政能力的考验，实施过程无疑会遇到这样那样的问题，比如观念碰撞的问题，体制碰撞问题，工作方式碰撞问题，甚至利益多样化当中也有碰撞问题。因此，我觉得南水北调工程在某种意义上实际上也是对我们执政能力的考验。工程建成通水以后，始终存在把南水北调工程如何与节水、治污、地下水限采及生态环境保护相结合的问题，始终存在经济、社会、城市农村、工程、移民相协调的问题，它不仅是对北方地区有了一定的水资源补充，更重要的是促进了北方地区节水治污的进程。同时，它对整个东中部地区构成的水网布局有利于南北调剂、东西互济这种局面。现在有公路网，通信网，有电网，但是就没有水网，我们国家的河流都是从西向东流的，中间都有分水岭组合，即使南方的水多也到不了北方，实施南水北调工程形成这个水网以后，就可以四通八达，相互调剂，这对整个北方地区的水资源优化配置是一个重大的保障。
&&& [主持人]：网友：老张同志，南水北调工程不但要建好，还要真正发挥作用，形成预期效应，不知道要多久？
&&& 【张基尧】：南水北调工程不管东线还是中线，都是若干个单项工程的集合，比如南水北调中线就有1800多个单位工程，这些工程本身来说又是通过一条渠道连起来，我形象地比作是一线穿珠。我们现在建设的就是工期最长、技术最复杂的比较重要的结点工程，比如昨天丹江口大坝加高工程已经开工了，今天中线穿黄工程开工建设。投资大、技术复杂的工程因为周期长，所以要先开工。最后所有的工程同时竣工，这样的效益才是最大化的。我们现在正在按照这个思路，把工期长、投资大、复杂的工程先建设。
&&& 【张基尧】：非常感谢网友们对南水北调的支持，不管是正面的意见，还是反面的意见，对南水北调都是一种财富，我们都认真吸纳这些意见，认真去研究，南水北调工程确实是一个造福子孙后代的浩大工程，集巨资实施工程建设，这个资金来之不易，都是人民群众的血汗，我们一定把工程建设好，把资金管理好，把工程建设的各个环节把握好，使得南水北调工程真正能够造福于子孙后代。
&&& [主持人]：因为时间的关系，我们今天的直播访谈到这里就结束了，这期间有很多的网友在这里留言发帖，并且提了很多好的建议。由于时间的关系，有很多的问题还没有回答，我们非常希望张部长有时间、有机会的话再和网友做在线的交流。通过网友的提问我们也可以看得出网友对南水北调工程非常关注。我们一起来祝福它，一切顺利。再次感谢各位网友的积极参与，感谢张部长的光临，我们今天的访谈就结束了，谢谢。
&&& (来源：人民网　9月27日)
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南水北调一期通水后海河流域平原区地下水修复研究（董增川 王聪聪 张晓烨 王芳 苏明珍）
来源：中国农村水利水电
摘要：海河流域平原区地下水超采严重。南水北调工程通水后该区域水资源供给格局将发生较大变化，地下水超采情况有望得到缓解。以2020年为水平年，以水资源三级区为计算单元，分析南水北调通水后区域地下水开发利用与修复情况，以追求节约用水和修复地下水位为目标进行地下水调控。该研究对于发挥南水北调工程的巨大作用和促进海河流域平原区水资源的可持续利用具有指导意义。
关键词：海河流域平原区；南水北调；地下水修复；调控；多目标优化
中图分类号：P641．8 文献标识码：A文章编号：（2012）11-0021-03
Research on Groundwater Regulation of the Haihe River Basin after the Implementation of South-to-North Water Diversion
DONG Zeng-chuan1，WANG Cong-cong1，ZHANG Xiao-ye2，WANG Fang2，SU Ming-zhen1
Abstract：The plain of Haihe Valley has the serious problem of overexploiting groundwater．After the implementation of the Project for South-to-North Water Diversion，the water supply configuration of the intake area will change and overexploitation of groundwater &can be relieved．In this paper，the exploitation，utilization and restoration of groundwater are analyzed by using the multi-objective optimization arithmetic，in the level year of 2020with the pursuit of managing use and restoration of groundwater level．The research has the practical significance to give full scope to South-to-North Water Transfer and promote sustainable utilization of water resources &of the plain of Haihe Valley．
Key words：Haihe River Basin；South-to-North Water Diversion；groundwater restoration；regulation；multi-objective optimization
海河流域平原区面积13．1万km2，涉及北京、天津、河北、河南、山东五省市。该区域2010年地下水资源量153．9亿m3［1］，地下水供水量192．0亿m3，超出38．11亿m3。长久以来的地下水超采带来了地面沉降、地裂缝、水质恶化、海（咸）水入侵等一系列的生态与环境地质问题［2］。
按照南水北调工程建设目标，东线一期工程2013年通水，中线一期工程2014年汛后通水［3］。海河流域平原区内山东各地级市可接受南水北调东线供水，北京、天津、河南、河北的地级以上市除秦皇岛和唐山之外均可接受南水北调中线供水。南水北调通水后区域供水格局将发生较大变化，地下水超采情况能得到一定程度的缓解。如何合理调配区域地下水资源，修复地下水环境，保障区域可持续发展，显得十分必要。
1 地下水调控问题
以2020年为水平年，以水资源三级区为计算单元，按照海河流域水资源综合规划，区域水资源需求量为384．0亿m3，当地地表水、再生水、微咸水、海水淡化和直接利用的可供水量112．2亿m3，南水北调一期工程通水后外调水（包括引黄水）可向海河流域平原区提供116．9m3亿水量，其余需水量将依靠节水与地下水开发来解决。
综合考虑潜水蒸发极限埋深、含水层的开采条件及开采后可能引起的环境问题，将地下水埋深修复目标定为5m［4］。探索在2020水平年需水条件下，地下水不同供水程度和修复到目标埋深需要的年限。
2 多目标优化模型
地下水修复程度与修复快慢，在自然因素没有较大的变化条件下，主要与地下水开发利用有关。南水北调通水后，随着地下水开采量的减少，地下水将有望得到逐步修复。考虑两个目标函数进行分析，一个是区域缺水率最小，另一个是地下水修复年限最短。
区域内有8个水资源三级区（j＝1，2，…，J，J＝8）。目标函数公式如下：
缺水率最小：
式中：Djk为第j 分区第k 部门对地下水的需水量；Qjk为地下水给第j 分区第k 部门的供水量；D0jk为第j 分区第k 部门的总需水量。
修复年限最短：
式中：Tj为第j 分区要修复到目标埋深需要的年限。
约束条件如下：
①水量平衡约束。区域补给量主要包括降雨入渗补给量、山前侧向补给量、地表水体补给量、灌溉入渗补给量，排泄量主要包括地下水开采量、潜水蒸发量、侧向流出量［5］。
ΔVjt ＝Pjt ＋Rjt ＋Njt ＋Mjt -Qjt -Ejt -Qjt （3）
式中：ΔVjt为第j 分区t 时段地下水含水层地下水蓄变量；Pjt为第j 分区t时段降雨入渗补给量；Rjt为第j 分区t 时段山前侧向补给量；Njt为第j 分区t 时段地表水体补给量；Mjt为第j分区t时段灌溉入渗补给量；Qjt为第j 分区t时段地下水开采量；Ejt为第j 分区t时段潜水蒸发量；Ojt为第j 分区t时段侧向流出量。
②地下水埋深约束。
hjmin ≤hjt ≤hjmax （4）
式中：hjt为第j 分区第t时段模拟［6］得到的地下水埋深；hjmin为第j分区允许最小地下水埋深；hjmax第j分区允许最大地下水埋深。
③供水量约束。各分区地下水源的供水量不应多于其需水量。
Qj ≤Dj （5）
④开采能力约束。各分区地下水源的供水量不应大于其地下水开采能力。
Qj ≤Qjmax （6）
式中：Qjmax为第j分区地下水的开采能力。
⑤非负约束。
Qj ≥0 （7）
3 基于协同进化的多目标粒子群算法
对该模型采用基于协同进化的多目标粒子群算法求解。基于协同进化的多目标粒子群算法的基本思想是使用Pareto支配的概念把协同进化思想扩展到多目标粒子群算法中以求解多目标优化问题［7］。首先基于分解-协调思想将复杂问题分解成n个相互作用的不同子部分，每部分所涉及的变量不同，各部分所包含的变量可以是单独的一个变量，也可以是相关的一部分变量组成的一个变量组；用n个子粒子群分别代表着需要优化的原问题的一个决策变量（变量组）或是原问题的一个子问题，这样形成的子粒子群中粒子有一维的也有多维的，然后这些子粒子群在目标搜索空间中的不同维度方向上搜索；在评估各子粒子群中每一个粒子的适应度值时，需将该粒子与其他子粒子群中选出的代表粒子位置向量合并组成整个系统优化问题的完整解，根据该完全解的优劣程度计算该个体的适应度值；在给所有粒子分配适应值后，每个子粒子群再分别独立采用粒子群优化算法进行演化，每一步迭代中，这n 个子粒子群相互独立地进行状态更新，粒子群之间不共享信息，而只有在评估各子粒子群的粒子时才共享信息。这样通过各个子粒子群独立进化和子粒子群间的相互协调过程反复进行，直到进化停滞，找到优化问题的解。通过这种方式对问题进行分解，决策变量空间搜索范围变小，计算量相应减少。
利用上述优化方法，假定南水北调工程完全达效、80％达效与50％达效3种情形，运行模型得到各区域多目标下的Pareto优化解集如图1。
由图1可知，各分区缺水情况和地下水现状埋深情况有所不同。综合考虑缺水率和修复年限，将地下水调控分为四种可能性。南水北调水量完全达效时，在保证区域不缺水的情况下，滦河平原及冀东沿海诸河、北四河下游平原、徒骇马颊河平原的地下水埋深均可在一定年限内修复；大清河淀西平原30年内修复地下水埋深，对应缺水率为4．1％；黑龙港及运东平原50年内修复地下水埋深，对应缺水率为3．0％；大清河淀东平原、子牙河平原、漳卫河平原水资源量紧张，使其地下水埋深保持现状，对应缺水率分别为17．2％、10．2％、13．7％。若能够通过强化节水、进行雨洪资源化利用、开采利用适量的微咸水、进行污水资源化利用等方式，可进一步降低缺水率或缩短修复年限。
对于南水北调不能完全达效的情景，如80％达效情景下，在保证区域不缺水的情况下，滦河平原及冀东沿海诸河、北四河下游平原、徒骇马颊河平原的地下水埋深均可在一定年限内修复；大清河淀西平原30年内修复地下水埋深，对应缺水率为7．7％；黑龙港及运东平原50年内修复地下水埋深，对应缺水率为11．0％；大清河淀东平原、子牙河平原、漳卫河平原水资源量紧张，使其地下水埋深保持现状，对应缺水率分别为24．9％、15．1％、17．8％。在50％达效情景下，滦河平原及冀东沿海诸河的地下水埋深可在一定年限内修复；北四河下游平原、徒骇马颊河平原30年内修复地下水埋深，对应缺水率分别为5．8％、4．4％；大清河淀西平原50年内修复地下水埋深，对应缺水率为7．7％；大清河淀东平原、子牙河平原、漳卫河平原、黑龙港及运东平原保持现状地下水埋深，缺水率分别为36．4％、22．5％、23．9％、19．9％。
图1 各分区Pareto优化解集
Fig．1 pareto optimal set of the area4 结语
南水北调工程通水后，海河流域平原区供水格局将发生较大变化，地下水埋深有望修复到理想的值。各水资源三级区缺水情况和现状地下水埋深不同，综合考虑缺水率和修复年限，将地下水调控分为4种可能性，分别包括不缺水情况下在一定年限内修复、30年内修复、50年内修复和保持现状地下水埋深。另外，南水北调达效程度对区域缺水率有明显的影响。若通过强化节水、进行雨洪资源化利用、开采利用适量的微咸水、进行污水资源化利用等方式，来减少地下水开采量，则将更利于地下水的修复。
参考文献：
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［5］董增川．水资源规划与管理［M］．北京：中国水利水电出版社，2008．
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作者简介：董增川（1963-），男，教授，博士生导师，主要从事水文水资源方面的研究。
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