關(guān)于利用渭河河沙人工制作塊石的思考

孫西文 ，藺 慧 ，王亞梅 ，張秀俠

渭河是黃河的第一大支流,是黃河的縮影，俗稱“小黃河”。其特性是“善淤、善決”。特別是渭河下游，已成為典型的地上懸河，其防洪任務(wù)異常艱巨。備防石作為重要的防汛物資，是黃河等河道上專(zhuān)門(mén)用于搶險(xiǎn)拋根用的石料，一般開(kāi)采自山體，對(duì)自然環(huán)境破壞較大。備防石也是渭河防汛搶險(xiǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，為渭河近五十多年來(lái)的歲歲安瀾提供了重要的物質(zhì)保障。近些年，隨著塊石資源的逐步耗竭和不可再生，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，政府加強(qiáng)監(jiān)管力度，全面關(guān)停石料開(kāi)采，致使石料價(jià)格一路飆升。2000年至今，價(jià)格已經(jīng)從每立方20元增加到170元，甚至出現(xiàn)了有錢(qián)無(wú)石可買(mǎi)的尷尬局面，部分基建工程因沒(méi)有塊石遲遲不能開(kāi)工。因此，能否利用渭河河沙人工制作塊石來(lái)滿足防洪搶險(xiǎn)和基建工程用石是一個(gè)值得思考和研究的問(wèn)題。

1 概況

渭河中游現(xiàn)有堤防364.8 km，堤防護(hù)岸293 km，內(nèi)坡襯砌212 km；各種壩垛3025座、長(zhǎng)30.3 km，備防石23萬(wàn) m3；渭河下游現(xiàn)有干流堤防250.08km，支流延伸段堤防110.37 km，北洛河堤防108.22 km，河道整治工程65處、長(zhǎng)124 km、各種壩垛2397座，備防石31萬(wàn) m3。

渭河中下游河道工程一般由壩、垛和護(hù)岸組成，這些工程對(duì)控制河勢(shì)、保持大堤的安全起著十分重要的作用。河道工程大多采用傳統(tǒng)的柳石或鉛絲籠石結(jié)構(gòu)，在工程運(yùn)行中受大流頂沖時(shí)，根石易迅速下蟄而出險(xiǎn)。每年汛期都要對(duì)這些壩垛進(jìn)行搶險(xiǎn)加固，每一座壩垛，都需要經(jīng)過(guò)多年甚至幾十年的反復(fù)搶護(hù)，才能達(dá)到基本穩(wěn)定。備防石是重要的防汛儲(chǔ)備物資和工程搶險(xiǎn)材料，具有體重大、沉水快、易投放、耐腐蝕、抗沖性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。搶險(xiǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)直接拋石或者拋投鉛絲籠、簍箱、柳石枕等方法鞏固堤防壩腳。由于水下根石受河水淘刷作用影響而不斷走失，加之汛期搶險(xiǎn)時(shí)的大量消耗，備防石必須定期定量補(bǔ)充。

2 目的與意義

渭河中下游河道有著豐富的河沙資源，至今在防汛搶險(xiǎn)和河道建設(shè)中沒(méi)有得到有效利用。通過(guò)有效技術(shù)手段，利用河沙人工制作塊石，既滿足了防汛需要，又為解決渭河泥沙淤積問(wèn)題提供了新的途徑。渭河泥沙問(wèn)題的解決有賴于危險(xiǎn)部位淤積的減少，一是從源頭上減少，即減少流域水土流失；二是通過(guò)放淤、泥沙利用等措施直接減輕河道的沙量負(fù)擔(dān)。利用淤積河沙人工制作塊石可有效減少河流泥沙，提高河流的行洪能力和防洪安全，對(duì)河流治理具有重要的意義。

將河沙制作成“人工塊石”進(jìn)行機(jī)械化裝拋投搶險(xiǎn)，可取代天然石塊、鉛絲籠石臨時(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)，滿足快速、高效的搶險(xiǎn)要求，應(yīng)用前景十分廣泛。用鉛絲籠石搶險(xiǎn)，需要大量的人力編網(wǎng)、裝石、制籠，時(shí)間長(zhǎng)、效率低，為了盡快控制險(xiǎn)情，大量拋投塊石，拋投鉛絲籠石，造成大量的浪費(fèi)。采用拋投“人造大塊石”搶險(xiǎn)，可以避免這些問(wèn)題，省工、省時(shí)、省料，節(jié)約拋投石料、降低搶險(xiǎn)成本，意義重大。

3 可行性分析

3.1 市場(chǎng)與需求

目前儲(chǔ)備的備防石和基建工程用石均為天然石材，以花崗巖為主，每立方米綜合成本在170元左右。天然石材屬不可再生資源，資源量有限，而且天然石材的開(kāi)采會(huì)極大地破壞當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。近年來(lái)隨著各級(jí)地方政府環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，天然石材的開(kāi)采受到控制，采石場(chǎng)被列入環(huán)境監(jiān)察范圍，大批的采石場(chǎng)被責(zé)令關(guān)閉。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，石材采購(gòu)成本將繼續(xù)提高，塊石的來(lái)源將受到越來(lái)越大的關(guān)注，出現(xiàn)無(wú)石可采、無(wú)石可買(mǎi)、無(wú)石可用的嚴(yán)重局面。

渭河河道工程建設(shè)和防汛搶險(xiǎn)所需的塊石量龐大。具不完全統(tǒng)計(jì)，2011年渭河洪水，陜西省三門(mén)峽庫(kù)區(qū)渭河下游搶險(xiǎn)用石2萬(wàn) m3；2012年汛前根石探測(cè)資料，49處河道工程860座壩缺根石約4萬(wàn) m3；每年新建續(xù)建河道整治工程約需石料40萬(wàn) m3，如此巨大的用石量給防汛搶險(xiǎn)及河道治理帶來(lái)了困難。因此，充分利用渭河中下游河道豐富的河沙資源，人造塊石，能有效解決防汛搶險(xiǎn)及河道治理缺石問(wèn)題，其市場(chǎng)需求大。利用河沙人工制造塊石，是一種新技術(shù)、新工藝、新材料，在河道工程建設(shè)、搶險(xiǎn)中需求量大，有著廣闊的市場(chǎng)前景。

3.2 技術(shù)與現(xiàn)狀

2005年12月，山東省博興縣與意大利合作，利用黃河泥沙建設(shè)新型墻體材料生產(chǎn)項(xiàng)目試產(chǎn)成功。

2007年6月，日本EEN集團(tuán)與濱州南海水務(wù)公司簽署了《綜合利用南海泥沙生產(chǎn)建筑材料合作項(xiàng)目備忘錄》，擬以黃河泥沙作為主要原料，根據(jù)不同要求，生產(chǎn)出了不同體積、不同質(zhì)感的高、中、低檔建筑材料（包括路面磚、廣場(chǎng)磚、墻體砌筑材料、樓房?jī)?nèi)外墻和室內(nèi)地面裝飾材料乃至水利設(shè)施護(hù)坡砌塊等）。

國(guó)內(nèi)近年來(lái)，黃河泥沙資源利用的研究和實(shí)踐取得了一定的成績(jī)。黃河水利科學(xué)研究院，利用黃河泥沙研制了人工備防石、綠色節(jié)能建筑材料；目前黃河泥沙綜合利用方面已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品主要有：黃河泥沙燒結(jié)內(nèi)燃磚、黃河泥沙灰砂實(shí)心磚、黃河泥沙燒結(jié)空心磚、黃河泥沙燒結(jié)多孔轉(zhuǎn)（承重空心磚）、黃河泥沙建筑瓦和琉璃瓦、黃河泥沙墻地磚、黃河淤泥黑陶、彩陶制品等。這些產(chǎn)品大多是國(guó)家基本建設(shè)中應(yīng)用量大、面廣的建筑材料。

從以上國(guó)內(nèi)外技術(shù)的利用與發(fā)展，在渭河下游利用河沙人工制作塊石可以借鑒和研究，技術(shù)可行。而且渭河是黃河的第一大支流，同樣是一條多泥沙河流，三門(mén)峽水庫(kù)運(yùn)用至2011年渭河下游淤積泥沙11.134億立方米。泥沙顆粒粗細(xì)不均，由上游至下游基本呈減小趨勢(shì)。是建筑等行業(yè)砂石資源的采集地。利用河道泥沙資源制作塊石，既減少了泥沙淤積又節(jié)約了成本，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)、新工藝。

4 建議與措施

4.1 盡快引進(jìn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)研究并最終推廣到整個(gè)渭河

將河沙制作成“人工塊石”，取代天然塊石、鉛絲籠石搶險(xiǎn)，滿足快速、高效的搶險(xiǎn)要求，起到省工、省時(shí)、省料，節(jié)約拋投石料、降低搶險(xiǎn)成本以及保護(hù)環(huán)境的目的。擬在黃科院已有試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，完善激發(fā)劑的開(kāi)發(fā)，優(yōu)化配合比的設(shè)計(jì)，研究改造一套自動(dòng)化的大塊體塊石成型生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)試驗(yàn)研究，進(jìn)一步驗(yàn)證利用河沙大規(guī)模生產(chǎn)防汛搶險(xiǎn)塊石的可行性，最終達(dá)到在渭河流域大范圍推廣的目的，滿足工程管理、維修養(yǎng)護(hù)、除險(xiǎn)加固、新建河道整治工程和防汛搶險(xiǎn)用石的需要。

4.2 提供必要的支撐條件和組織措施

陜西省江河水庫(kù)管理局管轄下的渭河下游河道具備人工制作塊石試驗(yàn)研究的場(chǎng)地條件，同時(shí)本局具有一批長(zhǎng)期從事建設(shè)管理研究的科研工作人員和一支很強(qiáng)施工隊(duì)伍，可為實(shí)驗(yàn)研究提供必要的實(shí)踐數(shù)據(jù)和人員保障。可由陜西省江河水庫(kù)管理局牽頭，黃科院指導(dǎo)，整合共享資源，組成“人工制作塊石試驗(yàn)研究項(xiàng)目組”，共同完成人工制作塊石的試驗(yàn)研究。

項(xiàng)目在組織上，充分發(fā)揮不同學(xué)科、不同領(lǐng)域和不同專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)資源整合和優(yōu)勢(shì)集成。一是實(shí)行項(xiàng)目和組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制；二是在項(xiàng)目運(yùn)行管理上，實(shí)行目標(biāo)考核制；三是在技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，充分發(fā)揮研究單位與生產(chǎn)單位緊密結(jié)合，探索產(chǎn)學(xué)研發(fā)新模式機(jī)制。

5 結(jié)語(yǔ)

天然塊石的來(lái)源已經(jīng)成為制約渭河河道整治的瓶頸。利用河沙人工制作塊石是一項(xiàng)利國(guó)利民的環(huán)保民生項(xiàng)目，而且還能很快解決目前無(wú)石可買(mǎi)的尷尬局面和緩解渭河泥沙淤積問(wèn)題，項(xiàng)目的試驗(yàn)?zāi)芊癯晒εc推廣，其中重要因素之一就是需要政府和相關(guān)部門(mén)給予必要的政策支持和資金支持。建議項(xiàng)目盡快立項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)由省科技項(xiàng)目或國(guó)家科技項(xiàng)目來(lái)帶動(dòng)解決。