浅谈黄河泥沙的开采和有效利用

2015-01-27行红磊侯晓蕊行鑫鑫王建中许发文

中国水土保持 2015年6期

关键词：淤积泥沙河道

行红磊，侯晓蕊，行鑫鑫，王建中，许发文

(孟州黄河河务局，河南孟州 454750)

浅谈黄河泥沙的开采和有效利用

行红磊，侯晓蕊，行鑫鑫，王建中，许发文

(孟州黄河河务局，河南孟州 454750)

河道采砂；资源利用；疏浚河道；效益分析；黄河泥沙

黄河泥沙危害严重，但同时也是一种可以广泛利用的资源，兼具灾害性和资源性的双重属性。近几年，黄河泥沙作为一种特殊的自然资源，其利用价值逐步得到了认可和研究。在不影响河势和防洪安全的前提下，通过在规划指定的可采期、可采区进行河道采砂，不仅在一定程度上起到减少河道淤积、降低河床高程的作用，而且开采出的泥沙作为替代资源可供应建筑市场和制作用大块石用于抢险和工程管理，因而具有较好的社会效益、经济效益和减淤效益。

黄河是一条多泥沙河流，泥沙淤积是黄河下游洪水危害的根本原因。由于泥沙问题，黄河成为世界上最复杂难治的河流，但泥沙也是一种可以广泛利用的资源，兼具灾害性和资源性的双重属性[1]。

近几年来，对黄河泥沙治理进行理论研究的课题已有许多，但结合黄河泥沙的经济利用进行研究的项目甚少。从拓宽泥沙治理途径出发，有必要对其经济利用方式及价值进行分析研究。河道抽沙作为淤积泥沙的处理方式之一，近年来在黄河下游得到广泛应用，通过抽沙不但可以降低河床淤积高程、增大河道过洪能力，而且采出的河沙作为建筑材料还具有较高的经济价值，因此河道抽沙已成为治理黄河泥沙、发挥泥沙经济效益的一条新途径。笔者拟从黄河河南段采沙场的建设入手，对黄河泥沙的开采和有效利用进行探讨。

1 采砂场基本情况

据统计，黄河中下游河南段河道内共有采沙石场104个，沙场占地多在1.3～2.0 hm2之间(占地面积主要取决于生产能力和销售能力)，每个沙场平均采沙量在3万～7万m3/a之间，所采沙石绝大部分用于满足社会建筑市场需求。

抽吸的泥沙主要来自主河槽，主河槽内抽沙能够在一定程度上降低河槽底部高程，增大主槽过洪断面，提高河道排洪能力，起到疏浚河道的作用。

河道内采沙的主要设备是可移动船、可拆装式浮筒、架在浮筒上的抽沙泵和输沙管道，不存在永久性建筑物，不影响河道行洪。堆沙场地一般在控导工程上下首和控导工程背河侧，也不会对河道行洪造成阻碍。将河道疏浚与采沙有机结合，有利于控制河势，保证防洪安全。

2 黄河泥沙利用的有效途径

随着经济社会的发展，建筑市场对沙料的需求逐年增大，黄河泥沙作为一种不竭资源，开发利用潜力巨大。黄河泥沙的应用领域主要为预制混凝土构件、混凝土柱、砌筑、修路、粉墙、制作免烧砖、房基土等[2]。泥沙从小浪底水库被洪水带出后，随着向下游输沙距离的增加，沉沙粒径由粗逐渐变细，其用途相应发生变化。

2.1 卵石可制作混凝土构件

黄河洛阳段及孟州逯村工程上延的沉沙主要由卵石和粗沙组成，主要成分为石英岩和石英砂岩，河段内卵石各项物理力学指标均符合混凝土工程骨料技术和有关规程要求。据了解，仅河南洛阳河段沙石总储量约为2.47亿m3，可开采量约0.8亿m3。

2.2 中细沙可作为建筑辅助用沙和房基土

黄河下游河段，泥沙以中细沙为主[3]，可在混凝土构件中适量掺入中沙以改善骨料配合比。同时，中沙可广泛用于混凝土粉墙、砌筑等建筑工程项目。

细沙主要用作房基土。黄河下游村庄稠密，城乡新建住房房基一般垫高0.5 m，需大量的房基土。由于国家对耕地取土严格限制，且黄河沙作为房基土防潮、抗压效果好，因此具有较好的应用前景。

2.3 为路桥工程建设提供土料

随着国家对交通道路建设的投资力度不断加大，黄河泥沙作为路基土的用量不断增加。如郑州黄河公铁两用桥及其相连的铁路、公路路基在一定范围内均可以利用黄河泥沙作路基土；滩区村村通工程等路基土多为黄河泥沙。此外，黄河标准化堤防建设淤背工程、二级悬河治理工程、滩区淤串工程、淤堤河工程等也都利用了大量的黄河泥沙。

2.4 可制作抢险用大块石

近年来，利用黄河泥沙制作大块石进行防洪工程抢险试验取得成功，为下游泥沙利用开辟了新途径[4]。该技术主要用于险工、控导工程坝岸根石加固，不仅能够就地取材利用黄河泥沙抢险，而且减少了石料开采的工时成本，对保护生态环境也具有重要意义。

2013年8月，“黄河泥沙处理与资源利用工程技术研究中心焦作示范基地”在孟州落成，这标志着黄河泥沙资源利用探索的步伐又向前迈进了一步。

3 效益分析

随着泥沙资源逐步成为城市发展、道路交通建设的重要原材料，其价格持续攀升。黄河采沙场的建立，不仅为建筑市场提供了优质、充足的建筑原材料，而且在一定范围和程度上带动了当地经济社会的发展。

(1)社会效益。黄河河道采沙既可有效利用泥沙，减少堤外采沙对自然资源的破坏，保护大量农田不受侵害，又能减缓河道主槽淤积抬升的速度，减轻河槽、河床淤积。同时在很大程度上满足了沿黄各地区建筑市场的需求，对于沙石料市场物价水平也起到了较好的调节作用，为地方经济发展和稳定打下了良好的基础。

(2)经济效益。受地区经济条件、发展环境、管理水平、采沙规模、市场需求等因素的影响，采沙厂的经济效益也不尽相同。据了解，初期建设投资成本从几十万元至一二百万元不等，年运行成本在10万～30万元之间，年利润基本在10%以上，最高可达33%，投资回收期为3～5年。

(3)减淤效益分析。河道采沙要求在不影响防洪安全、河势的前提下，在规划指定的可采期、可采区进行开采。采沙厂主要通过在主河槽抽吸河床沙，使不易被水流带走的粗沙和中沙直接被挖出运走，在一定程度上降低了河底高程，减缓了泥沙淤积速度，增大了主河槽过流能力，缓解了“悬河”造成的洪水威胁。据河南黄河河务局防汛办公室对2002—2013年同流量水位对比： 2002年至今，河南辖区工程河道出现不同程度下切，其中，孟州段经水位观测数据对比，最大下切深度为2.93 m，平均下切1.77 m。这一结果与小浪底水库调水调沙作用密不可分，但河道采沙对减少河道淤积、减缓河床抬高、增大平滩流量、改善主河槽过水断面、顺应河道整治也起到了积极作用。