1.4 研究目标与任务
为了统筹兼顾调水区与受水区的利益，南水北调工程调水量是以节水、治污和充分挖掘当地水资源为前提，即在充分考虑城市、农业节水的前提下，本着适当偏紧的原则确定的。为了有效避免工程供水以城市为主可能造成的大调水大污染，总体规划要求工程沿线建立节水防污型城市，保障沿线的水质环境，将现状城市挤占的农业用水份额退还给农业，将城市污水经处理达标后的水量部分供给农业；同时强调农业缺水主要依靠发展节水灌溉、种植结构调整等措施解决；为了避免“大调水、大污染、大浪费”现象，要求建立受水区用水新秩序，改变用水方式。可见，节水、治污、控制地下水超采和建立受水区水资源合理配置新秩序是充分发挥南水北调工程效益的有机整体。
1.4.1 研究背景——延期通水使受水区供需矛盾更加突出
根据南水北调第三次建委会确定的最新建设目标：东线一期工程建设目标调整为2013年通水；中线一期工程建设目标调整为2013年主体工程完工，2014年汛后通水。一期工程延期通水，使受水区的供需矛盾比规划预测的更加突出。
从总体上看，一期工程多年平均调水量约141.43亿m3（中线95亿m3，东线46.43亿m3），约占一期工程受水区水资源总量约825亿m3（中线404.8亿m3，东线420.45亿m3）的17%；可满足受水区城市2020年前发展新增用水需求，并在一定程度上减少对地下水的超采；可通过城市退出的当地供水量与调水新增污水处理回用量为受水区农业增供水量，有效提高农业的供水保障程度，改善受水区农业生态环境，补充生态环境用水，对受水区城市供水和生态环境改善都会有显著作用。但由于受水区地下水量亏缺基数甚大，现状多年平均不合理开采量达102.88亿m3（地下水压采总体方案，报批稿，2009年9月），仅华北平原地下水累计超采量达1000亿m3，一期工程调水量尚不能从根本上解决超采问题，而超采量的存在将使未来地下水环境继续恶化，只是恶化速度减缓。为了充分发挥南水北调工程的效益，受水区必须节水、治污、调水三项措施同步实施。
本书所研究的内容是在总体规划的框架下，进一步研究和细化节水、治污、调水措施对生态环境影响的一系列相关问题。包括：如何建立受水区农业资源性节水模式、城市节水的激励机制与管理模式、水资源合理配置模式，以确保引江水合理使用、地下水得到有效回补、湿地系统得到逐步恢复；在供水目标实现的条件下，受水区地下水超采状况、地下水位恢复程度以及调水对生态环境的改善和对枯水期、枯水年农业用水的缓解作用究竟有多大；东线截污导流工程截蓄水量仅一部分用于灌溉，剩余外排水量又如何处理和利用等。以期能够解答社会各界对南水北调工程生态环境影响的关注，并通过研究与工程相配套的关键技术、发挥工程效益应采取的管理模式和机制，有助于发挥调水工程对沿线生态环境的改善作用，并提出相应的对策与措施。
1.4.2 研究目标
本研究遵循南水北调工程建设“三先三后”原则，节水、治污和生态环境保护应与南水北调工程建设相协调。在《南水北调工程总体规划》确定的受水区节水目标、地下水控制目标和生态修复目标的框架下，研究与南水北调工程建设相配套、以生态保护与恢复为目的的节水、治污、地下水调控和生态保育工程措施等关键技术问题，分析和评估生态工程措施对南水北调东、中线一期工程受水区的经济社会及生态影响，开展生态水文效应与关键调控技术典型示范。具体目标如下：
（1）研究提出东、中线一期工程受水区农业资源性节水模式。
（2）分析论证合理控制地下水开采的水资源合理配置模式。
（3）研究探索受水区城市节水的激励机制与管理模式。
（4）科学示范典型区生态水文效应与关键调控技术。
（5）综合集成调水工程对区域生态影响评估技术。
1.4.3 主要研究任务
（1）东、中线一期工程受水区农业资源性节水模式研究。调查受水区内典型区域农业用水及节水情况，采用比较分析法等研究南水北调工程为农业供水与农业节水的经济合理性；采用危机管理与潜能分析等方法，分析枯水年与特枯水年南水北调工程对农业生产的保障作用与影响；研究提出受水区农业资源性节水模式、南水北调通水后城市供水水源转换为农业供水水源的工程和技术方案，评估资源性节水成本和效益。
（2）受水区城市节水的激励机制及管理模式研究。建立受水区城市供、用水与社会经济数据库；定量研究城市水循环利用与经济发展的内在互动关系，建立基于复杂适应性系统理论的城市节水模型；对东、中线一期受水区城市节水水平和节水效益进行评价，研究提出节水型城市建设的激励机制及管理模式。
（3）受水区地下水调控与经济、社会发展和生态环境修复的合理配置模式研究。调查地下水超采控制与地下水生态环境修复措施，分析调水工程补给地下水的效应，研究地下水超采控制与生态环境修复的关系。建立受水区水资源与经济、社会协调发展和生态环境修复关系分析模型；研究在两部式水价等南水北调工程总体运行原则下的外调水和本地水联合调配技术，建立受水区水资源配置模型，提出在合理控制地下水开采条件下受水区水资源合理配置模式。
（4）河流及湖沼湿地水文调控技术及其生态效应示范。通过建设河流恢复、人工湿地及湿地公园三种类型的水文生态示范基地，人为调控水文过程，监测生态效应，揭示各种类型生态恢复工程的生态水文过程与生态演变机制，建立生态水文过程及其生态作用的数量关系，分析三种生态恢复工程的水文调控关键技术。
（5）典型地区生态影响及景观建构仿真示范。选择中线工程可能造成较大生态影响的一个典型地段，结合景观生态学原理、生态系统目标及“3S”技术，充分研究当地水文要素特征和人文环境特点，进行一期工程典型地段的景观规划设计并实施三维模型建构，利用虚拟GIS技术手段对典型示范区域的地理环境、生态环境、人文景观、社会和经济状态等进行展示，直观分析研究区域的生态影响状况，为评估中线一期工程对区域生态环境的影响提供仿真示范。
（6）一期工程沿线区域生态影响评估技术研究。研究构建南水北调东、中线一期工程沿线受水区生态效应评估指标体系，创建生态效应评估理论与方法；基于农业资源性节水、节水型城市建设、地下水调控与经济、社会发展和生态环境修复的合理配置模式，定量评估调水工程不同方案对受水区域的整体生态效应和沿线重要生态保护目标的影响与效应。
1.4.4 一期工程生态影响评估技术框架
南水北调工程受水区生态修复应建立在节水、治污、控制地下水超采和建立受水区用水新秩序框架下进行，修复效果的好坏取决于以上条件的实现程度，单纯针对生态系统的评估不能反映调水工程的真实影响。因而，本次南水北调工程生态影响评估技术由水循环调控技术、水质调控技术和生态系统评估技术三大部分组成。南水北调来水后将引起受水区的城市供水、再生水量、入湖（库）水量、入海水量以及回补地下水水量的转换关系的改变，在对这种关系进行评估的基础上完成生态效益评估，见图1.2。
图1.2 东、中线一期工程生态影响评估技术框架
1.4.4.1 水循环调控技术
水循环交替和可再生性是水域生态系统恢复的前提，由于构成河流生态系统的水循环在垂向上是河道—含水层的水力联系和水量交换，因此，一期工程通水后，以外调水置换当地供水量，增加地表水量，控制地下水超采，恢复地下水位是水域生态系统恢复的关键。
鉴于外调水量主要供给受水区城市，通过置换城市挤占的农业用水量以及城市和农业挤占的生态环境用水量、减少受水区地下水超采量、增加地表水量等水循环系统的水量，改善河湖乃至河口近岸海域的生态。因而，可置换出的水量与受水区节水方式和力度、水资源合理配置模式等密切相关，故本次水循环调控技术重点研究城市节水的激励机制与管理模式、农业资源性节水模式和地下水调控与生态环境修复水资源合理配置模式三方面内容。
1.4.4.2 水质安全调控技术
保障水质安全是南水北调工程规划总体目标实现的关键之一，也是生态恢复的前提之一。水质调控技术包括两部分：一是针对河流环境容量低，污水处理厂达标排水仍满足不了水功能区水质要求等问题，研究构建中水湿地公园水深度处理技术，深度净化污水处理厂排水；二是针对水库（包括作为调节水库的湖泊）库区污染物情况或突发污染事件，研究水库水质的调控技术，保障供水安全的同时改善湖泊生态。
1.4.4.3 生态效应评估技术
从生态系统的结构和功能评价河流、湖沼湿地、河口—近岸海域等自然生态系统效应。一是在区域水循环调控技术和水质调控技术共同作用的基础上，通过构建河流、湖沼湿地、河口—近岸海域生态与水文模型进行生态效应定量评价，研究区域入河水量、入湖水量和回补地下水量的动态变化过程；二是从实物量和价值量上进行南水北调工程的生态与环境作用的生态效益评估；三是研究构建调水工程复合生态廊道，利用虚拟GIS技术对典型地段的区域地理特征、自然生态环境、历史人文景观、城市建设状态等进行展示，直观表现南水北调工程对研究区域的潜在生态影响。
为实现上述技术目标，本研究采用点、线、面相结合，研究和示范并行的技术路线。首先以受水区典型调查为切入点，选择典型农区和城市，开展供用水现状、用水效率、地下水超采、环境修复措施等典型调查和剖析。其次，通过对现状问题分析与诊断，以点带面深入研究基于农业节水经济合理性的资源性节水模式；建立城市供用水与社会经济数据库，评价城市节水水平和节水效益，探索城市节水的激励机制和管理模式；研究分析南水北调工程沿线区域水文生态效应和调控关键技术，开展典型区域示范。第三，在南水北调运行调度总体原则下，研究基于地下水开采控制的水量宏观调控模型，论证受水区水资源合理配置模式。第四，分析和评估东、中线一期工程对沿线区域的生态影响，并研究集成调水工程对生态影响评估技术。