寧東能源化工基地水土保持生態環境動態監測分析

馬 斌， 徐志友，卜崇德， 嚴 軍， 馬 昆

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

寧東能源化工基地位于寧夏回族自治區中部干旱草原區，自然條件惡劣，生態環境脆弱，屬國家級水土流失重點監督區，自開發建設以來，全社會在關心基地建設的同時，對生態環境的變化也給予了高度關注。本研究利用目前最先進的“3S”技術、典型項目定點監測和調查等手段對寧東基地水土保持生態環境的變化情況進行監測和研究，全面及時地掌握該地區在開發建設和生產運行中水土流失面積、分布狀況和流失程度以及不同時期土壤侵蝕的動態變化，為寧東基地的開發建設決策提供科學依據。

一、研究區概況

寧東能源化工基地 （以下簡稱“寧東基地”）位于陜、甘、寧、內蒙古毗鄰地區，涉及靈武市、鹽池縣、紅寺堡開發區和同心縣4個縣(市、區)，總面積3483.70 km2。其中,北部的寧東工業園區和南部的太陽山能源新材料基地兩個重點區域開發建設項目相對比較集中，面積565.80km2。寧東基地地處寧夏黃河東岸鄂爾多斯臺地，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。海拔一般在1200～1450 m之間。主要河流有黃河二級支流水洞溝、大河子溝和一級支流苦水河，具有典型的大陸氣候特征，雨量少而集中，土壤類型主要是淡灰鈣土和風沙土；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.基礎資料收集

收集寧東地區行政界線、項目區范圍、總體規劃布局圖、1∶5萬地形圖、地貌、土壤等基礎地理圖件，應用MAPGIS或ARCGIS軟件進行矢量化，要求所有數字化圖層均加掛屬性，平面坐標格式為西安80坐標系，地圖投影用6°分帶、高斯—克呂格投影。

2.數字高程模型的生成

本次項目區提供的DEM精度為1∶5萬比例尺，格網間距采用25m單元格；相鄰圖幅的DEM接邊完好，其高程誤差不大于1個等高距；DEM生成軟件采用ARCINFO，生產材料采用高程點、三角點、等高線以及水系中的有關平面和高程信息；內插采用TOPOGRID命令。

3.信息源選擇及處理

區域監測：2000年選用的是美國陸地衛星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年選用的是美國陸地衛星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。

重點區監測：寧東工業園區選用的是法國SPOT5衛星影像，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；太陽山能源新材料基地選用的是IRS—P5衛星影像，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2000年高分辨率數據源，因此重點區2000年的各項調查仍采用美國陸地衛星ETM為數據源進行。

采用專業遙感處理軟件PCI8.2和GEOIMAGE對原始數據進行處理。主要內容包括：數字影像預處理、數字圖像精校正、遙感影像融合、鑲嵌與增強。

4.解譯標志建立

解譯標志是指在遙感影像上能具體反映和判別地物或現象的影像特征，建立解譯標志是遙感影像目視解譯的基礎工作。解譯標志主要采用實地調查的方法建立。按照各專題解譯要素的分類分別建立解譯標志。每個解譯標志由裁切下來的遙感圖像、分類代碼、分類名稱、地理坐標、影像特征描述（如顏色、結構、紋理等）、地面實況等幾部分內容組成，解譯標志大部分有實地照片相對應。最終建立遙感調查解譯標志庫。

5.遙感圖像解譯

根據遙感解譯標志和圖像的色調、紋理、結構、形狀、分布等信息，采用人工目視解譯和實地調查驗證的方法提取土地利用、植被覆蓋等專題信息。主要步驟包括：準備工作、初步解譯與野外調查、室內詳細判讀、野外驗證與補判。

6.典型定點監測與調查

結合寧東基地開發建設項目監測工作，選取不同類型已開展定點監測的建設項目，并對其監測結果進行分析。根據《水土保持監測技術規程》（SL 277—2002），結合區域開發建設項目工程實際情況，定點監測采取地面監測、調查監測和場地巡查監測相結合，通過設置監測點，對不同的水土流失防治重點在施工建設期進行監測。

調查統計監測主要是對寧東基地各類開發建設項目編報的水土保持方案及已驗收的建設項目驗收評估報告進行收集，同時會同寧東基地各市縣水土保持監督執法人員到實地對建設進展情況及完成的水土流失防治措施、工程占地、擾動面積等情況進行核實，經統計分析，最終確定寧東基地不同時期開發建設項目水土保持措施變化情況。

開發建設項目及社會經濟情況監測主要采用調查監測方法，通過設計表格并對主要內容進行統計分析，得出調查結果。本次建設情況調查中，開發建設項目情況調查主要參考已編報的各類開發建設項目水土保持報告書內容，同時由項目區所在市縣執法人員實地了解情況，對建設情況進行統計分析，得出監測結果。社會經濟情況調查主要參考統計年鑒，并到項目區各鄉鎮實地調查退耕還林、封山禁牧政策及寧東基地建設勞動力轉移加快的情況。

三、監測與研究結果

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年的土地利用類型主要由農業用地、建設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，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、居民點及獨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%。建設用地增加，說明了寧東基地開發建設快速發展。

（2）寧東工業園區

寧東工業園區總面積360.34km2，2000年的土地利用類型由農業用地、建設用地和未利用地組成，分別占園區總面積的 38.01%、4.82%和57.17%；2007年分別占園區總面積的71.52%、16.33%和12.15%。與2000年相比，2007年寧東工業園區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、居民點和獨立工礦用地、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%，居民點及獨立工礦用地增加了231.09%，交通水利等建設用地增加了281.65%（見圖2）。

（3）太陽山能源新材料基地

太陽山能源新材料基地總面積為205.49 km2，2000年的土地利用類型主要由農業用地、建設用地和未利用地組成，分別占園區總面積的82.99%、3.28%和 13.73%；2007年分別占園區總面積的76.95%、9.52%和13.53%。與2000年相比，2007年太陽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、居民點及獨立工礦用地都有明顯增加，其中居民點及獨立工礦用地增加了251.79%，交通等建設用地增加了105.34%（見圖 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。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）寧東工業園區

寧東工業園區2000年植被蓋度以裸地為主，面積為219.58km2，占總面積的60.94%，在整個園區大面積分布；其次為低覆蓋區，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%。對比寧東工業園區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）太陽山能源新材料基地

對比太陽山能源新材料基地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，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2000年與2007年兩期土地利用變化對比圖

表1 寧東能源化工基地2000年與2007年土壤侵蝕面積結果統計

圖4 寧東基地2000年與2007年植被蓋度面積變化圖

圖5 寧東工業園區2000年與2007年植被蓋度面積變化圖

圖6 太陽山能源新材料基地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%，說明寧東基地大部分地區以風蝕沙化為主。從其侵蝕強度來看，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%。從侵蝕強度來看，以中度和微度侵蝕為主，分別占總面積的48.86%和27.49%。從兩期調查結果對比來看,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%；強度侵蝕面積比2000年增加了9.21 km2，增加了4.35%。

（2）寧東工業園區

寧東工業園區2000年侵蝕面積（輕度以上）占總面積的95.49%，侵蝕強度以中度為主，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%；強度侵蝕面積增加了23.35km2，增加了202.87%。

（3）太陽山能源新材料基地

太陽山能源新材料基地2000年侵蝕面積占總面積的94.29%，侵蝕強度以輕度為主，占總面積的49.95%，其次為中度侵蝕，占園區總面積的41.42%。2007年侵蝕面積占總面積的79.68%，侵蝕強度以輕度為主，占總面積的55.97%，其次為中度侵蝕，占園區總面積的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%；強度侵蝕面積增加了5.43 km2，增加了115.04%。

四、結 論

通過采用衛星遙感、地面定點和野外調查等監測技術手段，在對寧東基地開發建設前（2000年）和開發建設初期（2007年）兩個時段土地利用、植被蓋度、土壤侵蝕、水土保持措施等水土保持生態環境影響因子分別進行監測的基礎上，經過生態環境狀況綜合評價，主要結論如下：

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

②2007年與2000年對比，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，植被覆蓋呈好轉趨勢。

③寧東基地開發前后水土保持生態環境呈“總體好轉，局部水土流失加重”趨勢，土壤侵蝕強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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