“南水北调”工程建成后，首先将通过对水资源的严格管理，禁止城市和工业企业超采地下水，到2010年中国的地下水年超采量将减少36亿立方米。可以有效遏制地下水位的下降，对地面沉陷等环境地质问题的缓解起到重要作用，有效防止生态恶化，其生态效益不可低估。随着受水区一些河道得到常年输水，大部分湿地可得到正常补给，有利于回升地下水位和保护生物多样性，可以缓解生态环境恶化的趋势。
其次，“南水北调”工程可以帮助逐步修复黄淮海平原地区的自然生态环境，大部分湿地可得到正常补给，有利于遏制水土流失，改善并不断恢复地表植被，降低大气降尘量，减少北方沙尘暴的发生几率和保护生物多样性，可以缓解生态环境恶化的趋势。
第三，“南水北调”工程还有利于缓解农业和农村居民用水问题。“南水北调”工程的直接和间接受益区是中国小麦、棉花、油料、烟草等多种经济作物的重要产区，可以通过增加向沿线城市工业、生活的供水，将工业、生活长期挤占的低价的当地水偿还给农业，增强受益区农业和农村的发展后劲。对700多万长期饮用苦咸水和其他含有害物质地下水的当地农民来说，“南水北调”工程提供的优质水可以使其彻底改善饮水条件，提高生活质量，保障身体健康。据介绍，“南水北调”东线第一期和中线第一期工程直接增供农业用水16亿立方米，可使缺水农田得到有效灌溉，并可在水资源较丰沛地区适当发展新的灌溉面积，为保证粮食生产提供良好的水资源条件。
中国南方雨水多，北方雨水少。近年来，北方地区面临的水危机日益加剧，黄河以北相当一部分地区农村和城市的经济、社会发展，已陷入了靠挤占生态环境用水和大量超采地下水来维持的困境。“南水北调”工程是迄今世界上最大的调水工程，分为东线、中线和西线三条调水线路，调水规模分别是148亿立方米、130亿立方米和170亿立方米，总投资约5000亿元。它将对有效缓解我国北方生态环境恶化的趋势，有着不可估价的生态效益。
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