Рельеф местности. Основные формы рельефа.
Рельефом местности называется совокупность неровностей земной поверхности.
Рис. 4.1. Характерные формы рельефа:1 - лощины, 2 - хребет, 3, 7, 12 - вершины, 4 - водораздел, 5, 9 - седловины, 6 - тальвег, 8 - река, 10 - обрыв, 11 – терраса
В зависимости от характера рельефа местность подразделяют на равнинную, всхолмленную и горную. Равнинная местность имеет слабовыраженные формы или почти совсем не имеет неровностей; всхолмленная характеризуется чередованием сравнительно небольших по высоте повышений и понижений; горная представляет собой чередование возвышений более 500 м над уровнем моря, разделенных долинами.
Из всего многообразия форм рельефа местности можно выделить наиболее характерные.
Гора (холм, высота, сопка) - это возвышающаяся над окружающей местностью конусообразная форма рельефа, наивысшая точка которой называется вершиной (3, 7, 12). Вершина в виде площадки называется плато, вершина остроконечной формы - пиком. Боковая поверхность горы состоит из скатов, линия слияния их с окружающей местностью - подошва, или основание горы.
Котловина, или впадина, - углубление в виде чаши. Самая низкая точка котловины - дно. Боковая поверхность ее состоит из скатов, линия слияния их с окружающей местностью называется бровкой.
Хребет 2 - возвышенность, постепенно понижающаяся в одном направлении и имеющая два крутых ската, называемых склонами. Ось хребта между двумя склонами называется водораздельной линией, или водоразделом 4.
Лощина 1 - вытянутое углубление местности, постепенно понижающееся в одном направлении. Ось лощины между двумя скатами называется водосливной линией, или тальвегом 6. Разновидностями лощины являются долина - широкая лощина с пологими склонами и овраг - узкая лощина с почти отвесными склонами. Начальной стадией оврага является промоина. Овраг, заросший травой и кустарником, называется балкой. Расположенные иногда по склонам лощин площадки, имеющие вид уступа или ступени с почти горизонтальной поверхностью, называются террасами.
Седловина 5, 9 - пониженная часть местности между двумя вершинами 3, 7. Через седловины в горах часто проходят дороги; в этом случае седловина называется перевалом.
13. Способы изображения рельефа местности на картах и планах.
Способ изображения рельефа на картах и планах должен давать возможность судить о направлении и крутизне скатов, а также определять отметки точек местности. Вместе с тем он должен быть наглядным. Известны различные способы изображения рельефа:
1. Перспективный способ.
На старых картах рельеф изображался схематическим перспективным рисунком в виде отдельных возвышенностей, хребтов, горок. Для большей выразительности горки покрывались тенями — этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знания абсолютных или относительных высот, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать общее расположение водоразделов, направление основных гряд и хребтов. Такое изображение достаточно наглядно, но, конечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи.
Однако через два с лишним века картинный рисунок получил новое рождение. На современных картах стали использовать перспективные способы изображения рельефа, разрабатывать особые картинные знаки, но уже на геометрически точной основе. Новый способ получил название физиографического, он направлен на выявление физиономических черт рельефа, его морфологии. Физиографические карты широко применяют для показа рельефа дна океанов, поверхности далеких планет, их используют в туристских буклетах и некоторых популярных изданиях. Такие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним измерений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или красочные художественные панорамы.
2. Способ отмывки. Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше отметки, тем гуще цвет. Глубины моря показывают голубым или зеленым цветом: чем больше глубина, тем гуще цвет.
3. Способ штриховки. Чем склон круче, тем штрихи гуще. Так родился штриховой способ, хорошо передающий пластику рельефа. Но способ этот очень трудоемкий, да и штрихи затрудняли чтение других элементов местности. Наконец, карта в штрихах не передавала данных о высоте, не позволяла строить профили, необходимые для инженерных расчетов.
4. Способ отметок. При этом способе на карте подписывают отметки отдельных точек местности.
5. Способ горизонталей. Там, где горизонтали сближаются, склон круче, где расходятся — положе. В основе передачи представления о распределении высот, или гипсометрии местности, лежит способ изображения рельефа горизонталями, т. е. с помощью линий, все точки которых на местности лежат на одинаковой высоте.
14.Сущность изображения рельефа местности горизонталями. Свойства горизонталей.
Мысленно рассечем участок местности горизонтальной плоскостью на высоте H. Линия пересечения этой плоскости с поверхностью Земли называется горизонталью. Горизонталь на местности – это замкнутая кривая линия, все точки которой имеют одинаковые отметки. Уменьшенное изображение на карте горизонтальной проекции горизонтали местности также называют горизонталью.
Для того, чтобы изобразить горизонталями рельеф участка местности, нужно рассечь его не одной, а несколькими горизонтальными плоскостями, расположенными на одинаковом расстоянии по высоте одна от другой. Это расстояние называется высотой сечения рельефа и обозначается буквой h. На местности горизонтали не пересекаются, так как они лежат в разных параллельных плоскостях; на карте они тоже как правило не пересекаются.
Все основные формы рельефа имеют свой рисунок горизонталей; при этом и гора и котловина изображаются системами замкнутых горизонталей (рис.5.7). Чтобы различить эти формы рельефа, а также для некоторых других целей на карте принято показывать направление скатов вниз; для этого применяются бергштрихи – короткие штрихи, перпендикулярные горизонталям и направленные по скату вниз.
Основные горизонтали имеют отметки, кратные высоте сечения рельефа h, начиная от нуля счета высот. Для выражения характерных особенностей рельефа рекомендуется проводить полугоризонтали и четвертьгоризонтали; они проводятся штриховыми линиями через половину и четверть сечения рельефа на отдельных участках карты (где расстояние между основными горизонталями слишком большое).
Каждая пятая основная горизонталь при h = 1, 2, 5, 10 м и каждая четвертая при h = 0.5 и 2.5 м утолщаются. Отметки некоторых горизонталей на карте подписывают, ориентируя основания цифр вниз по склону.
Крутизна и направление скатов. На рис.5.6 видно, что расстояние a между горизонталями на горизонтальной проекции участка зависит от крутизны ската. При одинаковой высоте сечения рельефа расстояние между горизонталями тем меньше, чем круче скат. Крутизна ската характеризуется углом наклона ν:
tg(ν) = h/a. (5.4)
Тангенс угла наклона называется уклоном и обозначается буквой i; уклон обычно выражают в процентах или промилле (промилле – это тысячная часть целого).
Рассечем скат горы горизонтальными плоскостями при высоте сечения h (рис.5.8); на участке BC скат имеет угол наклона ν 1, на участке CD – угол наклона ν2. Расстояние a1 – это горизонтальное проложение линии ската BC; оно называется заложением.
Заложение, перпендикулярное к горизонталям, называется заложением ската, то-есть, заложение ската – это горизонтальная проекция линии наибольшей крутизны ската в данной точке; оно принимается за направление ската. Измерив на карте отрезок a и зная высоту сечения рельефа h, по формуле (5.4) можно вычислить тангенс угла наклона, а затем и сам угол наклона ν.
График заложений. Для быстрого определения угла наклона по карте пользуются специальным графиком, который называется графиком заложений. Он строится следующим образом (рис.5.9):
вычисляют заложение ската по заданной высоте сечения рельефа для разных углов наклона 0.5o, 1o, 2o и т.д., проводят прямую линию и откладывают на ней равные отрезки длины, которые подписывают в градусах угла наклона,перпендикулярно этой линии откладывают в масштабе карты заложения ската, вычисленные для каждого значения угла наклона, соединяют полученные точки плавной кривой.Если теперь требуется определить угол наклона для конкретного заложения ската a, раствором циркуля, равным a, находят соответствующее место на графике и считывают угол наклона (на рис.4.9 ν = 4o 30′).
При решении ряда инженерных задач необходимо знать свойства горизонталей:
1. Все точки местности, лежащие на горизонтали, имеют равные отметки.
2. Горизонтали не могут пересекаться на плане, поскольку они лежат на разных высотах. Исключения возможны в горных районах, когда горизонталями изображают нависший утес.
3. Горизонтали являются непрерывными линиями. Горизонтали, прерванные у рамки плана, замыкаются за пределами плана.
4. Разность высот смежных горизонталей называется высотой сечения рельефа и обозначается буквой h.
Определение крутизны ската по карте. Масштабы заложений.
Шкалой заложений называется график, который печатается на всех листах топографических карт масштаба 1: 100000 и крупнее - рядом с линейным масштабом. Вдоль основания графика подписана крутизна скатов в градусах. На перпендикулярах к основанию отложены в масштабе карты соответствующие им заложения: в левой части шкалы — заложения при основной высоте сечения, а в правой — при пятикратной, т. е. заложения между двумя смежными утолщенными горизонталями.
Для определения крутизны ската надо взять циркулем или с помощью полоски бумаги расстояние между двумя смежными горизонталями на интересующем нас скате и затем, приложив этот отрезок к шкале, как показано на рис. 41, прочитать внизу число градусов крутизны. В нашем примере крутизна ската вдоль отрезка аb равна 3°,5.
Если горизонтали на скате расположены очень близко одна к другой и взять циркулем расстояние между ними затруднительно, тогда удобнее пользоваться правой частью шкалы, беря при этом по карте заложения между соседними утолщенными горизонталями. В нашем примере крутизна ската по отрезку тп равна 10°.
Точность определения крутизны скатов по шкале заложений равна примерно 0,3.—0,4 цены деления этой шкалы в том ее интервале, в котором определяется крутизна данного ската.