新形势下长江流域泥沙资源的利用与管理

姚仕明 王军 郭超

摘 要：本文总结了长江流域泥沙资源利用的主要途径，分析了在长江流域输沙减少、泥沙重分配的新形势下，为缓解长江泥沙供需矛盾，长江上游需要加强梯级水库联合水沙调度优化水沙资源配置，从宏观上改善泥沙分布不均的局面。同时，在上游水库开展挖砂清淤等措施，充分利用水库泥沙资源，加强河道采砂管理与规划，合理利用支流湖泊泥沙资源，减轻长江干流泥沙需求压力，并积极推动长江航道疏浚砂的综合利用。研究成果可为长江流域泥沙资源利用与管理、河道采砂等提供参考。

关键词：泥沙资源;长江流域;水沙调控;河道采砂

中图法分类号：TV14                文献标志码：A               DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0105

长江流域面积180万 km2，人口和国民生产总值均超过全国的40%，是中国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库，在中国社会经济发展中具有重要的战略地位[1]。长江流域输水输沙量巨大，20世纪以前，长江流域年均输运到河口的泥沙量约为4.3亿t，接近全球每年陆源泥沙通量的4.5%[2]。历史上长江流域泥沙不仅为人类的生存与发展塑造了广泛肥沃的冲积平原和河口三角洲，而且作为建筑材料等自然资源在社会经济发展中发挥了重要作用[3-4]。

近年来，在自然条件和人类活动的双重影响下，长江流域泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化，大量泥沙被拦蓄在上游梯级水库中，进入长江中下游河道的泥沙显著减少，输沙减少引起河道长距离冲刷、江湖关系调整、长江口淤积减缓、泥沙营养物质输运受到影响等，给河流开发利用与保护均带来显著影响[1]。与此同时，长江流域沿江地方经济与生态文明建设对泥沙利用与管理提出了更高要求，流域泥沙的供需矛盾日益突出。因此，在當前形势下，加强长江流域泥沙的利用与管理十分必要和迫切。

1  长江流域泥沙资源利用的主要途径

1.1  堆积造地与维持生态

河流泥沙最原始的作用，即为堆积造地与维持生态。在漫长的历史进程中，江河不断从上游搬运含有氮、磷、钾等丰富养分的泥沙，形成肥沃的平原与湿地。长江平均每年约携带4亿t泥沙进入大通以下河口段，其中32%的泥沙沉积在长江口，49%的泥沙被输送到临近的杭州湾，只有19%的泥沙被洋流带走，使得长时间以来长江口陆地一直在扩展，从4世纪到20世纪期间造陆7 000km2，形成了世界上最大的河口冲积岛——崇明岛。近50年，长江口附近的海床淤高了0.8m，而杭州湾的海床则淤高了1.15m，长江口新造陆地近800km2[5-6]。

河流泥沙在河道输移过程中塑造的微地貌及复杂多变的河床形态有助于改善水生生境与局部区域的生态环境，有利于生物多样性。长江口湿地具有丰富的水生植物，同时生存着132种咸、淡、海水鱼类，其中以白鳍豚、中华鲟、江豚、白鲟等濒危鱼类最为著名。

随着社会的发展，人们开始主动利用河流泥沙来营造土地。近20年，上海先后对长江口崇明北沿、中央沙、长兴岛北沿、崇明东滩、横沙东滩以及南汇东滩等滩涂进行开发，累计促淤、圈围面积分别高达约682km2和356km2[7]。湖北、江苏等地吹填造地也利用了大量泥沙，如江苏太仓港围滩工程仅2003年的河道采砂量就超过了3 000万m3。在2005—2009年期间，武汉河段在低洼地造地利用河流泥沙超过1 330万m3，2010年澄通河段围滩造地利用河流泥沙约1 000万m3[3]。

1.2   清淤固堤与防洪建设

长江中下游河段由于泥沙淤积严重而防洪问题突出，利用清淤等手段加固加高堤防是泥沙利用的另一重要途径，同时清淤固堤也避免了河床淤积—水位抬高—加高堤防的恶性循环，是河岸两利的办法[8]。

长江中下游开始是利用挖泥船吹填消灭堤内渊塘，由于吹填速度快、质量好，吹填工程得到了迅速发展，由开始的填塘发展到固基和压浸防渗，进而在20世纪90年代发展用挖泥船直接吹筑大堤和吹填堵口复堤。如在1983—2006年，荆江大堤二期加固、无为大堤加固、同马大堤加固工程共利用泥沙1.2亿m3，洞庭湖区在丰顺垸、团洲垸、共华垸、民主垸等堤段用挖泥船吹填修堤有1 000余km，利用泥沙1亿多m3，仅1998年洞庭湖区吹填筑堤挖泥量约3 500万m3（见表1）[3]。

1.3    河道采砂与建筑砂石料

长江河道采砂历史悠久，随着沿江经济与采砂技术的快速发展，河道砂石料需求量与开采能力均快速增大，长江干流2000年前后每年的采砂量就超过8 000万t[4]。巨大的经济利益驱动造成长江河道过度采砂及非法采砂严重，引发了一系列问题，如影响防洪安全、河势稳定、通航安全和社会稳定。为此，国务院于2001年颁布了《长江河道采砂管理条例》，流域机构也逐步制定了采砂规划完善采砂审批许可制度。

2002年开始，国家对长江河道采砂实行总量控制。据长江泥沙公报统计，2011—2015年长江中下游经许可的实际采砂量分别为4 407万t、5 204万t、8 055万t、4 816万t、4 150万t。2016年，水利部批复了《长江中下游干流河道采砂规划》，针对长江来沙减少的情况，确定长江中下游干流河道年度采砂控制总量为8 330万t，较上轮共减少1 390万t，随后2016—2018年长江中下游经许可的实际采砂量分别为3 195万t、5 074万t、1 301万t。

河道采砂在沿江诞生了大量采砂企业和砂石加工行业，砂石资源为地方市政交通等基础设施建设提供了大量原材料，为地方的经济发展作出了重要贡献。

1.4   其他利用途径

河流泥沙主要由硅、石英、长石等矿物组成，是一种较好的矿物原料，而且泥沙具有不同级配的颗粒形态，可利用范围比较广泛，因此人们在生产实践中还发掘了泥沙的许多其他用途。以河流淤沙为主要原料，加入适量的其他辅助材料，经一定工艺加工制成具有较高附加值的建筑材料，如砖、水泥、玻璃、陶瓷和保温材料等[9-10]，除此以外，通过工艺处理和矿物提取利用淤砂中的微量元素，也可以创造可观的经济价值[11]。

2  长江流域泥沙资源利用与管理面临的新形势

2.1   长江流域近期干支流水沙变化

近年来，在自然条件和人类活动的双重影响下，长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化。长江上游干流的年输沙量显著减少，宜昌站2003—2013年均输沙量与1950—2002年均输沙量相比，减少了90.4%，而同期的年径流量减少为9.4%;随着向家坝、溪洛渡水电站于2012、2013年相继蓄水运用，长江上游金沙江下泄的沙量进一步减少;向家坝站2013—2018年年均输沙量为1.7 Mt，仅为1956—2012年多年平均值的0.7%。金沙江输沙量的急剧下降导致宜昌站年输沙量的进一步下降，2014—2018年宜昌站年均输沙量为12.28 Mt，相比2003—2013年下降了73.9%。除了输沙量，长江上游下泄的泥沙粒径也有所减小，1950—2002年宜昌站多年平均泥沙中值粒径为0.021 mm，三峡水库蓄水后宜昌站年平均泥沙中值粒径减小到0.01 mm以下。

长江中下游干流输沙量也明显减小，2003—2013年汉口站和大通站的年均输沙量与三峡水库运用前相比，分别减少了71.9%和66.5%。2003年以前，汉口站年输沙量小于宜昌站，而三峡水库蓄水运行后，宜昌至汉口段由于清水下泄影响转变为冲刷为主，汉口站年输沙量约为宜昌站的2～6倍。汉口站和大通站泥沙中值粒径稍有减小。

从主要支流的变化来看，近几十年来岷江、嘉陵江、乌江和汉江年输沙量也明显减少，减少幅度约为70～90%，其中汉江皇庄站減幅最大，2001—2018年年均输沙量为5.4 Mt，相比1950—1989多年平均值减少了91.6%，而同期年径流量减少为16.7%。主要支流控制站年均泥沙中值粒径也有不同程度的减小，岷江高场站最为显著（表2）。

2.2    长江河道河势变化及影响

目前长江泥沙分布极为不均，大量泥沙被拦蓄在上游梯级水库中，中下游泥沙大量减少，上游和中下游河道出现了截然相反的地貌过程。上游以淤积为主、中下游以冲刷为主，这势必对此前长期相对平衡的长江河道带来显著影响。宜昌至汉口段河道从整体微淤转变为冲刷状态，并且冲刷趋势逐渐朝下游发展[12-14]。冲刷造成河道滩槽冲淤剧烈、崩岸险情加剧。据长江泥沙公报统计，2003—2018年长江中下游干流共发生崩岸约950次，累计崩岸长度超过700 km。持续冲刷作用对现有河势控制工程的稳定也造成不利影响，给沿岸人民的生命财产安全和长江“黄金水道”的发展等都带来巨大威胁和障碍。

进入长江口泥沙量的减少已经使得长江口淤展速度大大减缓，部分区域甚至已经出现侵蚀后退，不利于长江口滩涂与湿地生态利用保护以及上海的发展等。通过河流泥沙输运的颗粒态营养物质也会伴随着输沙量的减少而减少，从而影响河流的生态系统[15-16]。

2.3   长江流域泥沙资源供需矛盾突出

沿江社会经济发展对长江河道泥沙需求量日益增加，然而进入长江河道的泥沙量却大幅度减少，砂石资源在长江流域的供需矛盾变得越来越突出。由于长江沿岸采砂配额不能满足实际的泥沙需要，而采砂船数量与采砂能力远超过规划的限额，在可观的经济利益驱动下，各种采砂船遍及长江流域干支流河道，形成滥采乱挖的混乱局面，部分河段非法采砂作业占比近50%。非法采砂与长江中下游河势稳定、防洪安全、通航安全以及国民经济和社会发展的矛盾也越来越突出。

砂石供需矛盾带来了砂石价格暴涨。2018年下半年以来，砂子、石子等建筑砂迅速上涨，大部分地区砂石价格涨幅近100%。2016—2019年，江西全省建筑用砂市场平均价格分别为34元、47元、89元和98元，3年时间上涨近3倍。

随着生态文明建设的深入推进，实行禁采的河湖范围不断扩大。砂石资源供需矛盾进一步加剧，造成市场上砂石资源短缺。2018年以来，湖北省境内高铁、机场、高速公路等重点工程因砂石断供导致停工，湖北26个在建高速公路碎石、黄砂缺口高达3 700万t。在重庆市城口县，500万t砂石需求，市场供给仅160万t左右，缺口超过60%。

同时，长江中下游地区沿江城市为改善城市与投资环境，沿江两岸堤内外吹填造地对河道砂石的需求量逐渐增大。上海市位于长江口，人地矛盾较为突出，平均每年用于造地所需的泥沙量缺口约为1亿t[4]。

3  长江流域泥沙资源利用与管理对策

3.1   加强梯级水库联合水沙调度

目前以三峡工程为核心的长江上游水库群逐步建成运行，为了充分发挥水库防洪、发电、航运及灌溉供水等传统效益，2012年开始国家防总对流域骨干水库群建立了水库联合调度机制[17]，2016年，纳入国家防总批复的水库群联合调度范围增加到21座水库，总调节库容459.22亿m3，总防洪库容363.11亿m3。

如此大的调节能力对流域泥沙输运过程将产生决定性的影响。因此，在充分发挥长江上游水库群综合效益基础上，有必要加强梯级水库联合水沙调度，通过汛期沙峰排沙调度、非汛期减淤调度等措施从宏观上优化河流泥沙的冲淤分布，改善泥沙分布不均的不利局面。

梯级水库联合水沙调度一方面可以提高水库排沙比、增加坝下游泥沙下泄沙量及河道氮、磷、钾等营养物质的输移，减缓清水下泄对长江中下游河道冲刷、河口萎缩及生态环境的不利影响，起到良好的补沙效果，同时也可以优化库区泥沙的淤积形态，加大水库变动回水区淤积泥沙的冲刷，减轻库尾防洪压力和改善库尾航运形势，有效恢复水库的调节库容。

3.2    加强水库泥沙资源的利用

长江上游已建水库众多，根据水利普查统计有大型水库100座;中型水库479座;小型水库14 326座。这些水库普遍存在泥沙淤积问题，据估算，整个长江流域水库淤积率从1950年代的小于0.33亿t/yr逐渐增加到1989年的1.24亿t/yr，再到2002年的2.08亿t/yr[18]。长江上游早期一批水库运行至今已有40余年，泥沙淤积致使库容损失达50%以上，已严重影响水库功能和效益的发挥（部分水库淤积情况见表3）[19]。保守估计，长江上游水库年淤积泥沙量可达2亿t以上，其中可利用的泥沙潜力巨大。

大量泥沙淤积在水库里，为泥沙的集中利用提供了最佳场所，可根据水流对泥沙的自然分选作用，有针对性地开展泥沙利用[20]。对淤积在水库库尾的粗泥沙，可以直接采用挖沙船采集河砂作为建筑材料使用;对库区中间部位的中粗泥沙，可采用射流冲吸式排沙或自吸式管道排沙技术，将泥沙输送至合适场地沉沙、分选，粗泥沙直接作为建材使用，细泥沙淤田改良土壤;对于淤积在坝前的细泥沙，可以采用人工管道来排沙出库。

对水库淤积泥沙进行综合利用，直接创造减沙效果，既恢复了水库的淤损库容，持续发挥水库效益，又能缓解砂石供需矛盾，一举多得，创造多赢的局面。随着江河湖库清淤工艺的提升与发展，水库的清淤及淤泥综合利用在技术上及经济上都已具备了可行性。

随着新建水库的减少，水库功能的恢复将成为以后工作的重点，但水库泥沙淤积问题不能完全依靠水库调度解决，必须辅以其他措施。因此建立水库泥沙处理与利用的新理念，集中、分级处理利用水库泥沙，既可永久恢复水库库容，又能满足社会对泥沙资源的需求，是泥沙资源可持续利用的体现。

3.3    加强流域采砂管理与规划

在河流来沙量大幅减少、砂石市场需求居高不下的新形势下，流域管理机构、各级水利部门要坚持疏堵结合、采禁并举，既要严厉打击非法采砂，也要推进有序开采、合理开发，保障供给;既要保护好河道，也要发挥好河道砂石的资源功能，服务社会经济发展。2019年9月中旬，水利部印发了《关于加快规划编制工作，合理开发利用河道砂石资源的通知》。通知要求各地要加快河道采砂规划编制，合理确定可采区、可采期、可采量。其中长江上游干流宜宾以下河道新一轮采砂规划要求2019年12月31日前要基本编制完成，到2020年年底前，有采砂管理任务的河道基本实现采砂规划全覆盖。

由于河道砂石资源并不是取之不尽，用之不竭的，而是陷入社会经济发展对其需求量在不断增加而供给量又在不断减少的矛盾中，因此河道采砂管理与规划既要保证河道及生态安全，也要保证砂石资源的可持续利用，缓解社会砂石资源的供需矛盾。

长江河道采砂还要充分利用支流及湖泊泥沙资源。长江干流拥有700多条一级支流，众多支流拥有丰富的泥沙资源。20世纪以前，长江干流约有1/4的泥沙沉积于洞庭湖、鄱阳区中，其中洞庭湖区年沉积泥沙约为1.3亿t，鄱阳湖区沉积泥沙约为0.12亿t[21]。近年来，虽然随着长江上游来沙减少，洞庭湖、鄱阳湖淤积的泥沙量逐年减少，但泥沙资源依然丰富。根据长江泥沙公报统计，2018年鄱阳湖区经许可实际采砂量为478万t。

因此，流域采砂管理和规划过程中，在确保支流及湖泊河道生态安全前提下，应充分考虑支流及湖泊泥沙资源的合理利用，减轻长江干流泥沙需求压力，缓解供需矛盾。

3.4    推动航道疏浚砂石资源的综合利用

长江航道是长江航运的基础，是沿江综合交通运输体系的重要组成部分，也是推进长江经济带建设的重要支撑。为了做好航道维护工作，长江航道部门每年组织开展了大量航道维护性疏浚工程，航道疏浚产生的砂石量巨大。据统计，2016—2018年，长江大埠街至上巢湖河段航道维护疏浚产生砂石量年均约1 143万m3;2018年长江宜宾至南京航道维护性疏浚产生砂石量约为1 720万m3，南京以下航道维护性疏浚产生砂石量约为970万m3，二者合计达2 700万m3[22]。长江口深水航道整治工程一期、二期和三期工程累计完成的基建性疏浚量高达约3.2亿m3，2011—2015年长江口深水航道运行期的年正常维护疏浚量也有近7 000万m3[7]。

以往航道疏浚所产生的砂石，由航道部門在指定水域自行抛弃处理，不仅造成了水生态环境的破坏，而且造成了砂石资源的流失。虽然航道疏浚产生的砂石是疏浚工程的副产品，但是其巨大的砂石产量对于缓解沿江砂石供需矛盾有重要作用，因此，应该重视对航道疏浚砂石的综合利用。为推进长江航道疏浚砂综合利用，相关部门也开展了航道疏浚砂综合利用试点工作。根据长江泥沙公报统计，2018年，长江干流疏浚砂综合利用总量约8 900万t。试点开展以来，适度缓解了当地砂石的供需矛盾，同时对维护良好的长江河道采砂管理秩序、保障长江黄金水道建设、促进地方经济发展等起到了积极作用。长江下游开展疏浚砂综合利用相对较早、利用规模较大，但下游地区砂质较细，仅能用于吹填造地等工程填筑料，不能用于建筑材料，需要在长江干流沿线推动航道疏浚砂的综合利用。

未来一段时间内，长江航道疏浚产生的砂量大且较稳定，充分合理利用航道疏浚砂是缓解长江泥沙供需矛盾、实现长江泥沙资源高效利用的有效对策。航道疏浚砂石综合利用涉及不同行业的衔接和交叉管理，未来需要制定相应的管理办法进行规范，依法实施分类管理，严格疏浚砂的运输、储存、使用等各个环节的监管，使航道疏浚砂得以发挥更大的作用。

4   结语

长江流域泥沙不仅塑造和肥沃了广泛的冲积平原、江河湖泊、河口湿地，在堤防加固、建筑砂石料、工程吹填造地等方面也被广泛应用，为沿江社会经济发展做出了重要贡献，充分体现了其资源特性。

目前，长江流域面临干支流输沙减少、流域泥沙重分配、河势及江湖关系变化调整的趋势，与此同时，流域泥沙资源的供需矛盾日益突出，河道采砂管理形势严峻。因此，长江流域泥沙资源利用与管理既包括宏观尺度的水沙调控、又包括局部河段的冲淤控制，需要通过综合协同调控措施来缓解长江泥沙的供需矛盾。

因此，長江上游需要加强梯级水库联合水沙调度优化水沙资源配置，从宏观上调控河流泥沙的冲淤分布，改善泥沙分布不均的局面，增加坝下游河道泥沙供给量，减缓下游河道冲刷和河口萎缩;同时在上游水库开展挖砂清淤等措施，充分利用水库泥沙资源;加强长江河道采砂管理与规划，并合理利用支流湖泊泥沙资源，减轻干流泥沙需求压力;积极推动长江航道疏浚砂的综合利用。

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Utilization and Management of Sediment Resources in the Yangtze

River Basin under the New Situation

Yao Shiming  Wang Jun  Guo Chao

（1. Yangtze River Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China;2. Key Laboratory of River and Lake Management and Flood Control，Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：This article summarizes the main ways of using sediment resources in the Yangtze River Basin，and analyzes the new situation of reduced sediment transport and sediment redistribution in the Yangtze River Basin. To alleviate the contradiction between supply and demand in the Yangtze River，the upper reaches of the Yangtze River need to strengthen the combined water and sediment in cascade reservoirs. Dispatching optimizes the allocation of water and sediment resources and improves the uneven distribution of sediment from a macro perspective. At the same time，measures such as dredging and dredging will be carried out in the upstream reservoir，make full use of the sediment resources of the reservoir，strengthen the management and planning of river sand mining，make reasonable use of the sediment resources of tributary lakes，reduce the pressure on sediment demand in the mainstream of the Yangtze River，and actively promote the dredging of the Yangtze River channel. The research results can provide references for the utilization and management of sediment resources in the Yangtze River Basin，and sand mining in river channels.

Keywords：sediment resources;the Yangtze River Basin;water and sediment regulation;channel sand mining