Рельеф земной поверхности и его изображение на картах и планах

1.4 РЕЛЬЕФ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ЕГО ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТАХ И ПЛАНАХ Методы изображения рельефа на планах и картах Для изображения рельефа на планах и картах в тех случаях, когда важнее всего точность изображения, применяется метод горизонталей. Горизонталь на местности можно представить как след, образованный пересечением поверхности воды с физической поверхностью Земли на изображаемом участке. Лучшим примером горизонтали на местности служит береговая линия стоячей воды. Представим себе, что какой-нибудь холм весь залит водой и уровень воды имеет отметку 100 м относительно некоторого условного горизонта. Предположим теперь, что уровень воды упал на 5 м и часть холма обнажилась. Отметка нового уровня воды теперь 95 м. След, образованный пересечением этого уровня с поверхностью холма, и представляет 95-ю горизонталь на местности. Очевидно, это замкнутая кривая. Уменьшенное изображение горизонтальной проекции этой кривой представит соответствующую горизонталь на плане. Предположим, что уровень воды еще упал на 5 м, тогда получим представление о следующей, 90-й горизонтали и т. д. В результате будем иметь на плане ряд замкнутых горизонталей (рис. 30), по виду и расположению которых можно судить о виде холма. Разность высот двух последовательных горизонталей называется высотой сечения. В зависимости от масштаба, характера рельефа и назначения плана (карты) высоты сечения принимают равными 1, 2, 5, 10 м и т.д. Рис. 30. Изображение местности горизонталями Чем меньше высота сечения, тем точнее должна быть выполнена работа по съемке рельефа. При детальном изображении слабо выраженного рельефа допускают и дробные интервалы между горизонталями, например, 0,2; 0,25; 0,5 м. Элементы рельефа земной поверхности Рельеф земной поверхности весьма разнообразен. Различают следующие основные формы рельефа: равнину, гору, котловину, хребет, лощину и седловину. Равнина имеет плоскую форму. Если высота равнин над уровнем океана не превышает 200 м, их называют низменностями или низменными. Равнины, лежащие над уровнем океана выше 200 м называются возвышенными или плоскогорьями. Выпуклость земной поверхности, напоминающая купол или конус, называется горой или холмом в зависимости от высоты. Холмом называют возвышенность, 1 приподнимающуюся над окружающей местностью не более чем на 200 м (рис. 31, а). Гора имеет вершину, склоны и подошву. Вершина горы называется плато, если она плоская, и пик или сопка, если она остроконечная. Боковую поверхность горы называют склоном или скатом. Склоны гор бывают пологие, покатые и крутые. Пологими называются скаты, наклоненные к горизонту под углом до 5°; покатыми – от 5 до 20° и крутыми – от 20 до 45°. Очень крутой, стенообразного характера склон называется обрывом или кручей (рис. 31, б). Высокий обрыв называется утесом. Площадка на склоне возвышенности называется уступом или террасой (рис. 31, б). Подножие или подошва горы – это линия перехода ее боковой поверхности в окружающую местность. Горе, как выпуклой форме земной поверхности, соответствует противоположная пониженная форма – котловина, представляющая собой чашеобразное углубление или впадину (рис. 31, в). Рис. 31. Примеры изображения местности в горизонталях Широкая лощина с пологим дном носит название долины. Узкая лощина с крутыми склонами в равнинной местности называется оврагом или балкой (рис. 31, г), а в горной – тесниной или ущельем. Под влиянием весенних вод, ливней, а иногда и подземных ключей или источников овраг растет от устья кверху, врезаясь своей вершиной все дальше в окружающую местность. Дождевая вода, падающая на склоны 2 оврага, размывает их и образует сначала небольшие углубления, потом рытвины и, наконец, овраги; таким образом, у главного оврага появляются боковые овражки. Овраги с обнаженными склонами и дном называются деятельными или растущими. Овраги, у которых склоны и дно покрыты растительностью, называются закрепленными: растительность, закрепляя почву, приостанавливает рост таких оврагов. Противоположная лощине выпуклая форма земной поверхности, постепенно понижающаяся в одном направлении, называется хребтом (рис. 31, е). Обыкновенно две лощины отделяются одна от другой более или менее значительным хребтом. Линия пересечения его склонов называется осью хребта, водоразделом или водораздельной линией. Склоны хребтов имеют волнообразную поверхность, поэтому и водораздельная линия обыкновенно волнообразна. Она проходит по самым высоким точкам хребта. Если склоны пересекаются под острым углом, то вершина хребта называется гребнем. Наиболее низкие места водоразделов называются перевалами. Они обыкновенно служат путями сообщения между противоположными склонами хребта и в горных странах называются горными проходами. На перевалах форма земной поверхности обычно имеет вид седла и по тому называется седловиной (рис. 31, ж). Свойства горизонталей Из понятия о горизонталях вытекают следующие их свойства: 1. Все точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют на местности одинаковую высоту. 2. Все горизонтали, замыкающиеся в пределах плана или карты, обозначают или холм или котловину; они опознаются по бергштрихам или по надписям. 3. Так как всю физическую поверхность Земли можно рассматривать как возвышение над уровнем моря, то все горизонтали должны быть непрерывными как в пределах плана или карты, так и за их пределами. Горизонталь, не замкнувшаяся в пределах плана, обрывается у его рамки. 4. Горизонтали не могут пересекаться на плане. 5. Так как горизонтали находятся по высоте на одинаковом расстоянии одна от другой, то расстояния между ними в плане характеризуют крутизну ската. На склонах, имеющих равномерный скат, промежутки между горизонталями одинаковы. На крутых скатах промежутки между горизонталями меньше, чем на пологих. 6. Самое короткое расстояние между горизонталями – перпендикулярная к ним линия – соответствует направлению наибольшей крутизны. 7. Водораздельные линии и оси лощин пересекаются горизонталями под прямыми углами. 8. Горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных прямых. 3 Задачи, решаемые на планах и картах Определение отметок точек местности по горизонталям а) Точка лежит на горизонтали. В этом случае отметка точки равна отметке горизонтали (см. рис. 32): HА = 75 м; НС = 55 м. б) Точка лежит на скате между горизонталями. Если точка лежит между горизонталями, то через нее проводят кратчайшее заложение, масштабной линейкой измеряют длину отрезков а и b (см. рис. 30, точка В) и подставляют в выражение где h – высота сечения рельефа. Если точка лежит между горизонталью и полугоризонталью, то вместо h в формулу подставляют 0,5h. Рис. 32. Решение задач на карте с горизонталями Определение крутизны ската Крутизна ската по направлению заложения определяется двумя показателями – уклоном и углом наклона по формуле Следовательно, тангенс угла наклона линии к горизонту называется её уклоном. Уклон выражают в тысячных – промиллях (‰) или в процентах (%). Например: i = 0,020 = 20‰ = 2%. Для графического определения углов наклона по заданному значению заложения d, масштабу М и высоте сечения рельефа h строят график заложений (см. рис. 33). 4 Рис. 33. График заложений для углов наклона Вдоль прямой линии основания графика намечают точки, соответствующие значениям углов наклона. От этих точек перпендикулярно к основанию графика откладывают в масштабе карты отрезки, равные соответствующим заложениям, а именно Концы этих отрезков соединяют плавной кривой (см. рис. 33). Заложение линии, угол наклона которой надо определить, снимают с карты при помощи измерителя, а затем, укладывая на графике между основанием и кривой измеренный отрезок, находят соответствующее ему значение угла наклона. Аналогично строят и пользуются графиком заложений для уклонов (рис. 34). Рис. 34. График заложений для уклонов Построение линии с заданным уклоном Задача построения линии с заданным уклоном решается в проектировании трасс железных, автомобильных и других линейных сооружений. Она заключается в том, что из некоторой точки, обозначенной на карте, необходимо провести линию с заданным уклоном i по заданному направлению. Для этого сначала определяют значение заложения d, соответствующее заданным i и h. Его находят по графику заложения уклонов или вычисляют по формуле d = h/i . Далее, установив раствор измерителя равным полученному значению d, ставят одну его ножку в начальную точку K, а другой засекают ближайшую 5 горизонталь и тем намечают точку трассы, из которой в свою очередь засекают следующую горизонталь, и т.д. (см. рис. 35). Рис. 35. Построение линии с заданным уклоном Построение профиля по топографической карте Профилем местности называют уменьшенное изображение вертикального разреза местности по заданному направлению. Пусть требуется построить профиль местности по линии DE, указанной на карте (рис. 36). Для построения профиля на листе бумаги (как правило, используется миллиметровая бумага) проводят горизонтальную прямую и на ней, обычно в масштабе карты (плана), откладывают линию DE и точки её пересечения с горизонталями и полугоризонталями. Далее из этих точек по перпендикулярам откладывают отметки соответствующих горизонталей (на рис. 36 это отметки 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 и 82,5 м). Чтобы отобразить профиль более рельефно, отметки точек обычно откладывают в масштабе в 10 раз крупнее масштаба плана. Соединив прямыми концы перпендикуляров, получают профиль по линии DE. Рис. 36. Построение профиля по топографической карте Определение границ водосборной площади Водосборной площадью или бассейном называется участок земной поверхности, с которой вода по условиям рельефа должна стекать в данный водосток (реку, лощину и т.д.). Оконтуривание водосборной площади 6 производится с учетом рельефа местности по горизонталям карты (плана) (рис. 37). Рис. 37 Водосборная площадь Границами водосборной площади служат линии водоразделов, пересекающие горизонтали под прямым углом. На рисунке линии водоразделов показаны пунктиром. Зная водосборную площадь, среднегодовое количество осадков, условия испарения и впитывания влаги почвой, можно подсчитать мощность водного потока, которая необходима для расчета мостов, площадок дамб и других гидротехнических сооружений. 7