河道采砂對水生態的影響

宋守國

（汝州市水利局）

0 引言

當前中國長江、黃河等水系干流河道，以及重要支流河道常年開展營利性采砂作業。如長江贛江水系、淮河水系為重要的采砂來源，淮河支流北汝河等河段的采砂量也較大，亂采、超采等非法開采現象，對河道水生生態環境造成破壞。所以對于河道內砂石的開發建設，需要秉持著嚴格的開采生產規范，控制單位時間內采砂量、采砂方式，才能盡可能保證河流中下游的水生生態環境，符合國家水質標準及生物群落集聚的要求。

北汝河多年平均地表水資源量為8.70 億m3，折合徑流深143.00 mm。按行政區分，洛陽市多年平均地表水資源量4.87億m3，平頂山市多年平均地表水資源量1.57億m3，汝州市多年平均地表水資源量1.54億m3，許昌市多年平均地表水資源量0.69億m3，鄭州市多年平均地表水資源量0.03億m3。受降水量年內分配影響，北汝河地表徑流呈現汛期集中，季節變化大，最大、最小月徑流相差懸殊等特點。與降水量相比，徑流稍滯后于年降水過程，并且普遍比降水量年內分配的集中程度更高。

北汝河多年平均連續最大四個月徑流量多出現在7—10月，占全年60%～70%。最大月徑流多發生在8月份，占年徑流量的20%以上；最小月徑流量多發生在2 月份，占年徑流量的2%～5%；月最大值是月最小值的7～15倍。

1 采砂對河道水文情勢及生態環境的影響

1.1 采砂對河道地質結構、水文情勢的破壞

中國不同流域的河流水質、河床底質、水流情勢等存在差異，長期對河道進行大規模采砂作業，會逐漸改變河道地質形態、理化特性和水動力條件。當前與河道水文狀況相關的生態衡量要素，通常包含懸浮物TSS、固體懸浮物質SS、有機無機氮量TN、總磷量TP，以及水中懸浮物光散射濁度NTU等，這些水生生態因素會隨著大規模河道采砂活動，而出現固體懸浮物增多、懸浮物濃度上升的問題。如：北汝河部分河段，就已經在近年來河道采砂越來越多情況下，發生河道地質形態改變、流速減小，以及水深變淺、基底水質變混的狀況，水體濁度增加導致透光度下降，水體中多種生物的光合作用受到影響。但不同河段由于采砂造成的水文情勢破壞，存在著上、中、下游的明顯差異，一般上游1 km內水生生態的破壞較小，中下游2～3km處受到的影響最為嚴重，這是由于沿水流方向往下的輸沙量不斷增多，采砂區影響范圍也增大。

1.2 采砂對河道底棲藻類、水生生物群落的破壞

長江、黃河、淮河等大河流域中，包含著一系列候鳥、水禽、水生動植物等生態系統，這些生物群落的棲息或遷徙，都需要依靠河床、河道等物理基底，因此采砂作業對河道或河床的破壞，會引起水生生物群落、底棲藻類等生物群落多樣性的喪失。首先對于底棲動物而言，底棲動物往往生存在水底、族群生存屬性較強，容易受到空氣、光照、水體渾濁度要素的影響。在采砂活動較為強烈的區域，河道內水體懸浮物濃度迅速上升，大量泥沙附著于河床的濾網上，或者在底棲藻類的表面大量沉積，以此來影響底棲動植物的正常攝食、生長。特別在有機無機含氮量TN、總磷量TP等影響因素增多的情況下，以及懸浮物濃度增加至5～25NTU 時，藻類生產量將會產生顯著下降，水中魚類、蝦類、貝類泥鰍、游禽和涉禽等的呼吸覓食，也會受到水體懸浮物濃度的影響。而且大量懸浮細泥沙在水生植物莖干、枝葉上面的沉積，會填埋植物的大量組織結構，因此對于河道采砂作業的規范化管理，成為保障水生生物群落完整性的重要措施。

1.3 采砂對河勢穩定的影響分析

河道內的砂、石、士料等是河床的重要組成部分，也是保持河勢穩定和水流動力平衡不可缺少的物質基礎。河砂的開采，改變了河床天然形態，造成局部河勢變化，對坡岸提防和穿堤建筑物的穩定和安全有一定的影響?？茖W、合理地開采砂石資源，嚴格禁止越深、超量開采河砂，有序適量，規范、科學地開采河砂，在一定程度上可以對河道起到疏浚作用，一般不會影響河勢穩定。

在河道演變與泥沙補給分析的基礎上，綜合考慮了河勢、防洪、涉水工程及其他因素，首先運用技術手段對可采區進行了科學合理的劃定，并進行了復核。并提出了采砂和河道治理、劃邊定界、生態修復相結合的理念，提出以控制開采高程和控制采砂量相結合的方法，對可采區范圍、采砂量、控采高程等進行了控制，總體是科學可行的，在一定程度上對河道斷面進行規整，具有波動一般不會影響河勢，但由于引起河河勢變化因素復雜不定，必須要跟蹤觀測和分析根據實際情況時調整。按規劃采砂改善了彎道水流流態，增加了過水斷面，減少了對凹岸的沖刷，起到了減緩彎道進一步彎曲發展的作用，因凹岸一側砂礫沉積較粗，砂質較好，采砂作業是應嚴格監管，免在超采范圍開采和過渡開采。合理采砂使河勢、水生態環境和防洪安全得到了保護，避免產生不利影響。

2 采砂對河道多種水質理化指標污染的影響

文章主要對北汝河地區采砂活動進行研究，北汝河中下游主要存在固體懸浮物質SS、有機無機氮量TN、總磷量TP 等污染物，其中靠近采砂區域的污染物前后指標值如表1所示。根據《地表水資源質量標準(SL63-94)》《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》等，對采砂水域生態污染物要素作出評價。結果顯示，在采砂工作大規模開展情況下，北汝河SS、TN和TP等污染物濃度值，都存在一定程度的上升，采砂對水生態環境的污染與破壞狀況明顯。

表1 北汝河采砂前后的污染物指標值表

其中沿著上中下游水流方向，采砂區域監測點統計的污染物指標值，會發生由大減小、再由小增大的變化情況，這說明采砂作業對上下游的影響程度相當。從固體懸浮物質SS、有機無機氮量TN、總磷量TP 等污染物的分布來看，北汝河采砂區域的水體懸浮物質濃度最大值，出現在沿上游方向擴散的200 m 處，SS 懸浮物質濃度超過200 mg/L，而在向上游、下游1 km以外的區域，采砂活動造成SS濃度變化的影響較小，2 km以外監測到懸浮物質SS值僅為2.49 mg/L。

之后對北汝河區域TN 濃度、TP 濃度，在不同空間的分布狀況進行分析，發現采砂前后無機氮、有機氮總量的變化趨勢不明顯，采砂后區域TN 污染物濃度值為2.11 mg/L，最大增量＞0.10 mg/L，且采砂點上下游500～1 km左右區域，監測到的水體TN 濃度更高，這表明污染物隨著水流擴散的作用較強。而沿水流方向水體總磷量TP 的變化趨勢則更小，但也存在著0.05 mg/L 濃度的升高，其中采砂流域監測到的TP 濃度最大值，出現在上下游100～200 m 處、下游500～1 km 處次之，這可能與采砂數量、采砂方式等的選擇有關。

3 河道采砂水生生態破壞、環境污染的管理對策研究

3.1 砂石開采地點選擇

首先對于長江、黃河、淮河等大型河流級別而言，要優先開采主干河流、盡量不開采枝干河流，河流漫灘開采等級優先于河道，避開動物徊游通道、產卵場等生存空間，來保護河道淺灘區域、河岸周圍動植物的生長。

3.2 開采量控制

砂石在單位時間內的開采量，不得大于河流徑流情況下的自然補充量，并根據河流流量、泥沙輸送量之間的函數關系，將砂石開采比例控制在50%以內。

3.3 開采時間限制

河道砂石開采需錯開秋冬等季節，為水生動植物的徊游、產卵提供相應的生存空間。

3.4 采砂作業方式約束

采砂通常采取“水采岸分”的作業模式，還要嚴格執行相關部門的懸浮物濃度SS、有機無機氮量TN、總磷量TP等的數值，開采前提交完善的河道區域修復、水生環境保護方案。開采后的廢水排放要經過長時間過濾、沉淀，采砂完成后的土質回填、植被修復等，也要符合地區自然生態的恢復需求。

3.5 加強河道管理

編制河道采砂規劃，科學劃定河道采砂禁采區、可采區及保留區。河道采砂規劃隨關采砂的開展、河道泥砂補給的隨機性、各區域需砂量的不平衡性，及時調整修訂補充。

3.6 采砂與河道治理

劃邊定界、生態修復想結合的原則，控制開采高程和采砂量兩個指標相結合進行采砂控制和監管。采砂后河底高程按設計橫斷面開挖回填。

4 結語

砂石是河流最重要的生態系統組成部分，其對多種底棲藻類、浮游動植物等的附著生長提供物理基礎，能夠有效改善水體透明度、理化指標及污染狀況。河道采砂對部分水域生態環境造成嚴重破壞，并使得河道通航、防洪等出現大的安全隱患，因此加強河流采砂量、采砂方式、植被修復的管理控制，定時進行河流多種水文因素的監測分析，對水生生態保護具有重要作用。