李立新

(固原市水務(wù)局水土保持工作站，寧夏固原756000)

小流域綜合治理是指以小流域?yàn)閱卧?，在全面?guī)劃的基礎(chǔ)上，預(yù)防、治理和開(kāi)發(fā)相結(jié)合，合理安排農(nóng)、林、牧等各業(yè)用地，因地制宜，因害設(shè)防，優(yōu)化配置工程、生物和農(nóng)業(yè)耕作等各項(xiàng)措施，形成有效的水土流失綜合防護(hù)體系，達(dá)到保護(hù)、改良和合理利用水土資源，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一的水土流失防治活動(dòng)。

以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理已成為當(dāng)今世界治理水土流失的主要形式。國(guó)內(nèi)運(yùn)用GIS建立流域信息系統(tǒng)，尚處于發(fā)展完善階段，利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)小流域綜合治理規(guī)劃，是水土保持規(guī)劃工作的發(fā)展方向?？梢灶A(yù)料，GIS空間分析技術(shù)必將在我國(guó)測(cè)繪、資源與環(huán)境、災(zāi)害防治和國(guó)防建設(shè)等事業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。我們利用ArcGIS 10.0的空間分析功能對(duì)聶家河小流域進(jìn)行地形分析，并結(jié)合2006年和2010年兩期土地利用圖分析小流域土地利用類(lèi)型的時(shí)空變化和土地利用隨地形的空間分布數(shù)量信息，明確了土地利用變化的主要類(lèi)型和方向，為該小流域的治理決策提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 聶家河流域概況

1.1 自然狀況

聶家河流域位于寧夏回族自治區(qū)西吉縣，屬渭河水系葫蘆河一級(jí)支流濫泥河的一級(jí)支溝，地理位置為北緯35°45'21″—35°50'03″，東經(jīng) 105°31'36″—105°41'04″。流域總面積 46.57 km2，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，地貌景觀以黃土長(zhǎng)梁為主，溝谷、臺(tái)地、塌坡兼有。海拔在1756.0—2036.6 m之間，由西向東、由南向北呈強(qiáng)烈傾斜趨勢(shì)，溝壑縱橫交錯(cuò)。流域在平面上呈狹長(zhǎng)形，平均長(zhǎng)14.6 km、寬2.8 km，主溝道呈U形，支溝多呈V形，溝深20～30 m，溝道長(zhǎng)度小于3 km、流域面積3～5 km2的五級(jí)溝道3條，總面積11.3 km2，主溝道平均比降為5.88‰，溝壑密度 0.88 km/km2。

聶家河流域土壤以侵蝕黑壚土(緗黃土)為主，其次為淺黑壚土和少量的鹽化草甸土。水土流失以水蝕為主，兼有重力侵蝕。水土流失面積44.9 km2，占流域總土地面積的96.4%，強(qiáng)烈侵蝕以上面積占水土流失面積的70.2%，年徑流模數(shù)2.3萬(wàn)m3/km2，年侵蝕模數(shù) 6880 t/km2。

1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況

聶家河小流域包括興坪鄉(xiāng)的王灣、聶家河和平峰鄉(xiāng)的葛岔、西坡、民和、高趙、張武等7個(gè)行政村，現(xiàn)有農(nóng)戶(hù)1140戶(hù)、農(nóng)業(yè)人口6615人，人口自然增長(zhǎng)率為16‰，有勞動(dòng)力2646個(gè)?，F(xiàn)有土地總面積為4657 hm2，其中農(nóng)耕地3344.1 hm2、林地784 hm2、園地 4.0 hm2、草地 316.7 hm2、未利用地 57.2 hm2，其他用地151.0 hm2。這種畸形土地利用現(xiàn)狀是人口、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素綜合作用的結(jié)果，是流域民眾生活貧困的根本原因。全流域尚未擺脫廣種薄收、以糧為主的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)傳統(tǒng)觀念，以糧食為主的種植業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的78.9%，林牧副漁各業(yè)的比例太小，嚴(yán)重影響和阻滯了流域系統(tǒng)的物流、能流和資金流，不利于具有地方特色的高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的建立。

流域內(nèi)雖然溝壑縱橫，但經(jīng)過(guò)多年的縣鄉(xiāng)公路、鄉(xiāng)村道路建設(shè)，流域的交通架構(gòu)已經(jīng)基本建成。流域的人畜用水依靠水窖供給，村村通電，通訊暢通。

1.3 水土流失及防治現(xiàn)狀

水土流失以水蝕為主，兼有重力侵蝕，梁峁頂以濺蝕為主。西吉縣開(kāi)展水土保持工作早，通過(guò)多年實(shí)踐，該縣確立了以小流域?yàn)閱卧?，工程措施、植物措施和旱地高效農(nóng)業(yè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以科技為依托，以發(fā)展節(jié)水灌溉為中心，合理開(kāi)發(fā)利用水土資源、恢復(fù)生態(tài)，促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體思路。

聶家河流域通過(guò)聚流溝整地，自上而下在梁峁頂、梁峁坡、溝坡建立了以造林種草為主的坡面防護(hù)體系，在溝谷以骨干工程和淤地壩為主體，形成了溝臺(tái)地平整和“壩、窖、池”聯(lián)用的溝道防護(hù)體系。截至2010年底，已經(jīng)建成淤地壩13座、蓄水塘壩2座、水窖580眼、蓄水池4個(gè)，發(fā)展水澆地82 hm2，節(jié)水微灌面積達(dá)到 52 hm2;修建梯田1133 hm2，造林784 hm2，種草317 hm2。

2 利用GIS進(jìn)行坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究的意義

“因地制宜、突出重點(diǎn)、綜合治理”是水土保持生態(tài)建設(shè)工作的基本思路。實(shí)踐證明，在水土流失區(qū)進(jìn)行坡改梯不但可以為大幅度提高土地利用率、土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率創(chuàng)造條件，而且是退耕還林還草發(fā)展林牧業(yè)和多種經(jīng)營(yíng)的前提和基礎(chǔ)，是群眾解決溫飽進(jìn)而走向致富之路的突破口。

隨著地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用GIS進(jìn)行水土保持各項(xiàng)工作已經(jīng)成為可能，如利用GIS的功能進(jìn)行水土保持評(píng)價(jià)、水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等。通過(guò)GIS來(lái)建立水土保持和土地資源數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)水土保持管理的現(xiàn)代化及信息化。

3 資料準(zhǔn)備

需要準(zhǔn)備的資料包括:①西吉縣平峰鄉(xiāng)1∶5萬(wàn)地形圖;②聶家河壩系規(guī)劃圖;③2006年和2010年西吉縣遙感影像圖;④各年度聶家河小流域坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表及監(jiān)測(cè)總結(jié)報(bào)告。

4 小流域數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析

4.1 研究方法

通過(guò)GIS的空間分析功能，結(jié)合已經(jīng)配準(zhǔn)校正的遙感影像圖，再根據(jù)目視判讀法對(duì)影像進(jìn)行對(duì)比分析，得到土地利用分布情況。

4.2 數(shù)據(jù)處理

以西吉縣2006、2010年兩期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合1∶5萬(wàn)的地形圖及土壤侵蝕數(shù)據(jù)，在ArcGIS軟件下完成遙感影像的精確校正、配準(zhǔn)和增強(qiáng)處理;結(jié)合實(shí)際調(diào)查，建立目視解譯判讀標(biāo)志，在ArcGIS中分別對(duì)兩幅TM影像進(jìn)行矢量化提取，得到土地利用類(lèi)型分布圖，結(jié)合聶家河小流域兩期坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行對(duì)比分析。

4.3 技術(shù)流程圖

利用GIS進(jìn)行坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的流程見(jiàn)圖1。

圖1 GIS坡面監(jiān)測(cè)流程

4.4 坡面數(shù)據(jù)變化分析

2006—2010年聶家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用情況變化不大，具體變化主要有2010年新修梯田66.66 hm2，位于聶家河骨干壩控制范圍內(nèi)，原土地利用類(lèi)型為坡耕地。

通過(guò)GIS對(duì)聶家河小流域的有關(guān)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理，我們能將相關(guān)水保工程措施在空間上定位，及時(shí)得到工程的動(dòng)態(tài)變化情況，宏觀上可了解整個(gè)流域的基本情況，微觀上可以細(xì)化到具體坡面的治理。實(shí)際應(yīng)用中GIS是主體，它組織RS信息以及其他地理信息，用GPS來(lái)細(xì)化、更新變化的水保措施區(qū)域的部分信息，經(jīng)過(guò)分析、處理，可得出相應(yīng)的成果并動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)水土流失的發(fā)展趨勢(shì)，為寧南山區(qū)生態(tài)重建提供支持手段。RS是GIS的主要信息源，借助于適當(dāng)?shù)哪Ｐ图拜o助信息，可使土壤侵蝕圖斑的聚類(lèi)分析與自動(dòng)判別在GIS上實(shí)現(xiàn)，快速了解水土流失現(xiàn)狀。

此外，在聶家河小流域坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，用GIS中的空間分析技術(shù)可定期獲得該地區(qū)治理情況并對(duì)相關(guān)水保措施的效果及時(shí)做出評(píng)價(jià);用GIS的管理功能可將每一期的分析成果管理起來(lái)以備決策和相關(guān)部門(mén)查詢(xún)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)坡面治理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)論

5年間小流域內(nèi)梯田面積增加了66.66 hm2，而且大部分由未利用土地轉(zhuǎn)變而來(lái)，說(shuō)明小流域治理的水土保持措施合理，土地利用變化朝著有利于環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

GIS是利用多層空間數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析及表面分析的有效工具，在生態(tài)建設(shè)方面應(yīng)用越來(lái)越廣。運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)坡面治理進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在界定治理區(qū)域基礎(chǔ)上，對(duì)治理模式、治理規(guī)劃制定和實(shí)施進(jìn)行決策分析，是小流域治理工作努力和發(fā)展的方向。