Работа № 4 Построение и анализ гипсометрических профилей

1. Через произвольные точки, нанесенные на фрагменте топографической карты, построить профиль геохимического ландшафта (использовать миллиметровую бумагу формата А3.)

Профиль местности - уменьшенное изображение вертикального разреза местности по заданному направлению. Для того, чтобы построить профиль местности по линии DE (рис.14), на листе миллиметровой бумаги проводят горизонтальную прямую и на ней, сохраняя масштаб карты или увеличивая его, так чтобы получившийся профиль занимал бóльшую часть листа, откладывают линию DE и точки её пересечения с горизонталями и полугоризонталями. Для нахождения точек узкую полоску бумаги прикладывают к топографической карте по линии профиля. На бумаге отмечают места прохождения горизонталей (полугоризонталей) и подписывают их высоту. Если горизонталь, соседняя с подписанной горизонталью, лежит выше ее по склону, то ее высота больше высоты подписанной на величи­ну сечения горизонталей, а если ниже – то меньше.

Рисунок 14. Пример начала построения профиля между двумя соседними горизонталями

Из полученных точек по перпендикулярам откладывают отметки высот соответствующих горизонталей. Чтобы отобразить профиль более рельефно, отметки точек откладывают в масштабе в несколько раз крупнее масштаба карты. Соединив прямыми концы перпендикуляров, получают профиль по линии DE (рис.15).

Рисунок 15. Построенный профиль по линии DE

После построения профиля подписывают использованный горизонтальный и вертикальный масштаб.

2. На гипсометрическом профиле выделить имеющиеся категории элементарных геохимических ландшаф­тов. Для выполнения задания используют найденное в работе № 3 соответствие между склонами различной крутизны и категориями ландшафтов, выделенными на этой основе.

3.Определить крутизну каждого элемента рельефа профиля. Для выполнения задания используют результаты работы № 3, определяя крутизну элемента профиля в соответствии с крутизной участка, который он пересекает.

4. Провести оценку площади элементов рельефа.

Для приближённой оценки площади элементов рельефа измеряют длину (по горизонтальной линии) всего гипсометрического профиля. Затем измеряют длину первого элемента. Частное отде­ления длины первого элемента на длину всего профиля, выраженное в процентах, дает оценку площади первого элемента. Эта величина называется оценкой потому, что предполагается, что длина элемента пропорциональна его площади на местности. Сходным образом получают оценки площади всех элементов рельефа.

Определение экспозиции проводится также как и в работе № 1.

Крутизну определяют по следующим градациям: <1, 1-2, 2-3, 3-5, 5-7, 7-10 градусов, что необходимо для выполнения следующего задания. Экспозиция остаётся постоянной только на протяжении одного склона и меняется после каждой вершины, пересекаемой профилем. Сумма оценок площадей не должна выходить за пределы 99-101 %, если она не укладывается в эти пределы, то расчеты необходимо переделать, так как либо измерения были слишком грубы, либо неправильно вы­полнено округление значений, либо из поля зрения «выпал» какой-нибудь элемент.

Пример заполнения таблицы для выполнения задания (Иванов, Тюлин, 2005):

5. Вычислить показатель выравненности рельефа.

Показатель выравненности рассчитывают по формуле:

ПВР=(S₁ + 0,98S₂ + 0,92S₃ + 0,73S₄ +0,45S₅ + 0,2S₆ )/S_x (4)

где S_1…. S₆ – суммарная площадь элементов рельефа с уклоном < 1; 1-2, 2-3, 3-5, 5-7, 7-1- градусов соответственно;

S_x – площадь территории (в данном случае равна длине профиля).

ПВР = (0 +0,98×44,2 + 0,92×26,5 + 0,73-17,2 + 0,45×12,5 + 0)/100,4 (5)

ПВР = 0,86 (При расчете ПВР экспозицию не учитывают).

6. Провести анализ перераспределения тепла и влаги по элементам рельефа.

Расчет поправок к сумме температур >10° (Pt) на склонах различной крутизны и экспозиции проводится по формуле:

(6)

где ∑t_>10 - среднемноголетняя сумма температур больше 10° в плакорных условиях (условия ровных возвышенностей) (в данном случае принята равной 1900°),

у - крутизна склона в градусах,

Ш - широта местности (для расчётов по работе использовать широту 55°, соответствующую карте к заданию),

К - коэффициент пропорциональности. Для южного склона К=+0,40, для северного К=-0,35; для западного К=+0,08, для восточного К=-0,07. Если поправка отрицательна, её отнимают от среднемноголетней температуры в плакорных условиях, если положительная – прибавляют.

Расчет поправок к коэффициенту увлажнения (Ps) производится по формулам:

- для южных склонов Ps = (√Ky (0,5y + 2√y)/ 100

- для северных склонов Ps = (√Ky (1,3y + 3,6y^0,7)/ 100

- для западных и восточных склонов Ps = (√Ky (0,3y + 32√y)/ 100

где К_у - коэффициент увлажнения для плакорных условий (в данном слу­чае 0,5);

у - крутизна склона в градусах.

Рассчитанные суммы температур и коэффициенты увлажнения заносятся в таблицу 4.

Пример выполнения задания

Расчет суммы эффективных температур для элемента рельефа № 1 рис.17. Коэффициент пропорциональности для северной экспозиции равен – 0,35; для восточной – -0,07.

Поправка для северной экспозиции равна:

(1900× (-0,35) ×2 ,2^0,7)/(75 - 56) = - (1900-0.07- 1,72)/19 = -60,8°.

Поправка для восточной экспозиции равна

(1900× (-0,07) × 2 ,2^0,7)/(75 - 56) = - (1900-0.07- 1,72)/19 = -12,8°.

Средняя поправка для склона северо-восточной экспозиции равна:

((-60,8)+(-12,8))/2=-36,8°.

Следовательно, сумма эффективных температур для элемента рельефа №1 равна 1863,2° (1900-36,8). Точно так же производят расчет суммы температур для остальных элементов рельефа.

Расчет коэффициентов увлажнения для элемента рельефа №1 (рис.17).

Поправка для северной экспозиции равна:

[0,7- (2,2- 1,3 + 3,6×1,74)]/100 = =+0,06,

для восточной экспозиции равна – [0,7× (0,3× 2,2+ 1,48)]/100 = -0,015. Средняя поправка для элемента рельефа северо-восточной экспозиции равна +0,023 (0,06 +(-0,015))/2.Следовательно, коэффициент увлажнения для этого элемента рельефа равен 0,523 (0,5 + 0,023). Таким же образом рассчитываются значения коэффициентов ув­лажнения для всех остальных элементов рельефа (если поправка отри­цательна, ее отнимают от коэффициента увлажнения в плакорных условиях, а если положительна - прибавляют).

6. Определение эрозионного потенциала рельефа (Р):

Уклон рельефа определяется по формуле:

У/(%) = (А/Б)-100, (7)

где У - уклон рельефа, %;

А - разность высот в пределах элемента, измеренная по профилю, м;

Б - длина склона в пределах элемента, м.

Длина склона определяется по формуле:

Б = Т - М, (8)

где Т - длина элемента, измеренная по карте (см);

М - масштаб карты (карта задания № 3 имеет масштаб в 1 см 125 м).

Параметры элементов рельефа записываются в таблицу 5.

Для определения А находят самую верхнюю и самую нижнюю точки элемента рельефа. Определяют их разницу по высоте. Нахождение высот точек проводится по схеме, изложенной для выполнения задания №1. Для определения Б по карте находят длину (в см) эле­мента рельефа и умножают ее на масштаб карты. Для определения У величину А делят на величину Б и частное ум­ножают на 100. Полученные числа округляют до целых значений.

Для определения Р величину Б откладывают на горизонтальной оси номограммы (рис. 16) Из точки горизонтальной оси восстанавливают перпендикуляр до пересечения с косой линией со значением конкретного У (%). Из точки пересечения перпендикуляра и косой линии проводят горизонтальную прямую до левой шкалы, при пересечении с которой и находят Р.

В случае небольшой длины элемента рельефа допустима оценка эрозионного потенциала как <P, где P- значение, определенное для 50-м длины склона. В таком виде значение заносится в таблицу 5.

Пример расчета эрозионного потенциала рельефа для профиля, приведенного на рисунке 17.

Эрозионный потенциала элементов рельефа (Иванов, Тюлин, 2005)

Рисунок 16. Номограмма для определения эрозионного потенциала рельефа

(Каштанов, Заславский, 1984).

Пример вывода: Изученный профиль относится к разряду достаточно пересеченных (ПВР равен 0,86), что определяет некоторую сложность при планировании системы земледелия. Наиболее крутые участки (до 6°) встречаются в средней части склона юго-западной экспозиции, а также в нижней части склона северо-восточной экспозиции. На это необходимо обратить внимание при разработке земледельческих мероприятий. Не рекомендуется располагать там пропашные культуры, требующих интен­сивной механической обработки почв (рис.17).

Склоны северо-восточной экспозиции характеризуются максимальным ув­лажнением и минимальными температурами. При увеличении крутизны склона наблюдается снижение температуры и увеличение влажности. Склоны юго-западной экспозиции более сухие и теплые. При уве­личении крутизны здесь наблюдается усиление прогрева почвы и умень­шение влажности. Поэтому на северо-восточных склонах лучше всего размещать посевы скороспелых и влаголюбивых культур (например, рапса, ранней капусты, корнеплодов), а на юго-западных - теплолюбивых, не требовательных к влаге культур (ячменя, подсолнечника, кукурузы, гречихи).

Рисунок 17. Гипсометрический профиль и перераспределение тепла и влаги по элементам рельефа (Иванов, Тюлин, 2005)