1.1 受水区天然生态基本格局与主要问题
1.1.1 研究范围及基本情况
1.1.1.1 中线一期工程受水区
根据中线一期工程可研总报告，中线一期工程供水目标以北京、天津、河北、河南四省（直辖市）主要城市的生活、工业供水为主，兼顾生态和农业用水。主要供水范围为北京市、天津市、河北省的6个省辖市及14个县级市和65个县城、河南省的11个省辖市及7个县级市和25个县城，详见表1.1。《工程总体规划》确定河北省沧州市由东线工程供水，但位于白洋淀周边的任丘、献县、肃宁、河间，因地理位置可由中线工程就近自流供水，故纳入中线工程供水范围。因此，中线一期工程受水区共涉及地级以上城市20座（含沧州市）、县级市21座、县城91座（含沧州4县和天津1县）。根据中线一期可研总报告，一期受水区国土面积约15万km2（本次精确到县域约11.56万km2）。
表1.1 南水北调中线一期工程受水区主要供水城镇
注 本表引自《南水北调中线一期工程可行性研究总报告》，长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，2005年12月。
1.1.1.2 东线一期工程受水区
根据东线一期工程可研总报告，东线一期工程首先调水到山东半岛和鲁北地区，补充沿线地区的城市生活、工业和环境用水，兼顾农业、航运和其他用水，并为向天津、河北应急供水创造条件。供水范围为江苏省的5座地级城市及5个县级市和18个县城，安徽省的3座地级城市及其辖内的5个县，山东省的13座地级以上城市及16个县级市和25个县城（详见表1.2），共涉及地级以上城市21座、县级市21座、县城48座。根据东线一期工程可研总报告，受水区总面积16.62万km2（本次精确到县域约10.88万km2）。
表1.2 南水北调东线一期工程受水区主要供水城镇
注 本表引自《南水北调东线第一期工程可行性研究总报告》，中水淮河工程有限责任公司，中水北方勘测设计研究有限责任公司等，2005年10月。
1.1.1.3 本项目研究范围及其基本状况
东、中线一期工程受水区内分布有黄淮海流域41座地级以上城市和其辖内的42座县级市和142座县城（图1.1），这些城市都存在不同程度的缺水，多数以开采深层地下水和挤占农业水源补充城市供水。
图1.1 南水北调东、中线一期工程受水区范围（不含安徽）
跟踪2007年以来陆续批复的《河北省南水北调配套工程规划》《河南省南水北调受水区供水配套工程规划》和《北京市南水北调配套工程总体规划》等，与《中线一期工程可研总报告》比较发现，一期工程受水区涉及的地级以上城市仍为41座，但中线受水区县城范围有所调整，其中，河南省缺少了漯河市的郾城县，而河北省缺少了邢台地区的清河和临西，衡水地区的阜城、武邑、景县、枣强、故城，共计7个县城；天津市配套工程仅涉及天津市区和静海县。
本次研究范围采用一期工程可研总报告界定的受水区范围，并考虑到安徽省受水区在工程建成前后均由洪泽湖供水，所不同的是因洪泽湖水位提高，改善了农业供水条件，故本次研究的受水区范围共涉及38个地级以上城市、42座县级市和137座县城，未包括安徽省的3个地市及其所辖5个县城。
东、中线一期工程受水区人口密集，大中城市众多，经济较发达且发展较快，在我国经济社会发展中具有十分重要的战略地位。根据相关行政区统计数据及相关规划成果，2006年北京、天津、河北、河南、山东、江苏6省（直辖市）受水区人口达1.79亿，占行政区总人口的49%；国内生产总值（GDP）占行政区GDP的54%。受水区经济社会基本情况（2006年）见表1.3。
表1.3 受水区及所在省（直辖市）社会经济基本情况（2006年）
注 行政区数据引自各省（自治区、直辖市）2006年统计公报，受水区数据引自《南水北调（东、中线）受水区地下水压采方案（报批稿）》（2009年9月）。
根据《中线一期工程可研总报告》，中线受水区多年平均地下水资源量182.13亿m3，地表水资源量112亿m3，扣去两者的重复水量42.83亿m3，受水区当地水资源总量为251.30亿m3；加上入境水量153.53亿m3，水资源总量为404.8亿m3，现状人均水资源量为376 m3，属资源性缺水地区。中线工程受水区城市水资源规划结果表明，中线工程受水区城市2010水平年缺水约78亿m3，其中河南约30亿m3，河北约29亿m3，北京约7亿m3，天津约12亿m3。
根据《东线一期工程可研总报告》，东线受水区多年平均地表水资源量290.45亿m3，其中江苏139.28亿m3，山东151.17亿m3；多年平均地下水资源量192.74亿m3，其中江苏75.12亿m3，山东117.62亿m3；扣除地表水、地下水之间重复计算量后，东线一期受水区多年平均水资源量420.45亿m3，其中江苏201.41亿m3，山东219.11亿m3。
根据《山东省南水北调城市水资源规划报告》，2010水平年50%保证率城市缺水约78亿m3，需东线一期工程补充水量13.53亿m3，其中城市用水13.20亿m3，航运0.33亿m3。根据《江苏省南水北调沿线城市水资源规划报告》，2010水平年多年平均缺水24.37亿m3，需东线一期工程补充，其中生活、工业、城市生态环境用水7.93亿m3，航运用水0.69亿m3，农业灌溉15.75亿m3。2010水平年安徽供水区多年平均缺水3.51亿m3，其中生活、工业、城市生态环境用水1.21亿m3，农业灌溉2.30亿m3，需东线一期工程调水补充。2010水平年东线受水区需调水41.41亿m3，其中生活、工业、城市生态环境用水23.36亿m3，农业灌溉18.05亿m3。
1.1.2 受水区与水有关的基本生态状况
南水北调东中线受水区处于我国地貌第三阶梯范围内，地势较低，是大陆向海洋自然延伸的部分，主要地形类型是华北平原和江淮平原。其中，河流，湖沼湿地，河口与近岸域与生态系统有着密切的关系。
1.1.2.1 河流
按照国家1：400万基础地理数据河流要素中的河流等级划分，受水区四级以上河流有18条（见表1.4），大多在其上、中游建有大型山区水库（均在受水区以外），主要有岳城、岗南、黄壁庄、王快、西大洋水库，以及官厅、密云、怀柔、于桥水库。另外，有五级河流近150条，大部分为山区河流。
表1.4 南水北调东、中线受水区涉及的4级以上河流
本区河流多呈西—东或西北—东南流向，以降水补给为主，年径流量不丰富，径流变率大，年径流变差系数达0.4～0.8。山丘区地下有多处岩溶裂隙水分布，富水程度较强，多以泉水形式补给河流，使得大清河、永定河、漳河等部分河流的天然状态下枯水流量比较丰富。总体上，由于降雨径流高度集中，不少河流汛期泛滥，而冬春枯水期长达6～8个月，天然情况下河流断流率达20%。多年来水资源的过度开发利用，一期工程沿线区域地下水超采，河流来水主要靠上游水库调节，绝大部分断流。
从生物地理方面来看，南水北调东、中线受水区的生物区系基本上属于南方种、东北种与北方种的过渡区，生物区系基本一致。由于受水区处于西北、东北、华南的过渡地带，鱼类区系具有南北过渡的特点，既有国内广布种如草鱼、麦穗鱼、鲤、鲫、泥鳅、黄鳝和黄黝鱼等，又有仅见于长江以北的秦岭细鳞鲑、东北雅罗鱼、洛氏
、似铜驹、清徐胡劫、棒花鱼、黄河裸裂腹鱼、裸重唇鱼、北方花鳅和
虎鱼等；还有长江以南的代表种类，如黄鳝属和黄黝鱼属的鱼类马口鱼、鯮、鳤、亚洲胭脂鱼等。
受水区内的淡水鱼类在世界鱼类区划中属全北区的东亚淡水鱼类区系，以江河平原鱼类为主，山地高原鱼类较少。因为地势平坦、水流缓慢，主要鱼类的特殊适应特点是，一般的形状是身体侧扁，头尾均尖，略呈纺锤形，胸、腹、臀、尾鳍都很发达。淡水鱼中以鲤科鱼类较多，鳅科次之，为鲤科鱼类在亚洲的繁殖中心。在鲤科的各亚科中以雅罗鱼亚科、
亚科和鳊亚科为主体。
1.1.2.2 湖沼湿地
受水区的黄淮海平原历史上受黄河多次改道的影响，岗、坡、洼相间分布，加之该区域降雨变率大，河流汛期排泄不畅，湖沼湿地发育。较大的湖泊洼地有南四湖、东平湖、白洋淀、东淀、贾口洼、文安洼、千顷洼、团泊洼、大浪淀、浪洼以及滨海地区的北大港和南大港等。利用1973—1976年枯水季节的MSS影像分析，该区域1km2面积以上的湖泊沼泽有88处，总面积4333km2，分布见附图A。随着水土资源的开发，湖沼湿地严重萎缩，现状湖沼湿地的总面积只是20世纪70年代的83%。
受水区湖沼湿地中的水生生物与河流一样，具有南北过渡特点，湿地的顶级生物是鸟类。湿地是迁徙鸟类必需的停歇地，全球候鸟迁徙一共有8条路线，3条路线经过中国，其中第5条路线东亚—澳大利亚候鸟迁徙路线经过中国东部湿地。
受水区的湖沼湿地是亚太地区候鸟迁徙的重要停歇地、越冬栖息地或繁殖地，每年有数以百万计的候鸟往返于这些湿地。如鹭科鸟的迁徙活动研究表明，不论在俄罗斯西伯利亚地区繁殖的群体或在我国扎龙地区、三江地区繁殖的群体，均南迁到我国华北或华南沿海地区越冬，其中主要越冬区是受水区湿地。可以看出，南水北调东、中线湿地在我国及全球候鸟迁徙途中，作为候鸟栖息、繁殖、越冬的重要场所，对于维持鸟类生态系统平衡，保护鸟类生物多样性具有重要作用。
1.1.2.3 河口与近岸海域
南水北调东、中线受水区占据约1/2的渤海沿岸，以及490km的黄海沿线。其中6条4级以上河流直接入渤海。
河口与近岸海域地区是陆海相互作用的集中地带，各种过程（物理、化学、生物和地质过程）耦合多变，演变机制复杂，使得河口生态系统独特，生物多样性丰富，河口近岸海域的低盐环境和丰富的物质，是许多海洋生物生长繁殖的场所，是许多咸淡水洄游性鱼类的洄游通道，对维持整个海洋生态系统平衡发挥着重要作用。每年由陆地进入海洋的物质约有85%是经河口搬运入海的，因此，河口对整个海洋生态系统物质循环起到决定性作用。
在海洋生物地理区划中，黄渤海区均属北太平洋区东亚亚区。由于渤海为内海，沿岸河川径流较多，各种营养物质远较黄海丰富，因此渤海是各种鱼、虾、蟹类的产卵繁殖和肥育的优良场所，渤海的莱州湾和黄河口水域、辽东湾和渤海湾的产卵场，渤海、黄海、东海北部的重要渔业资源的40%在这里产生，素有“鱼虾类摇篮”之称。近30年来，由于入海水量的大幅度减少、近海盐度升高，营养盐含量下降了50%以上。
1.1.3 受水区主要环境与生态问题
东、中线一期工程受水区人口、耕地、工农业生产集中，城镇化进程快，而水资源极度短缺，主要表现为生态水的供需失衡及生活和生产缺水。为了维持经济社会的发展，自20世纪70年代开始大量打井，开采地下水；80年代以来，持续干旱使北方地区缺水范围不断扩大，缺水程度不断加深。80年代初期，缺水范围仅限于京津冀局部地区，到2000年缺水率超过10%的面积已占黄淮海流域面积的43%，其中海河流域的缺水面积占黄淮海流域的70%，城市缺水问题更是日趋严重（《南水北调工程总体规划》，2002年）。水循环的深度破坏与严重污染，使区域天然生态遭受濒临消失的威胁。持续20多年的水资源短缺，对受水区生态环境产生了重大影响。
（1）地下水位下降、部分地区含水层疏干、河道断流，整体水循环深度破坏。
过度开发利用地表水、大量超采地下水，造成地下水位下降、河道断流。北京市自20世纪70年代中后期至80年代中期，在东郊地区形成了地下水位降落漏斗，2003年地下水降落漏斗面积已扩大到908km2。河北省太行山山前平原区含水层疏干面积已达2100km2，2003年河北省平原区有浅层地下水水位降落漏斗11个，漏斗总面积3133km2［《地下水压采规划总体方案（报批稿）》，2009年］。
华北平原浅层地下水位持续下降，降水入渗路径增长，导致降水入渗补给滞后和补给量减少；城市化的发展进一步降低了城区降水入渗能力。在山前平原的大部分地区，地下水水位埋深已经由20世纪60年代的2～4m下降到90年代的10m以下、2005年的20m以下，局部地区已达40～60m。在中东部平原地区，地下水埋深由小于5m加深到10m以下，部分地区达到20～30m。水位下降导致降雨入渗补给系数显著减小，从60年代的0.3～0.4下降到0.2以下。
在河北太行山前，以高邑漏斗为中心，石家庄、邢台、邯郸、保定、肃宁6个浅层水漏斗彼此相连形成复合漏斗群；东部平原深层地下水水位下降使含水岩组塑性变形、储水能力下降。
河道断流引起水循环的改变，不仅对河流淡水生物乃至近岸海洋生物产生了严重影响，而且导致了地下水调蓄功能削弱、河道泥沙淤积、行洪能力衰退，加剧了水循环的破坏程度。
（2）除水源地外的地表水体严重污染，部分地区浅层地下水污染。
大量未经处理的废污水排放，使水体污染严重。同时，河流湖泊等地表水体的减少甚至干涸，削弱或丧失了对污染物的稀释与净化作用，从而加剧了地表水体、地下水体乃至近岸海域的污染。海河流域受污染程度20世纪70年代末为28%，1990年达到66%，2000年达到72%；平原浅层地下水质劣于Ⅲ类的面积达76%，其中有6.2万km2为人为污染（海河流域生态环境恢复水资源保障规划，2005年）。淮河流域水污染严重，2000年严重污染河长占调查评价河长的比例为74%，2006年为63%（《中国水资源公报》，2006年）。水体污染不仅严重破坏了生态环境，而且加剧了水资源短缺，直接威胁着人民的身体健康和用水安全。
（3）部分地区地面沉降，海水入侵。
地下水的过度超采，导致大部分城市出现地面沉降。天津市、河北省、江苏省和河南省都产生了不同程度的地面沉降，21世纪初天津市最大地面沉降量已达2.46m，天津市最大累计沉降量为3224mm，南部及滨海地区尤为明显，并与河北省沉降区连成一片。河北省东部平原累计沉降量超过100mm的面积有33900 km2（高太忠等，2002）。由于地面沉降，从任邱到文安的白洋淀千里堤上，发生纵横裂缝2000m，滹沱河北大堤也出现横穿大堤的裂缝。山东青岛、泰安、淄博、德州、聊城、沂源等地，在地下水下降漏斗范围内发生地面沉降面积约1300km2，沉降量在200～500mm。山东中南部岩溶区还发生地面塌陷，深度3～10m，长度几米至几百米不等。
浅层地下水超采引发海水入侵，主要发生在山东省的东营、潍坊、青岛、威海、日照等地区，莱州市局部地区地下水位已下降到海平面以下10m，至2006年海水入侵的累计面积为3076.4 km2，由于海水入侵，莱州市滨海平原80%以上耕地严重盐碱化，60多万亩耕田丧失耕作价值，粮食每年减产3亿kg，严重阻碍了当地社会经济的发展和人们生活水平的提高。
（4）河流的天然生物几乎不复存在，湖泊沼泽的珍稀物种消失，近岸海域的优势物种改变、珍稀鱼类灭绝。
河道断流对河流淡水生物乃至近岸海洋生物产生了严重影响。现状有河皆干和有水皆污的水文水环境状况，使得河流本底生物不复存在，多数河段的生物为耐污能力较强的底栖生物和浮游生物，加之河流鱼类栖息地的破坏，河流中很少能调查到鱼类。黄河三角洲为东北亚内陆鸟类迁徙的重要中转站、越冬栖息地和繁殖地。随着尾闾摆动，来水、来沙量减少，再加上这几年三角洲开发力度的加大，造成湿地面积逐年减少，导致生物物种减少，有些甚至已经永远消失。
海河流域白洋淀等12个主要平原湿地水面面积20世纪50年代为2694km2，70年代降至866km2，2000年降至538km2，较50年代减少了80%，水生生物大量消亡；80年代后多次采取了补水措施，对维持湿地水域面积产生一定作用，但珍稀物种难以恢复。
河口与近岸海域生态从20世纪80年代初开始，发生了质的变化。渤海生态系统的结构和功能即受到一定程度的破坏，渤海海洋生物多样性受到一定程度的损害，海洋生物种类明显减少，鱼类减少的主要种类是鲷科鱼类和鲆鲽类，说明地方性类群衰退比较快；底栖动物和游泳动物食性的种类显著减少。