袁 婷，黄道明，陈 锋，谢文星，李键庸

（水利部中国科学院水工程生态研究所 水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室，430079，武汉）

河流水体经由陆地流向湖泊和海洋过程中转移和堆积沉积物，这些沉积物经过不断搬运和冲击最终形成具有一定沉积特征的河道砂石。 河砂是河流生态系统十分重要的组成部分，有助于维持河道相对稳定和水砂动态平衡，是固着藻类和底栖动物等附着生物生存的物质基础。除了生态功能外， 河砂还是一种建筑材料，尤以直径0.1～2.0 mm 的砂石为佳，具有较高的经济价值。大规模开采砂石作为一种人类活动，会对河流生态系统造成负面影响。因此有必要就河道采砂对水生态系统的影响进行综合分析，并提出应对策略。

一、采砂对水生生态的影响

采砂对河流物理环境和生物环境的影响并不是相互独立的，河道形态结构、河势河态、水质和生境的改变会影响水生生物的结构和组成，水生生物的变化反过来也可影响地形、水文水质和生境。 本文从采砂对河流物理环境和水生生物结构两个方面的主要影响进行分析。

1.采砂对河流物理环境的影响

（1）河道形态结构和河势

采砂活动会改变河道河势及河床演变。 采砂在河床中留下形状不规则、深度不一的槽、坑、窝，这些河床采空区破坏了水流和砂石之间的动态平衡； 此外大量深坑的出现还会使水体容易形成旋涡，影响水流速度和方向，改变河床结构。 河流生态系统自身具有一定的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，向采砂坑填补来自上游的砂石，使河流水砂达到新的平衡状态。 然而通过河流冲刷和淤积补充砂石是一个长期过程，且受河道水利工程建设影响，上游河砂补给量逐年递减， 而需砂量日益增加，来砂量和需砂量失衡，河床发生纵向和横向变形。

纵向变形发生在河床纵深方向，主要表现为河床下切变形。 采砂作业破坏了原有的河流泥沙冲淤平衡，形成的采砂坑处河床坡度显著增大，改变河道比降和演变规律。 河床下降程度受采砂强度的直接影响，河砂大量开采形成陡坡，水流速加快，切割河床，使得下切点向上游干流和支流延伸，延伸距离可达数公里，坡度进一步增大。 除上游河势发生改变外，下游河势也可能受到影响。 上游水流中的泥沙大量沉积在采砂坑中，河水输沙能力过剩，导致下游河床底部受到冲刷和侵蚀，水位下降，河流蓄水能力下降，年径流量增加，地下水资源减少。 采砂区下游形成冲刷坑后水流受阻，流速减慢，悬浮颗粒再沉降，使下游河床底部上升。

横向变形发生在与水流方向垂直的两侧河岸，主要表现为河流弯道变形和河床横断面变宽两个方面。 其一，由于河床下切，上游来水流速增加，水流冲刷凹岸，凸岸泥沙淤积，引起弯道变形， 弯道方向和形状的改变会影响水流动力轴线和对凹岸的冲击方向及冲击力， 可能引起河岸坍塌、河湾迁移等，使河道不稳定。其二，河床坡度增加，水流冲刷采砂区上游，使得上游河道变宽；上游来水经过采砂坑后含沙量降低， 贫瘠的水流冲击下游堤岸， 造成下游河道变宽。 水流对采砂区上、下游堤岸的冲刷可能波及数公里， 造成河势失稳。

（2）河流水质

采砂通过直接和间接的方式对水体水质造成影响。 一是水体浊度升高，透明度降低。 采砂作业利用挖砂船、抽砂船等机械设备，挖砂船的挖掘装置直接开采河砂， 通过筛选装置、提升装置和传送装置等筛选和输送砂石；抽砂船利用高压水泵产生的压力水冲击河床，再通过抽砂泵和输送管道来抽集和输送悬浮起来的泥沙。 这些采砂装置搅动河床底部，直接导致局部水体悬浮物浓度增加。 二是采砂会导致河流水质恶化。 采砂船等机械设备作业过程中可能产生油污等废物， 对水质具有潜在污染风险。 细泥沙颗粒对重金属等污染物有较强的吸附能力， 采砂使之再悬浮，细小颗粒物和孔隙水会将这些有害污染物重新释放到水体，使水体中浓度激增。 采砂破坏河流水生植被，透明度下降导致水下光环境变弱，溶氧量降低，水深增加使流水生境转变为静水生境，河底光线进一步减弱，水生植物难以生存， 浮游植物生物量也降低，初级生产者减少，对水体污染物的吸收净化效率低，自净能力下降，容易爆发水华。 四是当采砂点靠近海水区域时，河床下切，海水向上回溯距离增加，淡咸水交替点上移。

（3）河流生境

河砂开采对生物生存环境造成了一系列影响。 其一，采砂搅动河底和水层， 水体悬浮物浓度大幅度增加，溶氧量降低。 其二，浊度显著增加， 受这些悬浮物遮光作用影响，水下光强减弱，光通量减少，不利于初级生产者生存。 其三，采砂区及其附近水域河床下切，水深增加，水体流速减慢， 可能无法满足洄游性和流水性鱼类生存、 繁殖和漂流性鱼卵孵化所需的水流条件。 其四，采砂改变河道河势， 破坏水生生物原有的栖息场， 部分河段枯水期可能出现水位过低甚至干涸现象， 阻断鱼类洄游通道。 其五，采砂改变了河床形态，砂石重置，形成的底质生境可能不适宜原有固着藻类、 底栖动物和鱼类生存和繁殖， 从而改变水生生物群落组成和分布， 河流生态系统稳定性减弱。

2.采砂对水生生物的影响

河流中的水生生物主要包括浮游生物、底栖动物、水生植物和鱼类等水生动物，这些生物对河流的栖息环境经历了漫长的适应过程，河流物理环境与水生生物构成了相对稳定的水生态系统。 采砂地点一般在河道干流附近， 直接对水生生物产生伤害， 如抽吸和挖砂带走浮游生物、底栖动物、水生植物和鱼类等水生动物的卵苗， 破坏水生植物的茎叶组织；采空区短时间内得不到河砂补给，造成采砂点及附近水体和河床底质发生变化， 改变水生生物的栖息环境，从而对水生生物的摄食、繁衍及洄游等生命活动造成不利影响。

（1）浮游生物

光是河流生态系统的主要能量来源，影响浮游植物的种类组成和生物量。 采砂区及其附近水域悬浮物浓度增加，透过水层的光线减弱。 河流光强减弱，限制了浮游植物通过光合作用吸收能量，某些对光照要求较高的浮游植物种类消失，导致浮游植物种类减少，生物量降低。 浮游动物主要摄食浮游植物、有机碎屑、细菌及其他悬浮颗粒物， 浮游植物数量减少，水层悬浮的细小泥沙增加，导致浮游动物生物量也减少。 浮游生物的生物量还会因抽吸带走而降低。

（2）水生植物

河道采砂会对河流水生植物产生不利影响。 由于水体浊度和水深增加，河底光强减弱，大型沉水植物和固着藻类生物量随之降低。 此外，采砂造成部分水生植被机械性损失，如损坏其茎叶组织以及直接挖除整颗植株。 采砂机械作业过程中，大型水生植物和附着在砂石表面的藻类随着河砂一起被转移，未被转移的水生植物和藻类也可能随着悬浮砂石和上游来砂沉降而被掩埋。 采砂工程改变了河床基底生境类型，水生植物和固着藻类的群落结构随之演替。

（3）底栖动物

经过采砂作业后大型底栖动物的生境能在短时间内得到恢复，一些软体动物（如贝类）分布范围小，更容易受影响，恢复也较慢。 悬浮的泥沙边沉降边随水流向下游转移，下游流速减缓，泥沙沉降快，再沉降的泥沙可能损害或者堵塞底栖动物的呼吸器官和滤食器官， 抑制呼吸作用，干扰摄食行为，还有可能覆盖掩埋底栖动物，使底栖动物丰度下降。 一些底栖动物因挖砂而被带走。 采砂搅动河床基底，底质生境发生改变，大量未被带走的底栖动物无法适应而迁移或消失， 底栖动物的种类和丰度下降，空间结构发生改变。 底栖动物迁移的数量随着悬浮物浓度的增加而增加，使之更容易暴露在鱼类等天敌范围内，被捕食风险增大。 一些底栖动物（如螺类）以固着藻类为食，固着藻类种类和数量减少也会影响底栖动物群落结构。

（4）鱼类及其他大型水生动物

采砂对鱼类群落组成和时空分布的影响较为复杂，以负面生态影响为主，如引起的河床下切变形和河道变宽等河流生境变化甚至破坏了鱼类的栖息地和洄游通道，对鱼类的不利影响包括对繁殖、 鱼卵和鱼苗孵化、摄食、洄游等多个方面。

繁殖方面，流水性鱼类多产粘沉性卵， 受精卵往往粘附水底砂砾上，或跌落砂砾间，部分鱼类甚至还在砂砾滩筑巢产卵，在流水中孵化，因此，挖砂影响最突出的是在流水砾石环境下产粘沉性卵的鱼类。 产漂流性卵的鱼类主要在河道弯曲、水流变化较大的敞水中产卵，而这些位置通常也是河砂集聚的地方，在这些区域采砂可能会改变局部水文动力条件，破坏鱼类产卵环境，产卵规模萎缩，如果长江多数采砂江段同时在鱼类繁殖期采砂， 会严重影响鱼类产卵活动，影响鱼类资源的补充。

鱼卵、鱼苗孵化和存活方面，泥沙沉降和底质生境的改变是某些鱼类（尤其是鲑鳟科鱼类）鱼卵、鱼苗数量减少的主要原因。 冲刷坑下游水流速度减慢，泥沙沉降增加，对该区域产沉性卵鱼类和以底栖动物为食的鱼类影响最大， 使底层鱼类的种类和数量减少。采砂作业产生的油污、悬浮物及废水等污染源污染水体，采砂搅动底质，使水体变浑浊， 悬浮物等对产卵场以及索饵场的仔、 稚鱼以及漂流下来的鱼卵、鱼苗造成伤害，影响鱼类的胚胎发育，堵塞其呼吸器官导致窒息死亡。水中悬浮颗粒浓度过高， 粘附在鱼卵表面，妨碍鱼卵的呼吸，降低孵化率和存活率，从而影响鱼类繁殖。

河床河势改变干扰鱼类等水生动物的洄游活动。 采砂对洄游性水生动物的影响主要表现为：采砂区附近河段河道和水文条件发生变化，产生紊乱的水流， 可能使之迷失洄游方向，有的河段洄游通道被阻隔，导致洄游性动物自然资源锐减；采砂船和采砂作业系统在洄游通道作业，影响洄游动物的正常洄游；下游河段的采砂可能直接干扰繁殖活动，并可能直接伤害洄游的幼体如蟹苗等。

采砂会对珍稀水生动物造成负面影响。 江河湖泊有多种珍稀特有水生动物如白鱀豚、中华鲟、长江江豚和胭脂鱼等， 分别被列为国家一、二级保护动物。 河道采砂对珍稀水生动物的影响主要表现为：采砂作业直接破坏珍稀水生动物的栖息和繁殖场；机械噪声对珍稀水生动物的生存和洄游产生不利影响；采砂导致的水质恶化危害珍稀水生动物的健康。 研究发现洞庭湖和鄱阳湖采砂业的快速发展是导致江豚数目减少原因之一。

二、对策与建议

河流的冲淤特性塑造了河流的形态结构，泥沙作为孕育河流生境多样性的关键自然材质，具有重要的生态功能。 水生生物生命活动与河流特定多样性生境长期适应，形成了特定的生态需求。 如不同水生生物的生长繁衍，对泥沙的粒径配比、成分和砾石滩水深、流速、坡度等都有特定的要求；鱼类繁殖、栖息也有类似的要求，甚至更加严苛。 因此，采砂无疑会对河流生态系统产生深远的影响，而采砂区域的河流冲淤特性、 采砂地点、采砂规模与采砂方式等对水生生态的影响各不相同。 不合理的采砂会破坏河流河势稳定性，进而影响水生生物的生存和繁殖，导致一系列生态环境问题。 为保障采砂业的可持续发展，需要借鉴国内外成功经验，提出相应对策和建议，从技术和政策层面解决我国河道采砂中面临的问题。

1.加强基础科学研究

（1）采砂河流水生生物生态习性和采砂生态影响研究

一是采砂河流的水环境和水生生物现状的调查研究。 主要调查河流的水质和底质等环境状况和浮游生物、水生植物、 底栖动物和鱼类等生物的群落结构，获取河流环境背景值，确定易受采砂影响的重要水生动物品种。

二是完成重要水生动物生活史的调查研究。 查阅与收集重要水生动物的生物学、生态学等相关资料，掌握它们的繁殖、发育、生长、休眠和迁移（洄游）等各种过程的整体格局，尤其在不同生活史阶段对外界环境的依赖性。

三是重要水生生物与采砂区的关系研究。 从物理、化学以及生物结构特点探讨采砂区的生态学功能，分析采砂区与水生生物关联性。

四是采砂对水生生物的影响研究。从采砂引起的生境变化，研究水文情势变化及生物群落结构改变， 分析采砂对水生动物产生的影响。

五是采砂对重要水生物种叠加影响研究。 单个采砂区域对所在河段和周围区域生态环境的影响是局部的， 但河流是一个完整的生态系统，关联度高、整体性强，采砂将引起流域内一系列系统性、累积性和长期性的生态环境影响。 因此，需要重点研究采砂密集区和分散区重要水生生物种类及其分布， 探讨采砂区的分布、布局与水生生物关联性，提出相关的生态保护对策措施。

（2）河流冲淤特性及其生态学效应研究

重点研究不同河流、不同区域河流冲淤特性以及提供不同水生生物繁衍、栖息生态需求条件所产生的生态学效应，对重要的生态功能区域进行界定。

（3）合理采砂量的评估与生态采砂关键技术研究

在研究河流冲淤特性和对河道河势和水生生物影响的基础上，调查可采砂石资源及其分布状况，建立适宜采砂量评估模型，建立采砂区域、采砂量评估方法； 研究实践生态采砂工艺方法以及排放物收集和处理技术。

（4）施工基地生态修复关键技术研究与实践

基于采砂工程结束后的河流地形地貌、水文形势和生物现状，根据不同河流、 不同河段受影响程度，研究并评估相应生态修复关键技术，针对有效技术加以推广实践。

2.管理措施

（1）完善河道采砂法律体系

借鉴先进国家河道采砂管理的成功经验，制定适合中国国情的管理方案，由中央颁布全国性河道采砂法律法规，如《中华人民共和国河道采砂管理条例》， 授予执法部门监督权和搜查权，推行河长制，完善违法违规采砂的定罪性质和量刑标准等法规，针对非法作业严厉执法。 各地方政府结合国家法规和本地实际问题制定河道采砂地方性法规，弥补上位法不足，保护和修复采砂河流。

（2）制定合理的采砂规划

一是筛选采砂地点。 根据河砂可开采性对河流进行类别划分，选择开采地点。 根据河流的生态系统健康状况将其分为禁采河流和不同程度的可采河流。 禁采河流严格禁止河道采砂，可采河流依据级别和形态设置开采的先后顺序， 大河优先于小河，弯曲河流优先于顺直河流。 可采河流设置采砂区、缓冲区和禁采区，将水生动物的产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道以及过度开采河段设置为禁采区，予以保护和修复。

二是规定采砂期。 河道采砂的时间应该避开水生动物生活史的关键时期，如繁殖期、越冬期和洄游期等，保持河流生物群落结构的稳定性。

三是控制采砂规模。 调查研究河流的水文学特征，推算河流的自然泥沙输送量， 再根据输沙量限定采砂量，确保河砂能在丰水期得到补充。

四是改进采砂方式，探索环境友好型采砂技术。 注重检查采砂设备关键部位，防止油污渗漏污染水质。 采砂过程中废水和其他废弃物不可直接排放，集中处理并经过检验达标后排放。 悬浮物浓度过高会对水生生物造成损伤甚至致其消失， 应限定采砂时水体悬浮物的最高浓度， 将生态影响最小化。 针对采砂区河床深陷和水生植物破坏的情况， 通过回填恢复河床形态，种植水生植物恢复生态环境。

（3）强化采砂管理

我国河道采砂涉及国土、 水利、交通等多个部门，各部门规章制度和职权不同，协调管理效果不佳，河道采砂乱象横生，亟待明确各地区河砂开采管理机关和河砂资源产权，细化管理权属。 可结合河长制，或落实地方行政管理首长制， 明确主管部门，实行河道采砂许可证和河道采砂资源费的管理制度。 在发放采砂许可证前联合环评专家现场勘察评估。 除开采前的严格审核外，采砂期间有权进行不定期现场检查，防止超量、超区域开采；登记管理采砂工程中的采砂船、挖砂船等采砂设备，防止不合格装置投入作业； 设置废物排放标准，避免废物超环境负荷排放造成污染；制定严格的河道采砂追责制度，对于有违法违规操作的采砂企业，采用责令限期整改和罚款等措施，严重的撤销采砂许可证。 要求采砂企业在工程结束后做好采砂区域砂坑回填等恢复工作，再次联合环评专家评估采砂后的河流生态系统健康，达到合格标准才可验收，未能达标则采取督促修复和罚款等措施，严重情况下可将该企业拉入采砂信用黑名单。

各地主管部门或河长制平台应加快建设河道采砂的自动化监管平台，利用视频监控设施、卫星遥感、无人机等技术方法实时监控偏僻、敏感河段和重要水域， 保留现场视频证据，对采砂区段的施工状况实行全程自动监控，及时发现并制止非法采砂活动。 各地区监管部门加强信息交流和共享，促进实际协作，有效防控跨时间、跨流域的盗采行为，完善河道采砂自动化和信息化监管体系。

（4）实施施工基地生态修复

采砂工程造成河道河势改变，生境多样性降低，继而对水生生物造成连锁影响，要恢复河流生态系统的生境，需要大力开展生境修复工作。 对采砂工程完成后受影响较大的区域，采用回填采砂坑的方式减轻河床变形程度，在一定程度上恢复底栖生物和鱼类生存的基底生境。 疏通水生动物洄游通道，防止洄游性动物生活史被阻断。 对水生动物产卵场破坏较严重的河段，采用自然和仿真材料制作人工鱼槽，修复产卵场。 栽种适宜水生植物，促进水体净化，为水生动物提供栖息、索饵和繁殖等生命活动的重要场所。 对受影响较大、资源快速减少的水生动物，可以采取增殖放流方式恢复其自然种群资源。

（5）提高公民环保意识

河道采砂乱象很大程度上是人们的环保意识不强造成的， 采砂过程中过度追求经济效益而忽视了其生态影响，因此，提高公民尤其是采砂区民众环保意识是河流生态系统保护和修复的重点。 采砂主管机构应积极加强公民尤其是采砂区民众环保教育工作，利用“三微一端”、电视、广播和水利等相关部门官网等媒体途径和深入基层开展科学教育活动等手段， 宣传采砂法律法规、奖惩措施和生态环保理念，学校开设环境保护公开课程，增强公民环保意识、维权意识和法律修养。 针对盗采、滥采和在禁采期采砂等问题，鼓励河流全流域群众共同监督。