摘要&关键词
摘要：黄河中游粗泥沙集中来源区是对黄河下游河道主槽危害最大的地区，通过界定具体范围，有针对性地加强区域水土流失治理，是减少下游河道泥沙淤积的关键所在。本数据集是在黄河中游多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区界定研究成果基础上，采用人工目视解译方法提取黄河中游多沙粗沙区、多沙粗泥沙集中来源区边界矢量数据。本数据集包括黄河中游多沙粗沙区区界和粗泥沙集中来源区边界矢量数据，基本反映了黄河中游多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区的具体位置，可作为黄河中游水土流失治理的基础数据支撑。
关键词：黄河中游；多沙粗沙区；粗泥沙集中来源区；范围界定

Abstract & Keywords
Abstract:?The coarse sediment source area in the middle reaches of Yellow River is most harmful to the main channel of the lower reaches of the Yellow River. Defining the specific scope and strengthening the regional soil erosion control are the key to mitigating sedimentation of the lower reaches of the river. This dataset is produced by using visual interpretation from remote sensing images based on the research results of boundary delimitation of the high and coarse sediment yield area and centralized source area of coarse sediment in the middle reaches of the Yellow River. This dataset basically reflects the specific locations of the two areas, and can be used as the basic data for the water and soil loss control in the middle reaches of Yellow River.
Keywords:?Middle reaches of Yellow River;?High and coarse sediment yield area;?Centralized source area of coarse sediment;?Boundary delimitation

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	黄河中游多沙粗沙区基础数据集
数据作者	黄河上中游管理局
数据通信作者	李素雅（lisuya6789@163.com）
数据时间范围	2005年
地理区域	东经106°57′～111°58′、北纬35°54′～40°15′
数据量	0.2 MB
数据格式	*.shp
数据服务系统网址	http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HHSBJC.db0001.2020
数据库（集）组成	本数据集包括粗沙区界，多沙粗沙区界，粗泥沙集中来源区界，数据格式为shp，数据量大小为0.2 MB。

Dataset Profile

Title	The boundary dataset of high and coarse sediment yield in the middle reaches of Yellow River
Data authors	The Upper and Middle Yellow River Bureau
Data corresponding author	LI Suya (lisuya6789@163.com)
Time range	2005
Geographical scope	35°54’N – 40°15’N, 106°57’ E – 111°58’ E
Data volume	0.2 MB
Data format	*.shp
Data service system	<http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HHSBJC.db0001.2020>
Dataset composition	The dataset includes the boundary data of coarse sediment yield area, high and coarse yield area, and centralized source area of coarse sediment. The data format is shp, and the data volume is 0.2MB.

引 言
长期以来，由于黄土高原地区严重的水土流失，大量泥沙淤积在黄河下游河道，致使黄河水沙关系极为不协调。为查清黄河下游淤积泥沙，尤其是粗泥沙集中来源地，摸清黄河中游多沙粗沙区产沙规律，明确治理思路和措施，前人在粗泥沙界定及多沙粗沙区范围研究等方面开展了大量的工作^[1-4]。诸多的研究成果中比较主流的粗泥沙界定粒径为0.05 mm，但长期以来仍然存在争议；多沙区大致范围确定为晋陕峡谷两侧支流及泾、洛、渭三河中上游，但具体边界差异较大，而且多沙区不一定全是粗泥沙集中区。
针对这种情况，1996–2000年，由黄河水利委员会（以下简称黄委）水文局、黄河水利科学研究院、中国科学院地理研究所、陕西师范大学、内蒙古自治区水利科学研究院和黄委绥德水土保持科学试验站等单位联合开展了黄委第二期水土保持科学研究基金项目“黄河中游多沙粗沙区区域界定及产沙输沙规律研究”，重新界定了粗泥沙粒径边界和多沙粗沙区边界范围。此后，为进一步查明粗泥沙集中来源区进行重点治理，黄委于2004年批准开展了“黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究”项目，最终得到粗泥沙集中来源区范围。
本数据集是在整合了两个项目边界成果的基础上，基于DEM数据与遥感影像，结合实地调查，解译出黄河中游多沙粗沙区和粗泥沙集中来源区边界矢量数据。可为黄河中游水土流失重点治理规划，黄河下游防洪减淤等方面研究提供基础科学依据，具有重要的实践意义和应用价值。需要说明的是，多沙粗沙区及粗泥沙集中来源区的界定是一个非常复杂的研究过程，相关研究工作已经以专著或科技论文的形式发表^[5-7]，本文仅对区域边界矢量数据的整个制备过程进行流程化介绍，详细信息请参考文中标注的相关文献。

1 ? 数据采集和处理方法
1.1 ? 多沙粗沙区界定
1.1.1 ? 数据准备
本次黄河“粗泥沙”定界论证和多沙粗沙区区域界定研究的基础资料主要为黄河干支流水文站观测计量资料（包括降雨、径流、泥沙等）。因20世纪60、70年代使用的粒径计法分析结果偏粗，为提高研究成果精确度，对粒径计法计算的1960–1979年泥沙颗粒分级资料进行改正。同时，以1954–1969年同步观测水文站数据为本底，对因建站较晚或缺测的泥沙系列资料依据降雨–径流–泥沙关系进行输沙量和不同粒径级粗泥沙量的插补延长，获取了一致性较好的长时间序列基础资料^[5]。

1.1.2 ? 粗泥沙界限确定
“粗泥沙”主要指黄河上中游水土流失所产生的，经河道输移至下游并淤积在河道（含三门峡水库）中，在主槽淤积物中占比较重的粗颗粒泥沙。
针对三门峡库区及下游河道淤积物，先后采用悬移质输沙量平衡计算法和淤积物取样分析法进行淤积物粒径计算，两种方法结果对比发现主槽淤积物中d≥0.05 mm的泥沙占大多数，再结合下游防洪及河床演变综合分析，本研究将0.5 mm作为黄河“粗泥沙”划分界限。

1.1.3 ? 多沙粗沙区范围界定
以“七五”国家重点科技攻关项目产出的《黄土高原地区侵蚀强度与侵蚀类型图》为基础，绘制黄河中游侵蚀地貌分区^[5]。根据黄土高原地区水文站的同步输沙数据，计算各分区输沙模数并绘制等值线图。然后基于输沙模数指标法进行多沙区、粗沙区和多沙粗沙区界定，最终结合专家意见、野外调查以及遥感影像对照等综合修正，确定多沙粗沙区界限。
多沙粗沙区区域界定采用二重性原则。输沙模数大于中游平均输沙模数5000 t/（km²·a）的地区为多沙区，粗泥沙模数大于1300 t/（km²·a）的区域为粗沙区。既是多沙区又是粗沙区的区域定义为多沙粗沙区。即多沙粗沙区是多沙区与粗泥沙区的重叠区域。


1.2 ? 粗泥沙集中来源区界定
1.2.1 ? 粗泥沙界限确定
在“黄河中游多沙粗沙区区域界定及产沙输沙规律研究”成果基础上，对1999年黄河下游河道深层钻孔资料进行分层研究和对粗泥沙来源区洪水中各粒径级泥沙含量变化以及各粒径级淤积比进行分析^[6-7]，得到结论：在自然条件下（1960年以前），下游河道主槽淤积物中d≥0.10 mm的泥沙占比接近主槽淤积量50%。从水文站长期同步观测系列数据中分析，特别是在从粗泥沙区来的洪水中，d≥0.10 mm的泥沙淤积量占比较重，较d≥0.05 mm的泥沙淤积比大39个百分点，而d≥0.10 mm的粗泥沙更为容易淤积。自小浪底水库运用以来，经过3次调水调沙，d≥0.10 mm泥沙量仍有明显的占比涨幅。可见d≥0.10 mm的泥沙易淤积难冲刷转移。因此将0.10mm作为粗泥沙界限。

1.2.2 ? 粗泥沙集中来源区范围界定
以粒径0.10mm作为黄河中游粗泥沙集中来源区界定的粗泥沙界限，采用粗泥沙输沙模数指标逐步提高的方法（分别采用350 t/（km²·a）、700 t/（km²·a）、1400 t/（km²·a）、2800 t/（km²·a）和5600 t/（km²·a））进行了粗泥沙集中来源区的搜索^[6]。通过分析d≥0.10mm级泥沙的累积沙量与累积面积关系曲线，明显发现当累积面积达到18800km²后，其输沙模数变率几乎为0，对应区域为d≥0.10 mm、泥沙输沙模数为1400 t/（km²·a），同样的分析可得粒径0.05 mm以上的粗泥沙集中来源区面积为19700km²。
综合分析，d≥0.10 mm的粗泥沙集中来源区较d≥0.05 mm的粗泥沙集中来源区面积小900 km²，但两者产生的d≥0.10 mm的粗泥沙量相近，故选择面积小的粗泥沙集中来源为宜。


1.3 ? 边界矢量化
在以上边界研究成果基础上，以TM遥感影像为底图，对多沙粗沙区及粗泥沙集中来源区进行边界矢量化处理，具体流程如下：
（1）TM影像预处理：对影像进行了必要的合成、色彩正增强、投影转换、拼接、裁剪等处理，得到原始底图。
（2）边界矢量化：在项目研究的边界成果的基础上，基于DEM数据与遥感影像，解译区域边界，将其矢量化。为确保准确度，矢量数据由工作组其他成员核查。
（3）属性录入：在解译矢量数据属性表中手工录入名称、所属区域、面积等基本属性信息。
（4）成果数据质量检查：逐一检查各解译成果图形数据和属性数据，确保各数据项无遗漏和录入正确。


2 ? 数据样本描述
本数据集包括黄河中游多沙粗沙区界和粗泥沙集中来源区界，数据量共0.2MB，数据格式为shp。
黄河中游多沙粗沙区面积为78600km²，涉及五个省（区）（山西、陕西、甘肃、内蒙古和宁夏）、44个县（旗、市）。主要分布在北洛河刘家河以上、泾河的马莲河上游和蒲河。
粗泥沙集中来源区是泥沙粒径≥0.10mm且粗泥沙输沙模数≥1400 t/（km²·a）的区域，以“品”字形分布于黄河中游地区，面积较大一部分涵盖皇甫川至佳芦河区域，第二部分主要包含无定河的芦河、大理河，延河和清涧河上游一带，第三部分位于无定河下游。涉及内蒙古、陕西两省（自治区），共15县（旗、区），见图1所示。




图1 ? 黄河中游多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区区域界限图

3 ? 数据质量控制和评估
边界界定过程中基础资料处理方法严谨，基础数据的改正和插补工作都进行了结果验证，以确保基础资料的完整性和系统性。在研究内容方面通过全面论证确定粗泥沙粒径的界限，科学界定各产沙区域范围。在研究方法上利用历史与现有资料，结合实地勘测、综合分析、制图模拟分析、遥感影像分析等多种方法，进一步确保成果数据的精准性和科学性。后期矢量化工作严格遵守解译流程规定，经过至少两级核查以确保矢量数据的准确性。

4 ? 数据价值
黄河产沙区主要集中在中游黄土高原地区，而泥沙淤积主要发生在下游河道，其中粗泥沙对河道变化具有较大影响作用。因此加强多沙粗沙区，尤其是粗泥沙集中来源区治理具有重大战略意义。本数据集作为黄河中游多沙粗沙区和粗泥沙集中来源区边界数据，对黄河流域水土流失治理和防护具有指导意义，便于针对性地确定治理重点、实施治理方略。不仅可为集中治理、快速治理，实现减少入黄泥沙的战略决策提供科学依据，同时也可指导黄河水资源开发利用，具有重要的实践意义和应用价值。

5 ? 数据使用方法和建议
本数据集为ESRI Shapefile文件格式，支持GIS软件（如ArcGIS）打开、显示、编辑、查看、统计等。数据采用Beijing-1954（Krasovsky_1940）地理坐标系，平面坐标采用Albers等积投影，可直接计算区域面积。随着现阶段天地一体化技术手段的广泛应用，可以提取更精确的区域边界，数据使用者可以结合多方面的数据源，对界限作深度优化后进行数据分析，提取更有价值的数据信息。


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数据引用格式

黄河流域水土保持生态环境监测中心.黄河中游多沙粗沙区基础边界数据集. 国家冰川冻土沙漠科学数据中心(www.ncdc.ac.cn), 2020. doi:10.12072/ncdc.HHSBJC.db0001.2020.

稿件与作者信息

论文引用格式
李素雅, 马红斌, 李红星,等. 黄河中游多沙粗沙区基础边界数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2021, 6(3). (2021-09-29). DOI: 10.11922/ncdc.2020.0024.zh.
李素雅Li Suya

数据整理、元数据编写和论文撰写。
李素雅（1990—），女，陕西省西安市人，硕士研究生，助理工程师，研究方向为网络与信息化、水土保持信息化等。

马红斌Ma Hongbin

元数据审核和数据论文撰写、审核。
马红斌（1979—），男，陕西省渭南市人，大学本科生，高级工程师，研究方向为水土保持监测、网络与信息化、水土保持信息化等。

李红星Hongxing Li

论文撰写。
lihongxing@lzb.ac.cn
李红星（1981—），女，甘肃省庆阳市人，博士，工程师，研究方向为科学数据共享与积雪遥感。

朱姝闻Zhu Shuwen

数据整理和数据图表制作。
朱姝闻（1989—），女，陕西省西安市人，硕士研究生，工程师，研究方向为水土保持监测、水土保持规划等。

王娜Wang Na

元数据审核和数据论文审核。
王娜（1982—），女，陕西省西安市人，大学本科生，高级工程师，研究方向为网络与信息化、水土保持信息化等。

张耀南Zhang Yaonan

数据质量控制理论方法研究。
张耀南（1969—），男，甘肃省天水市秦安县人，博士，研究员，从事地学e-science及数据工程学研究。