摘要&关键词
摘要:为进一步量化淤地坝拦沙减蚀作用,掌握小流域水土流失情况。2017年,绥德水土保持科学试验站(以下简称“绥德站”)选定辛店沟青阳峁、小石沟6#和白草洼3座淤地坝,开展汛期洪水过程淤积观测。本数据集为2017–2018年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域青阳峁、小石沟6#和白草洼3座淤地坝的淤积观测数据集。主要观测要素包括淤积厚度和面积,其中淤积厚度通过记录观测桩高差变化测定,淤积面积通过人工布置观测桩、打断面测定。本数据集可用于黄土高原典型治理小流域水土流失过程、水沙规律和水保效益研究,推进黄河水沙关系定量研究,为区域高质量发展提供基础性数据支撑。
关键词:辛店沟流域;淤积;淤地坝;数据集
Abstract & Keywords
Abstract:?In order to further quantify the sediment retention and erosion reduction effect of check dams and get a picture of soil and water loss in small watersheds. In 2017, Suide station selected three check dams (Xindiangou Qingyangmao, Xiaoshigou 6# and Baicaowa) to carry out siltation observations during flood season. This dataset is a collection of sediment observations from the three dams in the first sub-region of the Loess Hilly-Gully Region during 2017–2018. The thickness of siltation was determined by observing and recording the change in the pile height difference, and the siltation area was determined by the measurement method. This dataset can provide basic data support for the study of soil and water loss process, water and sediment law and soil and water conservation benefits in typical small watersheds of Loess Plateau. It also can provide basic technical support for the study of water-sediment relationship of the Yellow River and high-quality regional development.
Keywords:?Xindiangou Watershed;?Siltation;?Check Dam;?Dataset
数据库(集)基本信息简介
数据库(集)名称 | 2017–2018年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域坝库淤积观测数据集 |
数据作者 | 黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站 |
数据通信作者 | 马朵(klzzj520@126.com) |
数据时间范围 | 2017–2018年 |
地理区域 | 陕西省榆林市绥德县辛店沟流域地理范围:东经110°17'48.37"–110°16'39.46",北纬37°28'41.41"–37°31'08.97";海拔:840–1040 m。 |
数据量 | 3.1 MB |
数据格式 | *.xlsx,*.pdf |
数据服务系统网址 | http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWSDZhan.db0036.2020 |
基金项目 | 水利部事业经常性项目(126201340005150007) |
数据库(集)组成 | 数据集主要为青阳峁、小石沟6#、白草洼3座淤地坝2017年和2018年淤积观测数据,具体包括每座坝的观测桩布设图(监测点图)、淤积高程和淤积观测数据计算成果表。 |
Dataset Profile
Title | A dataset of reservoir sediment observations from Xindiangou watershed, the first sub-region of Loess Hilly-Gully Region during 2017–2018 |
Data corresponding author | MA Duo (klzzj520@126.com) |
Data author | Suide Experimental Station on Soil and Water Conservation, Yellow River Conservancy Commission of the Ministry of Water Resources |
Time range | 2017–2018 |
Geographical scope | Geographical scope: east longitude 110°17'48.37"~110°16'39.46", north latitude 37°28'41.41"~37°31'08.97"; elevation information: 840.0 – 104 0.0; Xindian, Yude County, Yulin City, Shaanxi Province Ditch basin. |
Data volume | 3.1 MB |
Data format | *.xlsx, *.pdf |
Data service system | <http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWSDZhan.db0036.2020> |
Source of funding | Regular Project initiated by Ministry of Water Resources (126201340005150007) |
Dataset composition | This dataset is a data collection of reservoir sediment observations in the Xindiangou watershed in the first sub-region of Loess Hilly-Gully Region during 2017–2018. It contains the sediment data collected from three check dams: Qingyangmao, Xiaoshigou 6# and Baicaowa. This dataset includes the layout of observation piles, sediment elevation and calculation results of sediment observation data of each dam. |
引 言
淤地坝在防洪、拦泥、增产、蓄水方面具有良好的应用效果,是黄河中游多沙粗沙区减少入黄泥沙的主要措施。淤地坝作为重要的水土保持措施,在控制流域侵蚀产沙、减少泥沙输移方面作用显著[1],对减少入黄泥沙发挥了重大的作用[2]。研究表明,淤地坝的拦沙减蚀作用远大于坡面治理措施的作用,甚至是后者的数倍乃至10倍以上[3-6]。开展淤地坝淤积观测,主要目的是掌握淤地坝对流域水沙的拦截、调节和蓄存机理,反映流域水沙输移过程,揭示以流域为单元的淤地坝拦沙减蚀作用和产流产沙规律,为黄河水沙变化关系研究提供基础性数据支撑。
2017年,绥德站选定黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域辛店沟青阳峁、小石沟6#和白草洼3座淤地坝,开展汛期洪水过程淤积观测。本数据集为2017–2018年前述3座淤地坝的汛期洪水过程淤积观测数据,主要内容包含淤积深度、淤积面积和淤积量等。本数据集可用于黄土高原典型治理小流域水土流失过程、水沙规律和水保效益研究,也可为黄河水沙关系定量研究、区域高质量发展提供基础性数据支撑。
1 ? 数据采集和处理方法
小流域淤地坝拦沙淤积观测主要是为了探明不同水土流失治理措施及程度下淤地坝拦沙淤积的特征差异。观测时间为每年6月初至9月底(汛期)。发生暴雨后,进行加测。观测地点为辛店沟流域青阳峁、小石沟6#、白草洼3座淤地坝。坝体内布置观测桩,形成断面,根据观测的淤积厚度、断面宽度、断面与断面间的垂直距离,计算淤积面积。
1.1 ? 数据采集
根据洪水泥沙在淤地坝内的淤积规律(坝前淤积较坝尾淤积薄,坝前蓄水较坝尾蓄水深),从坝前到淤积末端,以控制淤积体平面变化为原则,按相邻间距小于淤积总长度1/6~1/10布设n个断面,测量断面间的距离Li ,测量断面宽度Di ,在每一断面布设m个测点(能控制淤积断面起伏),并在各高程观测站点布设测桩,测量各观测站点的高程和测点间的水平距离。汛前将测桩布设在观测站点上,记录下各个观测站点的原始高程数据。
次暴雨和汛期后,对选定的观测淤地坝进行实地观测,利用各观测站点观测桩上的水尺读数或泥沙淤积实时观测高程,读取次暴雨后观测淤地坝的各个观测站点上的淤积高程Zj 。
1.2 ? 数据采集方法
淤积厚度采用平均淤积高程法,计算出所观测淤地坝的总库容。淤积面积、各断面的平均高程和淤积面的平均高程,计算方法如下:
\({S}_{淤积}=\sum _{i=1}^{n}\left({L}_{i}*{D}_{i}\right)\) i=(1,2,3…,n) (1)
\({Z}_{i}=\frac{1}{2}{B}_{i}\sum \left({Z}_{j}+{Z}_{j+1}\right){\Delta B}_{j}\) i=(1,2,3…n) , j=(1,2,3…,n) (2)
\(Z=\frac{1}{2}L\left({Z}_{j}+{Z}_{j+1}\right){\Delta L}_{i}\) i=(1,2,3…,n) (3)
式中:S淤积 是n个淤积面积的和;Li 是第i个断面到第i+1个断面间距离,单位为m;Di 是第i个断面宽度,单位为m;Z为坝区淤积面的平均高程,单位为m;Zi 为第i断面的平均淤积高程,单位为m;Zj 为第i断面第j测点的水面高程,单位为m;△Li 为相邻断面的间距,单位为m;L=Σ△Li 为坝前到淤积末端的长度,单位为m;△Bj 为同断面相邻测点间的水平距离,Bi=Σ△Bj 为第i断面淤积面的宽度,单位为m。
然后,根据汛前观测的淤地面积(S淤积 )乘以汛后坝区淤积面的平均高程坝(Z汛后 )减去坝区淤积面的平均高程(Z),计算出淤地坝的泥沙淤积量W淤积 。
\({W}_{淤积}={S}_{淤积}*\left({Z}_{汛后}-Z\right)\) (4)
根据上述计算方法,得出2017–2018年度青阳峁坝、小石沟6#坝和白草洼坝的淤积量。
2 ? 数据样本描述
本数据集包含五个文件,分布为青阳峁淤地坝监测点图,小石沟6#淤地坝监测点图,白草洼淤地坝监测点图,淤地坝淤积观测数据计算成果(2017年),淤地坝淤积观测数据计算成果(2018年)。其中监测点图存储形式为PDF,计算成果数据格式为Excel。样本展示如图1、表1、表2。
图1 ? 白草洼淤地坝监测点图
表1 ? 淤积深度观测样表 单位:cm
桩号 | 青阳峁坝 | 小石沟6#坝 | 白草洼坝 |
年 | 年 | 年 | |
1 | 52.0 | 2.0 | 1.0 |
…… | …… | …… | …… |
平均 | 10.30 | 0.60 | 0.22 |
表2 ? 淤积观测成果样表
坝名 | 坝高(m) | 控制面积(m2) | 淤积面积(hm2) | 淤积量(m3) | 备注 |
青阳峁坝 | 24.5 | 0.37 | 0.64 | 37.69 | |
小石沟6#坝 | …… | …… | …… | …… | |
白草洼坝 | …… | …… | …… | …… |
3 ? 数据质量控制和评估
为了确保数据的准确性,在布设观测桩时,充分考虑观测桩在坝体内的连续性和完备性,分别在坝前、坝中、坝尾合适的位置布置观测桩。在测量数据时使用RTK高精度定位观测设备,对原有的三维控制坐标点进行校核的基础上,对项目确定的观测坝进行工程特性、淤地面积和淤积量等高精度动态观测。数据录入过程经过人工校核,分别采用制表、初校、复校、审核4个步骤,以确保数据质量。
4 ? 数据价值
本数据集可用于淤地坝泥沙淤积分析,追踪并反演坝地泥沙沉积过程和流域土壤侵蚀特性演化过程,揭示建坝后坝地泥沙沉积方式及淤地坝减蚀机理,为推进入黄泥沙定量化研究提供基础性数据支持。
5 ? 数据使用方法和建议
本数据集提供了2017–2018年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域坝库淤积观测数据,存储格式为Excel格式和PDF格式,常用的办公软件均可以对本数据进行读取、查看、编写、统计、计算等操作。
为保障数据作者权益,请数据使用者在使用数据所产生的研究成果中(包括公开发表的论文、论著、数据产品和未公开发表的研究报告、数据产品等成果),对数据进行规范引用。
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数据引用格式
黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站.2017–2018年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域坝库淤积观测数据集. 国家冰川冻土沙漠科学数据中心(www.ncdc.ac.cn), 2018. DOI: 10.12072/ncdc.HWSDZhan.db0036.2020. |
稿件与作者信息
论文引用格式
马朵, 王喆, 韩立钦, 等. 2017–2018年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域坝库淤积观测数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2021, 6(3). (2021-09-30). DOI: 10.11922/ncdc.2021.0003.zh.
马朵Ma Duo
数据整理,数据论文撰写。
klzzj520@126.com
马朵(1988—),女,陕西省榆林市绥德县人,硕士,工程师,研究方向为水土保持。
王喆Wang Zhe
数据整理,数据质量控制。
王喆(1989—),女,陕西省榆林市绥德县人,学士,经济师,研究方向为水土保持。
韩立钦Han Liqin
数据论文撰写。
hanliqin@lzb.ac.cn
韩立钦(1983—),男,河南省濮阳市范县人,博士,副教授,研究方向为寒旱区遥感。
李昱霏Li Yufei
数据资料收集整理
李昱霏(1993—),女,甘肃省庆阳市人,双学士学位,工程师,研究方向为水土保持。
尤雪静You Xuejing
数据资料收集整理。
尤雪静(1994—),女,陕西省榆林市人,本科,助理工程师,研究方向为水土保持。
张耀南Zhang Yaonan
数据及论文修改审核。
张耀南(1966—),男,甘肃省天水市人,博士,博士生导师、研究员,研究方向为地学大数据。
水利部事业经常性项目(126201340005150007)
Regular Project initiated by Ministry of Water Resources (126201340005150007)