基于河北省河道采砂規(guī)劃的砂石供需分析

霍惠玉，趙云云，趙名彥，李雪松，李芳然

（1.河北省水利科學(xué)研究院，石家莊 050051；2.河北省水資源研究與水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心，石家莊 050061）

河道砂石是河床的重要組成部分，兼具自然與經(jīng)濟(jì)雙重屬性。河砂是水生生物棲息生長(zhǎng)的媒介，是河道生態(tài)平衡的重要物質(zhì)要素，同時(shí)也是維持河道水質(zhì)、水文穩(wěn)定的重要因素［1-3］。由于河砂可觀的經(jīng)濟(jì)效益和居高不下的市場(chǎng)需求，河砂無(wú)序?yàn)E采亂象導(dǎo)致了河床與河面比降變化［4］、河道形態(tài)結(jié)構(gòu)、河勢(shì)河態(tài)、河流水質(zhì)、生物環(huán)境改變，進(jìn)而引發(fā)河道生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞，對(duì)河道航運(yùn)、行洪安全產(chǎn)生惡劣影響［5-6］。采砂坑快速、大范圍的遷移運(yùn)動(dòng)更可能危及堤岸及跨河建筑物的安全［7-8］。

河北省河道砂石規(guī)?；_(kāi)采已持續(xù)多年，目前河北省內(nèi)編制過(guò)采砂規(guī)劃的部分河道控制開(kāi)采總量已接近枯竭，但隨著京津冀城建、基建步伐加快，砂石需求量近遠(yuǎn)期持續(xù)增長(zhǎng)，高利益驅(qū)使下非法采砂活動(dòng)曾經(jīng)猖獗［9-10］，目前已得到了有效遏制，合理保護(hù)、開(kāi)采、利用河砂資源，推進(jìn)河道采砂管理制度化、規(guī)范化是實(shí)現(xiàn)河北省河湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)治理的重要環(huán)節(jié)。2020年初，河北省人大通過(guò)的《河北省河湖保護(hù)和治理?xiàng)l例》也針對(duì)河道采砂規(guī)劃、河道整治與管理的各項(xiàng)措施、政策的制定實(shí)施作出明確規(guī)定［11］。從對(duì)砂石資源科學(xué)、合理利用角度出發(fā)，從供應(yīng)需求鏈源頭考慮，對(duì)河北省歷史采砂規(guī)劃、現(xiàn)狀河砂分布、儲(chǔ)量以及需求量化摸查，對(duì)河北省河砂資源的遠(yuǎn)期供需情況進(jìn)行分析研究，結(jié)合目前河道采砂存在的主要問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以便為河砂利用與采砂管理提供參考。

1 河北省歷史規(guī)劃河道采砂范圍及開(kāi)采特點(diǎn)

河北省境內(nèi)河流地跨3個(gè)流域，即遼河、海河以及內(nèi)陸河流域，3個(gè)流域細(xì)分11個(gè)水系，河道采砂涉及其中7個(gè)水系，分別為遼河水系、灤河及冀東沿海諸河水系、北三河水系、永定河水系、大清河水系、子牙河水系和漳衛(wèi)河水系等，采砂規(guī)劃河道情況見(jiàn)表1。

表1 各水系采砂規(guī)劃河道情況Tab.1 River situations of sand excavation planning in each water system

河北省境內(nèi)多為季節(jié)性河流，徑流量年際、年內(nèi)變化較大，河道砂石主要通過(guò)洪水?dāng)y帶泥沙進(jìn)行補(bǔ)給。但各大流域的骨干行洪河道上游多數(shù)建有蓄水工程，大部分泥沙被攔蓄在庫(kù)區(qū)內(nèi)，下游的河道泥沙補(bǔ)給量越來(lái)越少，并且河北省河流近幾十年處于枯水期，各水系徑流量明顯偏少，因此河北省河道砂石開(kāi)采以歷史儲(chǔ)量為主。

河北省采砂歷史規(guī)劃河道主要分布在山區(qū)以及山前平原地帶（山區(qū)與平原過(guò)渡地帶），沖積平原區(qū)采砂規(guī)劃河道數(shù)量相對(duì)較少。河道砂石組成由山區(qū)以及山前平原地帶的砂礫（中砂、粗砂）、卵石（含砂量比例逐漸增大）向沖積平原區(qū)的細(xì)砂、粉砂過(guò)渡，因此砂石質(zhì)量較好的區(qū)域多位于山前平原地帶。由于采砂規(guī)劃河道多數(shù)處于常年無(wú)水狀態(tài)，河道砂石開(kāi)采主要以旱采為主［12］，僅個(gè)別河道與水庫(kù)采砂（灤河、長(zhǎng)河、永定河-洋河以及水庫(kù)等）存在水采或混合采（旱采與水采相結(jié)合）行為。

2 河道砂石剩余儲(chǔ)量及開(kāi)采潛力分析

2.1 剩余儲(chǔ)量估算

2.1.1 估算方法

通過(guò)對(duì)2012—2018年河北省以及各市批復(fù)的采砂規(guī)劃控制開(kāi)采量的統(tǒng)計(jì)分析，確定河北省采砂規(guī)劃河段的可采區(qū)［13］位置與范圍；再利用衛(wèi)星影像對(duì)采砂河段現(xiàn)狀情況解譯判讀［14］，確定規(guī)劃河道（河段）已開(kāi)采的范圍以及深度；最后對(duì)主要河道進(jìn)行實(shí)地勘查，對(duì)遙感解譯結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確砂石開(kāi)采現(xiàn)狀，估算采砂規(guī)劃河道控制開(kāi)采量的剩余儲(chǔ)量。

2.1.2 估算結(jié)果分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，河北省各市河道采砂規(guī)劃控制開(kāi)采量及剩余儲(chǔ)量見(jiàn)表2、圖1。截至2018年末，河北省編制過(guò)采砂規(guī)劃的河道采砂控制開(kāi)采量的剩余儲(chǔ)量大約有4.65億m3。其中，大清河與子牙河水系的潴龍河、白溝河、新蓋房樞紐以及滄州和衡水境內(nèi)的滹沱河采砂規(guī)劃可采區(qū)主要為耕地，砂層、土層交互分布，開(kāi)采難度大；廊坊市目前全面禁采，并且廊坊境內(nèi)采砂規(guī)劃控制開(kāi)采剩余儲(chǔ)量已接近枯竭。因此，扣除難以開(kāi)采區(qū)域剩余儲(chǔ)量與廊坊市境內(nèi)少量剩余儲(chǔ)量，河北省實(shí)際采砂規(guī)劃控制開(kāi)采量的剩余儲(chǔ)量大約為3.89億m3。

圖1 采砂規(guī)劃控制開(kāi)采量與剩余儲(chǔ)量對(duì)比Fig.1 Comparison of the control quantity of sandstone and surplus in cities

表2 各市采砂規(guī)劃控制開(kāi)采量以及剩余儲(chǔ)量Tab.2 The control quantity of sandstone and surplus in cities

根據(jù)河北省內(nèi)各市估算結(jié)果，各市砂石剩余儲(chǔ)量分布差異顯著，其原因?yàn)椋菏仪f、保定、邢臺(tái)主要砂石儲(chǔ)量位于山區(qū)與平原區(qū)過(guò)渡地帶，開(kāi)采歷史較長(zhǎng)，控制開(kāi)采量剩余儲(chǔ)量較少；邯鄲境內(nèi)的砂石主要以卵石為主，當(dāng)?shù)亟陙?lái)巖石機(jī)制砂（經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或者工業(yè)廢渣顆粒［15］）應(yīng)用較多，河道砂石開(kāi)采相對(duì)較少；唐山、秦皇島、張家口河道內(nèi)砂石控制開(kāi)采量剩余比例較大，因?yàn)樘粕?、秦皇島靠近渤海灣，遼寧省的砂石可以通過(guò)海運(yùn)供給2個(gè)城市，從而降低規(guī)劃河道的開(kāi)采量；廊坊、滄州以及衡水地區(qū)砂石剩余儲(chǔ)量很少且不易利用。

2.2 河道砂石開(kāi)采潛力分析

灤河水系：已編制過(guò)采砂規(guī)劃的河道采砂控制開(kāi)采量剩余儲(chǔ)量較豐富；大黑汀水庫(kù)以上山區(qū)規(guī)劃河道有一定泥沙補(bǔ)給且開(kāi)采深度多為1.5～2.0 m，合理規(guī)劃能夠可持續(xù)利用；大黑汀水庫(kù)以下主要以開(kāi)采灤河干流的歷史砂石儲(chǔ)量為主。未編制過(guò)采砂規(guī)劃且流域面積大于500 km2的河流主要集中于唐山與秦皇島的冀東沿海水系，部分河段存在一定的開(kāi)采潛力。

子牙河水系與大清河水系：兩個(gè)水系采砂現(xiàn)狀較為相似，編制過(guò)采砂規(guī)劃且砂石質(zhì)地較好的河道多位于山前平原區(qū)域，開(kāi)采深度多為3～6 m，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，控制可開(kāi)采的剩余儲(chǔ)量較少。未編制過(guò)采砂規(guī)劃且流域面積大于500 km2的河流主要分布在保定、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)、衡水以及滄州的河北中部沖積平原地帶，其砂石開(kāi)采難度較大且不易利用。部分山區(qū)河道雖然具有砂石資源但由于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，不適宜開(kāi)采。

永定河水系：開(kāi)采潛力主要集中在張家口地區(qū)編制過(guò)采砂規(guī)劃的河道及未編制過(guò)采砂規(guī)劃的東洋河萬(wàn)全縣境內(nèi)河道內(nèi)。

北三河水系：有7條河流編制了采砂規(guī)劃，但總體開(kāi)采程度不高。未編制過(guò)采砂規(guī)劃的河道基本位于平原且靠近城市，開(kāi)采潛力較低。

漳衛(wèi)河水系：漳衛(wèi)河水系已編制采砂規(guī)劃的清漳河邯鄲段灘地多為耕地，河道采砂相對(duì)規(guī)整，無(wú)較大沙坑，砂石資源剩余儲(chǔ)量相對(duì)較豐富。

遼河水系：承德市平泉縣老哈河及其支流已編制了采砂規(guī)劃，開(kāi)采潛力主要集中在編制過(guò)采砂規(guī)劃的河道內(nèi)。

河北省今后河砂開(kāi)采將主要以規(guī)劃剩余儲(chǔ)量為主，本文根據(jù)剩余儲(chǔ)量估算值進(jìn)行供需分析。

3 河北省年均砂石需求及供需分析

3.1 砂石需求量估算

3.1.1 估算方法

河道砂石作為建筑材料，主要是用于混凝土的生產(chǎn)，混凝土生產(chǎn)中水泥與砂石存在一定的配比［16］，因此可以根據(jù)水泥量估算出砂石消耗量［17］，進(jìn)而估算得出砂石需求量。徐建華等［18］研究表明，水泥與砂石的質(zhì)量配比介于1.19～1.82（砂石容重1.31～2.42 t／m3）。參考《混凝土配合比設(shè)計(jì)手冊(cè)》［19］，最終以1∶1.49作為水泥、砂石質(zhì)量配比，并利用河北省2014—2017年各個(gè)地市散裝水泥消耗量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)河北省砂石消耗以及年均砂石需求量進(jìn)行估算，并利用2012—2017年經(jīng)濟(jì)年鑒中河北省水泥產(chǎn)量［20］對(duì)砂石需求量進(jìn)行復(fù)核，結(jié)果見(jiàn)表3～4。根據(jù)河北省向北京、天津地區(qū)供應(yīng)的河砂量及混凝土以外的砂石消耗量對(duì)砂石需求量進(jìn)行補(bǔ)充修正，最終得出砂石需求量估算值。

3.1.2 估算結(jié)果

表3、表4的計(jì)算結(jié)果顯示，根據(jù)散裝水泥量估算的砂石需求量（21 254.346萬(wàn)m3）比根據(jù)省內(nèi)水泥產(chǎn)量估算的砂石需求量（70 554.98萬(wàn)m3）偏少。其主要原因：一是散裝水泥主要是供應(yīng)河北省境內(nèi)，河北省的部分砂石還供應(yīng)至天津、北京等地；二是砂石的使用并不僅限于商品混凝土，還會(huì)被用于其他的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如鐵路軌道鋪設(shè)、高速公路路面施工或與石灰等其他材料結(jié)合等。

表3 散裝水泥估算砂石需求量Tab.3 Estimated quantity of sandstone consumption by bulk cement quantity

表4 河北省水泥生產(chǎn)量估算砂石需求量Tab.4 Estimated quantity of sandstone consumption by cement production of Hebei Province

綜合考慮以上消耗途徑，對(duì)根據(jù)散裝水泥消耗量估算的年均砂石需求量進(jìn)行了如下補(bǔ)充修正。

北京地區(qū)砂石骨料市場(chǎng)的調(diào)研報(bào)告顯示，河北省砂石資源供應(yīng)份額占北京市總體份額的40%左右。近年北京年均砂石消耗量大約1.5億m3，扣除來(lái)自河北礦山的巖石機(jī)制砂，由河北省供應(yīng)的河道砂石量約0.3億m3；天津砂石年均消耗量大約0.34億m3，其中大約有0.09億m3砂石來(lái)源于河北?。?1-22］。將以上砂石量納至河北省砂石需求總量中。

通過(guò)調(diào)查與資料分析，除混凝土消耗的砂石以外，其余砂石消耗量約為混凝土消耗的砂石量的40%，將該部分砂石量納至河北省砂石需求總量中。

綜合以上消耗進(jìn)行修正后，估算河北省年均砂石需求量大約為1.13～1.34億m3。再次根據(jù)河北省水泥產(chǎn)量對(duì)該數(shù)值進(jìn)行對(duì)比復(fù)核，計(jì)算結(jié)果顯示，河北省年均砂石需求量復(fù)核值為1.17億m3（包含部分天津與北京以及混凝土以外的砂石消耗），這與估算值1.13～1.34億m3基本一致。

3.2 河北省砂石供需分析

根據(jù)估算的河北省規(guī)劃河道控制開(kāi)采量的剩余儲(chǔ)量（3.89億m3）、砂石年均需求量（1.13～1.34億m3），綜合考慮目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，河北省砂石余量可以滿(mǎn)足3～4年的供應(yīng)。根據(jù)河北省各市的年均砂石需求量以及采砂規(guī)劃控制可采量的剩余儲(chǔ)量進(jìn)行分析，各市的砂石供需情況如下：

石家莊、保定、邢臺(tái)、邯鄲：這4個(gè)城市年均砂石需求量較大，砂石可供應(yīng)量日趨嚴(yán)峻，特別是石家莊、保定市情況更加突出。隨著雄安新區(qū)的建設(shè)開(kāi)展，未來(lái)砂石供應(yīng)缺口巨大。

唐山、承德、張家口、秦皇島：剩余儲(chǔ)量能夠滿(mǎn)足5年以上的砂石供應(yīng)。

滄州、衡水、廊坊：砂石資源較為缺乏，這3個(gè)城市主要利用外來(lái)砂石資源，其將會(huì)對(duì)周邊地市產(chǎn)生砂石供應(yīng)壓力。

4 砂石供需矛盾影響因素分析及解決建議

砂石供需長(zhǎng)期存在不平衡，河北省砂石價(jià)格在2018年出現(xiàn)了跳躍性增長(zhǎng)，各地砂石價(jià)格提高了2～4倍，砂石供應(yīng)缺口逐漸增大，省內(nèi)砂石供需矛盾日趨突出。其主要原因有以下幾個(gè)方面：

河北省經(jīng)過(guò)多年砂石持續(xù)開(kāi)采，能夠供給優(yōu)質(zhì)砂石的河道資源儲(chǔ)量所剩不多，特別是山前平原河道趨近枯竭，如：大清河水系的唐河、沙河、磁河、南拒馬河、北拒馬河，子牙河水系的滹沱河、白馬河、汦河等。該區(qū)域涉及的石家莊、保定、邯鄲以及邢臺(tái)等市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展較快，對(duì)砂石需求旺盛，但由于砂石運(yùn)距多在100～150 km范圍內(nèi)，灤河水系與永定河水系的砂石無(wú)法供給，無(wú)法緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速地區(qū)的砂石供需矛盾。

從砂石補(bǔ)充來(lái)源來(lái)看，河北省河道內(nèi)建有大量水庫(kù)，受河砂沉積作用影響，向水庫(kù)下游輸砂受到干預(yù)，導(dǎo)致上游來(lái)砂量非常少，可供開(kāi)發(fā)利用的河砂資源有限。

河北省加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，貫徹落實(shí)新發(fā)展理念，深入踐行“兩山”理念，大力推進(jìn)“首都兩區(qū)”建設(shè)。這對(duì)河北省河湖保護(hù)與管理提出更高的要求，河湖保護(hù)與管理將由過(guò)去的粗放型、破壞式開(kāi)發(fā)砂石資源轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)式、集約型高效利用模式，減少了河砂開(kāi)發(fā)利用。

針對(duì)以上幾點(diǎn)，在實(shí)地調(diào)研及分析論證的基礎(chǔ)上提出以下建議，以供參考。

積極探索河砂資源替代利用，采用機(jī)制砂替代河砂，推進(jìn)砂石供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革［23］。機(jī)制砂的原料不只是灰?guī)r、花崗巖、玄武巖、片麻巖、砂巖等多種山石，現(xiàn)階段更加提倡采用尾礦廢渣、廢棄鵝卵石、矸石、建筑垃圾等廢料制砂，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)［24］。機(jī)制砂在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展很多年，以往只是水利水電工程使用，到如今基建全面采用經(jīng)歷了近30年，其加工技術(shù)以及各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足施工要求，因此，機(jī)制砂可作為天然砂的理想替代品。

結(jié)合河道治理，有效利用砂石資源。采砂規(guī)劃堅(jiān)持治河與采砂相結(jié)合，采砂規(guī)劃要與流域綜合規(guī)劃、防洪規(guī)劃、河道治理規(guī)劃等相銜接，明確河道治理任務(wù)、治理標(biāo)準(zhǔn)、總體布局、采砂控制及規(guī)劃實(shí)施監(jiān)管等措施，并采用“一河一規(guī)劃”的方式，保證河道治理和采砂的系統(tǒng)性、連續(xù)性。

總結(jié)河道治理與采砂實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，探索創(chuàng)新運(yùn)行模式。邢臺(tái)、保定、張家口對(duì)創(chuàng)新采砂經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行了有益的探索?？赏茝V邢臺(tái)市政府與企業(yè)合作模式，堅(jiān)持政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作，用砂石資源換河湖治理，不僅盤(pán)活了河道內(nèi)的砂石資源，也有力推動(dòng)了河道治理，取得了顯著效果。

探索水庫(kù)淤積砂的開(kāi)發(fā)利用。河砂在水庫(kù)淤積不僅造成水庫(kù)庫(kù)容損失、對(duì)下游灌區(qū)的灌溉調(diào)蓄能力降低，還導(dǎo)致河砂資源被攔截，向下游輸送量大大減少。探索水庫(kù)淤積砂開(kāi)發(fā)與綜合利用方式，實(shí)現(xiàn)釋放水庫(kù)庫(kù)容、增加砂石供應(yīng)的雙贏。