1985–2018 年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域降水观测数据集

徐峰，敏玉芳，刘晓，王昕，康建芳，王晨，张耀南

1.黄河水利委员会天水水土保持科学试验站，甘肃天水 741000

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

罗玉沟流域位于甘肃省天水市北郊，地理坐标介于东经105°30′–105°45′，北纬34°34′–34°40′，平均海拔为1492.1 m，是渭河一级支流耤河左岸的一条支沟。流域呈狭长形，沟系分布为羽状，总面积72.79 km2，主沟全长21.81 km，平均宽度3.37 km，全流域有大小支沟138 条，沟壑密度2.34 km/km2，水土流失面积47.87km2，占流域总面积的66%。流域内有坡耕地1955.89 hm2，占总面积的26.87%，其中15–25°的坡地585.98 hm2，占29.96%；大于25°的坡地214.95hm2，占10.99%。流域内年平均降水量531.1mm，降水在季节上分布不均，主要集中在汛期7–9 月，约占年降水量的78%，且多以大雨、暴雨出现。沟道径流以地表径流为主，多为季节性洪沟,旱季无径流，雨季经常暴发山洪。多年平均径流模数30 700m3/(km2a)，多年平均侵蚀模数7500 t/km2[1-2]，是典型的黄土丘陵沟壑区小流域，于1983 年被黄河水利委员会列为试点小流域，被甘肃省列为重点综合治理小流域。为了研究黄土丘陵沟壑第三副区水土流失规律以及各种水土保持工程的蓄水作用，黄河水利委员会天水水土保持科学试验站于1985 年在罗玉沟流域按照“前后对比”和“大流域套小流域”的布设原则在流域内布设雨量站12 个，沟口布设径流泥沙观测站1 个（图1）。常年进行降雨、径流、泥沙观测和下垫面变化情况的调查，同时还在流域内布设有沟道重力侵蚀观测点。

图1 黄土丘陵沟壑区第三副区的罗玉沟小流域雨量点布设图

本数据集为罗玉沟流域1985–2018 年降水观测数据集，数据质量良好，观测时序长，将为小流域水土保持工程设计、水土保持区划以及城市防洪防汛、农业生产提供有力的参考依据，特别是对推动黄土高原丘陵沟壑区的水土保持科学研究发挥作用。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据采集

罗玉沟流域降水于1985 年7 月开始观测，流域内设雨量站12 个（如表 1 所示），雨量站密度约平均每3 平方公里一个，设计符合《水土保持试验规范》[3]要求。数据采集仪器包括普通雨量器和自记雨量计，开展平行观测。数据后期整编以自记雨量计为主，当自记仪器出现故障时由普通雨量器观测资料替代。普通雨量器采用口径20 cm 的SM1 型雨量器，筒口距地面高度1–2 m；自记雨量计包括两种型号，一是DSJ2 型虹吸式雨量计，二是SL1 型遥测雨量计。普通雨量器全年观测，自计雨量计汛期观测。

表1 罗玉沟流域雨量站基本情况一览表

1.2 数据处理

按照《降水量观测规范》（SL21-90）[4]和黄河水利委员会编制的《水土保持径流泥沙测验及资料整编须知》（黄河水利委员会水土保持处，1988 年）的要求和处理方法对降水量观测数据进行处理。

1.2.1 观测时段及时段的划分

降水量观测一律以8 时为日分界，即本日8 时至次日8 时，所观测的降水量为本日降水量。

观测时段1–4 月和11–12 月均采用两段制，即每日8 时20 时定时观测两次，5 月至10 月汛期采用4 段制，即：每日14 时20 时，2 时，8 时定时观测4 次。

1.2.2 降水量观测的种类，符号及精度

降水量观测包括测记降雨，降雪，降雹的水量。

降水物符号：*——雪；•*——有雨，也有雪；A*——有雹，也有雪；A——雹或雨夹雪。

降水物的符号记于降水量数值的右侧。降水量单位以mm 表示，精度记至0.1 毫米，不足0.05毫米的降水不作记载，历时记至分钟。

1.2.3 观测成果表

（1）逐日降水量表

所有雨量站均编制此表，主要包括日降水量、月降水量、月降水日数、年降水量、年降水日数、时段最大降水量等内容，处理方法如下：

日降水量：降水之日，填记一日内各时段降水量的总和，有降雪或降雹时，在降水量的右侧加注降水物符号。整编符号与降水物符号并用时，整编符号记在降水物符号之右。

月降水量：本月各日降水量之总和，全月未降水记为0。

月降水日数：本月有降水日数的总和，全月无降水时记为0。

年降水量：全年逐日降水量的总和。

年降水日数：全年有降水日的总日数。

时段最大降水量：时段分为1 日、3 日、7 日、15 日和30 日，在逐日表内滑动统计不同时段最大值填记。

最大时段降水量开始月日：只填记不同时段最大降水开始的时间。

（2）降水量摘录表

本表摘录汛期（5–10 月）的降水量，对使用普通雨量器观测降水量的雨量站，采用4 段制摘录；对使用自记雨量计观测降水量的雨量站，采用24 段制摘录（同时有普通雨量器和自记雨量计两种仪器观测的雨量站，只摘录自记雨量计观测的降水量）。对汛前发生的暴雨也进行摘录。

自记雨量站按24 段制进行摘录。虹吸式自记雨量计和遥测自记雨量计观测的总量用普通雨量器观测资料进行校正，即进行总量的订正后将误差分配给每次虹吸处。无订正值时，按普通雨量器观测量进行订正，订正量大于5 mm 的根据观测情况进行了处理。无自记雨量计的观测站，按实测资料4 段制摘录。

降水期间有大于15 分钟的间歇时，按两次降水摘录，每小时大于2.5 mm 即摘时段前后正点时分。相邻各时段的降水强度等于或小于2.5 mm/h 者，均予以合并，但不得跨过8 时、14 时、20 时、2 时。

对于产流暴雨按24 段制等时段摘录为主，同时摘录降雨强度明显变化的转折点。对雨强在10 min 大于2.0 mm 及其以上暴雨转折点进行摘录。

（3）各时段最大降水量表

自记雨量站均编制此表。包括10 min、20 min、30 min、45 min、1×60 min、1.5×60 min、2×60 min、3×60 min、4×60 min、6×60 min、9×60 min、12×60 min、24×60 min13 个时段。表中各时段最大降水量一律按照1min 间隔分别在全年自记雨量记录中连续滑动挑选。对自记雨量计短时间发生故障的，即与普通雨量器观测资料或邻站对照分析插补修正，其插补修正后的资料也参加统计。

（4）逐次洪水降水量观测成果表

本表统计各流域径流站观测的逐次较大洪水所对应的降水量，即为流域平均降水量。场次数根据洪水情况而定，与洪水水文要素摘录表对应。流域所有雨量站均参加编制此表。

表中降水起讫时间和降水净历时。摘录次洪水所对应的产流降水的开始时间和结束时间，洪水落点以前的降水历时全部统计计入，扣除未降水历时，即为降水净历时。

流域平均降水量和降水净历时采用算术平均法计算。

2 数据样本描述

1985–2018 年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域降水观测数据集主要包括：逐日降水量表、降水量摘录表、各时段最大降水量表、逐次洪水降水量观测成果表4 个数据成果表。数据格式为xlsx，样本展示如表2–5 所示。

表2 罗玉沟流域逐日降水量表样例 降水量单位：mm

表3 罗玉沟流域降水量摘录表样例

表4 罗玉沟流域各时段最大降水量表样例

表5 罗玉沟流域逐次洪水降水量观测成果表样例

3 数据质量控制和评估

降水量观测过程严格按照《降水量观测规范》（SL21-90）[4]的规定执行，观测数据按照《水土保持径流泥沙测验及资料整编须知》（黄河水利委员会水土保持处，1988 年）的要求，同时参考《水文资料整编规范》（SL247-2012）[5]的规定，经过在站整编、整编、审查、复审的流程，达到了观测数据集中“一般错误的错误率不超过1/2000，终校所发现错误的错误率应小于1/10000”的要求，确保了资料的准确可靠。观测成果数据质量控制具体流程如下：（1）在站整编阶段：对原始数据收集整理，并进行两次校对。（2）整编阶段：开展原始数据合理性检查，对异常值进行修订；之后开展数据录入及图表编制，在此基础上进行第二次合理性检查，发现问题及时校对，随后完成单站资料质量评定。（3）审查阶段：对数据进行成果合理性抽查，抽样比例不小于30%，同时对数据表、文件及整编成果全面检查。（4）复审阶段：由上级主管部门进行综合合理性复查，抽样比例不小于10%，通过后提交数据库并刊印。

4 数据使用方法和建议

本数据集提供了1985–2018 年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域降水观测数据，可作为探索黄土丘陵沟壑区第三副区水土流失规律的基础数据。本数据集通过国家冰川冻土沙漠科学数据中心和国家特殊环境、特殊功能观测研究台站共享平台提供全部数据下载服务。数据格式为xlsx，可使用EXCEL 或者WPS 打开使用。