浅山丘陵区采砂河道生态修复机理研究

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河南省地跨淮河、长江、黄河、海河四大流域，境内河流众多，流域面积100km2以上的河流有493条，河道内砂石较为丰富，据不完全统计，目前全省126条河道有砂石储量，已规划(含正在编制规划)总储量为16.5亿m3，可开采量3.68亿m3，实际批复开采量2.9亿m3。从河流分布情况来看，全省河砂资源主要分布在淮河干流、唐河、白河、洪汝河、沙河、北汝河、伊洛河、史灌河、湍河等9条河流、14个河段，砂石储量为12.5亿m3，其余砂石分布在117条河、301个河段，砂石储量约为17.17亿m3，规划可开采量6.12亿m3。豫北山丘区河道大多属于季节性河道，河道常年无水，地层岩性主要为冲洪积层，砂石资源丰富，也是河南省最大的砂石资源市场之一，河道内砂石是河床的重要组成部分，开采砂石对河势改变和防洪安全影响较大，近年来，随着经济社会的快速发展、城镇化进程加快，砂石需求不断加大，砂石价格不断上涨，河南省将河道采砂管理作为一项重要政治任务，逐步探索出了“惩防并举、疏堵结合、标本兼治”的河砂管理新模式，有力缓解了市场砂石供需矛盾，规模性滥采盗采河砂问题基本杜绝，全省河道采砂管理秩序平稳可控。采砂后河道的生态修复做为采砂河道后评估的主要内容，也是践行“两山”理论和新发展理念重要组成部分，全面落实河道综合整治“依法开采、河道疏浚、生态修复、险工处理”4项工作。

1工程概况及河道存在的主要问题

1.1工程概况

辉县市位于河南省西北部，地处豫晋两省之交。辉县市河道大部分发源于太行山区，上游河道水流湍急，挟带大量泥沙，河道出山进入平原后坡度变缓，水流突然分散，所携物质大量堆积形成洪积扇，受水流搬运能力影响，洪积物粒径从洪积扇尖顶到外缘逐渐由大变小，形成砾石、砂、砂质黏土等。得天独厚的地理条件，造就了辉县市储量丰富的砂石资源，是河南省最大的砂石产销基地之一，优质砂石和石灰石资源储量最为丰富，其中以黄水河、石门河、茅草庄河、峪河、淇河储量最为丰富，鸭口河、马头口河、马尾巴河、焦泉营河等河道内也略有分布。

1.2存在的主要问题

(1)河道采砂影响行洪及河势，严重降低河道泄洪能力。黄水河、石门河上游属于山丘区河道，源短流急，每遇暴雨集流迅速，呈现陡涨陡落、洪量集中、洪峰高、历时短的特征。黄水河、石门河治理段均处于山丘区与平原区过渡段。历史上黄水河、石门河治理段下游河道均进行过治理，治理标准分别为20一遇防洪、10年一遇标准，多年来，河道采砂遗留问题未得到解决，河床内遗留深坑及砂堆密布，主河槽不连续，严重影响河道走势及洪水安全下泄，对河道两岸村庄、农田及基础建设设施构成了严重威胁。(2)河道采砂对沿岸的涉河建筑物及水利基础设施造成了破坏。通过采砂将河床上的砂石料按照一定的深度挖走，河床整体下降，局部形成洼地，采砂后的弃料未按要求进行处理在河道内堆积而形成阻水障碍物，改变河道的流向，加剧了水流对河床、岸坡和堤防的冲刷，导致河道岸坡及堤防坍塌，河道主流发生变化，从而影响河势稳定，造成河床下降。汛期发生洪水极易冲毁衣田，淹没村庄，同时，还会对桥梁、拦河坝、沿岸渠道等基础设施构成被洪水冲垮的危险。(3)河道采砂严重影响生态环境。对河道砂石资源的无序性开采，极易破坏原有河道的自然生态环境，使河道自身涵养水源、自我修复的能力大幅削弱。过渡的开采砂石，主要会造成两方面的影响，一是会造成主河槽下切，河水出现断流;二是致使地下水位下降，从而破坏河道的生态平衡，逐步造成生态环境的恶化。(4)河道采砂影响区域生态旅游业的健康发展。无序的滥采乱挖，会严重破坏区域自然地貌、生态环境以及水利等基础设施，影响旅游业的健康发展，与辉县市发展全域旅游城市的总体思路相违背，在一定程度上不利于社会的稳定发展。

2生态修复机理

为解决采砂给河流带来的安全、生态、社会经济问题，生态修复逐渐成为保护和恢复河流的生态系统价值及生物多样性的有效措施。即遵循自然生态系统演替规律和内在机理，对受损、退化、服务功能下降的生态系统进行整体保护、系统修复、综合治理。(1)生态优先，绿色发展牢固树立“两山”理论，按照生态良好的要求，统筹考虑人与自然关系。依法保护相关权利人的合法权益，推动生态产品价值实现和生态修复产业高质量发展，不断满足人民群众日益增长优美生态环境的需要和对优质生态产品的需求。(2)统筹规划，综合治理坚持长远结合、久久为功，协同推进山上山下、地上地下、岸上岸下、流域上下游“山水林田湖草沙”一体化保护和修复，增强保护修复效果。(3)问题导向，科学修复坚持问题导向，全面系统梳理采砂河道对生态环境造成的潜在隐患和风险点，精准分析和识别存在的问题，因地制宜制定修复措施。根据生态系统退化、受损程度和恢复力，合理选择保育保护、自然恢复、辅助再生和生态重建等措施，恢复生态系统结构和功能，增强生态系统稳定性和生态产品供给能力。(4)经济合理，效益综合按照“谁开采、谁修复，边开采、边修复”的原则，对生态修复的措施要进行适应性评价和多方案比选，优化布局、综合施策、经济合理、效益显著，实现低成本修复、低成本管护，促进生态环境良性循环和健康、绿色发展。

3生态修复措施

河道生态修复的功能主要是恢复河道的原有基本防洪除涝功能，主要通过河湖库生态连通、河流平面形态蜿蜒性修复、河滨带和湖滨带保护、断面形式多样性修复、生态护岸及地貌单元生态重塑等修复措施，对于采砂河道，要实现边开采、边修复，应将人工修复和自然修复相结合，采砂后更重要的是对河道平面形态、断面形状、河势稳定、生态护岸重建等人工修复为主，后期根据河道水文、泥沙等地貌特性逐步进行自然恢复，实现河道生态环境良性发展。

3.1统筹规划，提高河道行洪能力，使其满足防洪排涝功能，确保下游重大基础设施安全。

采砂河道由于多年来采砂，使得河床尤其是近年来建筑材料的供不应求，砂石资源的无序开采，加之辉县大多河道属山丘区与平原区过渡段，山丘区河道比降大、流速快，在出山口处，河面突然放宽，流速急剧减小，泥沙大量落淤，形成游荡型河道，游荡型河道常处于淤积堆高状态，对防洪极为不利，洪水上涨时，常使堤防溃决，洪水降落时，主流坐弯，顶冲岸坡及堤防，形成险情。采砂河道治理，首先应统筹进行规划，河道生态修复是一个漫长的过程，需要兼顾水安全、水资源、水生态、水环境等多方面的因素，统筹考虑区域各项规划及河湖确权划界成果，尤其是流域综合治理规划、国土空间规划、河湖岸线利用和保护规划、城市总体发展规划等要求，合理确定生态修复治理原则、标准和措施。通过分析流域内的产流汇流条件、拦调蓄水利设施、面源点源污染控制、水质处理净化等工程、非工程措施，实现对河湖水系的生态修复。根据河道特点，治理以河床平整为主，疏通主河槽，以满足防洪要求。河床平整修复主要做法是“高切低留”，抹平高处，填平低处，使整个河床更加平整。设计河道中心走向基本沿原河道中心线不变，随弯就势，宜宽则宽，宜窄则窄，保持原有河道自然蜿蜒的形态，以现状岸坡为基础，顺河势流向布置，疏通主河槽，局部采砂造成岸线突变处进行规整，约束水流方向，稳固河势。河道比降基本以现状河道比降进行控制，河道横断面维持现状断面形式，河床就低不就高，避免大规模土方开挖，对遗留及砂砾石堆进行摊平或推入深坑;对河床内凸起部位(采砂遗留孤岛或台地)顶部进行削平，削坡放缓，开挖土料推入采砂深坑内，深坑四周边坡进行削坡放缓，坑底进行平整，深坑回填根据土方开挖量情况，原则上保持土石方开挖回填平衡，避免开挖料外弃。

3.2岸坡防冲固土生态护岸，稳定河势，提高河道自然修复能力

采砂河道生态修复要坚持恢复河道的自然属性，以自然修复为主，人工修复为辅，因地制宜、充分结合河道的自然形态、地形地貌特征、水文气象等条件;河道岸坡生态护岸的规划设计是在保证满足冲刷要求、岸坡稳定的前提下，营造岸坡的生物多样性，区域内河道处于山区及山前冲击平原区，砂卵石覆盖层较厚，粘性土壤缺乏，为了更好适应河道堤防填筑后的变形能力，护砌材料的选择尽量利用柔性网格及植被根系和枝茎易于生长的材料，构建自适应岸坡变形的综合性防护体系。对疏通河床后的河段，对于两岸开采形成的直立边坡及存在稳定隐患的河道边坡，采用削坡处理，削坡后采用生态护岸进行护砌，护砌采用格宾或生态袋护砌，满足抗冲要求;区域内大部分河道河床下切，长时间未系统治理，河道岸坡陡峭，局部自身难以稳定，抗冲性能较差，规划设计对河道边坡进行削坡处理，对河道顶冲段进行护砌，护砌采用厚30cm的宾格石笼，宾格下设土工布，坡脚设深1.5m，宽0.8m浆砌石齿墙，为进一步加强岸坡稳定和生态岸坡要求，在宾格上采用种植土和草籽混合后填缝。对于河床较宽，主河槽来回摆移的河段采取新筑堤防约束河道主流措施，对于新填筑堤防，鉴于区域内填筑土料较为稀缺，按照堤防工程设计规范要求，采用混合料进行填筑，填筑前对混合料进行初步的筛分，采用砂卵石回填，砂卵石级配要求，堤身填筑砂砾石料最大粒径为500mm。d＜0.1mm者含量应≤5%，d＜5mm者含量应控制在20%～30%之间，填筑时应加水碾压，加水后含水量应控制在最优含水量的±2%，填筑标准按不同堤防标准确定填筑的相对密度。根据南水北调中线一期总干渠辉县段对砂卵石地基处理的相关实验成果，细颗粒(颗粒粒径小于5mm的土砂混合料)含量为20%和25%的混合料，碾压遍数与孔隙率的关系曲线规律性差，碾压后出现大面积粗颗粒(颗粒粒径小于150mm的卵石)聚集、架空现象，整体结构不均，细颗粒含量为30%和35%的混合料，碾压遍数与孔隙率的关系曲线呈规律性变化，有一定的变幅，碾压后密实性较好;细颗粒含量为40%和50%的混合料，碾压遍数与孔隙率呈良好的规律性，即孔隙率随碾压遍数增加而减小并逐渐趋于不变，数据离散性小，碾压面均匀，密实性好。此次生态修复堤防填筑过程中掺入50%黏土采用振动碾进行压实，均满足设计要求;迎水坡采用铅丝笼块石或格宾进行护砌，格宾后铺土工布，满足抗冲要求;堤后靠近堤防背水侧坡脚设置反滤体，确保堤身稳定安全。对于堤防级别较高和防洪重要的河段，堤防防渗采用砂卵石回填+黏土斜墙防渗措施，防渗墙布置在临水侧堤脚附近处，新建堤身填筑采用河槽开挖的砂卵石填筑，填筑分层厚度一般控制在50cm，大堤砂卵石压实后的相对密度不低于0.65，土质防渗体的顶部和斜墙的临水侧设置保护层，迎水面结构从外到内依次采用种植土+格宾垫护砌、黏土斜墙、坡面水生植物防护，坡脚设深2m、0.4m的C25混凝土齿墙，齿墙外设宽3m、厚0.3m的格宾防冲护脚。

3.3河道两岸及堤防采用乔灌草相结合治理措施

构建绿色廊道。绿色河流建设的关键是形成具有自支撑与自我修复能力的护岸结构与稳定的植物群落，而且可以利用植物根系的固着能力稳定岸坡形成具有美学和生态价值的绿色廊道。结合林业部门相关规划，为实现辉县市全域旅游的整体目标，河床修复过程中，将河床内粒径较大砂砾石推入深坑内或选取含土较多的砂砾料进行覆盖，便于绿色植物生存，提高河道自然修复能力。植物配置的选择上要以本地树种为主，植物根系可以提高土壤中有机物的含量，并改善土壤结构提高其抗侵蚀、抗冲刷能力;堤防内外边坡选择乔灌草相结合布置原则，在堤防外堤脚线外至管理范围线内种植乔木，河道堤防内外边坡撒播草籽，在河道较宽区域在满足河道行洪要求的前提下，适当保留部分滩洲，在堤防较宽区域满足堤防设计要求情况下结合美丽乡村建设在堤防临水侧种植灌木，既可以起到抵御洪水作用，又可形成沿河地区的绿色生态屏障，乔灌草的结合将构建沿河绿色廊道。结合乡村振兴和美丽乡村建设，构建河道滨水景观区域内河道位于山丘区多呈现蜿蜒曲折、坡陡流急，进入到山前倾斜平原区，坡降稍平缓，河床普遍较宽，宽窄不一，呈漫滩行洪之势。位于山丘区河道大多为U形河谷，两侧为山体，局部开阔，河道内地层主要为第四系全新统卵石，局部夹有中粉质壤土透镜体，下伏太古界赞黄群片麻岩、片岩下地层岩性，卵石层具强透水性，强风化片麻岩、片岩一般具中等透水性，河床内有河道采砂及开采河卵石制砂等人为活动，造成河道内现有的河床淤积严重，河势不顺，且河道两岸未衬砌存有坍塌现象，按照新乡市南太行文旅康养产业带列入“三带三区”核心发展战略和辉县市全域旅游规划建设的总体要求，采砂河道生态修复结合区域旅游、乡村振兴和美丽乡村建设，提高生态环境修复的建设标准，构建河道滨水景观带，形成“亲水、近绿、怡人”的生态环境新格局。采砂河道滨水景观营造主要是通过清除河床冲淤层，对河道进行防渗处理，营造景观水面，对局部按照旅游规划和村落集聚区构建滨水景观，满足游客和村民健身漫步、休憩观赏的需求，对于河床较宽区域适当建设河流和河滨缓冲带，河流缓冲带主要的生态功能有防止河流水体对河岸土壤的侵蚀、截留转化农业面源污染、调节洪水等;通过河滨带的建设，构建水陆结合区重要生态屏障，提升河湖水体自净能力。构建河滨缓冲带，以生态自然、绿化美化为原则，优先采用本地乡土植物维持其自然植物群落的生长结构，同时增加景观绿化植物物种，建立乔灌草3个层次的立体式生态景观防护带，最大程度发挥了林分的防护作用和观赏价值并增强其稳定性;在水位变幅区内，布置挺水植物或湿生植物，在净化水质，削减污染负荷的同时，可营造多样化的生境空间。

3.4健全河长制工作机制，深入推进河湖采砂专项整治行动健全河砂监管责任

全面建立“人防+技防”监管措施。根据河道现状，按照“国企运作、采销分离、取之于河、用之于河”的原则，编制并实施河道采砂规划，由地方政府统一安排实施，有效兼顾砂石资源开发利用与生态环境保护。严格执行河道采砂规划、年度实施方案和河道采砂许可制度，严厉打击非法采砂和许可采砂的超范围、超量采砂行为，对采后河道进行平复、修复，利用现有地理条件，采取植树、植草等办法，恢复河湖生态和河道流通性。①健全河湖监督执法机制全面落实河长制，建立健全法规制度，加大河湖管理保护监管力度，建立健全部门联合执法机制，完善行政执法与刑事司法衔接机制。建立河湖日常监管巡查制度，利用先进技术实行河湖动态监管。对采砂现场有关管理设施的设置情况进行审验，达不到要求的一律不得开采。规范现场公示、警示、标识牌的设置;要求河砂开采现场必须设置有电子围栏、出入卡口、地磅计重设施、冲淋设施、电子监控设施等基本管理设施，市县对开采现场的全方位监管。有采砂管理任务的县区均建立县级河道采砂管理视频监控平台，实现对采砂现场及其他重点河段、敏感水域的实施监控，推进采砂管理信息化建设。采砂活动结束后，水行政主管部门对河道平复情况进行检查验收，确保河道平整及修复方案实施到位。②建立生态补偿机制采砂河道一定程度上破坏河流的生态平衡，通过生态修复减少对河流自身的功能的影响，对生态环境的修复是一个漫长的过程，建立河流的生态补偿机制，可以针对破坏河流生态环境引起的生态损益和保护河流环境产生的生态增益，通过生态恢复风险评估，以政府监管、市场调节、民众参与的手段，给予生态补偿，从而实现水生态环境与区域经济社会的协调和可持续发展。

4结语

采砂河道生态修复的目标是使河流系统恢复其必要功能并达到新的动态平衡。通过保障河道行洪、巩固生态护岸、构建绿色廊道、发展生态经济、加强监督管理等措施的实施，一方面在满足河道基本功能的前提下，稳定了河势，有效保障区域水安全;另一方面恢复河道的自然属性，重构河流生态系统，有效改善区域水生态。本文仅针对浅山丘陵区采砂河道生态修复提取了经验，对于其他类型的河流还需再做更多的工作，希望通过更多案例的经验分析及总结，为我国采砂河道生态修复提供更全面的参考，为打造“河畅、水清、岸绿、景美、人和”的美丽河湖、健康河湖助力。

作者:杨平 谢夏玲 靳科辰 张乐轩 李媛媛 原欣 单位:河南省水利勘测有限公司 河南省水利勘测设计研究有限公司