京津冀地區砂石礦產供需形勢分析及資源開發利用基地劃定

郭冬艷，吳尚昆，張玉韓

(中國自然資源經濟研究院，北京 101149)

京津冀協同發展是十九大報告提出的國家重大發展戰略，協同發展中的新型城鎮化建設和交通基礎設施建設加大砂石需求，但是生態環境保護要求的提高限制了砂石開發區域，產業轉型升級要求進一步縮減砂石產能，砂石供需缺口較大。孫婧等[1]、程曉娜等[2]、史雪瑩等[3]從全國層面對砂石資源開發利用現狀展開分析；胡幼奕[4]從行業角度對砂石的發展趨勢進行了預判；薛軍等[5]提出依托京津冀協同發展戰略，通過資源化利用保證北京市砂石供應，但是并未從京津冀區域整體出發探究砂石保障問題。

本文采用年均增長率法、系數預測法、專家預測法估算了京津冀“十三五”期間砂石礦產消費，分析京津冀地區砂石供給來源和供給量，明確供給保證度和供給缺口，依托砂石資源開發利用現狀和生態環境條件，采用核密度估計法[6]劃定了十大砂石開發基地，以促進規模化、集約化的綠色生產，提高砂石供給能力，縮減供需缺口，為京津冀協同發展做好保障。

1 砂石資源開發利用現狀

砂石礦產是指新型工業化、城鎮化建設最基礎的原材料，其開發利用關系到國家基礎設施建設，對于保障經濟社會可持續發展具有不可替代的作用。當前學術界對于砂石礦產的范圍尚無統一定論，而從資源管理的角度來看，砂石礦產可用作建筑材料，但其具體礦種名錄標準不一。筆者根據京津冀砂石資源稟賦情況，將砂石礦產研究范圍確定為：建筑石料用灰巖、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、磚瓦用頁巖13種。

截至2017年6月，京津冀砂石礦山共計314個，設計規模約為1.126億t。北京市沒有砂石礦山;天津市僅有1個礦山，建筑用白云巖設計規模為0.006億t;河北省共計有砂石礦山313個，設計規模為1.12億t。

2 砂石資源需求預測

2.1 年均增長率法

根據中國砂石協會的統計，砂石礦產消費量按照水泥產量乘以6確定。根據歷年來砂石礦產消費的年增長率，計算出年均增長率為1.94%，以2015年為基期，預測未來五年砂石礦產年消費量，加和即得到“十三五”期間砂石礦產總消費量為31.53億t，年均消費量為6.3億t。

2.2 系數預測法

根據《交通運輸發展規劃》和《國民經濟與社會發展規劃》，統計“十三五”期間京津冀地區鐵路、公路、城鎮化建設的重大項目，測算工程量，采用系數計算法，預測“十三五”期間砂石資源需求量(表1)。

根據中國砂石協會提供的資料，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t。據此，計算出“十三五”期間京津冀砂石消費量33.52億t，年均消費量為6.70億t，其中，北京市和天津市年均消費量均為1.54億t，河北省年均消費量為3.62億t(表2)。

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

注：資料來源自《北京市“十三五”時期交通發展建設規劃》《天津市綜合綜合運輸“十三五”發展規劃》《河北省綜合交通運輸體系發展“十三五”規劃》《2016年北京市國民經濟和社會發展統計年報》《2016年北京市房地產市場運行情況》《2016年天津市國民經濟和社會發展統計年報》《2016年河北省國民經濟和社會發展統計年報》《2016年1～12月河北省房地產開發投資完成情況》。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，但是因為數據難以量化，故沒有統計

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

2.3 專家預測法

據北京科技大學倪文教授的測算，京津冀地區每年仍在持續消費6億～8億t的建筑用砂石料，進行各種基礎設施和住房建設[7]。北京市建筑材料科學研究總院陳旭峰副院長對京津冀地區建筑砂石資源利用情況進行了研究，他認為“十三五”期間，北京市轄區內砂石需求基本穩定，混凝土行業砂石消費量維持在1.8億t以上。北京市建委建筑節能與建筑材料管理處處長薛軍，在第四屆全國砂石骨料行業創新大會在上提出北京市近年來混凝土年產銷量約1億m3，預計在“十三五”期間砂石消費量將維持在1.8億t以上[5]。

2.4 需求總量確定

通過以上三種計算方法，可以得到“十三五”期間京津冀地區砂石礦產消費量在30億～40億t之間。年均增長率法中，因為增長率的確定是取過去十年的結果，隨機性較強，與事實的偏離度可能較高。系數計算法，僅考慮了住房、公路、鐵路以及城市軌道等因素，對農村道路考慮較少，也缺乏對水利設施和交通樞紐的考量，所以數值偏小。專家預測法區間范圍較大，在30億～40億t之間，與系數比較法差值較大。因為專家普遍認為北京市消費量基本在1.8億t，因此對系數進行修正，北京市消費量由1.54億t修正到1.8億t。因此，綜合三種方法，保守估計京津冀地區“十三五”期間砂石礦產消費量為33.81億t，年均消費量為6.96億t。其中，北京市年消費量為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 三種方法預測砂石礦產消費對比分析Table 3 Comparative analysis of three methods forpredicting consumption of sandstone minerals

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

3 砂石礦產供給分析

砂石供給的主要來源有四種，分別是砂石礦山開采、固體廢物再利用(包括尾礦廢石和建筑垃圾生產砂石)、工程建設項目采出、無證開采。砂石礦山開采量可以通過礦山開發利用年報得出，固體廢物利用可以根據文獻資料得出，工程項目采出并無統計口徑，無證開采屬于非法供給，不予考量。

3.1 礦山開采

根據2017年6月的礦業權數據庫數據可以得知，礦山開采設計規模約為1.126億t。但是實際開采中，礦山企業會根據市場需求實際狀況壓縮或者擴大實際產量，因此部分數據暫時無法獲得，所以暫將礦山設計規模視作礦山開采產能。

3.2 固體廢物利用

北京市利用尾礦廢石生產的砂石產品約為2 700萬t。河北環首都圈儲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，累計堆存超過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，每年礦山開采還有新產生的廢石3億t[5]。若現有尾礦廢石加工成機制砂石，足夠京津冀地區使用10年以上，但是尾礦廢石生產砂石產業剛剛興起，目前的綜合利用率低于十分之一，按10%計算，最高供給量為3 000萬t。京津冀地區固體廢物利用可供給量在5 700萬t左右。

3.3 保障度確定

綜合礦山開采和固體廢物利用兩個途徑，京津冀內部供給量僅為1.696億t。供給保證度在24.36%左右，供需缺口高達5億t左右。

4 砂石開發基地劃定

為保障砂石供應，以資源稟賦為基礎，避讓生態保護區域，科學劃定一批砂石開發基地，促進規模化、集約化生產，提高砂石供給能力，縮減供需缺口。

4.1 數據

本研究采用的數據為2016年京津冀地區砂石礦業權設計開采規模數據和禁止開采區數據，分別來源于全國礦業權數據庫以及北京市、天津市、河北省的第三輪礦產資源規劃數據庫。

數據處理方法為：根據礦業權、礦山、和禁止開采區的坐標信息，將其轉換成ArcGIS軟件可識別的Shapfile格式。

4.2 方法

影響砂石資源開發基地的主要因素包括開發利用現狀以及生態環境條件，以這兩項要素為準則層，按照科學性、可比性、可操作性、目標導向性等原則，最終設計開采規模和生態功能重要性指標作為砂石資源開發基地劃定的指標體系。其中，生態功能重要性為約束性指標，在目前我國生態文明建設背景下，對于生態環境非常重要的區域，限制礦產資源開發。因此，本文考慮將砂石礦山與禁止開發區域疊加，將位于禁止開發區域的礦山剔除之后，以設計生產規模為評價標準，采用核密度估計法劃定砂石開發基地。核密度估計法是在概率論中用來估計未知的密度參數，它基于已知數據，采用無參數估計法對未知概率密度函數進行估計，使估計得到的概率密度函數與實際的概率密度間的均方積分誤差最小，其關鍵是核函數的選取以及寬帶的確定。

4.3 結果分析

對砂石礦山的設計生產規模進行核密度分析，并采用自然斷點法分為三級，選擇二級核的邊界，經過歸并組合得到砂石開發基地共10個，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-滿城基地、保定唐縣-曲陽基地、石家莊井陘-平山基地、邢臺基地、邯鄲武安-涉縣基地(圖1)。

圖1 京津冀砂石礦產核密度分析結果Fig.1 Analysis results of nuclear density ofBeijing-Tianjin-Hebei regionsandstone minerals