京津冀地區(qū)砂石礦產(chǎn)供需形勢(shì)分析及資源開(kāi)發(fā)利用基地劃定

郭冬艷，吳尚昆，張玉韓

(中國(guó)自然資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149)

京津冀協(xié)同發(fā)展是十九大報(bào)告提出的國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略，協(xié)同發(fā)展中的新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加大砂石需求，但是生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求的提高限制了砂石開(kāi)發(fā)區(qū)域，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)要求進(jìn)一步縮減砂石產(chǎn)能，砂石供需缺口較大。孫婧等[1]、程曉娜等[2]、史雪瑩等[3]從全國(guó)層面對(duì)砂石資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀展開(kāi)分析；胡幼奕[4]從行業(yè)角度對(duì)砂石的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)判；薛軍等[5]提出依托京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)資源化利用保證北京市砂石供應(yīng)，但是并未從京津冀區(qū)域整體出發(fā)探究砂石保障問(wèn)題。

本文采用年均增長(zhǎng)率法、系數(shù)預(yù)測(cè)法、專(zhuān)家預(yù)測(cè)法估算了京津冀“十三五”期間砂石礦產(chǎn)消費(fèi)，分析京津冀地區(qū)砂石供給來(lái)源和供給量，明確供給保證度和供給缺口，依托砂石資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境條件，采用核密度估計(jì)法[6]劃定了十大砂石開(kāi)發(fā)基地，以促進(jìn)規(guī)?；?、集約化的綠色生產(chǎn)，提高砂石供給能力，縮減供需缺口，為京津冀協(xié)同發(fā)展做好保障。

1 砂石資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

砂石礦產(chǎn)是指新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)最基礎(chǔ)的原材料，其開(kāi)發(fā)利用關(guān)系到國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)于保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對(duì)于砂石礦產(chǎn)的范圍尚無(wú)統(tǒng)一定論，而從資源管理的角度來(lái)看，砂石礦產(chǎn)可用作建筑材料，但其具體礦種名錄標(biāo)準(zhǔn)不一。筆者根據(jù)京津冀砂石資源稟賦情況，將砂石礦產(chǎn)研究范圍確定為：建筑石料用灰?guī)r、建筑用安山巖、建筑用白云巖、建筑用橄綠巖、建筑用灰綠巖、建筑用砂、建筑用砂巖、建筑用閃長(zhǎng)巖、建筑用石料、建筑用玄武巖、磚瓦用砂、磚瓦用砂巖、磚瓦用頁(yè)巖13種。

截至2017年6月，京津冀砂石礦山共計(jì)314個(gè)，設(shè)計(jì)規(guī)模約為1.126億t。北京市沒(méi)有砂石礦山;天津市僅有1個(gè)礦山，建筑用白云巖設(shè)計(jì)規(guī)模為0.006億t;河北省共計(jì)有砂石礦山313個(gè)，設(shè)計(jì)規(guī)模為1.12億t。

2 砂石資源需求預(yù)測(cè)

2.1 年均增長(zhǎng)率法

根據(jù)中國(guó)砂石協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，砂石礦產(chǎn)消費(fèi)量按照水泥產(chǎn)量乘以6確定。根據(jù)歷年來(lái)砂石礦產(chǎn)消費(fèi)的年增長(zhǎng)率，計(jì)算出年均增長(zhǎng)率為1.94%，以2015年為基期，預(yù)測(cè)未來(lái)五年砂石礦產(chǎn)年消費(fèi)量，加和即得到“十三五”期間砂石礦產(chǎn)總消費(fèi)量為31.53億t，年均消費(fèi)量為6.3億t。

2.2 系數(shù)預(yù)測(cè)法

根據(jù)《交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃》和《國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展規(guī)劃》，統(tǒng)計(jì)“十三五”期間京津冀地區(qū)鐵路、公路、城鎮(zhèn)化建設(shè)的重大項(xiàng)目，測(cè)算工程量，采用系數(shù)計(jì)算法，預(yù)測(cè)“十三五”期間砂石資源需求量(表1)。

根據(jù)中國(guó)砂石協(xié)會(huì)提供的資料，住房建筑面積砂石用量為0.8 t/m2，鐵路和城市交通軌道砂石用量平均7 t/km，高速公路砂石用量平均為6 t/km，一般公路砂石用量為5.4萬(wàn)t。據(jù)此，計(jì)算出“十三五”期間京津冀砂石消費(fèi)量33.52億t，年均消費(fèi)量為6.70億t，其中，北京市和天津市年均消費(fèi)量均為1.54億t，河北省年均消費(fèi)量為3.62億t(表2)。

表1 京津冀地區(qū)“十三五”期間重大建設(shè)項(xiàng)目工程量Table 1 Quantities of major construction projects inBeijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

注：資料來(lái)源自《北京市“十三五”時(shí)期交通發(fā)展建設(shè)規(guī)劃》《天津市綜合綜合運(yùn)輸“十三五”發(fā)展規(guī)劃》《河北省綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《2016年北京市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)》《2016年北京市房地產(chǎn)市場(chǎng)運(yùn)行情況》《2016年天津市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)》《2016年河北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)》《2016年1～12月河北省房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)投資完成情況》。其中，房屋施工面積按照2016年施工面積確定“十三五”總量，二手房裝修也需要消耗砂石，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)難以量化，故沒(méi)有統(tǒng)計(jì)

表2 京津冀地區(qū)“十三五”期間砂石礦產(chǎn)消費(fèi)量Table 2 Consumption of sandstone minerals in Beijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

2.3 專(zhuān)家預(yù)測(cè)法

據(jù)北京科技大學(xué)倪文教授的測(cè)算，京津冀地區(qū)每年仍在持續(xù)消費(fèi)6億～8億t的建筑用砂石料，進(jìn)行各種基礎(chǔ)設(shè)施和住房建設(shè)[7]。北京市建筑材料科學(xué)研究總院陳旭峰副院長(zhǎng)對(duì)京津冀地區(qū)建筑砂石資源利用情況進(jìn)行了研究，他認(rèn)為“十三五”期間，北京市轄區(qū)內(nèi)砂石需求基本穩(wěn)定，混凝土行業(yè)砂石消費(fèi)量維持在1.8億t以上。北京市建委建筑節(jié)能與建筑材料管理處處長(zhǎng)薛軍，在第四屆全國(guó)砂石骨料行業(yè)創(chuàng)新大會(huì)在上提出北京市近年來(lái)混凝土年產(chǎn)銷(xiāo)量約1億m3，預(yù)計(jì)在“十三五”期間砂石消費(fèi)量將維持在1.8億t以上[5]。

2.4 需求總量確定

通過(guò)以上三種計(jì)算方法，可以得到“十三五”期間京津冀地區(qū)砂石礦產(chǎn)消費(fèi)量在30億～40億t之間。年均增長(zhǎng)率法中，因?yàn)樵鲩L(zhǎng)率的確定是取過(guò)去十年的結(jié)果，隨機(jī)性較強(qiáng)，與事實(shí)的偏離度可能較高。系數(shù)計(jì)算法，僅考慮了住房、公路、鐵路以及城市軌道等因素，對(duì)農(nóng)村道路考慮較少，也缺乏對(duì)水利設(shè)施和交通樞紐的考量，所以數(shù)值偏小。專(zhuān)家預(yù)測(cè)法區(qū)間范圍較大，在30億～40億t之間，與系數(shù)比較法差值較大。因?yàn)閷?zhuān)家普遍認(rèn)為北京市消費(fèi)量基本在1.8億t，因此對(duì)系數(shù)進(jìn)行修正，北京市消費(fèi)量由1.54億t修正到1.8億t。因此，綜合三種方法，保守估計(jì)京津冀地區(qū)“十三五”期間砂石礦產(chǎn)消費(fèi)量為33.81億t，年均消費(fèi)量為6.96億t。其中，北京市年消費(fèi)量為1.8億t，天津市為1.54億t，河北省為3.62億t(表3和表4)。

表3 三種方法預(yù)測(cè)砂石礦產(chǎn)消費(fèi)對(duì)比分析Table 3 Comparative analysis of three methods forpredicting consumption of sandstone minerals

表4 京津冀地區(qū)“十三五”期間砂石礦產(chǎn)消費(fèi)量確定Table 4 determination of sandstone minerals consumptionin Beijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

3 砂石礦產(chǎn)供給分析

砂石供給的主要來(lái)源有四種，分別是砂石礦山開(kāi)采、固體廢物再利用(包括尾礦廢石和建筑垃圾生產(chǎn)砂石)、工程建設(shè)項(xiàng)目采出、無(wú)證開(kāi)采。砂石礦山開(kāi)采量可以通過(guò)礦山開(kāi)發(fā)利用年報(bào)得出，固體廢物利用可以根據(jù)文獻(xiàn)資料得出，工程項(xiàng)目采出并無(wú)統(tǒng)計(jì)口徑，無(wú)證開(kāi)采屬于非法供給，不予考量。

3.1 礦山開(kāi)采

根據(jù)2017年6月的礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)可以得知，礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)規(guī)模約為1.126億t。但是實(shí)際開(kāi)采中，礦山企業(yè)會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求實(shí)際狀況壓縮或者擴(kuò)大實(shí)際產(chǎn)量，因此部分?jǐn)?shù)據(jù)暫時(shí)無(wú)法獲得，所以暫將礦山設(shè)計(jì)規(guī)模視作礦山開(kāi)采產(chǎn)能。

3.2 固體廢物利用

北京市利用尾礦廢石生產(chǎn)的砂石產(chǎn)品約為2 700萬(wàn)t。河北環(huán)首都圈儲(chǔ)存著大量尾礦廢石資源，主要分布在承德市、唐山市的遵化市和遷安市、保定市的淶源縣等，累計(jì)堆存超過(guò)59.77億t，其中，承德市35億t、唐山市18.78億t、淶源縣1.49億t，每年礦山開(kāi)采還有新產(chǎn)生的廢石3億t[5]。若現(xiàn)有尾礦廢石加工成機(jī)制砂石，足夠京津冀地區(qū)使用10年以上，但是尾礦廢石生產(chǎn)砂石產(chǎn)業(yè)剛剛興起，目前的綜合利用率低于十分之一，按10%計(jì)算，最高供給量為3 000萬(wàn)t。京津冀地區(qū)固體廢物利用可供給量在5 700萬(wàn)t左右。

3.3 保障度確定

綜合礦山開(kāi)采和固體廢物利用兩個(gè)途徑，京津冀內(nèi)部供給量?jī)H為1.696億t。供給保證度在24.36%左右，供需缺口高達(dá)5億t左右。

4 砂石開(kāi)發(fā)基地劃定

為保障砂石供應(yīng)，以資源稟賦為基礎(chǔ)，避讓生態(tài)保護(hù)區(qū)域，科學(xué)劃定一批砂石開(kāi)發(fā)基地，促進(jìn)規(guī)?；⒓s化生產(chǎn)，提高砂石供給能力，縮減供需缺口。

4.1 數(shù)據(jù)

本研究采用的數(shù)據(jù)為2016年京津冀地區(qū)砂石礦業(yè)權(quán)設(shè)計(jì)開(kāi)采規(guī)模數(shù)據(jù)和禁止開(kāi)采區(qū)數(shù)據(jù)，分別來(lái)源于全國(guó)礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)以及北京市、天津市、河北省的第三輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)處理方法為：根據(jù)礦業(yè)權(quán)、礦山、和禁止開(kāi)采區(qū)的坐標(biāo)信息，將其轉(zhuǎn)換成ArcGIS軟件可識(shí)別的Shapfile格式。

4.2 方法

影響砂石資源開(kāi)發(fā)基地的主要因素包括開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀以及生態(tài)環(huán)境條件，以這兩項(xiàng)要素為準(zhǔn)則層，按照科學(xué)性、可比性、可操作性、目標(biāo)導(dǎo)向性等原則，最終設(shè)計(jì)開(kāi)采規(guī)模和生態(tài)功能重要性指標(biāo)作為砂石資源開(kāi)發(fā)基地劃定的指標(biāo)體系。其中，生態(tài)功能重要性為約束性指標(biāo)，在目前我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)背景下，對(duì)于生態(tài)環(huán)境非常重要的區(qū)域，限制礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)。因此，本文考慮將砂石礦山與禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域疊加，將位于禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域的礦山剔除之后，以設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用核密度估計(jì)法劃定砂石開(kāi)發(fā)基地。核密度估計(jì)法是在概率論中用來(lái)估計(jì)未知的密度參數(shù)，它基于已知數(shù)據(jù)，采用無(wú)參數(shù)估計(jì)法對(duì)未知概率密度函數(shù)進(jìn)行估計(jì)，使估計(jì)得到的概率密度函數(shù)與實(shí)際的概率密度間的均方積分誤差最小，其關(guān)鍵是核函數(shù)的選取以及寬帶的確定。

4.3 結(jié)果分析

對(duì)砂石礦山的設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行核密度分析，并采用自然斷點(diǎn)法分為三級(jí)，選擇二級(jí)核的邊界，經(jīng)過(guò)歸并組合得到砂石開(kāi)發(fā)基地共10個(gè)，分別是承德寬城-平泉基地、秦皇島盧龍-昌黎基地、唐山遵化-遷安基地、秦皇島撫寧基地、 張家口宣化基地、保定易縣-滿(mǎn)城基地、保定唐縣-曲陽(yáng)基地、石家莊井陘-平山基地、邢臺(tái)基地、邯鄲武安-涉縣基地(圖1)。

圖1 京津冀砂石礦產(chǎn)核密度分析結(jié)果Fig.1 Analysis results of nuclear density ofBeijing-Tianjin-Hebei regionsandstone minerals