淺談黃河泥沙的開采和有效利用

行紅磊，侯曉蕊，行鑫鑫，王建中，許發(fā)文

(孟州黃河河務(wù)局，河南 孟州 454750)

淺談黃河泥沙的開采和有效利用

行紅磊，侯曉蕊，行鑫鑫，王建中，許發(fā)文

(孟州黃河河務(wù)局，河南 孟州 454750)

河道采砂；資源利用；疏浚河道；效益分析；黃河泥沙

黃河泥沙危害嚴(yán)重，但同時(shí)也是一種可以廣泛利用的資源，兼具災(zāi)害性和資源性的雙重屬性。近幾年，黃河泥沙作為一種特殊的自然資源，其利用價(jià)值逐步得到了認(rèn)可和研究。在不影響河勢(shì)和防洪安全的前提下，通過在規(guī)劃指定的可采期、可采區(qū)進(jìn)行河道采砂，不僅在一定程度上起到減少河道淤積、降低河床高程的作用，而且開采出的泥沙作為替代資源可供應(yīng)建筑市場(chǎng)和制作用大塊石用于搶險(xiǎn)和工程管理，因而具有較好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和減淤效益。

黃河是一條多泥沙河流，泥沙淤積是黃河下游洪水危害的根本原因。由于泥沙問題，黃河成為世界上最復(fù)雜難治的河流，但泥沙也是一種可以廣泛利用的資源，兼具災(zāi)害性和資源性的雙重屬性[1]。

近幾年來，對(duì)黃河泥沙治理進(jìn)行理論研究的課題已有許多，但結(jié)合黃河泥沙的經(jīng)濟(jì)利用進(jìn)行研究的項(xiàng)目甚少。從拓寬泥沙治理途徑出發(fā)，有必要對(duì)其經(jīng)濟(jì)利用方式及價(jià)值進(jìn)行分析研究。河道抽沙作為淤積泥沙的處理方式之一，近年來在黃河下游得到廣泛應(yīng)用，通過抽沙不但可以降低河床淤積高程、增大河道過洪能力，而且采出的河沙作為建筑材料還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此河道抽沙已成為治理黃河泥沙、發(fā)揮泥沙經(jīng)濟(jì)效益的一條新途徑。筆者擬從黃河河南段采沙場(chǎng)的建設(shè)入手，對(duì)黃河泥沙的開采和有效利用進(jìn)行探討。

1 采砂場(chǎng)基本情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河中下游河南段河道內(nèi)共有采沙石場(chǎng)104個(gè)，沙場(chǎng)占地多在1.3～2.0 hm2之間(占地面積主要取決于生產(chǎn)能力和銷售能力)，每個(gè)沙場(chǎng)平均采沙量在3萬～7萬m3/a之間，所采沙石絕大部分用于滿足社會(huì)建筑市場(chǎng)需求。

抽吸的泥沙主要來自主河槽，主河槽內(nèi)抽沙能夠在一定程度上降低河槽底部高程，增大主槽過洪斷面，提高河道排洪能力，起到疏浚河道的作用。

河道內(nèi)采沙的主要設(shè)備是可移動(dòng)船、可拆裝式浮筒、架在浮筒上的抽沙泵和輸沙管道，不存在永久性建筑物，不影響河道行洪。堆沙場(chǎng)地一般在控導(dǎo)工程上下首和控導(dǎo)工程背河側(cè)，也不會(huì)對(duì)河道行洪造成阻礙。將河道疏浚與采沙有機(jī)結(jié)合，有利于控制河勢(shì)，保證防洪安全。

2 黃河泥沙利用的有效途徑

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，建筑市場(chǎng)對(duì)沙料的需求逐年增大，黃河泥沙作為一種不竭資源，開發(fā)利用潛力巨大。黃河泥沙的應(yīng)用領(lǐng)域主要為預(yù)制混凝土構(gòu)件、混凝土柱、砌筑、修路、粉墻、制作免燒磚、房基土等[2]。泥沙從小浪底水庫被洪水帶出后，隨著向下游輸沙距離的增加，沉沙粒徑由粗逐漸變細(xì)，其用途相應(yīng)發(fā)生變化。

2.1 卵石可制作混凝土構(gòu)件

黃河洛陽段及孟州逯村工程上延的沉沙主要由卵石和粗沙組成，主要成分為石英巖和石英砂巖，河段內(nèi)卵石各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均符合混凝土工程骨料技術(shù)和有關(guān)規(guī)程要求。據(jù)了解，僅河南洛陽河段沙石總儲(chǔ)量約為2.47億m3，可開采量約0.8億m3。

2.2 中細(xì)沙可作為建筑輔助用沙和房基土

黃河下游河段，泥沙以中細(xì)沙為主[3]，可在混凝土構(gòu)件中適量摻入中沙以改善骨料配合比。同時(shí)，中沙可廣泛用于混凝土粉墻、砌筑等建筑工程項(xiàng)目。

細(xì)沙主要用作房基土。黃河下游村莊稠密，城鄉(xiāng)新建住房房基一般墊高0.5 m，需大量的房基土。由于國(guó)家對(duì)耕地取土嚴(yán)格限制，且黃河沙作為房基土防潮、抗壓效果好，因此具有較好的應(yīng)用前景。

2.3 為路橋工程建設(shè)提供土料

隨著國(guó)家對(duì)交通道路建設(shè)的投資力度不斷加大，黃河泥沙作為路基土的用量不斷增加。如鄭州黃河公鐵兩用橋及其相連的鐵路、公路路基在一定范圍內(nèi)均可以利用黃河泥沙作路基土；灘區(qū)村村通工程等路基土多為黃河泥沙。此外，黃河標(biāo)準(zhǔn)化堤防建設(shè)淤背工程、二級(jí)懸河治理工程、灘區(qū)淤串工程、淤堤河工程等也都利用了大量的黃河泥沙。

2.4 可制作搶險(xiǎn)用大塊石

近年來，利用黃河泥沙制作大塊石進(jìn)行防洪工程搶險(xiǎn)試驗(yàn)取得成功，為下游泥沙利用開辟了新途徑[4]。該技術(shù)主要用于險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程壩岸根石加固，不僅能夠就地取材利用黃河泥沙搶險(xiǎn)，而且減少了石料開采的工時(shí)成本，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境也具有重要意義。

2013年8月，“黃河泥沙處理與資源利用工程技術(shù)研究中心焦作示范基地”在孟州落成，這標(biāo)志著黃河泥沙資源利用探索的步伐又向前邁進(jìn)了一步。

3 效益分析

隨著泥沙資源逐步成為城市發(fā)展、道路交通建設(shè)的重要原材料，其價(jià)格持續(xù)攀升。黃河采沙場(chǎng)的建立，不僅為建筑市場(chǎng)提供了優(yōu)質(zhì)、充足的建筑原材料，而且在一定范圍和程度上帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

(1)社會(huì)效益。黃河河道采沙既可有效利用泥沙，減少堤外采沙對(duì)自然資源的破壞，保護(hù)大量農(nóng)田不受侵害，又能減緩河道主槽淤積抬升的速度，減輕河槽、河床淤積。同時(shí)在很大程度上滿足了沿黃各地區(qū)建筑市場(chǎng)的需求，對(duì)于沙石料市場(chǎng)物價(jià)水平也起到了較好的調(diào)節(jié)作用，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定打下了良好的基礎(chǔ)。

(2)經(jīng)濟(jì)效益。受地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件、發(fā)展環(huán)境、管理水平、采沙規(guī)模、市場(chǎng)需求等因素的影響，采沙廠的經(jīng)濟(jì)效益也不盡相同。據(jù)了解，初期建設(shè)投資成本從幾十萬元至一二百萬元不等，年運(yùn)行成本在10萬～30萬元之間，年利潤(rùn)基本在10%以上，最高可達(dá)33%，投資回收期為3～5年。

(3)減淤效益分析。河道采沙要求在不影響防洪安全、河勢(shì)的前提下，在規(guī)劃指定的可采期、可采區(qū)進(jìn)行開采。采沙廠主要通過在主河槽抽吸河床沙，使不易被水流帶走的粗沙和中沙直接被挖出運(yùn)走，在一定程度上降低了河底高程，減緩了泥沙淤積速度，增大了主河槽過流能力，緩解了“懸河”造成的洪水威脅。據(jù)河南黃河河務(wù)局防汛辦公室對(duì)2002—2013年同流量水位對(duì)比： 2002年至今，河南轄區(qū)工程河道出現(xiàn)不同程度下切，其中，孟州段經(jīng)水位觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，最大下切深度為2.93 m，平均下切1.77 m。這一結(jié)果與小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙作用密不可分，但河道采沙對(duì)減少河道淤積、減緩河床抬高、增大平灘流量、改善主河槽過水?dāng)嗝?、順?yīng)河道整治也起到了積極作用。

4 促進(jìn)泥沙利用的一些建議

(1)從保護(hù)土地資源、節(jié)約礦產(chǎn)資源、減輕河道淤積的角度出發(fā)，應(yīng)將市場(chǎng)行為與政府行為結(jié)合起來，加強(qiáng)對(duì)黃河泥沙資源化利用的政策支持，采取補(bǔ)貼措施，促進(jìn)黃河泥沙多效利用。

(2)加強(qiáng)泥沙資源化利用的相關(guān)技術(shù)研究和推廣應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低能耗、低污染，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、環(huán)保性和廣泛性。

(3) 加強(qiáng)對(duì)河道泥沙開采的防洪影響、生態(tài)環(huán)境影響和政策研究，開展長(zhǎng)期規(guī)劃并加強(qiáng)有效管理，防止無序采挖危害防洪安全和生態(tài)安全，提高泥沙利用的綜合效益。

(4)促進(jìn)黃河泥沙的就近利用，不斷為社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境服務(wù)，這樣既可節(jié)約相關(guān)資源，又可處理黃河泥沙，從而實(shí)現(xiàn)泥沙的災(zāi)害性向資源性的轉(zhuǎn)化。

5 結(jié) 語

黃河泥沙作為替代資源在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，從空心磚、多孔磚、裝飾磚和建筑料的組合構(gòu)件，到制作各種人工石材用于堤防維修養(yǎng)護(hù)和搶險(xiǎn)，基于技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析都是可行的，因此黃河泥沙的利用價(jià)值和途徑將有更廣闊的前景和研究空間。

[1] 王延貴，胡春宏. 流域泥沙災(zāi)害與泥沙資源性的研究[J]．泥沙研究，2006(2):65-71.

[2] 吳海亮，何予川，劉娟，等．黃河泥沙資源化利用研究[J]．人民黃河，2009，31(5):49-51.

[3] 王玉明,李建成,梁海燕.黃河下游河道主槽淤積物粒徑變化分析[J].中國(guó)水土保持,2006(8):14-15.

[4] 張金升,李希寧,李長(zhǎng)海,等.利用黃河泥沙制作備防石的研究[J].人民黃河，2005，27(3):14-16．

(責(zé)任編輯 王 琦)

S157；TV85

C

1000-0941(2015)06-0039-02

行紅磊(1981—)，男，河南孟州市人，工程師，主要從事防汛搶險(xiǎn)、工程管理工作。

2015-01-20