1.7. Рельеф земной поверхности.
Общие положения
Рельеф – это совокупность всех форм земной поверхности – возвышенностей, равнин и углублений. Рельеф находит своё отражение на топографических картах. Этим вопросом занимается наука «геодезия».
|
Рельеф Земли динамичен, его неровности находятся в состоянии непрерывного изменения и превращения. В процессе этих изменений возникают новые формы рельефа. Процесс изменения рельефа Земли является результатом взаимодействия внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил земной коры. Наука, которая занимается изучением рельефа Земли, его форм, происхождением этих форм, изменением их во времени называется «геоморфология».
Геоморфология совместно с геологией и географией составляет единый цикл естественных наук о Земле. В настоящее время геоморфология очень тесно взаимодействует с инженерной геологией, совместно изучают рельеф Земли, как объект строительства. В связи с этим в самой геоморфологии сформировалась отрасль «инженерная геоморфология».
|
Инженерная геоморфология анализирует рельеф Земли, его генетическую сущность и историческую предопределённость, включает в себя все сведения и методы из геологии, физической географии, гидрологии, климатологии, топографии.
Динамика рельефа
Строители должны знать, что рельеф динамичен, т.е. находится в состоянии непрерывного изменения во времени. Это связано с тем, что эндогенные процессы (тектонические, вулканические и др.) непрерывно создают какие-то формы Земли, а экзогенные силы (ветер, текучая вода, техногенная деятельность человека и т.д.) стремятся сгладить неровности поверхности Земли, но и сами при этом смогут создавать новые формы рельефа (овраги, речные долины, ущелья и т.д.). Следует отметить, что в определенные отрезки времени некоторые формы рельефа могут временно сохраняться, например, равнина остается равниной, как и речная долина и т.д., но все это с известной условностью.
|
Элементы форм рельефа
Каждая форма состоит из трёх элементов – поверхностей, линий и точки. Поверхности ограждают форму, например, гора имеет склоны, т.е. поверхности. Линиипредставляют собой пересечение поверхностей. Различают линии водораздельные, подошвенные, водосливные, бровку. Водораздельная линия разделяет сток поверхностных вод в стороны понижения рельефа. Водосливная линия является результатом пересечения двух поверхностей и проходит, например, по дну оврагов, речных долин и т.д. Подошвенные линии располагаются в основаниях склонов, где плоскости склонов пересекаются с горизонтальными плоскостями. Бровка – это линия, характеризующая резкий перегиб склона в горизонтальную плоскость. Точка рельефа – это пересечение линий, например, вершина горы – это точка.
|
Характеристика форм рельефа
Формы рельефа характеризуются по многим показателям – по происхождению, отношению к поверхности земли, замкнутости и размерам.
|
Происхождение форм рельефа обуславливается в основном двумя факторами – природой и деятельностью человека. Таким образом, все формы рельефа земли разделяются на природные и антропогенные.
Природные формы рельефа рождаются в результате трёх процессов: 1) движения земной коры, 2) разрушающей эрозионной и абразивной деятельности гидросферы (в том числе и эоловых факторов) и 3) накопления (аккумуляции) осадков на поверхности земли. Эти процессы создают следующие формы рельефа: 1) тектонические – горные хребты, равнины, океанические впадины; эти формы достаточно стабильные и нарушаются они в основном тектоническими процессами и сейсмическими явлениями; 2) эрозионные – формируются в результате эрозионной деятельности поверхностных вод (овраги, речные долины); эти формы рельефа нестабильны и изменяются во времени; 3) аккумулятивные – формы рельефа создаются в результате накопления осадков; это формы намытые водой (речные отложения, дельты рек, конусы выноса селей и т.д.) и навеянные ветром (барханы пустынь, дюны побережий морей и др.) – эти формы весьма не стабильные, довольно быстро изменяющиеся во времени.
Антропогенные формы рельефа
На современном этапе истории Земли рельеф её поверхности стал интенсивно изменяться за счёт техногенной деятельности человека. Возникают формы рельефа, которые природа не создает. Антропогенные формы образуются в результате работы горнопромышленных предприятий, инженерно-строительной деятельности, военных действий, при освоении земель под сельское хозяйство.
|
К антропогенным формам рельефа относятся спланированная земля при сельскохозяйственных и строительных работах, терриконы из пустых пород при разработке шахт, отвалы земли при выработке карьеров, выемки и насыпи при дорожном строительстве и др.
Антропогенные формы по времени своего существования бывают относительно стабильными, например, дорожные насыпи и выемки, но в большинстве случаев являются временными. По окончанию строительных работ эти формы рельефа перестают существовать за счёт планировки земли.
По отношению к поверхности земли формы рельефа разделяются на положительные, которые возвышаются над землей, и отрицательные, т.е. в виде углублений.
К положительным формам рельефа относятся:
1) Нагорье – обширная возвышенность, состоящая из системы горных хребтов и вершин (например, Памир); 2) Горный кряж – невысокий горный хребет с пологими склонами и с плоской вершиной (например, Донецкий кряж); 3) Горный хребет – вытянутая возвышенность с относительной высотой более 200 м и с крутыми склонами; 4) Гора – изолированная возвышенность с крутыми склонами, высотой более 200 м; 5) Плоскогорье – нагорная равнина, обширная по площади, с плоскими вершинами; 6) Плато – приподнятая равнина, ограниченная хорошо выраженными, нередко обрывистыми склонами; 7) Гряда – узкая вытянутая возвышенность с крутизной склонов более 20о и плоскими вершинами; 8) Увал – вытянутая возвышенность большой длины, с пологими склонами и плоскими вершинами; 9) Холм – обособленная куполообразная или коническая возвышенность с пологими склонами и высотой менее 200 м; 10) Курган – искусственно созданный холм; 11) Бугор – изолированная куполообразная возвышенность с резко выраженной подошвенной линией при крутизне склонов не более 25о и плоскими вершинами; 12) Конус выноса – невысокая возвышенность земли в устье водотоков, например, рек, оврагов и т.д.
|
Отрицательными формами являются:
1) Котловина – понижение значительной глубины крутыми склонами; неглубокие понижения с пологими склонами называют впадиной; 2) Долина – вытянутое углубление, имеющее уклон в одном направлении со склонами различной крутизны и формы; 3) Балка – вытянутое углубление значительной длины, с трёх сторон имеющая задернованные пологие склоны; 4) Овраг – вытянутое углубление с крутыми и местами отвесными склонами; 5) Промоина – небольшое вытянутое мелкое углубление, имеющее с трёх сторон крутые и незадернованные склоны.
|
Формы рельефа по замкнутости в пространстве разделяются на открытые (овраг, выемка) и замкнутые (гора, насыпь).
По размерам формы рельефа принято делить на семь видов: мельчайшие, очень мелкие, мелкие, средние, крупные, крупнейшие и величайшие.
Мельчайшие формы – размер в сантиметрах (песчаная рябь, борозды на полях и т.п.). На топографические карты эти формы не наносят.
|
Очень мелкие формы – размер от десятков сантиметров до 1-2 м (кочки, рытвины, мелкие промоины). На картах крупных масштабов их обозначают условными знаками.
|
Мелкие формы иногда называют микрорельефом. Эти формы занимают небольшие участки (несколько квадратных метров и иногда больше) при высоте в несколько метров. Эти формы находят отражение на картах масштабов 1:10000, 1:5000 и крупнее.
|
Средние формы (мезорельеф) разделяют на положительные и отрицательные формы. К положительным формам относятся – холмы, бугры, курганы, гребни, уступы, террасы долин рек, берегов морей и озер. В плане занимают сотни, тысячи и больше квадратных метров. Многие из них имеют большую протяженность. Отрицательные формы – овраги, балки, карстовые воронки, ложбины. Мезорельеф четко изображается на топографических (геоморфологических) картах масштаба 1:50000 и играет важную роль при проектировании.
|
Крупные формы (макрорельеф) – в плане занимают десятки, сотни и реже больше квадратных километров с расчленением по глубине на 200-2000 м. Такой рельеф отражается на картах 1:100000 и 1:1000000.
|
Положительные формы – горные хребты, отдельные горы, горные массивы; отрицательные – большие долины, озёрные впадины типа Ладожского и Онежского озер. Рельеф такого вида позволяет оценивать целые территории при планировании размещения строительных объектов.
Крупнейшие формы рельефа (мегарельеф) занимают десятки и сотни квадратных километров. Это крупные возвышенности, котловины. Разница в отметках может достигать 500-4000 м. В связи с крупностью такие формы можно отображать на картах масштаба не менее 1:10000000.
|
Величайшие (планетарные) формы – по площади это миллионы квадратных километров, разница в отметках составляет 2500-6500 м, максимальная – 20000 м.Положительные формы – материки, а отрицательные – океанические впадины.
|
Масштабы топографических карт весьма различны и в строительстве используются в зависимости от этапов проектирования объектов. В одних случаях бывают нужны карты мелкого масштаба, а в других – крупного. Это могут быть карты от 1:2000 до 1:1000000, крупные формы рельефа отражаются горизонталями, а мелкие – условными (типовыми) знаками.
Типы рельефов
Это сочетание определенных форм рельефа, закономерно повторяющихся на больших площадях, имеющих сходное происхождение и историю развития. Выделяются три типа рельефов – равнинный, горный и холмистый.
Равнинный рельеф – это обширные участки суши с ровной, слабоволнистой и однообразной поверхностью (рис. 29).
|
Равнины различают по происхождению и по положению поверхности земли по отношению к уровню моря.
Рис. 29. Равнинный рельеф
По происхождению равнины бывают: 1) структурные – это территории, на которых слои осадочных пород располагаются горизонтально; 2) аккумулятивные – небольшие территории, образовавшиеся в результате формирования осадочных слоёв вследствие речного намыва или привноса песчано–пылеватого материала ветром; 3) скульптурные – территории со следами разрушения поверхности земли процессами эрозии.
По отношению к уровню моря, т.е. высотному положению поверхности равнины бывают: 1) отрицательные – ниже уровня моря, 2) низменные – не выше 200 м над уровнем моря, 3) возвышенные – на высоте от 200 до 500 м и 4) нагорные выше 500 м над уровнем моря.
Для решения вопросов проектирования протяжённых линейных объектов значение имеет расчленённость поверхности равнин. По глубине и степени расчленения равнины различают: 1) слаборасчленённые (колебания высот до 10 м на протяжении 2 км), 2) мелкорасчленённые (колебания высот от 5 м до 25 м на протяжении 2 км) и 3) сильнорасчленённые (колебания высот от 25 м до 200 м на протяжении 2 км).
Холмистый рельеф – это поверхности Земли, где чередуются небольшие возвышенности – холмы (высотой до 200 м) и понижения в виде ложбин, небольших котловин и долин (рис. 30).
|
Рис. 30. Холмистый рельеф
Горный рельеф – это местность, возвышающаяся над уровнем моря более чем на 500 м и содержащая систему горных цепей, состоящих их отдельных хребтов и их отрогов, продольные и поперечные долины, ущелья (рис. 31).
|
Горы различают по происхождению и высотам.
По происхождению горы принято разделять на тектонические, вулканические и эрозионные. Основные горные системы Земли имеют тектоническое происхождение и занимают на Земле огромные пространства. Это наиболее сложные территории для строительства. Вулканические горы формируются в процессе вулканической деятельности, имеют очень сложные склоны, вследствие чего строительство крайне затруднено. Эрозионные горы являются результатом глубокого размыва древних аккумулятивных равнин, которые в силу эпейрогенических движений земной коры испытали поднятие, в силу чего текучие поверхностные воды активно размывали их поверхность.
|
В высотном отношении горы очень разнообразны. Они разделяются на высокие, средние и низкие. Высокие горы имеют абсолютные отметки более 2000 м с относительным превышением в 1000 м на 2 км протяжённости по линиям, перпендикулярным к направлению речных долин. Средневысокие горы – от 700 до 2000 м. Для низких гор характерны отметки от 150 м до 450 м и пологие склоны.