宁东能源化工基地水土保持生态环境动态监测分析

马 斌， 徐志友，卜崇德， 严 军， 马 昆

（1.宁夏回族自治区水利厅水土保持局，750001，银川；2.宁夏回族自治区遥感测绘勘查院，750021，银川）

宁东能源化工基地位于宁夏回族自治区中部干旱草原区，自然条件恶劣，生态环境脆弱，属国家级水土流失重点监督区，自开发建设以来，全社会在关心基地建设的同时，对生态环境的变化也给予了高度关注。本研究利用目前最先进的“3S”技术、典型项目定点监测和调查等手段对宁东基地水土保持生态环境的变化情况进行监测和研究，全面及时地掌握该地区在开发建设和生产运行中水土流失面积、分布状况和流失程度以及不同时期土壤侵蚀的动态变化，为宁东基地的开发建设决策提供科学依据。

一、研究区概况

宁东能源化工基地 （以下简称“宁东基地”）位于陕、甘、宁、内蒙古毗邻地区，涉及灵武市、盐池县、红寺堡开发区和同心县4个县(市、区)，总面积3483.70 km2。其中,北部的宁东工业园区和南部的太阳山能源新材料基地两个重点区域开发建设项目相对比较集中，面积565.80km2。宁东基地地处宁夏黄河东岸鄂尔多斯台地，北临毛乌素沙地南缘，南至宁南黄土丘陵北界，呈南北条带状分布的缓坡丘陵地区。海拔一般在1200～1450 m之间。主要河流有黄河二级支流水洞沟、大河子沟和一级支流苦水河，具有典型的大陆气候特征，雨量少而集中，土壤类型主要是淡灰钙土和风沙土；植被主要以荒漠草原和草原带沙生植被为主。

二、研究方法

1.基础资料收集

收集宁东地区行政界线、项目区范围、总体规划布局图、1∶5万地形图、地貌、土壤等基础地理图件，应用MAPGIS或ARCGIS软件进行矢量化，要求所有数字化图层均加挂属性，平面坐标格式为西安80坐标系，地图投影用6°分带、高斯—克吕格投影。

2.数字高程模型的生成

本次项目区提供的DEM精度为1∶5万比例尺，格网间距采用25m单元格；相邻图幅的DEM接边完好，其高程误差不大于1个等高距；DEM生成软件采用ARCINFO，生产材料采用高程点、三角点、等高线以及水系中的有关平面和高程信息；内插采用TOPOGRID命令。

3.信息源选择及处理

区域监测：2000年选用的是美国陆地卫星ETM影像，空间分辨率为15 m，接收日期是2000年7月19日，波段合成为R7G4B1；2007年选用的是美国陆地卫星TM影像，空间分辨率为30 m，接收日期是2007年7月9日，波段合成为R7G4B1。

重点区监测：宁东工业园区选用的是法国SPOT5卫星影像，空间分辨率为2.5m，接收日期是2007年9月14日，波段合成为R4G1B3；太阳山能源新材料基地选用的是IRS—P5卫星影像，空间分辨率为2.2 m，接收日期是2007年9月14日，波段合成为R3G4B2。

由于无2000年高分辨率数据源，因此重点区2000年的各项调查仍采用美国陆地卫星ETM为数据源进行。

采用专业遥感处理软件PCI8.2和GEOIMAGE对原始数据进行处理。主要内容包括：数字影像预处理、数字图像精校正、遥感影像融合、镶嵌与增强。

4.解译标志建立

解译标志是指在遥感影像上能具体反映和判别地物或现象的影像特征，建立解译标志是遥感影像目视解译的基础工作。解译标志主要采用实地调查的方法建立。按照各专题解译要素的分类分别建立解译标志。每个解译标志由裁切下来的遥感图像、分类代码、分类名称、地理坐标、影像特征描述（如颜色、结构、纹理等）、地面实况等几部分内容组成，解译标志大部分有实地照片相对应。最终建立遥感调查解译标志库。

5.遥感图像解译

根据遥感解译标志和图像的色调、纹理、结构、形状、分布等信息，采用人工目视解译和实地调查验证的方法提取土地利用、植被覆盖等专题信息。主要步骤包括：准备工作、初步解译与野外调查、室内详细判读、野外验证与补判。

6.典型定点监测与调查

结合宁东基地开发建设项目监测工作，选取不同类型已开展定点监测的建设项目，并对其监测结果进行分析。根据《水土保持监测技术规程》（SL 277—2002），结合区域开发建设项目工程实际情况，定点监测采取地面监测、调查监测和场地巡查监测相结合，通过设置监测点，对不同的水土流失防治重点在施工建设期进行监测。

调查统计监测主要是对宁东基地各类开发建设项目编报的水土保持方案及已验收的建设项目验收评估报告进行收集，同时会同宁东基地各市县水土保持监督执法人员到实地对建设进展情况及完成的水土流失防治措施、工程占地、扰动面积等情况进行核实，经统计分析，最终确定宁东基地不同时期开发建设项目水土保持措施变化情况。

开发建设项目及社会经济情况监测主要采用调查监测方法，通过设计表格并对主要内容进行统计分析，得出调查结果。本次建设情况调查中，开发建设项目情况调查主要参考已编报的各类开发建设项目水土保持报告书内容，同时由项目区所在市县执法人员实地了解情况，对建设情况进行统计分析，得出监测结果。社会经济情况调查主要参考统计年鉴，并到项目区各乡镇实地调查退耕还林、封山禁牧政策及宁东基地建设劳动力转移加快的情况。

三、监测与研究结果

1.宁东基地土地利用变化情况的研究

（1）宁东基地

宁东基地2000年的土地利用类型主要由农业用地、建设用地和未利用地组成，分别占宁东基地总面积的70.41%、2.14%和 27.45%；2007年分别占宁东基地总面积的88.01%、4.64%和7.35%。由图1可见，2007年宁东基地裸土地、沙地、耕地面积较2000年分别减少了88.25%、41.89%、15.70%，而天然草地、林地、居民点及独立工矿用地有较大幅度的增加，分别增加了21.85%、2301.60%、109.77%和156.03%。建设用地增加，说明了宁东基地开发建设快速发展。

（2）宁东工业园区

宁东工业园区总面积360.34km2，2000年的土地利用类型由农业用地、建设用地和未利用地组成，分别占园区总面积的 38.01%、4.82%和57.17%；2007年分别占园区总面积的71.52%、16.33%和12.15%。与2000年相比，2007年宁东工业园区裸土地和沙地有明显减少，其中裸土地减少了94.14%，沙地减少了35.87%。林地、天然草地、居民点和独立工矿用地、交通、水利用地都有较大幅度增加，其中林地较2000年增加了29倍，天然草地增加了33.14%，居民点及独立工矿用地增加了231.09%，交通水利等建设用地增加了281.65%（见图2）。

（3）太阳山能源新材料基地

太阳山能源新材料基地总面积为205.49 km2，2000年的土地利用类型主要由农业用地、建设用地和未利用地组成，分别占园区总面积的82.99%、3.28%和 13.73%；2007年分别占园区总面积的76.95%、9.52%和13.53%。与2000年相比，2007年太阳山能源新材料基地天然草地、耕地有明显减少，天然草地减少了22.34%；耕地面积减少了41.03%；而林地、居民点及独立工矿用地都有明显增加，其中居民点及独立工矿用地增加了251.79%，交通等建设用地增加了105.34%（见图 3）。

2.植被盖度变化情况的研究

（1）宁东基地

宁东基地2000年植被覆盖度总体偏低，以中低覆盖—低覆盖—裸地为主，面积为3139.75 km2，占总面积的90.13%。2007年植被覆盖总体以低覆盖—中低覆盖—中覆盖为主，面积为3084.71 km2，占总面积的88.55%。由图4中对比可以看出,宁东基地植被盖度总体在变好,变化由中低覆盖—低覆盖—裸地向低覆盖—中低覆盖—中覆盖增加的趋势。其中裸地面积比2000年减少632.16 km2，低覆盖度面积增加365.17 km2，中低覆盖度面积减少280.31 km2，中覆盖度面积增加549.53 km2。裸地与中低覆盖度面积分别比2000年减少了64.34%和23.03%，低覆盖度与中覆盖度面积比2000年增加了38.85%和187.44%。

（2）宁东工业园区

宁东工业园区2000年植被盖度以裸地为主，面积为219.58km2，占总面积的60.94%，在整个园区大面积分布；其次为低覆盖区，面积为85.29 km2，占总面积的23.67%。2007年植被盖度以中低覆盖为主，面积为139.16 km2，占总面积的38.62%。对比宁东工业园区2000年与2007年两期植被覆盖度（图5）可以看出,2007年裸地面积比2000年减少 125.66 km2，减少了57.23%；低覆盖度面积减少12.90 km2，减少了15.12%；中低覆盖度面积增加95.23 km2，增加了 216.78%；中覆盖度面积增加43.19 km2，增加了776.80%。

（3）太阳山能源新材料基地

对比太阳山能源新材料基地2000年与2007年两期植被覆盖度（图6）可以看出,太阳山能源新材料基地2000年植被盖度以低覆盖为主，面积为123.16 km2，占总面积的59.93%；其次为中低覆盖区，面积为34.21 km2，占总面积的16.65%。2007年植被盖度以中低覆盖为主，面积为75.35 km2，占总面积的36.67%。2007年裸地面积比2000年增加了94.64%，低覆盖度面积减少了54.30%，中低覆盖度面积增加了120.26%，中覆盖度面积增加了83.41%。

3.土壤侵蚀变化情况的研究

（1）宁东基地

图3 典型地区2000年与2007年两期土地利用变化对比图

表1 宁东能源化工基地2000年与2007年土壤侵蚀面积结果统计

图4 宁东基地2000年与2007年植被盖度面积变化图

图5 宁东工业园区2000年与2007年植被盖度面积变化图

图6 太阳山能源新材料基地2000年与2007年植被盖度面积变化图

由表1可以看出，宁东基地2000年轻度以上侵蚀面积占总面积的97.13%，说明宁东基地大部分地区以风蚀沙化为主。从其侵蚀强度来看，宁东基地主要以中度—轻度侵蚀为主，分别占总面积的66.51%和22.81%，强度以上侵蚀面积较小，占总面积的7.80%。2007年侵蚀面积（轻度以上）占总面积的72.51%。从侵蚀强度来看，以中度和微度侵蚀为主，分别占总面积的48.86%和27.49%。从两期调查结果对比来看,2007年轻度以上侵蚀面积较2000年减少了857.83 km2，减少了25.35%，其中轻度侵蚀面积减少了237.72 km2，减少了29.91%；中度侵蚀面积减少了614.83 km2，减少了 26.53%；强度侵蚀面积比2000年增加了9.21 km2，增加了4.35%。

（2）宁东工业园区

宁东工业园区2000年侵蚀面积（轻度以上）占总面积的95.49%，侵蚀强度以中度为主，占总面积的74.93%。2007年侵蚀面积（轻度以上）占总面积的82.06%，侵蚀强度以轻度为主，占总面积的41.01%，其次为中度侵蚀，占总面积的31.38%。2007年轻度侵蚀面积比2000年增加了105.99km2，增加了 253.69%；中度侵蚀面积减少了156.95km2，减少了58.13%；强度侵蚀面积增加了23.35km2，增加了202.87%。

（3）太阳山能源新材料基地

太阳山能源新材料基地2000年侵蚀面积占总面积的94.29%，侵蚀强度以轻度为主，占总面积的49.95%，其次为中度侵蚀，占园区总面积的41.42%。2007年侵蚀面积占总面积的79.68%，侵蚀强度以轻度为主，占总面积的55.97%，其次为中度侵蚀，占园区总面积的18.77%。2007年轻度侵蚀面积比2000年增加了12.36 km2，增加了12.04%；中度侵蚀面积减少了 46.54 km2，减少了 54.68%；强度侵蚀面积增加了5.43 km2，增加了115.04%。

四、结 论

通过采用卫星遥感、地面定点和野外调查等监测技术手段，在对宁东基地开发建设前（2000年）和开发建设初期（2007年）两个时段土地利用、植被盖度、土壤侵蚀、水土保持措施等水土保持生态环境影响因子分别进行监测的基础上，经过生态环境状况综合评价，主要结论如下：

①2007年与2000年对比，宁东基地土地利用主要变化为林地和天然草地面积增加，农耕地及未利用地中的裸土地和沙地减少。

②2007年与2000年对比，宁东基地总体植被盖度变化为从低—中低覆盖向中覆盖增加的趋势，植被覆盖呈好转趋势。

③宁东基地开发前后水土保持生态环境呈“总体好转，局部水土流失加重”趋势，土壤侵蚀强度从中度侵蚀向轻度和微度侵蚀变化，土壤侵蚀面积减少了近1/4。

[1]陈佑启，杨鹏.国际上土地利用／土地覆盖变化研究的新进展[J].经济地理，2001，21（1）.

[2]史培军,宫鹏,李小兵.土地利用覆盖变化研究的方法与实践[M].北京:科学出版社,2000.

[3]李忠峰，王一谋，冯疏荪，等.基于RS与GIS的榆林地区土地利用变化分析[J]. 水土保持学报，2003，17（2）.

[4]郑丙辉,田子强,王文杰,等.中国西部地区土地利用／土地覆盖近期动态分析[J].生态学报，2004,24(5).