寧東能源化工基地水土保持生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析

馬 斌， 徐志友，卜崇德， 嚴(yán) 軍， 馬 昆

（1.寧夏回族自治區(qū)水利廳水土保持局，750001，銀川；2.寧夏回族自治區(qū)遙感測(cè)繪勘查院，750021，銀川）

寧東能源化工基地位于寧夏回族自治區(qū)中部干旱草原區(qū)，自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，屬?lài)?guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)，自開(kāi)發(fā)建設(shè)以來(lái)，全社會(huì)在關(guān)心基地建設(shè)的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境的變化也給予了高度關(guān)注。本研究利用目前最先進(jìn)的“3S”技術(shù)、典型項(xiàng)目定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和調(diào)查等手段對(duì)寧東基地水土保持生態(tài)環(huán)境的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和研究，全面及時(shí)地掌握該地區(qū)在開(kāi)發(fā)建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行中水土流失面積、分布狀況和流失程度以及不同時(shí)期土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)變化，為寧東基地的開(kāi)發(fā)建設(shè)決策提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究區(qū)概況

寧東能源化工基地 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寧東基地”）位于陜、甘、寧、內(nèi)蒙古毗鄰地區(qū)，涉及靈武市、鹽池縣、紅寺堡開(kāi)發(fā)區(qū)和同心縣4個(gè)縣(市、區(qū))，總面積3483.70 km2。其中,北部的寧東工業(yè)園區(qū)和南部的太陽(yáng)山能源新材料基地兩個(gè)重點(diǎn)區(qū)域開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目相對(duì)比較集中，面積565.80km2。寧東基地地處寧夏黃河?xùn)|岸鄂爾多斯臺(tái)地，北臨毛烏素沙地南緣，南至寧南黃土丘陵北界，呈南北條帶狀分布的緩坡丘陵地區(qū)。海拔一般在1200～1450 m之間。主要河流有黃河二級(jí)支流水洞溝、大河子溝和一級(jí)支流苦水河，具有典型的大陸氣候特征，雨量少而集中，土壤類(lèi)型主要是淡灰鈣土和風(fēng)沙土；植被主要以荒漠草原和草原帶沙生植被為主。

二、研究方法

1.基礎(chǔ)資料收集

收集寧東地區(qū)行政界線、項(xiàng)目區(qū)范圍、總體規(guī)劃布局圖、1∶5萬(wàn)地形圖、地貌、土壤等基礎(chǔ)地理圖件，應(yīng)用MAPGIS或ARCGIS軟件進(jìn)行矢量化，要求所有數(shù)字化圖層均加掛屬性，平面坐標(biāo)格式為西安80坐標(biāo)系，地圖投影用6°分帶、高斯—克呂格投影。

2.數(shù)字高程模型的生成

本次項(xiàng)目區(qū)提供的DEM精度為1∶5萬(wàn)比例尺，格網(wǎng)間距采用25m單元格；相鄰圖幅的DEM接邊完好，其高程誤差不大于1個(gè)等高距；DEM生成軟件采用ARCINFO，生產(chǎn)材料采用高程點(diǎn)、三角點(diǎn)、等高線以及水系中的有關(guān)平面和高程信息；內(nèi)插采用TOPOGRID命令。

3.信息源選擇及處理

區(qū)域監(jiān)測(cè)：2000年選用的是美國(guó)陸地衛(wèi)星ETM影像，空間分辨率為15 m，接收日期是2000年7月19日，波段合成為R7G4B1；2007年選用的是美國(guó)陸地衛(wèi)星TM影像，空間分辨率為30 m，接收日期是2007年7月9日，波段合成為R7G4B1。

重點(diǎn)區(qū)監(jiān)測(cè)：寧東工業(yè)園區(qū)選用的是法國(guó)SPOT5衛(wèi)星影像，空間分辨率為2.5m，接收日期是2007年9月14日，波段合成為R4G1B3；太陽(yáng)山能源新材料基地選用的是IRS—P5衛(wèi)星影像，空間分辨率為2.2 m，接收日期是2007年9月14日，波段合成為R3G4B2。

由于無(wú)2000年高分辨率數(shù)據(jù)源，因此重點(diǎn)區(qū)2000年的各項(xiàng)調(diào)查仍采用美國(guó)陸地衛(wèi)星ETM為數(shù)據(jù)源進(jìn)行。

采用專(zhuān)業(yè)遙感處理軟件PCI8.2和GEOIMAGE對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要內(nèi)容包括：數(shù)字影像預(yù)處理、數(shù)字圖像精校正、遙感影像融合、鑲嵌與增強(qiáng)。

4.解譯標(biāo)志建立

解譯標(biāo)志是指在遙感影像上能具體反映和判別地物或現(xiàn)象的影像特征，建立解譯標(biāo)志是遙感影像目視解譯的基礎(chǔ)工作。解譯標(biāo)志主要采用實(shí)地調(diào)查的方法建立。按照各專(zhuān)題解譯要素的分類(lèi)分別建立解譯標(biāo)志。每個(gè)解譯標(biāo)志由裁切下來(lái)的遙感圖像、分類(lèi)代碼、分類(lèi)名稱(chēng)、地理坐標(biāo)、影像特征描述（如顏色、結(jié)構(gòu)、紋理等）、地面實(shí)況等幾部分內(nèi)容組成，解譯標(biāo)志大部分有實(shí)地照片相對(duì)應(yīng)。最終建立遙感調(diào)查解譯標(biāo)志庫(kù)。

5.遙感圖像解譯

根據(jù)遙感解譯標(biāo)志和圖像的色調(diào)、紋理、結(jié)構(gòu)、形狀、分布等信息，采用人工目視解譯和實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證的方法提取土地利用、植被覆蓋等專(zhuān)題信息。主要步驟包括：準(zhǔn)備工作、初步解譯與野外調(diào)查、室內(nèi)詳細(xì)判讀、野外驗(yàn)證與補(bǔ)判。

6.典型定點(diǎn)監(jiān)測(cè)與調(diào)查

結(jié)合寧東基地開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)工作，選取不同類(lèi)型已開(kāi)展定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的建設(shè)項(xiàng)目，并對(duì)其監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。根據(jù)《水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（SL 277—2002），結(jié)合區(qū)域開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程實(shí)際情況，定點(diǎn)監(jiān)測(cè)采取地面監(jiān)測(cè)、調(diào)查監(jiān)測(cè)和場(chǎng)地巡查監(jiān)測(cè)相結(jié)合，通過(guò)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)不同的水土流失防治重點(diǎn)在施工建設(shè)期進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

調(diào)查統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)主要是對(duì)寧東基地各類(lèi)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目編報(bào)的水土保持方案及已驗(yàn)收的建設(shè)項(xiàng)目驗(yàn)收評(píng)估報(bào)告進(jìn)行收集，同時(shí)會(huì)同寧東基地各市縣水土保持監(jiān)督執(zhí)法人員到實(shí)地對(duì)建設(shè)進(jìn)展情況及完成的水土流失防治措施、工程占地、擾動(dòng)面積等情況進(jìn)行核實(shí)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，最終確定寧東基地不同時(shí)期開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施變化情況。

開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目及社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況監(jiān)測(cè)主要采用調(diào)查監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)設(shè)計(jì)表格并對(duì)主要內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出調(diào)查結(jié)果。本次建設(shè)情況調(diào)查中，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目情況調(diào)查主要參考已編報(bào)的各類(lèi)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持報(bào)告書(shū)內(nèi)容，同時(shí)由項(xiàng)目區(qū)所在市縣執(zhí)法人員實(shí)地了解情況，對(duì)建設(shè)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出監(jiān)測(cè)結(jié)果。社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況調(diào)查主要參考統(tǒng)計(jì)年鑒，并到項(xiàng)目區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)地調(diào)查退耕還林、封山禁牧政策及寧東基地建設(shè)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移加快的情況。

三、監(jiān)測(cè)與研究結(jié)果

1.寧東基地土地利用變化情況的研究

（1）寧東基地

寧東基地2000年的土地利用類(lèi)型主要由農(nóng)業(yè)用地、建設(shè)用地和未利用地組成，分別占寧東基地總面積的70.41%、2.14%和 27.45%；2007年分別占寧東基地總面積的88.01%、4.64%和7.35%。由圖1可見(jiàn)，2007年寧東基地裸土地、沙地、耕地面積較2000年分別減少了88.25%、41.89%、15.70%，而天然草地、林地、居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地有較大幅度的增加，分別增加了21.85%、2301.60%、109.77%和156.03%。建設(shè)用地增加，說(shuō)明了寧東基地開(kāi)發(fā)建設(shè)快速發(fā)展。

（2）寧東工業(yè)園區(qū)

寧東工業(yè)園區(qū)總面積360.34km2，2000年的土地利用類(lèi)型由農(nóng)業(yè)用地、建設(shè)用地和未利用地組成，分別占園區(qū)總面積的 38.01%、4.82%和57.17%；2007年分別占園區(qū)總面積的71.52%、16.33%和12.15%。與2000年相比，2007年寧東工業(yè)園區(qū)裸土地和沙地有明顯減少，其中裸土地減少了94.14%，沙地減少了35.87%。林地、天然草地、居民點(diǎn)和獨(dú)立工礦用地、交通、水利用地都有較大幅度增加，其中林地較2000年增加了29倍，天然草地增加了33.14%，居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地增加了231.09%，交通水利等建設(shè)用地增加了281.65%（見(jiàn)圖2）。

（3）太陽(yáng)山能源新材料基地

太陽(yáng)山能源新材料基地總面積為205.49 km2，2000年的土地利用類(lèi)型主要由農(nóng)業(yè)用地、建設(shè)用地和未利用地組成，分別占園區(qū)總面積的82.99%、3.28%和 13.73%；2007年分別占園區(qū)總面積的76.95%、9.52%和13.53%。與2000年相比，2007年太陽(yáng)山能源新材料基地天然草地、耕地有明顯減少，天然草地減少了22.34%；耕地面積減少了41.03%；而林地、居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地都有明顯增加，其中居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地增加了251.79%，交通等建設(shè)用地增加了105.34%（見(jiàn)圖 3）。

2.植被蓋度變化情況的研究

（1）寧東基地

寧東基地2000年植被覆蓋度總體偏低，以中低覆蓋—低覆蓋—裸地為主，面積為3139.75 km2，占總面積的90.13%。2007年植被覆蓋總體以低覆蓋—中低覆蓋—中覆蓋為主，面積為3084.71 km2，占總面積的88.55%。由圖4中對(duì)比可以看出,寧東基地植被蓋度總體在變好,變化由中低覆蓋—低覆蓋—裸地向低覆蓋—中低覆蓋—中覆蓋增加的趨勢(shì)。其中裸地面積比2000年減少632.16 km2，低覆蓋度面積增加365.17 km2，中低覆蓋度面積減少280.31 km2，中覆蓋度面積增加549.53 km2。裸地與中低覆蓋度面積分別比2000年減少了64.34%和23.03%，低覆蓋度與中覆蓋度面積比2000年增加了38.85%和187.44%。

（2）寧東工業(yè)園區(qū)

寧東工業(yè)園區(qū)2000年植被蓋度以裸地為主，面積為219.58km2，占總面積的60.94%，在整個(gè)園區(qū)大面積分布；其次為低覆蓋區(qū)，面積為85.29 km2，占總面積的23.67%。2007年植被蓋度以中低覆蓋為主，面積為139.16 km2，占總面積的38.62%。對(duì)比寧東工業(yè)園區(qū)2000年與2007年兩期植被覆蓋度（圖5）可以看出,2007年裸地面積比2000年減少 125.66 km2，減少了57.23%；低覆蓋度面積減少12.90 km2，減少了15.12%；中低覆蓋度面積增加95.23 km2，增加了 216.78%；中覆蓋度面積增加43.19 km2，增加了776.80%。

（3）太陽(yáng)山能源新材料基地

對(duì)比太陽(yáng)山能源新材料基地2000年與2007年兩期植被覆蓋度（圖6）可以看出,太陽(yáng)山能源新材料基地2000年植被蓋度以低覆蓋為主，面積為123.16 km2，占總面積的59.93%；其次為中低覆蓋區(qū)，面積為34.21 km2，占總面積的16.65%。2007年植被蓋度以中低覆蓋為主，面積為75.35 km2，占總面積的36.67%。2007年裸地面積比2000年增加了94.64%，低覆蓋度面積減少了54.30%，中低覆蓋度面積增加了120.26%，中覆蓋度面積增加了83.41%。

3.土壤侵蝕變化情況的研究

（1）寧東基地

圖3 典型地區(qū)2000年與2007年兩期土地利用變化對(duì)比圖

表1 寧東能源化工基地2000年與2007年土壤侵蝕面積結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖4 寧東基地2000年與2007年植被蓋度面積變化圖

圖5 寧東工業(yè)園區(qū)2000年與2007年植被蓋度面積變化圖

圖6 太陽(yáng)山能源新材料基地2000年與2007年植被蓋度面積變化圖

由表1可以看出，寧東基地2000年輕度以上侵蝕面積占總面積的97.13%，說(shuō)明寧東基地大部分地區(qū)以風(fēng)蝕沙化為主。從其侵蝕強(qiáng)度來(lái)看，寧東基地主要以中度—輕度侵蝕為主，分別占總面積的66.51%和22.81%，強(qiáng)度以上侵蝕面積較小，占總面積的7.80%。2007年侵蝕面積（輕度以上）占總面積的72.51%。從侵蝕強(qiáng)度來(lái)看，以中度和微度侵蝕為主，分別占總面積的48.86%和27.49%。從兩期調(diào)查結(jié)果對(duì)比來(lái)看,2007年輕度以上侵蝕面積較2000年減少了857.83 km2，減少了25.35%，其中輕度侵蝕面積減少了237.72 km2，減少了29.91%；中度侵蝕面積減少了614.83 km2，減少了 26.53%；強(qiáng)度侵蝕面積比2000年增加了9.21 km2，增加了4.35%。

（2）寧東工業(yè)園區(qū)

寧東工業(yè)園區(qū)2000年侵蝕面積（輕度以上）占總面積的95.49%，侵蝕強(qiáng)度以中度為主，占總面積的74.93%。2007年侵蝕面積（輕度以上）占總面積的82.06%，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，占總面積的41.01%，其次為中度侵蝕，占總面積的31.38%。2007年輕度侵蝕面積比2000年增加了105.99km2，增加了 253.69%；中度侵蝕面積減少了156.95km2，減少了58.13%；強(qiáng)度侵蝕面積增加了23.35km2，增加了202.87%。

（3）太陽(yáng)山能源新材料基地

太陽(yáng)山能源新材料基地2000年侵蝕面積占總面積的94.29%，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，占總面積的49.95%，其次為中度侵蝕，占園區(qū)總面積的41.42%。2007年侵蝕面積占總面積的79.68%，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，占總面積的55.97%，其次為中度侵蝕，占園區(qū)總面積的18.77%。2007年輕度侵蝕面積比2000年增加了12.36 km2，增加了12.04%；中度侵蝕面積減少了 46.54 km2，減少了 54.68%；強(qiáng)度侵蝕面積增加了5.43 km2，增加了115.04%。

四、結(jié) 論

通過(guò)采用衛(wèi)星遙感、地面定點(diǎn)和野外調(diào)查等監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，在對(duì)寧東基地開(kāi)發(fā)建設(shè)前（2000年）和開(kāi)發(fā)建設(shè)初期（2007年）兩個(gè)時(shí)段土地利用、植被蓋度、土壤侵蝕、水土保持措施等水土保持生態(tài)環(huán)境影響因子分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)生態(tài)環(huán)境狀況綜合評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下：

①2007年與2000年對(duì)比，寧東基地土地利用主要變化為林地和天然草地面積增加，農(nóng)耕地及未利用地中的裸土地和沙地減少。

②2007年與2000年對(duì)比，寧東基地總體植被蓋度變化為從低—中低覆蓋向中覆蓋增加的趨勢(shì)，植被覆蓋呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。

③寧東基地開(kāi)發(fā)前后水土保持生態(tài)環(huán)境呈“總體好轉(zhuǎn)，局部水土流失加重”趨勢(shì)，土壤侵蝕強(qiáng)度從中度侵蝕向輕度和微度侵蝕變化，土壤侵蝕面積減少了近1/4。

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