河道采砂对水生态的影响

宋守国

（汝州市水利局）

0 引言

当前中国长江、黄河等水系干流河道，以及重要支流河道常年开展营利性采砂作业。如长江赣江水系、淮河水系为重要的采砂来源，淮河支流北汝河等河段的采砂量也较大，乱采、超采等非法开采现象，对河道水生生态环境造成破坏。所以对于河道内砂石的开发建设，需要秉持着严格的开采生产规范，控制单位时间内采砂量、采砂方式，才能尽可能保证河流中下游的水生生态环境，符合国家水质标准及生物群落集聚的要求。

北汝河多年平均地表水资源量为8.70 亿m3，折合径流深143.00 mm。按行政区分，洛阳市多年平均地表水资源量4.87亿m3，平顶山市多年平均地表水资源量1.57亿m3，汝州市多年平均地表水资源量1.54亿m3，许昌市多年平均地表水资源量0.69亿m3，郑州市多年平均地表水资源量0.03亿m3。受降水量年内分配影响，北汝河地表径流呈现汛期集中，季节变化大，最大、最小月径流相差悬殊等特点。与降水量相比，径流稍滞后于年降水过程，并且普遍比降水量年内分配的集中程度更高。

北汝河多年平均连续最大四个月径流量多出现在7—10月，占全年60%～70%。最大月径流多发生在8月份，占年径流量的20%以上；最小月径流量多发生在2 月份，占年径流量的2%～5%；月最大值是月最小值的7～15倍。

1 采砂对河道水文情势及生态环境的影响

1.1 采砂对河道地质结构、水文情势的破坏

中国不同流域的河流水质、河床底质、水流情势等存在差异，长期对河道进行大规模采砂作业，会逐渐改变河道地质形态、理化特性和水动力条件。当前与河道水文状况相关的生态衡量要素，通常包含悬浮物TSS、固体悬浮物质SS、有机无机氮量TN、总磷量TP，以及水中悬浮物光散射浊度NTU等，这些水生生态因素会随着大规模河道采砂活动，而出现固体悬浮物增多、悬浮物浓度上升的问题。如：北汝河部分河段，就已经在近年来河道采砂越来越多情况下，发生河道地质形态改变、流速减小，以及水深变浅、基底水质变混的状况，水体浊度增加导致透光度下降，水体中多种生物的光合作用受到影响。但不同河段由于采砂造成的水文情势破坏，存在着上、中、下游的明显差异，一般上游1 km内水生生态的破坏较小，中下游2～3km处受到的影响最为严重，这是由于沿水流方向往下的输沙量不断增多，采砂区影响范围也增大。

1.2 采砂对河道底栖藻类、水生生物群落的破坏

长江、黄河、淮河等大河流域中，包含着一系列候鸟、水禽、水生动植物等生态系统，这些生物群落的栖息或迁徙，都需要依靠河床、河道等物理基底，因此采砂作业对河道或河床的破坏，会引起水生生物群落、底栖藻类等生物群落多样性的丧失。首先对于底栖动物而言，底栖动物往往生存在水底、族群生存属性较强，容易受到空气、光照、水体浑浊度要素的影响。在采砂活动较为强烈的区域，河道内水体悬浮物浓度迅速上升，大量泥沙附着于河床的滤网上，或者在底栖藻类的表面大量沉积，以此来影响底栖动植物的正常摄食、生长。特别在有机无机含氮量TN、总磷量TP等影响因素增多的情况下，以及悬浮物浓度增加至5～25NTU 时，藻类生产量将会产生显著下降，水中鱼类、虾类、贝类泥鳅、游禽和涉禽等的呼吸觅食，也会受到水体悬浮物浓度的影响。而且大量悬浮细泥沙在水生植物茎干、枝叶上面的沉积，会填埋植物的大量组织结构，因此对于河道采砂作业的规范化管理，成为保障水生生物群落完整性的重要措施。

1.3 采砂对河势稳定的影响分析

河道内的砂、石、士料等是河床的重要组成部分，也是保持河势稳定和水流动力平衡不可缺少的物质基础。河砂的开采，改变了河床天然形态，造成局部河势变化，对坡岸提防和穿堤建筑物的稳定和安全有一定的影响。科学、合理地开采砂石资源，严格禁止越深、超量开采河砂，有序适量，规范、科学地开采河砂，在一定程度上可以对河道起到疏浚作用，一般不会影响河势稳定。

在河道演变与泥沙补给分析的基础上，综合考虑了河势、防洪、涉水工程及其他因素，首先运用技术手段对可采区进行了科学合理的划定，并进行了复核。并提出了采砂和河道治理、划边定界、生态修复相结合的理念，提出以控制开采高程和控制采砂量相结合的方法，对可采区范围、采砂量、控采高程等进行了控制，总体是科学可行的，在一定程度上对河道断面进行规整，具有波动一般不会影响河势，但由于引起河河势变化因素复杂不定，必须要跟踪观测和分析根据实际情况时调整。按规划采砂改善了弯道水流流态，增加了过水断面，减少了对凹岸的冲刷，起到了减缓弯道进一步弯曲发展的作用，因凹岸一侧砂砾沉积较粗，砂质较好，采砂作业是应严格监管，免在超采范围开采和过渡开采。合理采砂使河勢、水生态环境和防洪安全得到了保护，避免产生不利影响。

2 采砂对河道多种水质理化指标污染的影响

文章主要对北汝河地区采砂活动进行研究，北汝河中下游主要存在固体悬浮物质SS、有机无机氮量TN、总磷量TP 等污染物，其中靠近采砂区域的污染物前后指标值如表1所示。根据《地表水资源质量标准(SL63-94)》《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》等，对采砂水域生态污染物要素作出评价。结果显示，在采砂工作大规模开展情况下，北汝河SS、TN和TP等污染物浓度值，都存在一定程度的上升，采砂对水生态环境的污染与破坏状况明显。

表1 北汝河采砂前后的污染物指标值表

其中沿着上中下游水流方向，采砂区域监测点统计的污染物指标值，会发生由大减小、再由小增大的变化情况，这说明采砂作业对上下游的影响程度相当。从固体悬浮物质SS、有机无机氮量TN、总磷量TP 等污染物的分布来看，北汝河采砂区域的水体悬浮物质浓度最大值，出现在沿上游方向扩散的200 m 处，SS 悬浮物质浓度超过200 mg/L，而在向上游、下游1 km以外的区域，采砂活动造成SS浓度变化的影响较小，2 km以外监测到悬浮物质SS值仅为2.49 mg/L。

之后对北汝河区域TN 浓度、TP 浓度，在不同空间的分布状况进行分析，发现采砂前后无机氮、有机氮总量的变化趋势不明显，采砂后区域TN 污染物浓度值为2.11 mg/L，最大增量＞0.10 mg/L，且采砂点上下游500～1 km左右区域，监测到的水体TN 浓度更高，这表明污染物随着水流扩散的作用较强。而沿水流方向水体总磷量TP 的变化趋势则更小，但也存在着0.05 mg/L 浓度的升高，其中采砂流域监测到的TP 浓度最大值，出现在上下游100～200 m 处、下游500～1 km 处次之，这可能与采砂数量、采砂方式等的选择有关。

3 河道采砂水生生态破坏、环境污染的管理对策研究

3.1 砂石开采地点选择

首先对于长江、黄河、淮河等大型河流级别而言，要优先开采主干河流、尽量不开采枝干河流，河流漫滩开采等级优先于河道，避开动物徊游通道、产卵场等生存空间，来保护河道浅滩区域、河岸周围动植物的生长。

3.2 开采量控制

砂石在单位时间内的开采量，不得大于河流径流情况下的自然补充量，并根据河流流量、泥沙输送量之间的函数关系，将砂石开采比例控制在50%以内。

3.3 开采时间限制

河道砂石开采需错开秋冬等季节，为水生动植物的徊游、产卵提供相应的生存空间。

3.4 采砂作业方式约束

采砂通常采取“水采岸分”的作业模式，还要严格执行相关部门的悬浮物浓度SS、有机无机氮量TN、总磷量TP等的数值，开采前提交完善的河道区域修复、水生环境保护方案。开采后的废水排放要经过长时间过滤、沉淀，采砂完成后的土质回填、植被修复等，也要符合地区自然生态的恢复需求。

3.5 加强河道管理

编制河道采砂规划，科学划定河道采砂禁采区、可采区及保留区。河道采砂规划随关采砂的开展、河道泥砂补给的随机性、各区域需砂量的不平衡性，及时调整修订补充。

3.6 采砂与河道治理

划边定界、生态修复想结合的原则，控制开采高程和采砂量两个指标相结合进行采砂控制和监管。采砂后河底高程按设计横断面开挖回填。

4 结语

砂石是河流最重要的生态系统组成部分，其对多种底栖藻类、浮游动植物等的附着生长提供物理基础，能够有效改善水体透明度、理化指标及污染状况。河道采砂对部分水域生态环境造成严重破坏，并使得河道通航、防洪等出现大的安全隐患，因此加强河流采砂量、采砂方式、植被修复的管理控制，定时进行河流多种水文因素的监测分析，对水生生态保护具有重要作用。