2017–2018 年黄土丘陵沟壑区第一副区辛店沟流域重力侵蚀观测数据集

高健健，艾琦森，韩立钦，高璐媛，杨磊，马胜平，张耀南

1.黄河水土保持绥德治理监督局（绥德水土保持科学试验站），陕西榆林 719000

2.中国科学院西北生态环境资源研究院，兰州 730000

3.国家冰川冻土沙漠科学数据中心，兰州 730000

引 言

重力侵蚀是指岩体或土体在重力作用下失去平衡而发生位移的过程[1]。辛店沟流域重力侵蚀类型主要有滑塌、崩塌、泻溜等。滑塌则是下滑土体发生了破碎甚至翻转的现象，崩塌是土体在重力作用下向下倾倒的现象。泻溜是坡面表层土体在风化作用下破碎后滑落或滚落的现象，是坡面土体风化剥蚀的过程[2]。坡度陡峭的黄土坡面上重力侵蚀往往非常活跃，直接或间接地向沟道中输送了大量的泥沙，增加了沟道的产沙量。

本数据集是绥德站2017–2018 年连续两年利用测针法和兜土法观测辛店沟流域野外重力侵蚀观测点获得的数据，是研究黄土丘陵沟壑区第一副区的重力侵蚀规律和不同侵蚀类型影响因素的重要数据，为黄土高原地区防灾减灾和水保措施的合理规划提供重要的科学依据。

1 数据采集和处理方法

1.1 研究区概况

辛店沟流域（110°16′45″–110°20′00″E、37°29′00″–37°31′00″N）位于榆林市绥德县城区1.5 km处，呈西北–东南流向，流域总面积约1.44 km2。研究区内海拔840–1040 m，以梁峁坡地貌为主，沟壑密度7.26 km/km2，表层土壤类型以黄绵土为主，约占65%以上，属于典型黄土丘陵沟壑区第（一）副区。气候为大陆性温带半干旱季风气候，年平均气温9.7℃，年平均降雨量475.1 mm，70%以上集中于6–9 月，且多以暴雨形式出现，增加了发生重力侵蚀的可能性。

1.2 数据采集

1.2.1 测针法

（1）观测点布设

根据辛店沟流域整体地形地貌、土壤侵蚀特点，针对重力侵蚀发生的影响因素（自然和人为），通过实地考察调研，2017 年选取在辛店沟流域的梁峁坡、沟谷坡、沟谷底、道路和梯田埂中，设置12 个重力侵蚀观测点（每种类型设置两个平行观测样点），共布设测针367 根，每个观测点采用测针法观测，测针左右间距为2 m、上下间距1 m，埋深0.5 m（图1）。每年观测两次，暴雨后加测，观测点位布设见表1。

图1 测针布设

表1 观测点布设表

（2）测量

测针法主要观测坡度、坡向、垂直位移、重力侵蚀类型、侵蚀面积5 项指标。各项指标数据采集方法如下：

坡度：测量时，将罗盘直面靠在斜坡上，然后旋转刻度盘，直到水平气泡调到水平位置，这时刻度盘上的刻度值就是该斜坡的坡度。每年汛期前后各测一次，暴雨后加测。

坡向：测量时，将罗盘北端指向倾斜方向，罗盘南端紧靠着坡面并转动罗盘，使底盘水准器水泡居中，读指北针所指刻度即为坡向。每年汛期前后各测一次，暴雨后加测。

垂直位移：测针的垂直位移指的是垂直于坡面方向测针的出露距离（注：正值为出露，负值为掩埋）。用钢尺测量并拍照记录（图2），每年汛期前后各测一次，暴雨后加测。

图2 测量过程

侵蚀面积：利用钢尺分别测量侵蚀的长和宽，计算得侵蚀面积=长×宽。每年汛期前后各测一次，暴雨后加测（泻溜因其随机性和微小性，只测量并记录其侵蚀的垂直位移即泻溜深度）。

2017 和2018 年均对辛店沟流域发生的重力侵蚀进行了定点观测，填写并记录野外观测调查表格，并对每个点位拍摄照片。通过传统的观测手段，掌握侵蚀相关信息，力求客观真实的反应小流域尺度重力侵蚀状况。

1.2.2 兜土法

（1）观测点布设

根据土壤侵蚀类型和地形地貌特点，结合专家意见及建议在辛店沟小流域共选取 4 处观测点布设塑料观测布，分别为小石沟5#坝、小石沟6#坝道路旁、小石沟6#坝中和走路渠3#坝（图3）。

图3 典型观测点

（2）测量

辛店沟小流域重力侵蚀定点观测—兜土法主要观土壤含水量、重力侵蚀量2 项指标。各项指标数据采集方法如下：

土壤含水量：利用铝盒在观测点位随机取有代表性的土样（0–20 cm）30–80 g 左右，迅速装入铝盒重（注意铝盒不可倒置，以免样品洒落），带回室内在天平上称重并烘干（图4），每个样品至少重复测3 次，最后分别计算原状土和塌方土的含水量。每年汛期前后各测一次，暴雨后加测。

图4 采样并称重

重力侵蚀量：对塑料观测布内土体进行清扫并统一收集至纸箱内，利用电子秤称重。每年汛期前后各测一次，暴雨后加测。

1.3 数据处理

（1）体积计算，计算公式如下：

式中：V——体积（m3）；a——长（m）；b——宽（m）；c——深（m）；h同c；S——面积（m2）。

（2）土壤含水量以土壤中所含水分重量占烘干土重的百分数表示，计算公式如下：

式中：a——铝盒重（g）；b——铝盒加湿土重（g）；c——铝盒加烘干土重（g）。

2 数据样本描述

本数据集包含两部分：重力侵蚀定点观测记录表、土壤水分记录表，文件格式分别为pdf 和word文档。样本展示如表2–3 所示。

表2 定点观测记录表

表3 土壤含水量记录表

3 数据质量控制和评估

重力侵蚀定点观测是一项长期开展野外观测的研究，2017–2018 年采用测针法和兜土法对辛店沟流域发生的重力侵蚀进行了人工观测，对重力侵蚀发生的各项指标采用统一的观测设备、规范化的观测项目和观测方法，保证数据的可靠性和一致性。

数据观测过程涉及观测点位选取、布设、采样、现场测量、记录、拍照、室内分析以及数据录入过程，严格控制。定期对观测点位测针进行检查，防止观测点遭到人为破坏。对野外观测人员进行外业观测培训，明确观测过程及主要步骤，以确保观测数据质量。

4 数据使用方法和建议

本数据集可以作为探索黄土丘陵沟壑区第一副区重力侵蚀规律的基础数据。通过国家冰川冻土沙漠科学数据中心提供共享服务，为保障数据生产单位权益，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。

致 谢

本数据集的获取得到黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站观测人员的大力支持和帮助，在此表示感谢。