河道采砂對(duì)水生態(tài)的影響

宋守國(guó)

（汝州市水利局）

0 引言

當(dāng)前中國(guó)長(zhǎng)江、黃河等水系干流河道，以及重要支流河道常年開展?fàn)I利性采砂作業(yè)。如長(zhǎng)江贛江水系、淮河水系為重要的采砂來(lái)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(xiàn)象，對(duì)河道水生生態(tài)環(huán)境造成破壞。所以對(duì)于河道內(nèi)砂石的開發(fā)建設(shè)，需要秉持著嚴(yán)格的開采生產(chǎn)規(guī)范，控制單位時(shí)間內(nèi)采砂量、采砂方式，才能盡可能保證河流中下游的水生生態(tài)環(huán)境，符合國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(qū)分，洛陽(yáng)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(nèi)分配影響，北汝河地表徑流呈現(xiàn)汛期集中，季節(jié)變化大，最大、最小月徑流相差懸殊等特點(diǎn)。與降水量相比，徑流稍滯后于年降水過(guò)程，并且普遍比降水量年內(nèi)分配的集中程度更高。

北汝河多年平均連續(xù)最大四個(gè)月徑流量多出現(xiàn)在7—10月，占全年60%～70%。最大月徑流多發(fā)生在8月份，占年徑流量的20%以上；最小月徑流量多發(fā)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(duì)河道水文情勢(shì)及生態(tài)環(huán)境的影響

1.1 采砂對(duì)河道地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文情勢(shì)的破壞

中國(guó)不同流域的河流水質(zhì)、河床底質(zhì)、水流情勢(shì)等存在差異，長(zhǎng)期對(duì)河道進(jìn)行大規(guī)模采砂作業(yè)，會(huì)逐漸改變河道地質(zhì)形態(tài)、理化特性和水動(dòng)力條件。當(dāng)前與河道水文狀況相關(guān)的生態(tài)衡量要素，通常包含懸浮物TSS、固體懸浮物質(zhì)SS、有機(jī)無(wú)機(jī)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(tài)因素會(huì)隨著大規(guī)模河道采砂活動(dòng)，而出現(xiàn)固體懸浮物增多、懸浮物濃度上升的問(wèn)題。如：北汝河部分河段，就已經(jīng)在近年來(lái)河道采砂越來(lái)越多情況下，發(fā)生河道地質(zhì)形態(tài)改變、流速減小，以及水深變淺、基底水質(zhì)變混的狀況，水體濁度增加導(dǎo)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(shì)破壞，存在著上、中、下游的明顯差異，一般上游1 km內(nèi)水生生態(tài)的破壞較小，中下游2～3km處受到的影響最為嚴(yán)重，這是由于沿水流方向往下的輸沙量不斷增多，采砂區(qū)影響范圍也增大。

1.2 采砂對(duì)河道底棲藻類、水生生物群落的破壞

長(zhǎng)江、黃河、淮河等大河流域中，包含著一系列候鳥、水禽、水生動(dòng)植物等生態(tài)系統(tǒng)，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(yè)對(duì)河道或河床的破壞，會(huì)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(duì)于底棲動(dòng)物而言，底棲動(dòng)物往往生存在水底、族群生存屬性較強(qiáng)，容易受到空氣、光照、水體渾濁度要素的影響。在采砂活動(dòng)較為強(qiáng)烈的區(qū)域，河道內(nèi)水體懸浮物濃度迅速上升，大量泥沙附著于河床的濾網(wǎng)上，或者在底棲藻類的表面大量沉積，以此來(lái)影響底棲動(dòng)植物的正常攝食、生長(zhǎng)。特別在有機(jī)無(wú)機(jī)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(shí)，藻類生產(chǎn)量將會(huì)產(chǎn)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(huì)受到水體懸浮物濃度的影響。而且大量懸浮細(xì)泥沙在水生植物莖干、枝葉上面的沉積，會(huì)填埋植物的大量組織結(jié)構(gòu)，因此對(duì)于河道采砂作業(yè)的規(guī)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(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析

河道內(nèi)的砂、石、士料等是河床的重要組成部分，也是保持河勢(shì)穩(wěn)定和水流動(dòng)力平衡不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。河砂的開采，改變了河床天然形態(tài)，造成局部河勢(shì)變化，對(duì)坡岸提防和穿堤建筑物的穩(wěn)定和安全有一定的影響。科學(xué)、合理地開采砂石資源，嚴(yán)格禁止越深、超量開采河砂，有序適量，規(guī)范、科學(xué)地開采河砂，在一定程度上可以對(duì)河道起到疏浚作用，一般不會(huì)影響河勢(shì)穩(wěn)定。

在河道演變與泥沙補(bǔ)給分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮了河勢(shì)、防洪、涉水工程及其他因素，首先運(yùn)用技術(shù)手段對(duì)可采區(qū)進(jìn)行了科學(xué)合理的劃定，并進(jìn)行了復(fù)核。并提出了采砂和河道治理、劃邊定界、生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的理念，提出以控制開采高程和控制采砂量相結(jié)合的方法，對(duì)可采區(qū)范圍、采砂量、控采高程等進(jìn)行了控制，總體是科學(xué)可行的，在一定程度上對(duì)河道斷面進(jìn)行規(guī)整，具有波動(dòng)一般不會(huì)影響河勢(shì)，但由于引起河河勢(shì)變化因素復(fù)雜不定，必須要跟蹤觀測(cè)和分析根據(jù)實(shí)際情況時(shí)調(diào)整。按規(guī)劃采砂改善了彎道水流流態(tài)，增加了過(guò)水?dāng)嗝妫瑴p少了對(duì)凹岸的沖刷，起到了減緩彎道進(jìn)一步彎曲發(fā)展的作用，因凹岸一側(cè)砂礫沉積較粗，砂質(zhì)較好，采砂作業(yè)是應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)管，免在超采范圍開采和過(guò)渡開采。合理采砂使河勢(shì)、水生態(tài)環(huán)境和防洪安全得到了保護(hù)，避免產(chǎn)生不利影響。

2 采砂對(duì)河道多種水質(zhì)理化指標(biāo)污染的影響

文章主要對(duì)北汝河地區(qū)采砂活動(dòng)進(jìn)行研究，北汝河中下游主要存在固體懸浮物質(zhì)SS、有機(jī)無(wú)機(jī)氮量TN、總磷量TP 等污染物，其中靠近采砂區(qū)域的污染物前后指標(biāo)值如表1所示。根據(jù)《地表水資源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(SL63-94)》《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》等，對(duì)采砂水域生態(tài)污染物要素作出評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，在采砂工作大規(guī)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(duì)水生態(tài)環(huán)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(biāo)值表

其中沿著上中下游水流方向，采砂區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的污染物指標(biāo)值，會(huì)發(fā)生由大減小、再由小增大的變化情況，這說(shuō)明采砂作業(yè)對(duì)上下游的影響程度相當(dāng)。從固體懸浮物質(zhì)SS、有機(jī)無(wú)機(jī)氮量TN、總磷量TP 等污染物的分布來(lái)看，北汝河采砂區(qū)域的水體懸浮物質(zhì)濃度最大值，出現(xiàn)在沿上游方向擴(kuò)散的200 m 處，SS 懸浮物質(zhì)濃度超過(guò)200 mg/L，而在向上游、下游1 km以外的區(qū)域，采砂活動(dòng)造成SS濃度變化的影響較小，2 km以外監(jiān)測(cè)到懸浮物質(zhì)SS值僅為2.49 mg/L。

之后對(duì)北汝河區(qū)域TN 濃度、TP 濃度，在不同空間的分布狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采砂前后無(wú)機(jī)氮、有機(jī)氮總量的變化趨勢(shì)不明顯，采砂后區(qū)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(diǎn)上下游500～1 km左右區(qū)域，監(jiān)測(cè)到的水體TN 濃度更高，這表明污染物隨著水流擴(kuò)散的作用較強(qiáng)。而沿水流方向水體總磷量TP 的變化趨勢(shì)則更小，但也存在著0.05 mg/L 濃度的升高，其中采砂流域監(jiān)測(cè)到的TP 濃度最大值，出現(xiàn)在上下游100～200 m 處、下游500～1 km 處次之，這可能與采砂數(shù)量、采砂方式等的選擇有關(guān)。

3 河道采砂水生生態(tài)破壞、環(huán)境污染的管理對(duì)策研究

3.1 砂石開采地點(diǎn)選擇

首先對(duì)于長(zhǎng)江、黃河、淮河等大型河流級(jí)別而言，要優(yōu)先開采主干河流、盡量不開采枝干河流，河流漫灘開采等級(jí)優(yōu)先于河道，避開動(dòng)物徊游通道、產(chǎn)卵場(chǎng)等生存空間，來(lái)保護(hù)河道淺灘區(qū)域、河岸周圍動(dòng)植物的生長(zhǎng)。

3.2 開采量控制

砂石在單位時(shí)間內(nèi)的開采量，不得大于河流徑流情況下的自然補(bǔ)充量，并根據(jù)河流流量、泥沙輸送量之間的函數(shù)關(guān)系，將砂石開采比例控制在50%以內(nèi)。

3.3 開采時(shí)間限制

河道砂石開采需錯(cuò)開秋冬等季節(jié)，為水生動(dòng)植物的徊游、產(chǎn)卵提供相應(yīng)的生存空間。

3.4 采砂作業(yè)方式約束

采砂通常采取“水采岸分”的作業(yè)模式，還要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)部門的懸浮物濃度SS、有機(jī)無(wú)機(jī)氮量TN、總磷量TP等的數(shù)值，開采前提交完善的河道區(qū)域修復(fù)、水生環(huán)境保護(hù)方案。開采后的廢水排放要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)濾、沉淀，采砂完成后的土質(zhì)回填、植被修復(fù)等，也要符合地區(qū)自然生態(tài)的恢復(fù)需求。

3.5 加強(qiáng)河道管理

編制河道采砂規(guī)劃，科學(xué)劃定河道采砂禁采區(qū)、可采區(qū)及保留區(qū)。河道采砂規(guī)劃隨關(guān)采砂的開展、河道泥砂補(bǔ)給的隨機(jī)性、各區(qū)域需砂量的不平衡性，及時(shí)調(diào)整修訂補(bǔ)充。

3.6 采砂與河道治理

劃邊定界、生態(tài)修復(fù)想結(jié)合的原則，控制開采高程和采砂量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)相結(jié)合進(jìn)行采砂控制和監(jiān)管。采砂后河底高程按設(shè)計(jì)橫斷面開挖回填。

4 結(jié)語(yǔ)

砂石是河流最重要的生態(tài)系統(tǒng)組成部分，其對(duì)多種底棲藻類、浮游動(dòng)植物等的附著生長(zhǎng)提供物理基礎(chǔ)，能夠有效改善水體透明度、理化指標(biāo)及污染狀況。河道采砂對(duì)部分水域生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，并使得河道通航、防洪等出現(xiàn)大的安全隱患，因此加強(qiáng)河流采砂量、采砂方式、植被修復(fù)的管理控制，定時(shí)進(jìn)行河流多種水文因素的監(jiān)測(cè)分析，對(duì)水生生態(tài)保護(hù)具有重要作用。