Изучение форм и элементов рельефа в агроландшафтах и их встречаемость. Классификация склонов, их характеристика и пригодность для земледелия

Рельеф является ведущим перераспределителем энергии в агрогеосистемах. Характер наклона земной поверхности (крутизна, экспозиция, длина склона и другие показатели) определяет как особенности поступления солнечной энергии, так и миграции. Учет показателей рельефа при размещении культур позволяет адаптировать земледельческое производство к особенностям агроландшафтов. Формы рельефа представлены элементами рельефа, отличающихся целостностью строения. Формы рельефа определяются поверхностями и линиями, ограничивающими поверхности рельефа. Границы их совпадают с выпуклыми и вогнутыми перегибами земной поверхности. Поверхности могут быть наклонными (склоны) и горизонтальными.

1.На фрагменте топографического плана территории земельного участка выделить:

- комплекс форм линейного расчленения (долинно-балочную сеть);

- комплекс форм водораздельной части;

- горизонтальные вершины холмов;

- склоны различной экспозиции;

- составить условные обозначения.

Сущность изображения рельефа местности горизонталями заключается в следующем. Поверхность участка Земли рассекается горизонтальными плоскостями через определенные равные промежутки. Пересечение секущих плоскостей с поверхностью Земли образует замкнутые линии, которые называются горизонталями. Горизонталь – линия равных высот. Расстояние между горизонтальными секущими плоскостями по вертикали называется высотой сечения рельефа h, а расстояние между соседними горизонталями на плане – заложением d (рис.1).

Рисунок 1. Элементы склона на профиле и карте (Плишкина, 2006)

К формам рельефа линейного расчленения относятся речные долины, овраги, балки, ложбины, лощины. Долина реки имеет постоянный водоток и плоскую поверхность днища – пойму, а также серию плоских надпойменных террас. Другие формы линейного расчленения могут состоять из двух противоположных склонов, плоское дно либо отсутствует, либо не выражается в масштабе карты. Ложбины – формы микрорельефа, расположенная в верхних частях водосборов, протяженностью десятки метров и более и глубиной до 1 м. Крутизна склонов ложбин составляет, как правило, 3-8^о. Лощины отличаются более резкими очертаниями, глубиной и крутизной склона – 8-15^о. Овраги имеют протяжённость до 0,5-2,5 км, глубину до 30 м, ширину до 50 м, продольный профиль оврага отличен от профиля склона. Балка характеризуется значительной крутизной склона -10-15^о и выше, ширина составляет 50-200 м, глубина 6-20 м.

Водораздельная территория – междуречная форма, состоящая из плакоров – выровненных участков территории и поверхностей с незначительными уклонами. Для водораздельной части типичны положительные (холмы, гряды) и отрицательные (западины, котловины) формы рельефа.

Для выделения условно горизонтальных участков определяют территории, где крутизна склонов составляет менее 1^о. Крутизна склона определяется по шкале заложений, находящейся в нижней части карты.

Для определения крутизны вначале измеряют длину кратчайшего расстояния между основными горизонталями, затем соотносят полученное расстояние со шкалой заложений (рис. 2). Приближённо можно считать, что при крутизне склона 1^о заложение горизонталей составляет 11 мм.

Рисунок 2. Использование шкалы заложений для определения крутизны склона

Экспозиция склонов определяется при анализе топографической карты. Верх карты всегда обращен к северу, а низ к югу, левая кромка к западу, а правая к востоку (рис.3а). У склона северной экспозиции будет наблюдаться понижение высоты местности с юга на се­вер, а у склона южной экспозиции повышение. Если происходит снижение высоты, как на север, так и на восток - это склон северо-восточной экспозиции. При выделении секторов, ограниченных азимутами через 90 градусов, выделяют северную, восточную, южную и западную экспозиции (рис.3б). В этом случае северной экспозиции соответствуют склоны, ограниченные азимутами СЗ 315^о- СВ45^о. При проведении азимутов через 45 градусов возможно выделение 8 секторов, с дополнительным выделением северо-восточных, северо-западных, юго-восточных и юго-западных склонов.

Рисунок 3. Ориентировка стандартного листа топографической карты (а) и азимуты, ограничивающие склоны различной экспозиции (Б) (Платонов и др., 2010).

Для определения экспозиции от каждой из вершин холма, найденных на карте, проводят линии для выделения 4 либо 8 секторов и закрашивают определенным цветом склоны одной экспозиции (рис.4).

Рисунок 4. Склоны холма различной экспозиции: 1- северной, 2-восточной, 3-южной, 4 –западной (Платонов и др., 2010).

2. На основании выделения склонов различной крутизны проводится агроэкологическая группировка земель. Для группировки используют классификацию агроландшафтов на основе форм рельефа (Сафонов, Платонов, 2005):

1 группа – пахотные земли универсального назначения. Неэродированные земли дренированных водоразделов, склоны до 3^о. Рельеф, почвенная и агрохимическая характеристика подходит для всех культур;

2 группа – исключение возделывания отдельных культур по агрофизическим и физико-химическим свойствам. Тяжелосуглинистые и глинистые почвы, слабодренированные, переувлажняемые, каменистые;

3 группа – пахотные земли на склонах с уклонами от 3 до 5^о, с преимущественно слабо- и среднесмытыми почвами. Исключается возможность возделывания пропашных культур и размещения паров. Размещают культуры, обладающие почвозащитными свойствами – культуры сплошного сева: зерновые, зернобобовые, однолетние травы, смешанные посевы зерновых культур, пожнивные посевы озимых культур;

4 группа – пахотные земли ограниченного использования, расположенные на склонах с уклонами от 5 до 8^о, с преимущественно средне- и сильносмытыми почвами. Возделывают культуры со средними и высокими почвозащитными свойствами (зерновые, травы) с использованием специальных приемов почвозащитной технологии обработки;

5 группа – малопригодные пахотные земли на склонах с уклонами более 8^о, с преимущественно средне- и сильносмытыми почвами комплексами смытых и намытых почв, а также почвы с неудовлетворительными физико-химическими и агрохимическими свойствами для большинства районированных культур, имеющие неблагоприятный водный режим и агротехнологические свойства. Размещаются почвозащитные севообороты с 75% многолетних трав.

3.Результаты анализа занести в таблицу 1, выделить неблагоприятные факторы для ведения земледелия и дать рекомендации по рациональному использованию элементов рельефа.

4. Выделить линии тальвегов и водоразделов. В первую очередь на карту наносятся тальвеги – линии, соединяющие самые низкие точки на дне долины, балки, оврага – линейных отрицательных форм рельефа. Положение тальвегов постоянных водотоков (ручьев, рек) совпадает с центральной линией русла. Тальвеги временных водотоков (оврагов, балок, ложбин) определяются по вогнутым перегибам горизонталей. Линии, пересекающие горизонтали в точках наибольшего перегиба, будут являться тальвегами временных водотоков. После нанесения на карту всех тальвегов, выделяют линии водоразделов. Водоразделы – это линии, разделяющие различно направленные склоны, с которых вода стекает в разные тальвеги. Водораздельные линии проводят по оси положительного перегиба горизонталей. На карте вычерчивают водораздельные линии между всеми горизонталями, используя для этого их выпуклые изгибы. Линии водоразделов получаются извилистые и строго следуют по оси выпуклых участков горизонталей (рис.5).

Рисунок 5. Построение линии тальвегов (а) и водораздела (б) (Осинцева, 2010).

При нанесении линий водоразделов следует соблюдать следующие правила:

1. Линия водораздела пересекает горизонтали в точках их наибольшего изгиба (рис.6).

Рисунок 6. Ошибка при построении линии водораздела (Осинцева, 2010)

2. Между двумя тальвегами должно быть не меньше одной линии водораздела (рис.7);

Трудность в выделении водоразделов заключается в том, что наиболее определенно водораздельные линии проводятся в случае резко расчлененного рельефа. Чем положе рельеф, тем шире и уплощеннее водораздельные пространства, тем труднее определить положение водораздельных линий.

Рисунок 7. Ошибка при построении тальвегов и водоразделов: на первом рисунке между двумя тальвегами отсутствует линия водораздела (Осинцева, 2010).

5. Определить длину трёх наиболее протяженных склонов (расстояние от водораздела до тальвега (м) и экспозиции этих склонов.

Определение положения любой водораздельной линии исходит из правила, что вода всегда течет от водораздельной линии к тальвегу по самому крутому уклону, т.е. по направлению наименьших заложений, перпендикулярно основному направлению горизонталей. Это даёт возможность сравнить длины склонов между выделенными тальвегами и водоразделами и выбрать три наиболее протяжённых, указав определённую ранее экспозицию.

6.Для трех вершин ложбин показать сплошной линией границы водосборов.

Водораздельная линия ограничивает территорию, с которой вода стекает в понижения. Такую территорию называют водосборной площадью или водосбором. Границы водосборной площади проходят по водораздельным линиям, через вершины холмов и середины седловин. Для выделения водосбора на карте нужно выбрать точку в вершине ложбины и нарисовать замкнутую площадь по выделенным водораздельным линиям, ограниченных внизу горизонталью.

По тальвегу должна проходить граница между склонами противоположной экспозиции Если на карте отсутствует вершина холма, то нет возможности соединить две водораздельные линии, а, следовательно, замкнуть границу водосборной площади

7. Определить уклоны по направлениям для 3 выбранных отрезков.

Крутизна отрезка характеризуется углом наклона α или уклоном i, значения которых вычисляют по формуле

tg α = i = h/d, (1)

где h– разность высот конечной и начальной точек отрезка; d – заложение отрезка (рис.1).

Угол наклона – это угол, расположенный в вертикальной плоскости и образованный горизонтальной плоскостью и линией местности.

Уклон – это тангенс угла наклона линии местности. При определении уклона вначале измеряется абсолютное значение высот точек каждого отрезка – отметка точек. При определении отметок возможно два положения точек относительно горизонталей: точка находится на горизонтали; точка находится между горизонталями.

Если точка находится на горизонтали, то отметка равна отметке отметка точки равна отметке горизонтали: H_А = 75 м; Н_С = 55 м (рис.8).

Рисунок 8. Определение отметок точек отрезков на карте. Высота сечения - горизонтали проведены через 5 м.

При решении задач на карте, в том числе определении отметок, важным моментом является определение направления склона. Этот вопрос решается на основе следующих признаков: по направлению бергштрихов, они показывают направление склона; по подписи горизонтали, верх подписи направлен в сторону повышения склона; по объектам гидрографии, местность понижается к рекам, озерам; по форме оврагов и промоин, вершина оврагов и промоин всегда направлена в сторону повышения местности.

2. Точка лежит на скате между горизонталями.

На рисунке 8 между горизонталями лежит точка В. Чтобы найти высоту точки, через нее проводят кратчайшее заложение, масштабной линейкой измеряют длину отрезков а и b и подставляют в выражение:

м (2)

где h– высота сечения рельефа,

С – отметка горизонтали с меньшей высотой.

Отрезок а измеряют от точки до горизонтали с меньшей высотой.

Уклон определяется как отношение превышения h_AB к заложению d_AB (рис.9). Уклон может быть положительным или отрицательным, его выражают в тысячных – промиллях (‰) или в процентах (%). Например: i = 0,020 = 20 ‰ = 2 %.

Пример. Высоты точек: Hа = 75 м; Hв = 72,08 м (рис.8).

Расстояние между точками А и В на карте равно 2,3 см. Масштаб карты 1:25000, т.е. 1 см на карте соответствует 250 м на местности. Тогда d_AB = 2,3 × 250 = 575 м.

Вычисляем уклон отрезка (рис. 9):

(3)

d

d

Рисунок 9. Определение уклона отрезка АВ.

Если отрезок располагается вдоль горизонтали, то превышение равно нулю и уклон также равен нулю. Если отрезок располагается перпендикулярно горизонталям, то уклон его будет соответствовать уклону местности.