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)效益和社會效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一的水土流失防治活動。

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。可以預(yù)料，GIS空間分析技術(shù)必將在我國測繪、資源與環(huán)境、災(zāi)害防治和國防建設(shè)等事業(yè)中發(fā)揮越來越大的作用。我們利用ArcGIS 10.0的空間分析功能對聶家河小流域進(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型的時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支流濫泥河的一級支溝，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)，地貌景觀以黃土長梁為主，溝谷、臺地、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，溝壑縱橫交錯。流域在平面上呈狹長形，平均長14.6 km、寬2.8 km，主溝道呈U形，支溝多呈V形，溝深20～30 m，溝道長度小于3 km、流域面積3～5 km2的五級溝道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m3/km2，年侵蝕模數(shù) 6880 t/km2。

1.2 社會經(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個行政村，現(xiàn)有農(nóng)戶1140戶、農(nóng)業(yè)人口6615人，人口自然增長率為16‰，有勞動力2646個。現(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。西吉縣開展水土保持工作早，通過多年實(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，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)行坡面治理動態(tài)監(jiān)測研究的意義

“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)行水土保持各項工作已經(jīng)成為可能，如利用GIS的功能進(jìn)行水土保持評價、水土流失動態(tài)監(jiān)測等。通過GIS來建立水土保持和土地資源數(shù)據(jù)庫，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態(tài)監(jiān)測統(tǒng)計表及監(jiān)測總結(jié)報告。

4 小流域數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測與分析

4.1 研究方法

通過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)目視判讀法對影像進(jìn)行對比分析，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中分別對兩幅TM影像進(jìn)行矢量化提取，得到土地利用類型分布圖，結(jié)合聶家河小流域兩期坡面治理動態(tài)監(jiān)測統(tǒng)計表進(jìn)行對比分析。

4.3 技術(shù)流程圖

利用GIS進(jìn)行坡面治理動態(tài)監(jiān)測的流程見圖1。

圖1 GIS坡面監(jiān)測流程

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)，原土地利用類型為坡耕地。

通過GIS對聶家河小流域的有關(guān)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理，我們能將相關(guān)水保工程措施在空間上定位，及時得到工程的動態(tài)變化情況，宏觀上可了解整個流域的基本情況，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來細(xì)化、更新變化的水保措施區(qū)域的部分信息，經(jīng)過分析、處理，可得出相應(yīng)的成果并動態(tài)地預(yù)測水土流失的發(fā)展趨勢，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分析與自動判別在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態(tài)監(jiān)測中，用GIS中的空間分析技術(shù)可定期獲得該地區(qū)治理情況并對相關(guān)水保措施的效果及時做出評價;用GIS的管理功能可將每一期的分析成果管理起來以備決策和相關(guān)部門查詢，從而實(shí)現(xiàn)對該地區(qū)坡面治理的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測。

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，說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)用越來越廣。運(yùn)用GIS技術(shù)對坡面治理進(jìn)行監(jiān)測，在界定治理區(qū)域基礎(chǔ)上，對治理模式、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。