基于河北省河道采砂規劃的砂石供需分析

霍惠玉，趙云云，趙名彥，李雪松，李芳然

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

河道砂石是河床的重要組成部分，兼具自然與經濟雙重屬性。河砂是水生生物棲息生長的媒介，是河道生態平衡的重要物質要素，同時也是維持河道水質、水文穩定的重要因素［1-3］。由于河砂可觀的經濟效益和居高不下的市場需求，河砂無序濫采亂象導致了河床與河面比降變化［4］、河道形態結構、河勢河態、河流水質、生物環境改變，進而引發河道生態系統的嚴重破壞，對河道航運、行洪安全產生惡劣影響［5-6］。采砂坑快速、大范圍的遷移運動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?；_采已持續多年，目前河北省內編制過采砂規劃的部分河道控制開采總量已接近枯竭，但隨著京津冀城建、基建步伐加快，砂石需求量近遠期持續增長，高利益驅使下非法采砂活動曾經猖獗［9-10］，目前已得到了有效遏制，合理保護、開采、利用河砂資源，推進河道采砂管理制度化、規范化是實現河北省河湖生態環境保護和生態修復治理的重要環節。2020年初，河北省人大通過的《河北省河湖保護和治理條例》也針對河道采砂規劃、河道整治與管理的各項措施、政策的制定實施作出明確規定［11］。從對砂石資源科學、合理利用角度出發，從供應需求鏈源頭考慮，對河北省歷史采砂規劃、現狀河砂分布、儲量以及需求量化摸查，對河北省河砂資源的遠期供需情況進行分析研究，結合目前河道采砂存在的主要問題，提出相應的解決對策，以便為河砂利用與采砂管理提供參考。

1 河北省歷史規劃河道采砂范圍及開采特點

河北省境內河流地跨3個流域，即遼河、海河以及內陸河流域，3個流域細分11個水系，河道采砂涉及其中7個水系，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、子牙河水系和漳衛河水系等，采砂規劃河道情況見表1。

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

河北省境內多為季節性河流，徑流量年際、年內變化較大，河道砂石主要通過洪水攜帶泥沙進行補給。但各大流域的骨干行洪河道上游多數建有蓄水工程，大部分泥沙被攔蓄在庫區內，下游的河道泥沙補給量越來越少，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采以歷史儲量為主。

河北省采砂歷史規劃河道主要分布在山區以及山前平原地帶（山區與平原過渡地帶），沖積平原區采砂規劃河道數量相對較少。河道砂石組成由山區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）向沖積平原區的細砂、粉砂過渡，因此砂石質量較好的區域多位于山前平原地帶。由于采砂規劃河道多數處于常年無水狀態，河道砂石開采主要以旱采為主［12］，僅個別河道與水庫采砂（灤河、長河、永定河-洋河以及水庫等）存在水采或混合采（旱采與水采相結合）行為。

2 河道砂石剩余儲量及開采潛力分析

2.1 剩余儲量估算

2.1.1 估算方法

通過對2012—2018年河北省以及各市批復的采砂規劃控制開采量的統計分析，確定河北省采砂規劃河段的可采區［13］位置與范圍；再利用衛星影像對采砂河段現狀情況解譯判讀［14］，確定規劃河道（河段）已開采的范圍以及深度；最后對主要河道進行實地勘查，對遙感解譯結果進行復核，在此基礎上進一步明確砂石開采現狀，估算采砂規劃河道控制開采量的剩余儲量。

2.1.2 估算結果分析

據統計，河北省各市河道采砂規劃控制開采量及剩余儲量見表2、圖1。截至2018年末，河北省編制過采砂規劃的河道采砂控制開采量的剩余儲量大約有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的滹沱河采砂規劃可采區主要為耕地，砂層、土層交互分布，開采難度大；廊坊市目前全面禁采，并且廊坊境內采砂規劃控制開采剩余儲量已接近枯竭。因此，扣除難以開采區域剩余儲量與廊坊市境內少量剩余儲量，河北省實際采砂規劃控制開采量的剩余儲量大約為3.89億m3。

圖1 采砂規劃控制開采量與剩余儲量對比Fig.1 Comparison of the control quantity of sandstone and surplus in cities

表2 各市采砂規劃控制開采量以及剩余儲量Tab.2 The control quantity of sandstone and surplus in cities

根據河北省內各市估算結果，各市砂石剩余儲量分布差異顯著，其原因為：石家莊、保定、邢臺主要砂石儲量位于山區與平原區過渡地帶，開采歷史較長，控制開采量剩余儲量較少；邯鄲境內的砂石主要以卵石為主，當地近年來巖石機制砂（經除土處理，由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或者工業廢渣顆粒［15］）應用較多，河道砂石開采相對較少；唐山、秦皇島、張家口河道內砂石控制開采量剩余比例較大，因為唐山、秦皇島靠近渤海灣，遼寧省的砂石可以通過海運供給2個城市，從而降低規劃河道的開采量；廊坊、滄州以及衡水地區砂石剩余儲量很少且不易利用。

2.2 河道砂石開采潛力分析

灤河水系：已編制過采砂規劃的河道采砂控制開采量剩余儲量較豐富；大黑汀水庫以上山區規劃河道有一定泥沙補給且開采深度多為1.5～2.0 m，合理規劃能夠可持續利用；大黑汀水庫以下主要以開采灤河干流的歷史砂石儲量為主。未編制過采砂規劃且流域面積大于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采潛力。

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

永定河水系：開采潛力主要集中在張家口地區編制過采砂規劃的河道及未編制過采砂規劃的東洋河萬全縣境內河道內。

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

漳衛河水系：漳衛河水系已編制采砂規劃的清漳河邯鄲段灘地多為耕地，河道采砂相對規整，無較大沙坑，砂石資源剩余儲量相對較豐富。

遼河水系：承德市平泉縣老哈河及其支流已編制了采砂規劃，開采潛力主要集中在編制過采砂規劃的河道內。

河北省今后河砂開采將主要以規劃剩余儲量為主，本文根據剩余儲量估算值進行供需分析。

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，混凝土生產中水泥與砂石存在一定的配比［16］，因此可以根據水泥量估算出砂石消耗量［17］，進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《混凝土配合比設計手冊》［19］，最終以1∶1.49作為水泥、砂石質量配比，并利用河北省2014—2017年各個地市散裝水泥消耗量統計數據，對河北省砂石消耗以及年均砂石需求量進行估算，并利用2012—2017年經濟年鑒中河北省水泥產量［20］對砂石需求量進行復核，結果見表3～4。根據河北省向北京、天津地區供應的河砂量及混凝土以外的砂石消耗量對砂石需求量進行補充修正，最終得出砂石需求量估算值。

3.1.2 估算結果

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

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，對根據散裝水泥消耗量估算的年均砂石需求量進行了如下補充修正。

北京地區砂石骨料市場的調研報告顯示，河北省砂石資源供應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，扣除來自河北礦山的巖石機制砂，由河北省供應的河道砂石量約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。

通過調查與資料分析，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。再次根據河北省水泥產量對該數值進行對比復核，計算結果顯示，河北省年均砂石需求量復核值為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

根據估算的河北省規劃河道控制開采量的剩余儲量（3.89億m3）、砂石年均需求量（1.13～1.34億m3），綜合考慮目前經濟發展水平，河北省砂石余量可以滿足3～4年的供應。根據河北省各市的年均砂石需求量以及采砂規劃控制可采量的剩余儲量進行分析，各市的砂石供需情況如下：

石家莊、保定、邢臺、邯鄲：這4個城市年均砂石需求量較大，砂石可供應量日趨嚴峻，特別是石家莊、保定市情況更加突出。隨著雄安新區的建設開展，未來砂石供應缺口巨大。

唐山、承德、張家口、秦皇島：剩余儲量能夠滿足5年以上的砂石供應。

滄州、衡水、廊坊：砂石資源較為缺乏，這3個城市主要利用外來砂石資源，其將會對周邊地市產生砂石供應壓力。

4 砂石供需矛盾影響因素分析及解決建議

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

河北省經過多年砂石持續開采，能夠供給優質砂石的河道資源儲量所剩不多，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。該區域涉及的石家莊、保定、邯鄲以及邢臺等市經濟建設發展較快，對砂石需求旺盛，但由于砂石運距多在100～150 km范圍內，灤河水系與永定河水系的砂石無法供給，無法緩解經濟發展快速地區的砂石供需矛盾。

從砂石補充來源來看，河北省河道內建有大量水庫，受河砂沉積作用影響，向水庫下游輸砂受到干預，導致上游來砂量非常少，可供開發利用的河砂資源有限。

河北省加快推進生態文明建設，貫徹落實新發展理念，深入踐行“兩山”理念，大力推進“首都兩區”建設。這對河北省河湖保護與管理提出更高的要求，河湖保護與管理將由過去的粗放型、破壞式開發砂石資源轉變為保護式、集約型高效利用模式，減少了河砂開發利用。

針對以上幾點，在實地調研及分析論證的基礎上提出以下建議，以供參考。

積極探索河砂資源替代利用，采用機制砂替代河砂，推進砂石供給側結構性改革［23］。機制砂的原料不只是灰巖、花崗巖、玄武巖、片麻巖、砂巖等多種山石，現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，實現變廢為寶，打造循環經濟［24］。機制砂在國內已經發展很多年，以往只是水利水電工程使用，到如今基建全面采用經歷了近30年，其加工技術以及各項指標均能滿足施工要求，因此，機制砂可作為天然砂的理想替代品。

結合河道治理，有效利用砂石資源。采砂規劃堅持治河與采砂相結合，采砂規劃要與流域綜合規劃、防洪規劃、河道治理規劃等相銜接，明確河道治理任務、治理標準、總體布局、采砂控制及規劃實施監管等措施，并采用“一河一規劃”的方式，保證河道治理和采砂的系統性、連續性。

總結河道治理與采砂實施經驗，探索創新運行模式。邢臺、保定、張家口對創新采砂經營模式進行了有益的探索?？赏茝V邢臺市政府與企業合作模式，堅持政府引導、市場運作，用砂石資源換河湖治理，不僅盤活了河道內的砂石資源，也有力推動了河道治理，取得了顯著效果。

探索水庫淤積砂的開發利用。河砂在水庫淤積不僅造成水庫庫容損失、對下游灌區的灌溉調蓄能力降低，還導致河砂資源被攔截，向下游輸送量大大減少。探索水庫淤積砂開發與綜合利用方式，實現釋放水庫庫容、增加砂石供應的雙贏。