1.5 主要研究成果

1.5.1 主要研究成果

通過以上研究，可在理論、方法、示范和結論四個層面得到一系列成果，概括為“一個理論體系框架，兩類模型示范，三類計算模型，四類評價結論”。

在理論層面提出了由水循環調控技術、水質調控技術和生態系統評估技術三大部分組成的調水對受水區生態環境影響評估技術體系框架。

在方法層面通過節水合理性分析、地下水調控與區域生態環境修復關系分析、生態-水文響應分析，研究建立了以下三類八項生態—水文響應分析計算模型：

（1）天津、邯鄲、淮安三個典型城市的節水模型。

（2）海河流域外調水—當地水聯合調配模型，海河流域平原區地下水模型和邯鄲地區分布式流域水循環模型。

（3）南慶沱水庫、北大港水庫三維水動力水質耦合數學模型，北大港濕地的生態水文模型，玉符河生態水文模型，漳衛新河河口近岸海域生態水文模型（水動力模型）。

在示范層面從物理模型和計算機實體仿真兩方面提出對調水工程直接生態效應的有效分析模式，一是開展濕地水文效應與調控技術原型示范，二是利用虛擬GIS技術進行典型地段生態景觀效應數字模型示范。

在實踐層面研究提出有助于生態環境恢復的“南水北調工程受水區農業資源性節水模式”、“受水區城市節水的激勵機制及管理模式”、“受水區地下水調控與生態環境修復合理配置模式”和“南水北調工程生態恢復技術模式”等。應用研究的評估技術方法，首次提出了南水北調東、中線一期工程對受水區生態環境影響的定量評估系列結果。

課題總報告：東、中線一期工程沿線區域生態影響評估技術研究：

（1）調水對區域生態效應評估的技術理論框架。

（2）城市節水模型研究。

（3）外調水—當地水聯合調配模型研究。

（4）生態—水文模型研究。

（5）受水區人工濕地調控技術及其效應示范研究。

（6）典型地區生態影響及景觀建構仿真示范研究。

（7）受水區農業資源性節水模式研究。

（8）受水區節水型城市建設的激勵機制及管理模式研究。

（9）受水區地下水調控與生態環境修復合理配置模式研究。

（10）受水區生態恢復技術模式研究。

（11）一期工程對受水區生態環境影響效益評估研究。

1.5.2 突破性成果

（1）系統建立了調水、節水、治污、控制地下水超采和受水區用水新秩序等對生態影響的綜合評估技術，包括水量調控技術、水質調控技術、工程生態景觀構建技術、水文與生態相互關系搭建技術和生態效益評估技術。首次評價并提出了東、中線一期工程通水后受水區水量（2015年和2020年城市可退出的當地水源供水量、新增廢污水排放量、處理量與回用量、地下水壓采量等）綜合置換效應及對海河流域受水區生態環境影響（地下水位、主要控制斷面下泄量、入海水量及河口適宜生境面積變化等）的定量評價成果。

（2）在調查研究6個典型縣農業用水與節水狀況基礎上，進行工程、農藝、管理三大措施配套，分析農業資源性節水措施的經濟性和可行性，南水北調工程為農業供水與農業節水的經濟合理性以及農業資源性節水對生態環境的影響。將海河流域劃分為7個節水分區，分別設置主要作物產量和ET控制目標、水利用系數指標，根據各分區特點設置農業節水措施的不同組合，研究并提出了受水區分區農業資源性節水模式。在資源性節水模式下，單方節水成本約為調水成本的43%～75%（但河南引黃灌區的節水成本顯著高于調水成本，黑龍港運東平原略低于調水成本）。

（3）在建立受水區38個城市供水、用水與社會經濟數據庫基礎上，擇定天津、邯鄲、淮安三個典型城市建立并運用城市節水SD模型，定量研究了產業結構調整、提高水價、降低用水定額和非常規水源利用等4種調控方式的節水量與節水效益；研究提出了經濟社會發展與水資源利用的驅動—響應分析以及不同類型城市的節水水平和效益分析評價技術，提出了受水區城市節水的激勵機制和管理模式。

（4）建立了海河流域受水區水資源合理配置模型和Modflow地下水模擬模型，實現了不同規劃水平年水資源合理配置到分布式地下水模型過程式仿真計算；采用外調水與當地水補償式聯合配置方法，提出了基于受水區地下水調控與生態環境修復的水資源合理配置模式，首次提出了一期工程對海河流域生態環境影響的定量成果。在水資源合理配置模式下，與基準年相比，2020水平年海河流域受水區可新增供水量85億m³，其中一期工程引江水量約占82%；通過水量置換可增加地表水量約12.2億m³（其中入海水量5.1億m³），可壓減地下水開采量41.0億m³（其中城鎮約占59%，農村約占41%）。與2005年末相比，大部分地區的地下水位仍將下降，至2020年保定、寧隆柏兩個區域性淺層漏斗中心水位下降約15m；冀棗衡深層漏斗中心水位將下降約5m，天津深層漏斗中心水頭將抬升約14m。

（5）圍繞人工濕地公園的水力環境、底質、植物和微生物四大環境要素，進行了人工濕地公園構建技術的試驗和示范研究，提出了人工濕地公園構建的關鍵技術，包括增加厭氧過程的創新技術（利用微生物增強技術研制了微生物復合菌球及以此為材料設計生態壩）、水動力水環境模擬技術、人工濕地植物配置技術（包括深水區漂浮植物浮島），在人工濕地公園示范技術集成方面具有創新性。

（6）提出了基于水動力模型、水文指標和生物完整性的河流生態水文模型結構，并建立了適用于南水北調受水區小河流的生態水文模型；建立了北大港水庫（濕地）三維水動力水質耦合數學模型，浮游生物與鹽度的相關關系，以及植被與地下水鹽要素的響應關系，以水庫與周邊沼澤的水文聯系初步搭建整個濕地的生態水文關系；基于ECOMSED模型，以產卵育幼的臨界鹽度為約束，建立了漳衛新河河口與近岸海域的生態水文模型，在水庫底泥污染物釋放模擬以及生態水文模型構建方面具有創新性。

（7）利用虛擬GIS技術展示中線邯鄲段區域地理特征、自然生態環境、歷史人文景觀、城市建設狀態等，開展了景觀、生態環境仿真系統的設計與開發，構建了中線一期工程邯鄲段區域復合生態廊道三維模型，在結合調水工程研究復合生態廊道及其生態效應的三維可視化展示技術方面具有創新性。

（8）提出了南水北調東、中線一期工程地表生態系統中人工水土保持林、城市綠地、濕地、河流等，地下生態系統中控制地下水位漏斗和地面沉降等受水區生態環境效益評估方法，并首次提出了定量評估結果。