Уклон местности: Построение на местности проектных высот и линий заданного уклона

Содержание

Построение на местности проектных высот и линий заданного уклона

Часто от репера Государственной нивелирной сети невозможно передать высоту непосредственно на проектную точку. Для этого, как отмечалось выше, создают высотную геодезическую основу, которую закрепляют на строительной площадке. Саму высотную основу привязывают нивелирным ходом либо системами нивелирных ходов к исходным пунктам (реперам) геодезической сети.

Для выноса на местность проектной высоты используют, в основном, метод геометрического нивелирования, реже, при невозможности использовать указанный выше метод, - метод тригонометрического нивелирования.

Для выноса проектной высоты методом геометрического нивелирования нивелир устанавливают посредине между исходной и проектной точками (см. рис.). По исходной точке находят горизонт прибора

ГП = НИСХ + а , (формула 9.11)

где а – отсчёт по рейке, установленной на исходной точке.


Построение проектной высоты способом геометрического нивелирования

Формулу (9.

11) удобно использовать, если с данной станции выносят сразу несколько проектных высот.

Поскольку проектная высота НПР известна, то известно и проектное превышение

hПР = HПР - HИСХ = а − bПР , (формула 9.12)

где bПР – отсчёт по рейке, установленной в проектной точке, соответствующий проектной высоте. Таким образом,

bПР = а − hПР = ГП - HПР . (формула 9.13)

Высотное положение проектной точки изменяют до тех пор, пока на рейке не установится отсчёт, равный bПР. После этого превышение hПР измеряют несколько раз (при нескольких горизонтах прибора) и убеждаются в обеспечении заданной точности построения высоты.

Проектная точка может быть подвижной по высоте, выполненной в виде болта (в конструкции), ею может быть деревянный или металлический кол, забиваемый в землю, часто на строительных конструкциях проектной точкой является черта (откраска) по основанию рейки.

При строительстве зданий всегда требуется передача проектной высоты (отметки) на другой монтажный горизонт, например, по колонне или стене. Для этого от проектной черты на стене или колонне нижнего горизонта рулеткой откладывают проектную разность двух монтажных горизонтов. При передаче высот на несколько монтажных горизонтов на каждом из них выполняют контрольное нивелирование по проектным отметкам.


Построение проектной высоты способом тригонометрического нивелирования

При использовании для построения проектной высоты метода тригонометрического нивелирования в исходной точке (в точке с известной высотой) устанавливают теодолит (см. рис.), измеряют его высоту i, горизонтальное проложение d и определяют угол наклона ν, соответствующий проектной высоте HПР:

νПР = arctg (hПР - i / d) . (формула 9.14)

Определяют отсчёт по вертикальному кругу теодолита при «круге право» и «круге лево», соответствующие значению полученного проектного угла наклона:

ВК(КЛ) = νПР + МО ; ВК(КП) = МО - νПР , (формула 9.

15)

где МО – место нуля, предварительно определенное на станции по 2-3 точкам.

Метка М будет соответствовать проектной высоте в заданной точке.

Для контроля построения проектной высоты следует изменить горизонт прибора, измерить несколькими приёмами угол наклона на метку М и вычислить значение проектной высоты по формуле:

HПР(ИЗМ) = HИСХ + i + dtgν . (формула 9.16)

Если при построении не будет обеспечена заданная точность, то метку М перемещают на величину расхождения в соответствующем направлении и выполняют контрольную проверку высоты.

Построение линии с проектным уклоном можно выполнить с помощью нивелира либо с помощью теодолита.


Построение линии заданного уклона: а) горизонтальным лучом; б) наклонным лучом нивелира; в) с помощью теодолита.

Геометрическое нивелирование удобно использовать при небольших проектных уклонах, например, при строительстве дорог.

При значительных уклонах используют теодолит.

На рисунке представлена схема построения линии. Нивелир устанавливают в створе проектной линии в точке 1 (см. рис. а), высота которой известна (Н1(ПР) ). Далее, на расстояниях di от точки 1, выставляют точки на их проектную высоту

Hi(ПР) = H1(ПР) + diiПР (формула 9.17)

с вычислением для каждой из них соответствующего отсчёта по рейке, как это выполнялось при передаче на точку проектной высоты.

В другой схеме (см. рис. б) определяют проектную высоту в конечной точке 2 линии и элевационным винтом нивелира добиваются совпадения отсчётов а по рейкам, установленным в точках 1 и 2. Далее, в промежуточных точках по створу линии выставляют точки, на которых отсчёт по рейке также должен быть равным отсчёту а.

Во второй схеме вместо нивелира можно использовать теодолит (см. рис. в). Теодолит устанавливают в проектной точке 1, определяют проектный угол наклона

νПР = arctgiПР , (формула 9.18)

по нескольким измерениям определяют место нуля вертикального круга и вычисляют по формулам (9.15) отсчёт по вертикальному кругу, соответствующий проектному углу. При полученном отсчёте визируют на точку 2 проектной линии и по рейке, установленной в этой точке, берут отсчёт а. Для промежуточных точек линии должны также обеспечиваться такие же отсчёты по рейкам.


Построение проектного уклона с помощью визирок

После построения линии с заданным уклоном необходимо выполнить контрольные измерения по её зафиксированным на местности точкам и убедиться в правильности построения, т.е. в обеспечении необходимой точности построения проектного уклона. Целесообразно контрольные измерения выполнять способом геометрического нивелирования, если это возможно по условиям измерений.

Пример 9. 3.Построение проектного уклона с помощью теодолита.
Исходные данные.
Величина проектного уклона iПР

= -0,145. Точность построения уклона ± 0,005. Место нуля МО = -0002,4'. Горизонтальное проложение линии 1-2 d12 = 65,356 м. Проектная высота в точке 1 Н1(ПР) = 156,857 м.

Решение.
Определяем проектную высоту в точке 2:
Н2(ПР) = Н1(ПР) + d12iПР = 156,857 + 65,356(-0,145) = 147,380 м.
По формулам (9.18) и (9.15) находим значения проектного угла и отсчётов по вертикальному кругу при «круге лево» и «круге право»: νПР = -8015,0'; ВК(КЛ) = -8015,0' +(-0002,4') = -8017,4'; ВК(КП) = -0002,4'- (-8015,0') = +8012,6'.
Отсчёт по рейке в точке 2 при наблюдениях после установки отсчётов по вертикальному кругу при положениях КЛ и КП составил а2 = 1476 мм.
При контрольном нивелировании максимальное расхождение в проектных высотах по линии 1-2 на расстояниях 15 м составило 15 мм. Таким образом, погрешность в построении проектного уклона составила 15 мм/15000 мм = 0,001, что удовлетворяет поставленной задаче.

При выполнении аналогичных работ, не требующих высокой точности, можно пользоваться тремя визирками одинаковой длины (рис. 9.6), которые представляют собой вертикальный брусок с прикреплённой к нему горизонтальной планкой.

Две визирки устанавливают в точках 1 и 2 с предварительно выставленными на них проектными высотами. Третью визирку перемещают по створу линии 1-2 и «на глаз» совмещают горизонтальные планки всех трёх визирок (наблюдатель должен находиться в точках 1 или 2). По основанию третьей визирки фиксируют точку с её проектной высотой, соответствующей заданному проектному уклону.

23. Уклон местности. Построение на карте линии заданного уклона.

Уклон местности (Уклон) - тангенс угла наклона линии местности к горизонтальной плоскости в данной точке.

где: i — уклон местности;

Н — разность высоты между двумя точками в м

l —расстояние между этими точками в м.

Проведение линии с уклоном, не превышающим заданного предельного. Необходимость решения такой задачи возникает, например, при выборе трассы для будущей дороги. Вычисляют соответствующее заданному предельному уклону iпр заложение, выраженное в масштабе карты, (здесь M – знаменатель масштаба).

Чтобы уклон линии не превосходил iпр, ни одно заложение на ней не должно быть меньше, чем рассчитанное d. Если расстояние между горизонталями больше рассчитанного, направление линии можно выбирать произвольно. В противном случае в раствор циркуля берут отрезок, равный d, и строят ломаную линию, умещая между горизонталями рассчитанное предельное заложение (рис. 4.9).

24. Карта. План. Влияние кривизны земли на измеренное превышение.

Карта — это уменьшенное изображение всей поверхности Земли или отдельных ее частей на плоскости, которое построено с учетом того, что Земля является шаром. На карте масштаб в разных ее частях неодинаков, хотя не на всех картах колебания масштаба различны по своей величине. Помимо этого, на картах всегда нанесена градусная сетка (меридианы и параллели).

Уменьшенное изображение на бумаге горизонтальной проекции небольшого участка местности называется планом.На плане местность изображается без заметных искажений, так как небольшой участок поверхности относимости можно принять за плоскость.

Маленькие участки земной поверхности будут ортогонально изображаться на плоскости без заметных искажений. Но с увеличением расстояния искажение будет расти очень быстро.

Большие участки нельзя изобразить на плоскости без искажений(без складок или разрывов). Задача состоит в том, чтобы определить их закономерности математически.

25. Критерии оценки точности результатов равноточных измерений.

Наибольшее распространение в геодезии в качестве критерия оценки точности получила средняя квадратическая ошибка, предложенная К. Ф. Гауссом. Её значение вычисляется по формуле:где [▲2]= ▲12+▲22+...+▲n2.

26. Наиболее надежное значение измеряемой величины из ряда равноточных измерений. (Вывод формулы).

1.Вычисляем среднее арифметическое из результатов равноточных измерений.

xштрих=x0+[E]/n , где х0-минимальное значение измеренной величины.

Ei=xi-x0 - остатки.

2. Вычисляем поправки V: Vi=xштрих-xi.

3. Выполняем контроль: [V]=0.

Если при делении [E]/n была допущена погрешность в округлении, равная ω=xпринточн, то [V]=n*ω.

4. Находят [V2],[E2] и [E]2/n.

5. Контролируют вычисление [V2] по формуле [V2]= [E2] - [E]2/n.

Расхождения между вычисленными значениями [V2] в пункте 4 и определенным в п. 5 не должно быть более 2-3%.

6. Вычисляют .

7.Вычисляют среднюю квадратическую погрешность арифметической середины

8. Записываем окончательный результат измерений X=x

штрих±mM.

27. Средняя квадратическая погрешность функции измеренных величин.

В тех случаях когда искомая величина не может быть определена непосредственно, а вычисляется через измеренные величины, она является функцией измеренных величин. Например, в треугольнике ABC нет возможности измерить сторону ВС=а непосредственно. Однако измерив сторону АС=b, и сторону ВС можно вычислить через измеренные величины.

Сторона ВС является функцией измеренных величин α, γ, b. Формулы для оценки точности различного вида функций измеренных величин:

Произведение измеренной величины на постоянный множитель:

Сумма или разность двух измеренных величин:

Алгебраическая сумма нескольких измеренных величин:

Линейная функция:

Функция общего вида:

Угол наклона рельефа на местности: как измерить

Те пользователи, которые работают с рельефом в программе Наш Сад и используют для этого редактор Рельефа, знают: чтобы наклонить поверхность нужно задать угол ее наклона в градусах. Как же определить угол наклона рельефа подручными средствами, если в «кустах», случайно нет теодолита?

Метод вешек

Нам понадобятся: 3 колышка, шнур, рейка жесткая, уровень.
Вбиваем две вешки (колышка) по краям на перепаде высот (см. схему). Забиваем гвоздь или вкручиваем шуруп в произвольной точке С одной из вешек. Замеряем расстояние d от поверхности земли. Привязываем в этом месте шнур и с натяжением закрепляем его к другой вешке в точке А на том же, одинаковом расстоянии d от земли. Берем жесткую рейку, такую, чтобы не прогибалась и закрепляем на ней уровень. Устанавливаем рейку так, чтобы один ее конец находился в точке С, а другой лежал на еще одной вешке. Эту вешку забиваем в землю таким образом, чтобы она касалась натянутого шнура. Рейка на ней должна лежать горизонтально по уровню. Измеряем расстояние DE от шнура до рейки по вертикали и расстояние DС по горизонтали. Согласно схеме это длина рейки. Нам нужно найти значение угла β в градусах. Это и будет искомый угол наклона.


Мы легко можем измерить и вычислить соотношение DE/DC. В тригонометрии это тангенс угла – число, которое определяется соотношением противолежащего и прилежащего к этому углу катетов треугольника CDE. Зная это соотношение можно вычислить величину угла, например, воспользовавшись тригонометрической функцией, обратной тангенсу – арктангенсом.

Вычисляем угол наклона на калькуляторе Windows

Значение арктангенса вычисляем, используя стандартный калькулятор из состава Windows. Щелкаем кнопку «Пуск», переходим в раздел «Все программы», находим «Стандартные» и жмем «Калькулятор». Этот же результат достигнем, нажав сочетание клавиш WIN + R, набрав в строке «Выполнить» команду calc и щелкнув кнопку «OK».
Переключаем калькулятор в режим вычисления тригонометрических функций. Для этого открываем меню «Вид» и находим пункт «Инженерный» или «Научный» (в зависимости от версии используемой операционной системы).
Вводим известное значение тангенса. Это делаем с клавиатуры или щелкая нужные кнопки интерфейса калькулятора.
При этом выбираем единицу измерения «Градусы» – DEG, чтобы получить результат вычисления именно в градусах, а не в радианах или градах. Ставим метку в checkbox (пустом квадратике) с надписью Inv. Так инвертируем значения вычисляемых функций, обозначенные на кнопках калькулятора. Если такого “квадратика” нет, зажимаем кнопку Shift или “↑”. На рисунке слева нужные нам параметры подчеркнуты красной линией.
Щелкаем кнопку с надписью tg или tan (тангенс) и далее « = ». Калькулятор вычисляет значение функции обратной тангенсу – арктангенс. Это значение и будет искомым углом.

Вместо Win-калькулятора можно использовать, например, онлайн-калькуляторы тригонометрических функций. Найти такие сервисы в интернете достаточно легко, задав поиск в браузере.

Важно помнить!

Измерения на местности проводим как можно точнее и рейку устанавливаем точно по уровню. Имейте в виду, что если длина рейки пусть даже полтора-два метра, а длина отрезка АВ метров 15-20, то даже незначительное отклонение уровня от горизонтали дает существенную погрешность. Тем не менее это разумный способ.  Он позволяет, пусть и не совсем точно, определить угол наклона рельефа местности.
Используя подобие треугольников АВС и СDЕ можно вычислить также перепад высот: h=АВ*DE/ DС.

как сделать идеальным самый неудачный участок

Каждый, кто задумал построить свой собственный дом, начинает, как правило, с выбора участка. Правильность этого выбора может существенно повлиять на стоимость строительства дома, ведь особенности рельефа местности определяют  очень многое в строительстве. Наиболее удачным считается участок, имеющий ровный рельеф. Издавна люди старались не устраивать свои жилища в горах, оврагах и низинах. Но если случилось так, что ваш участок далек от идеала, знайте, что сложности рельефа могут оказаться вам на руку, главное знать, как ими воспользоваться.

Для начала давайте разберемся, какие бывают участки.

Что такое рельеф?

Рельефом участка называется комплекс всех особенностей его поверхности: плато, низины, овраги, горы, выпуклости, холмы, впадины, долины. Основной мерой рельефа является уклон – то есть изменение высоты поверхности, равное отношению разности высот двух точек к расстоянию между ними в проекции на горизонталь. Также уклон можно представить в качестве тангенса угла между линией местности и её горизонтальной проекцией в конкретной точке. Измерителем уклона являются проценты. К примеру, подъем местности, равный 20 метрам на 100 метров горизонтальной проекции участка равен уклону в 0,2 или 20 %.

Ровной принято считать местность, уклон которой не превышает 3 %. Местность с малым уклоном – 3-8 %. Рельеф среднего уклона – до 20 %. Крутой поверхность считают при уклоне более 20 %.

Идеальными площадками для строительства являются равнинные участки, местности с минимальным уклоном в южном направлении, не превышающим 3 %, и уклоном, идущим вниз от центра по обеим сторонам.

Расположение дома на участке, имеющем минимальный уклон

Строительство на такой местности максимально упрощено. Рельеф позволяет осуществить любые вариации расположения коттеджа и других строений.  

Участок с уклоном до 3 %. Подходит для воплощения в жизнь типового проекта дома. В этом случае дополнительные уклоны высотой 50 см, требуемые для организации отвода стоков с участка, выполняют путем подсыпки грунта, камней, цемента или гравия. Подсыпку осуществляют на ширину, превышающую размеры фундамента на 1-1,5 м.

Местность, имеющая уклон до 7%, подходит для возведения домов, не имеющих подвалов. Часто требуется подсыпка дополнительного грунта с подгорной стороны при уклонах в 5-7 %.

Расположение дома на участке
со средним уклоном

Неровность участка, имеющего уклон свыше 8 %, выгодно использовать для создания цоколя. Удобно вырезать часть склона для нижнего этажа, не создавая ровной площадки. В полученную выемку можно прекрасно вписать гараж, обеспечив подъезд к нему со стороны склона. 

Воплощая эту задумку, необходимо обеспечить стены, соприкасающиеся с грунтом, надежной гидроизоляцией. Все наружные поверхности фундамента промазываются гудроном или оклеиваются рубероидом. Необходимо монтировать фундаментную плиту на слой гидроизоляции, уложенный заблаговременно. 

 


Расположение дома на участке
с крутым рельефом

Если на вашем участке склон более 15-20 %, стоит обратить свое внимание на нестандартные проекты домов, превращающие крутой склон из недостатка в достоинство. Склон, расположенный на участке выгодно применить для строительства дома в несколько ярусов, создавая необычное здание из нескольких блоков. Это может быть и мастерская с отдельным входом, и комнаты для гостей, и кладовая, гараж и даже летняя кухня. На таком участке нужно создать несколько ровных поверхностей, ширина которых определяет размер строений, располагаемых на них.

Для осуществления задумки подойдут террасы, укрепляемые подпорными стенами и обобщенные ступенями. Рекомендуется применять такой метод строительства при уклоне, превышающем  12 %.

Изюминкой разноуровневого дома, возведенного на верандах без сомнения станет патио, балконы или веранды. Террасы можно переоборудовать в зоны отдыха или расположить на них беседки и дорожки.

Если же приходится иметь дело с серьезным перепадом высот более 15 %, следует устраивать подпорные стенки, вертикальные швы смежных каменных рядов которых не совпадают.

В этом случае подпорные стенки выполняют из валунов, камней, бруса или кирпича.

Если требуется возвести стену большой высоты, то камни укрепляют раствором. Нижний ряд выполняют из камней самых крупных размеров. Увеличить прочность стены можно располагая последующие ряды камней уклоном во внутрь. Склон на границах участка также стоит укрепить камнями. Лучше всего подойдут известняк, гранит и песчаник. 

Таким образом, любой участок можно превратить в идеальный для строительства дома, составив ландшафтный план, который поможет не только грамотно учесть все особенности рельефа, но получить пользу из мнимых его недостатков.

Изображение предоставлены ресурсом http://www.builderclub. com/

undefined

undefined

Статьи


Увеличение спроса на минеральное сырье в современном мире требует постоянного совершенствования технологических схем, процессов, аппаратов и транспортных систем, применяемых на современных обогатительных фабриках.

Известно, что одним из основных условий интенсификации и рационального природопользования является комплексное использование сырьевых ресурсов, в том числе внедрение в производство безотходной технологии и мероприятий по охране окружающей среды.

Особенность решения вопросов рационального использования земли состоит в том, что расположение объектов горного предприятия, схемы и способы выполнения горных работ должны быть рассчитаны на длительный период, при детальном рассмотрении территории всего бассейна и прилегающих к нему земель.

Разработка месторождений полезных ископаемых гидромеханизированным способом при многих его известных преимуществах характеризуется высокой степенью отчуждения земель, занимаемых намывными сооружениями, и на более длительный срок по сравнению с «сухими» отвалами. Так в Кузбассе гидроотвалы угольных разрезов занимают свыше 3500 га, а в бассейне Курской магнитной аномалии более 5000 га занято гидроотвалами и хвостохранилищами. Причем средний срок эксплуатации намывных сооружений на горно-обогатительных предприятиях составляет 15-20 лет [3].

Применяемые на практике и в проектах технические решения по размещению отвалов не всегда учитывают возрастающую ценность земли, затраты на рекультивацию непригодных земель, на которых могли бы быть размещены отвалы.

В связи с этим возникает необходимость обоснования способов уменьшения площади земли, занимаемой горными предприятиями и ускорения ее рекультивации с минимальными затратами, что в конечном итоге является эффективной основой для развития открытого способа разработки.

Поэтому необходимость увеличения ёмкости гидроотвалов (равно как и хвостохранилищ) при минимальных занимаемых площадях в процессе их эксплуатации является чрезвычайно актуальной задачей.

В данной статье рассмотрим возможности увеличения приёмной способности намывных сооружений с учетом геоморфологических особенностей места размещения, обуславливающих геометрические параметры, отвальной емкости и способа укладки пород при формировании техногенного рельефа нарушенных средствами гидромеханизации территорий.

Выбор места для размещения гидроотвалов является ответственной задачей, так как значительно влияет на себестоимость гидромеханизированных работ и определяет их эффективность.

Известны следующие типы гидроотвалов по их расположению [4]:

– овражные и балочные, создаваемые в оврагах или балках путем перегораживания их дамбами;

– равнинные, расположенные на местности ровной или с небольшим уклоном, огражденные со всех сторон дамбами;

– косогорные, устраиваемые на косогорах, огражденные дамбами и частично рельефом местности;

– котловинные и котлованные, расположенные соответственно в местных понижениях (котловинах) и выемках отработанных карьеров.

Наряду с отвалами, размещаемыми в старых разрезах (внутренние отвалы), в целом ряде случаев прибегают к строительству внешних отвалов, располагаемых непосредственно на поверхности земли. В этих случаях отвальная емкость образуется путем создания земляной оградительной насыпи механическим способом. Внешние отвалы обычно устраивают в тех случаях, когда невозможно разместить вскрышные породы или хвосты обогащения в выработанном пространстве по тем или иным причинам, или из-за недостаточного его объема при строительстве карьеров, а также при особых геологических и технологических условиях открытых разработок месторождений. К этому виду относится разработка россыпей, строительных горных пород, значительной части угольных и небольшой части рудных месторождений при горизонтальном и пологом залегании залежей. Карьеры при этом имеют небольшую (до 40-80 м) и относительно постоянную глубину, различные размеры в плане и различную производственную мощность. Вскрышные породы и полезные ископаемые весьма разнообразны и практически охватывают все их возможные сочетания.

При одновременно существующей возможности расположения гидроотвала на равнине, косогоре, балке, долине необходимо иметь в виду, что при строительстве отвалов в низине уменьшаются капитальные затраты, упрощается и удешевляется их эксплуатация. [4]

При разработке россыпных месторождений гидромеханизированным способом работы, связанные с размещением пород (хвостов) в отвалы, оказывают большое влияние на конечную стоимость ценного компонента. При благоприятных условиях отвалообразования, при наличии крутых склонов, непосредственно спускающихся в долину, промывной прибор обычно устанавливается на склоне, и отвал размещается сразу за промприбором [2].

На гидровскрышных работах угольных и железорудных месторождений наиболее распространенным также является расположение гидроотвалов (хвостохранилищ) в низине. Так, гидроотвалы КМА: «Берёзовый Лог», «Балка Суры», «Балка Чуфичева»; Кузбасса: «Бековский», «Кедровский №3», а также ряд хвостохранилищ (Надеждинского маталлургического завода, ЛГОКа, СГОКа и др.) являются намывными сооружениями овражно-балочного типов.

Предельный уклон местности для устройства гидроотвала обычно составляет 0,15?0,20, на практике для этого выбирают площади с уклоном 0,03?0,01 и менее [4]. Большой уклон местности приводит к потере емкости отвала и к осложнениям при сооружении дамбы начального обвалования. Начальная и конечная емкости отвала должны быть возможно большими при минимальном объеме начальной дамбы обвалования. Поэтому во многих случаях гидроотвалы располагаются в поймах рек или в оврагах. При расположении гидроотвалов в выработанном пространстве карьеров их обвалование может быть одно-, двух и трехсторонним (в зависимости от конфигурации выработанного пространства, его объема и схемы горных работ на близлежащих участках).

В итоге местоположение гидроотвалов и хвостохранилищ выбирается с учетом рельефа местности, организации удобного водоснабжения, а также минимальных суммарных затрат на транспортировку и подъем пород от карьера до места складирования, на возмещение убытков от потери земельных ресурсов, занятых отходами, на возмещение стоимости основных фондов (дороги, ЛЭП, строения и т.п.).

Значительное влияние на эффективность отвалообразования имеет использование объёма отвальной ёмкости для максимального размещения вскрышных пород или отходов обогащения. При большем использовании этого объёма уменьшаются удельные затраты на обвалование и снижаются эксплуатационные расходы.

Для характеристики практической возможности заполнения геометрического объёма отвала необходимо знать его коэффициент использования. Из анализа литературных источников [1, 4] вытекает, что рекомендуемые значения коэффициента использования отвальной емкости (или, как его также называют, коэффициента заполнения отвала) изменяется от 0,5 до 1 и более.

Так, когда отвальная емкость создается отсыпкой плотины по периметру на ровной поверхности, коэффициент использования возрастает с увеличением отношения длины отвала к ширине и может достичь значений больше единицы. Он достигает максимума при определенных этих соотношениях, после чего его величина постепенно убывает. Это объясняется тем, что для отвалов, которые имеют одинаковые размеры в плане на уровне пруда-отстойника, происходит прирост намытого массива в результате увеличения высоты плотины и вместе с тем убывание полезного объема отвала за счет увеличившегося объема самой земляной плотины. При этом коэффициент использования отвальной ёмкости зависит также от общей и подводной высоты отвала, уклона надводной его поверхности.

Фактически на коэффициент использования отвальной емкости оказывают влияние: характер отвальной емкости (выработанное пространство, косогор, долина, искусственно созданная с помощью отсыпки или намыва плотины, отвальная емкость и т.д.), схема заполнения отвала, параметры его и другие факторы.

Формирование гидроотвала в долине может осуществляться по двум технологическим схемам – от плотины к пруду-отстойнику (рис. 1) и с верховья долины к плотине (рис. 2), что определяет способ сооружения ограждающей плотины в низовье долины – насыпным или намывным способами.

При укладке пород в гидроотвал от плотины сооружение ограждающей плотины осуществляется намывным способом одновременно с формированием гидроотвала, а последовательность его заполнения определяется технологией намыва при перемещении выпусков гидросмеси по периметру намываемой плотины.

При формировании гидроотвала по схеме с верховья долины к плотине, последняя возводится насыпным способом, при необходимости сразу на полную высоту для размещения всего объема укладываемых вскрышных пород. При этой технологической схеме заполнения крупные частицы намытых пород откладываются вдалеке от плотины, в верховье долины, а около плотины обычно располагается пруд-отстойник, и осаждаются наиболее мелкие частицы. Ограждающая плотина подвергается гидростатическому давлению намытых пород в водонасыщенном состоянии (или воды отстойного пруда), а также воздействию фильтрационного потока. Таким образом, ограждающая плотина является гидротехническим сооружением, и к нему предъявляются все требования, которым должна отвечать водоудерживающая плотина.

На основе анализа влияния фактических параметров и формы отвала геометрическим методом было определено соотношение объема отвальной емкости и объема пород, который возможно разместить в ней, при гидромеханизированной разработке, когда отвал и пруд-отстойник размещаются совместно. Принимается, что горизонт воды в отстойном пруде отвала в течение определенного времени поддерживается на одном уровне, так как это характерно для отвалов со стационарным расположением насосной станции.

Расчеты выполнялись для примера укладки вскрышных пород, представленных несвязными четвертичными отложениями – песчаными породами различной крупности (тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистыми) с коэффициентом неоднородности К60/10 = 30?45.

Проверочные расчеты, выполненные с помощью рабочей программы, составленной в приложении Microsoft Excel, позволили установить влияние геоморфологических особенностей долины, а также технологической схемы намыва (рис. 3, 4) на изменение значений коэффициента использования отвальной емкости, а, следовательно, и на рациональное размещение вскрышных пород и отходов обогащения при гидромеханизированной укладке пород с верховья долины и от плотины к пруду-отстойнику.

 

Из графиков, представленных на рисунках 3 и 4 видно, что наибольшее влияние на изменение коэффициента использования отвальной емкости оказывает уклон долины I, в которой планируется размещение отвала.

При увеличении уклона долины I значение коэффициента использования отвальной емкости ? повышается при намыве пород от плотины к прудку-отстойнику. Так, к примеру, при фиксированных значениях высоты плотины Н = 30 м, суммы коэффициентов заложения увалов долины ? = 11,34 (углы бокового откоса для удобства расчетов ?1 = ?2 и составляют 10?), ширины долины b = 1000 м значения коэффициента использования отвальной емкости ? при изменении значений уклона долины I от 0,015 (угол уклона долины ? = 0,9?) до 0,1 (? = 5,7?) меняются в пределах – от 0,53 до 0,82 (рис. 3).

При укладке пород с верховья долины, напротив, с уменьшением значений I происходит увеличение коэффициента использования ?, значения его достигают 1 и более. Например, при уклоне надводной поверхности намыва отвала i = 0,01 и значениях Н = 30 м, b = 1000 м, ? = 11,34 коэффициент ? достигает максимума, равного 1,18 при I = 0,015. При большем значении I = 0,05 (? = 2,9?) значение ? = 0,92 (рис. 3).

Также проведенный анализ показывает, что с увеличением размеров отвала (ширины отвала по низу – b и высоты его – Н) при укладке пород с верховья долины коэффициент использования отвальной ёмкости – ? возрастает и может достичь значений больше 1 (рис. 3). Так, коэффициент использования изменяется от ? = 0,81 при Н = 10 м, b = 500 м до ? = 1,11 при Н = 30 м, b = 2500 м при уклоне I = 0,024 (? = 1,4?).

При намыве пород от плотины к пруду-отстойнику ? также возрастает при увеличении ширины долины b: ? = 0,70?0,81 при изменении b = 500?2500 м (при Н = 30 м, ? = 11,34, I = 0,055 (? = 3,2?)), однако снижается с увеличением высоты отвала: ? = 0,81?0,77 при изменении Н = 10?30 м (при b = 1000 м, ? = 11,34, I = 0,055).

При увеличении углов откоса долины – ?1 и ?2 значения ? изменяются в незначительных пределах при намыве пород с верховья долины (рис. 4). Так, при изменении суммы коэффициентов заложения правого и левого увалов долины ? от 2,22 (?1 и ?2 = 42?) до 22,86 (?1 и ?2 = 5?) величина ? увеличивается с 0,91 до 0,94 при укладке пород с верховья долины и уменьшается с 0,78 до 0,70 при намыве пород от плотины к пруду-отстойнику при Н = 20 м, b = 1000 м, I = 0,04 (? = 2,3?).

На основе анализа зависимостей коэффициента использования отвальной емкости ? от основных параметров отвала, представленных на рисунках 3 и 4, можно дать следующие основные рекомендации для проектирования отвалов, сооружаемых гидромеханизированным способом.

При укладке пород с верховья долины наиболее целесообразно использовать долины с пологими уклонами и боковыми откосами (увалами), а также проектировать отвалы с максимальной для данного уклона местности высотой.

Долины с крутыми уклонами и боковыми откосами (увалами) выгодно намывать от плотин, причем при увеличении крутизны уклона долины целесообразно выбирать меньшую высоту плотины отвала.

Как при укладке пород от плотины, так и при намыве с верховья долины предпочтительнее долины по основанию большей ширины.

Результаты анализа влияния рельефа местности и технологической схемы на процесс укладки пород в отвальную емкость позволяют обосновать рациональный выбор варианта гидроотвально-хвостовых хозяйств при проектировании гидротехнических сооружений на горно-обогатительных предприятиях.


Расположение дома на участке. Заставляем сложный рельеф работать на себя


Каждый, кто решил воплотить  проект индивидуального дома, знает, что для начала стоит определиться с участком строительства. То, какими характеристиками будет обладать местность, повлияет на будущие затраты на возведение и покупку проекта будущего дома. Удачными для строительства считаются ровные плоские участки. Уже много столетий среди строителей существуют рекомендации не возводить дом на участке, открытом порывистым ветрам, имеющем низины, холмы и выемки. Но даже имея участок, рельеф которого далек от совершенства, не стоит опускать руки. При грамотном его использовании самая сложная местность может быть полезной и красиво!

Что мы понимаем под рельефом?

Говоря о рельефе местности мы имеем в виду строение поверхности – овраги, низины, выпуклости, плато, горы, холмы, впадины, долины. Определяющем рельеф признаком является уклон – отношение разницы высотных отметок двух точек на участке к расстоянию между ними в проекции на горизонтальную плоскость. Также уклон можно представить в виде тангенса угла наклона поверхности земли к её горизонтальной проекции в этой точке. Измеряется в обоих случаях уклон в процентах. К примеру, перепад высоты в 10 м на расстояние по горизонтали 100 м равен уклону в 0,1 (10 %). 

Участок можно считать ровным в том случае, если его уклон не превышает 3 %. Градация местности по величине уклона выглядит следующим образом:

  • крутая местность: уклон> 20 %;
  • среднее значение: до 20 %;
  • поверхность с малым уклоном: 3-8 %.

Идеальными условиями для строительства можно назвать ровную местность или с уклоном не более 3 % в южном направлении или от центральной части в стороны.

Расположение дома на участке с минимальным уклоном

Строительство в этом случае проходит более легко, ведь существует несколько вариантов размещения дома и планирования участка.

Местность с уклоном до 3 % идеальна для строительства по типовому проекту. Планировку участка будет состоять лишь из создания уклонов под канавки для сточных вод. Делают это, используя подсыпку грунтом: создавая с помощью камней, грунта, цемента и гравия перепад высот поверхности в 50 см по направлению от дома. Ширину насыпи принято брать больше размеров фундамента на 1-1,5 м.

Участки с малым уклоном до 7% хорошо застраивать домами без подвала. Возможно, при уклонах в 5-7 % может потребоваться создание насыпи с подгорной стороны.

Расположение дома на участке со средним уклоном

Неровности поверхности, уклон которой больше 8 %, успешно используют, воплощая, например, проект двухэтажного дома с гаражом. Для уменьшения затрат, связанных с разработкой грунта и устройством ровной поверхности, цокольный этаж строят прямо в массиве склона, вырезав из него лишь небольшую часть. В нижнем этаже удобно разместится гараж при условии наличия со стороны склона удобного подъезда.

При строительстве такого дома необходимо обеспечить надежную гидроизоляцию поверхностей, соприкасающихся с грунтом. На наружные стены фундамента наносят гидроизоляционный материал: рубероид, гудрон или другие. Прежде чем заливать плиту фундамента, полезно будет постелить под неё слой гидроизоляции.

   

Расположение дома на участке с крутым уклоном

Если местность крутая с уклоном более 15-20 %, потребуется оригинальный проект дома, учитывающий все особенности рельефа,  разработать его можно с помощью услуги «ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ». При выборе варианта строительства дома в несколько ярусов досадные недостатки участка легко превращаются в неоспоримые достоинства. Блочная система дома позволит удачно разместить и спальни, и гостевые комнаты с отдельными входами, и подсобные помещения (мастерскую, гараж, кладовую), и даже летнюю кухню. На участок, имеющий сложный рельеф, создают ландшафтный план, рассчитанный на несколько ровных площадок. Их размер определяется будущими постройками, которые будут на них располагаться. В этом вам может помочь наша дополнительная услуга «ЛАНДШАФТНЫЙ ДИЗАЙН».

Хорошим решением станет использование террас, закрепленных подпорными стенами и соединенных ступенями. Строить дом на террасах рекомендуется при уклоне, превышающем 12 %. Преимуществами здания в этом случае можно считать веранды, расположенные на разных ярусах, красивые патио и балконы. Изюминкой такого разноуровневого дома станут также беседки и зоны отдыха.

Если участок имеет серьезный уклон, превышающий 15 %, необходимо устраивать подпорные конструкции таким образом, чтобы не допускать совпадения вертикальных швов в смежных рядах.

Подпорные стены сооружают из камня, бруса, валуна, кирпича или бетонных плит. Если высота стенки значительна, материал стоит закрепить раствором. Нижний ряд необходимо строить из самых крупных камней. Уложив ряды с уклоном внутрь можно увеличить прочность подпорной стены. Поверхности склона по границе участка также закрепляют камнями. Для этих работ лучше выбрать известняк, гранит или песчаник. 

Изображения, использованные в этой статье были предоставлены интернет-ресурсом http://www.builderclub.com/

undefined

Горнолыжные градиенты или о крутизне синих, красных и черных трасс

Поговорим об уклонах

На практике крутизна наклонной поверхности в различных областях человеческой деятельности обозначается величиной уклона (или еще иначе — градиентом). Для начала давайте разберемся, что же означает само это понятие. Таблички с указанием уклона знакомы, наверное, всем водителям автомобилей (по крайней тем, кто самостоятельно сдал хотя бы теорию), но далеко не все из них знают, что же фактически означает, например, 10% на знаке.

Кто-то по-простому думает, что это угол наклона дороги, то есть 10 градусов. Некоторые идут дальше в своих размышлениях и считают, что это доля от максимально возможного угла подъема в 90 градусов (отвесная стена) и 10% — это 90°×0. 1 = 9°. Мы все привыкли мыслить в градусах, каждый может визуально представить себе 90 градусов, 45, 30 и т.д., поэтому и стремимся все воспринимать в этой единице измерения (а правильный ответ: 10% = 5.7°).

На самом деле математически уклон — это отношение перепада высоты на определенном участке пути к длине горизонтальной проекции этого пути, выраженное в процентах. Т.е. высота (h), разделенная на проекцию пути (c) и умноженная на 100. Геометрически это отношение противолежащего катета к прилежащему (тангенс, умноженный на 100). Таким образом:

Уклон в процентах (градиент) = h/c×100 = tg(a)×100

Ниже представлена форма, позволяющая перевести значения из градиентов в градусы и обратно:

Градиенты % = Градусы °

Ближе к делам горнолыжным

С теорией разобрались, переходим к горнолыжной практике.

Профиль горнолыжной трассы никогда не представляет из себя идеальную прямую. Где-то наклон может быть покруче, где-то поположе. В этом случае используется понятие среднего градиента, который, впрочем, вычисляется все по той же формуле: перепад высот между стартом и финишем трассы, деленный на длину горизонтальной проекции трассы.

По статистике средние градиенты синих трасс находятся в пределах до 18% (порядка 10 градусов), красных — до 23% (13 градусов), а черных — от 23% и выше (больше 13 градусов). На каких-то курортах сложность трасс несколько занижена (синие трассы в реальности могут оказаться ближе к красным по крутизне), на каких-то наоборот, ее завышают, но в среднем картина везде примерно такая.

Для ориентировочной оценки длин трасс, катаясь на курорте и имея на руках схему катания с обозначением перепадов высот, вы можете использовать следующие соотношения:

На каждый километр перепада высоты синей трассы приходится порядка 7 км ее длины, на километр перепада красной — 5 км, черной — 3.5 км.

Ниже на картинке для сравнения представлены профили синей, красной и черной трасс. Трассы находятся в известнейшем итальянском регионе Селларонда, а профили их взяты из замечательного приложения 3D Dolomiti Superski, которое позволяет совершить виртуальный тур по  региону, а также посмотреть технические характеристики всех трасс.

Название трассы Длина Перепад Наклон Градиент
Piz Seteur 2050 м 204 м 5.7° 10.0%
Fermeda 1 2090 м 456 м 12.6° 22.4%
Gran Risa 2290 м 677 м 17.2° 30.9%

Отдельно отметим представленную на картинке Gran Risa — знаменитую трассу, входящую в пятерку культовых трасс Кубка мира. Глядя на ее профиль можно подумать, что ничего такого особенного в нем нет, но на деле, когда вы оказываетесь на трассе, в некоторых местах может показаться, что склон уходит вертикально вниз.

Этот эффект часто присутствует при сравнении профиля трассы с реальной обстановкой на местности. Также не будем забывать, что мы все время ведем речь о средних градиентах, в то время как некоторые локальные участки склона могут оказаться намного круче (и часто именно по этим самым крутым местам присваивают сложность трассе).

Харакири

В австрийском Майрхофене находится одна из самых крутых трасс мира (и самая крутая в Австрии), с говорящим названием Harakiri. Ее средний уклон составляет 78% (38°, длина около 620 метров при перепаде 380 метров). Для подготовки склона используется специальная техника, закрепленная на спущенных сверху страховочных канатах.

Падение на Harakiri может быть чревато тем, что до конца трассы вы будете катиться кубарем, не имея возможности затормозить.

Так что всегда, катаясь на лыжах, соизмеряйте свои возможности с предлагаемыми горами условиями. Берегите себя и окружающих лыжников!

Уклон местности

Сетки | Рассчитать | Расчетная модель местности Terrain Slope вычисляет уклон в любом узле сетки на поверхности. Наклон местности указывается в градусах от нуля (по горизонтали) до 90 (по вертикали). Для конкретной точки на поверхности Terrain Slope основан на направлении самого крутого спуска или подъема в этой точке (Terrain Aspect). Это означает, что по всей поверхности направление градиента может меняться.Файлы сетки Terrain Slope могут создавать карты изолиний, которые показывают изолинии с постоянным самым крутым уклоном. Эта операция аналогична способу, которым первая производная по направлению определяет уклон в любой точке на поверхности, но более эффективна, поскольку автоматически определяет направление уклона в каждой точке на карте.

В этом примере контурная карта исходной матрицы высот наложена на карту аспектов местности. Южные склоны (между ЮВ или 135 ° и ЮЗ или 215 °) обозначены серой заливкой. Серые линии на склонах, обращенных к северу, - это контурные заливки, нарисованные с размахом от 0 градусов (север) до 359 градусов (1 градус к западу от севера).

Наклон S в точке P - это величина уклона в этой точке. Из определения градиента:

Используя уравнение разности нотации на основе компаса, получаем:

Уклон местности представлен как угол наклона S T в градусах в соответствии с литературой по моделированию местности, такой как Moore et al. (1993):

См. Также

Сеточный расчет

Моделирование местности

Аспект местности

Кривизна профиля

Кривизна в плане

Тангенциальная кривизна

Расчет уклона (градиента) на топографической карте по горизонтали

Уклон - это мера крутизны или степени наклона объекта относительно горизонтальной плоскости.Градиент, уклон, наклон и тангаж взаимозаменяемы с уклоном. Наклон обычно выражается в процентах, углу или соотношении. Средний уклон объекта местности можно легко рассчитать по контурным линиям на топографической карте. Чтобы найти наклон объекта, необходимо определить горизонтальное расстояние (пробег), а также вертикальное расстояние (подъем) между двумя точками на линии, параллельной объекту. Уклон получается делением подъема на пробег. Умножьте это соотношение на 100, чтобы выразить наклон в процентах. Угол наклона, выраженный в градусах, определяется как арктангенс отношения между подъемом и спуском.

Здесь мы хотим найти средний уклон склона этой горы (участок от точки A до точки B). Вертикальное расстояние или подъем - это разница высот между точкой A и точкой B. Если посмотреть на топографической карте под точкой A, то получится расстояние 2500 м. Интервал изолиний - 20 м (пять изолиний на 100 м перепада высот). Следовательно, высота точки B составляет 2780 м.Подъем = 2780 - 2500 = 280м.

Маршрут или горизонтальное расстояние между двумя точками определяется с помощью масштабной линейки карты. Используя линейку, мы можем измерить масштабную линейку Google Maps в нижнем левом углу. 17 мм или 1,7 см на карте равняются 100 м в реальном мире. Снова используя линейку, следующим шагом будет измерение горизонтального расстояния между точкой A и точкой B на карте: 42 мм или 4,2 см. Расчет реального расстояния: бег = 4,2 см * (100 м / 1. 7см) = 247м. (Обратите внимание, что числа, соответствующие измерениям на изображении, могут отличаться на мониторе вашего компьютера из-за разницы в разрешении или при печати изображения. Конечный результат, однако, должен быть таким же).

Если линейка для точных измерений недоступна, вы всегда можете использовать любой предмет с прямым краем или сторону пальца. Отметьте длину масштабной линейки на прямом крае и сравните длину масштабной линейки с расстоянием по линии между двумя точками на карте.Посмотрите, сколько длин масштабной линейки или ее части будут равны расстоянию между точками. Удобно получить приблизительное прямое измерение расстояния. Например, здесь расстояние между точками A и B примерно в два с половиной раза превышает расстояние на шкале масштаба, соответствующее 100 м. Следовательно, желаемое расстояние карты составляет примерно 2,5 x 100 м = 250 м.

Как отмечалось в разделе «Масштаб карты и измерение расстояний», инструменты пеленга и рисования линий Geokov Map Maker могут использоваться для прямого измерения расстояний на цифровых картах.

Градиент (десятичный) = Подъем / Бег = 280 м / 247 м = 1,1336
Здесь на каждую единицу (например, метр, фут и т. Д.) Горизонтального перемещения приходится 1,1336 единиц увеличения высоты. В качестве альтернативы на каждые 0,882 единицы горизонтального перемещения приходится одна единица вертикального усиления. Следовательно, в качестве отношения градиент будет выражен как (1 из 0,882).

Градиент (в процентах) = 1,1336 * 100 = 113,4%

Угол наклона - это угол α на диаграмме.По определению тангенса в тригонометрии: tan α = Rise / Run

Следовательно, имея значения для подъема и разбега, значение α в градусах определяется как арктангенс (tan-1) отношения: α = arctan (280 / 247) = 48,6 °

Расстояние перемещения (расстояние вдоль склона или гипотенуза треугольника) получается из уравнения теоремы Пифагора: (расстояние гипотенузы) 2 = 2472 + 2802. Расстояние вдоль склона равно 373 м.

Так что имейте в виду, что расстояния, найденные на карте с использованием масштаба карты, являются горизонтальными расстояниями (расстояние по прямой). Если вы планируете совершить длинный траверс по гористой местности, ваше фактическое расстояние будет намного длиннее, чем рассчитанное с помощью масштабной линейки. Чтобы получить более реальное расстояние перемещения, необходимо учитывать расстояния вдоль склонов, как указано выше. Инклинометры (клинометры) используются для прямых измерений уклонов при полевых работах, таких как лесоводство, картографирование местности, лавинная безопасность и т. Д. Многие современные компасы включают в себя инклинометры.

Примечание: для наглядности здесь используется спутниковая карта сверху вниз (2D) с наложенными горизонтальными линиями, полученными с помощью Geokov Map Maker.Точно такие же процедуры, как и выше, используются с обычной топографической картой для поиска требуемых параметров.

Указанное выше значение является мерой среднего наклона расстояния между двумя точками. На самом деле части склона круче, а другие пологие, чем средний склон. Рельеф чаще всего не является естественно гладким, и обычно есть участки с переменным уклоном. Также такие особенности, как скалы, выпуклые валы, холмы, провалы, скамейки и т. Д.которые меньше по размеру, чем интервал изолиний, могут не отображаться на топографической карте. Например, вы можете двигаться по склону 35 ° и натолкнуться на полосу обрыва высотой 10 м, в то время как топографическая карта показывает постоянный уклон от 30 ° до 40 °. Оценка местности и определение уклона по контурным линиям (без измерения) приходит с опытом. Иногда требуется измерение участков всего склона, например, при составлении карты рельефа лавины, когда углы откоса для зоны старта, трека и зоны биения измеряются отдельно, и строится профиль пути лавины.

Некоторые особенности склонов важны для полевых исследований, таких как геоморфология, лавины и принятие решений о путешествиях в отдаленные районы. Примеры включают выпуклые и вогнутые откосы. Выпуклые склоны переходят от менее крутой местности к более крутой. В зависимости от интервала между контурами и размера элемента выпуклости на местности можно определить по более широкому интервалу между контурами вверху и более близким контурным линиям внизу рулона. Вогнутые склоны переходят от более крутого к более пологому ландшафту с движением вниз по склону.На вогнутом откосе расстояние между контурами меньше, а внизу - больше.

Анализ поверхности: картографирование местности

8.4 Анализ поверхности: картографирование местности

Цель обучения

  1. Цель этого раздела - научиться применять базовый растровый анализ поверхности к приложениям картографирования местности.

Анализ поверхности часто называют анализом рельефа (высот). Набор векторных или растровых данных содержит значение атрибута для каждого языкового стандарта на всем его экстенте.когда информация, связанная с уклоном, аспектом, видом, гидрологией, объемом и т. д. , вычисляется на растровых поверхностях, таких как DEM (цифровые модели рельефа; Глава 5 «Управление геопространственными данными», раздел 5.3.1 «Форматы векторных файлов»). Кроме того, методы поверхностного анализа могут также применяться к более эзотерическим усилиям по картированию, таким как вероятность торнадо или концентрация младенческой смертности в данном регионе. В этом разделе мы обсудим несколько методов создания поверхностей и общие методы анализа поверхности, связанные с наборами данных Terrain.

Несколько распространенных анализов окрестностей на основе растров дают ценную информацию о свойствах поверхности ландшафта. Карты уклона - карта, отображающая растеризованные значения уклона по всему экстенту. (часть (a) рисунка 8.12 «(a) Уклон, (b) Аспект и (c и d) Карты отмывки») отлично подходят для анализа и визуализации характеристик рельефа и часто используются вместе с картами аспектов (определенными позже) для оценки водосборных бассейнов, инвентаризации лесных ресурсов, определения пригодности среды обитания, оценки потенциала эрозии склонов и так далее. Обычно они создаются путем подгонки плоской поверхности к движущемуся окну 3 на 3 вокруг каждой целевой ячейки. При делении горизонтального расстояния через движущееся окно (которое определяется с помощью пространственного разрешения растрового изображения) на вертикальное расстояние внутри окна (измеряемое как разность между наибольшим значением ячейки и значением центральной ячейки), наклон относительно легко получается. Выходной растр значений уклона можно рассчитать как процент уклона или степень уклона.

Любая ячейка, имеющая наклон, по определению должна быть ориентирована в известном направлении. Эта ориентация называется аспектом. Карты аспектов - карта, отображающая растеризованные значения сторон по всему экстенту. (часть (b) рисунка 8.12 «(a) Уклон, (b) Аспект и (c и d) Карты отмывки») используют информацию об уклоне для создания выходных растровых изображений, при этом значение каждой ячейки обозначает направление, в котором она смотрит. Обычно это кодируется как одно из восьми порядковых направлений (север, юг, восток, запад, северо-запад, северо-восток, юго-запад, юго-восток) или в градусах от 1 ° (почти строго на север) до 360 ° (обратно на север). Плоские поверхности не имеют аспекта и имеют значение -1. Чтобы рассчитать аспект, используется движущееся окно 3 на 3, чтобы найти самые высокие и самые низкие отметки вокруг целевой ячейки. Если наивысшее значение ячейки расположено в верхнем левом углу окна («верх» соответствует северу), а наименьшее значение находится в правом нижнем углу, можно предположить, что аспект является юго-восточным. Комбинация информации об уклоне и ракурсе имеет большую ценность для таких исследователей, как ботаники и почвоведы, потому что доступность солнечного света сильно различается между северными и южными склонами.Действительно, различные режимы света и влажности, возникающие в результате изменения внешнего вида, способствуют вегетативным и почвенным различиям.

Карта отмывки Карта, показывающая относительный рельеф на основе высоты желаемой области, источник освещения которой можно поворачивать и наклонять под любым желаемым углом для просмотра. (часть (c) рисунка 8.12 «(a) Наклон, (b) Аспект и (c и d) Карты отмывки») представляет собой освещение поверхности от некоторого гипотетического, определяемого пользователем источника света (предположительно, солнца). .Действительно, склон холма относительно ярко освещен, если смотреть лицом к солнцу, и темным, если смотреть в сторону. Используя в качестве входных данных наклон поверхности, аспект, угол падающего света и высоту Солнца, процесс отмывки кодирует каждую ячейку в выходном растре 8-битным значением (0–255), увеличивающимся от черного до белого. Как вы можете видеть в части (c) рисунка 8.12 «(a) Уклон, (b) Аспект и (c и d) Карты отмывки», отображение отмывки - это эффективный способ визуализировать трехмерную природу возвышенностей на местности. двухмерный монитор или бумажная карта.Карты отмывки также могут эффективно использоваться в качестве базовой карты при наложении на полупрозрачный слой, например, цифровая модель рельефа с искусственным цветом (DEM; часть (d) рисунка 8.12 "(a) уклон, (b) аспект и ( c и d) Карты отмывки ").

Рис. 8.12 (а) Уклон, (б) Аспект и (в и г) Карты отмывки

Источник: данные доступны из Геологической службы США, Центра наблюдения за ресурсами Земли и науки (EROS), Су-Фолс, SD.

Анализ видимости Обработка определения областей, видимых из определенного места.- ценный метод визуализации, который использует значение высоты ячеек в ЦМР или TIN (триангулированная нерегулярная сеть) для определения тех областей, которые можно увидеть из одного или нескольких конкретных мест (часть (а) на Рисунке 8.13 "(a ) Виды и (б) Карты водоразделов "). Местом просмотра может быть точечный или линейный слой, который может быть размещен на любой желаемой высоте. Результатом анализа видимости является двоичный растр, который классифицирует ячейки как 1 (видимые) или 0 (невидимые). В случае двух мест просмотра выходные значения растра будут 2 (видимы из обеих точек), 1 (видимы из одной точки) или 0 (невидимы ни с одной точки).

Дополнительными параметрами, влияющими на результирующую карту видимости, являются азимут обзора (горизонтальный и / или вертикальный) и радиус обзора. Азимут обзора по горизонтали - это горизонтальный угол зоны обзора, значение по умолчанию которого равно 360 °. Пользователь может захотеть изменить это значение на 90 °, если, например, желаемая зона обзора включает только ту область, которая может быть видна из окна офиса. Точно так же вертикальный угол обзора может быть установлен от 0 ° до 180 °. Наконец, радиус обзора определяет расстояние от места просмотра, которое должно быть включено в вывод.Этот параметр обычно устанавливается на бесконечность (функционально он включает все области в пределах исследуемой матрицы высот или TIN). Его можно уменьшить, если, например, вы хотите включить только зону в 100-километровый диапазон вещания радиостанции.

Аналогичным образом анализирует водораздел - процесс определения направления потока воды в желаемой области. представляют собой серию методов анализа поверхности, которые определяют топографические водоразделы, отводящие поверхностные воды для водотоков (часть (b) рисунка 8.13 "(а) Карты видовой зоны и (б) Карты водоразделов"). В географических информационных системах (ГИС) анализ водосбора основан на вводе «заполненной» ЦМР. Заполненная ЦМР - это такая модель, которая не содержит внутренних углублений (например, таких, которые можно было бы увидеть в выбоине, на заболоченной местности или в карьере). На основе этих входных данных создается растр направления потока для моделирования направления движения воды по поверхности. На основе информации о направлении потока растр накопления потока вычисляет количество ячеек, которые вносят вклад в поток для каждой ячейки.Вообще говоря, ячейки с высоким значением накопления потока представляют собой каналы ручья, а ячейки с низким накоплением потока представляют возвышенности. Имея это в виду, создается сеть растеризованных сегментов потока. Эти потоковые сети основаны на некотором определяемом пользователем минимальном пороге накопления потока. Например, может быть решено, что ячейке требуется по меньшей мере одна тысяча участвующих ячеек, чтобы считаться сегментом потока. Изменение этого порогового значения изменит плотность потоковой сети.После создания потоковой сети вычисляется растр связи потоков, в соответствии с которым каждый сегмент (линия) потока топологически связан с пересечениями (узлами) потоков. Наконец, наборы растровых данных о направлении потока и связях между потоками объединяются для определения выходного растра водораздела, как показано в части (b) Рисунка 8.13 «(a) Карты видового пространства и (b) Карты водоразделов» (Chang 2008). Такой анализ неоценим для управления водосбором и гидрологического моделирования.

Рис. 8.13. (A) Карты видимости и (b) Карты водоразделов

Источник: данные предоставлены U.С. Геологическая служба, Центр наблюдения за ресурсами Земли и науки (EROS), Су-Фолс, Южная Дакота.

Ключевые вынос

  • Функции ближайшего соседства часто используются на растровых поверхностях для создания карт уклона, разреза, отмывки, видимости и водоразделов.

Упражнения

  1. Как используются карты уклона и аспекта при создании карты отмывки?
  2. Если вы собирались построить новый дом, как вы могли бы использовать карту обзора, чтобы облегчить ваши усилия?

Проникновение на склонах и его роль в формировании стока и устойчивости склонов

Основные моменты

Оценивает инфильтрацию и сток на склонах совместно для переменного увлажнения.

Количественно определяет инфильтрацию и устойчивость откосов в связных и несвязных грунтах.

Количественно оценивает влияние инфильтрации на эрозию склонов.

Abstract

Модифицированная модель Green-and-Ampt сформулирована для количественной оценки инфильтрации на наклонной поверхности, подстилаемой однородной почвой, смоченной поверхностной водой. Теория данной статьи для количественной оценки инфильтрации основана на математической формулировке связанных дифференциальных уравнений в частных производных (pdes), регулирующих инфильтрацию и сток.Эти pdes решаются с помощью явного численного метода конечных разностей, который дает инфильтрацию, скорость инфильтрации, глубину до фронта увлажнения, скорость стока и глубину стока везде на склоне во время внешнего увлажнения. Входные данные включают норму полива или гиетограф осадков для шторма произвольной продолжительности, гидравлические характеристики почвы и предшествующую влажность, а также гидравлические и геометрические характеристики склона. Представленная теория предсказывает влияние продвигающегося фронта смачивания на устойчивость склона по отношению к поступательному скольжению.Теория этой статьи также развивает 1D pde, регулирующую перенос взвешенных наносов и деградацию склонов, вызванную стоком под влиянием инфильтрации. Три примера иллюстрируют применение разработанной теории для расчета инфильтрации и стока на склоне и их роль в устойчивости связных и несвязных грунтов, образующих наклонную местность.

Ключевые слова

Проникновение

Кинематическая волна

Сток

Фактор безопасности

Оползни

Осадки

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2018 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Определите рельеф лавины с помощью новой всемирной карты уклонов с высоким разрешением

Этой зимой выявляйте лавинную местность быстрее и проще с помощью карты угла наклона. Мы самостоятельно разработали наложение угла наклона и воспользовались программой 3D Elevation Геологической службы США и цифровой моделью NASA. Эти источники позволили нам расширить охват по всему миру, интегрировать данные с высоким разрешением и точно настроить детализацию цвета.Эти улучшения помогают легко выделить на карте крутые лавинообразные ландшафты.


Катаетесь ли вы на лыжах по боулингу или на снегоходе глубоко в лесу, добавьте слой «Угол наклона» на свою любимую базовую карту, чтобы спланировать более безопасный маршрут через отдаленную местность. Если вы ранее загружали карты угла уклона в мобильное приложение, вы увидите уведомление в верхней части вкладки «Сохранено», которое позволит вам обновить старые карты.

Стиль градуированной окраски для мельчайших деталей

Сплошная цветовая шкала показывает изменения ландшафта градуированным образом, что упрощает чтение изменений на карте.

Новый слой подчеркивает зоны от 30 до 45 градусов оранжевым и красным цветами, подчеркивая и обращая ваше внимание на тот факт, что эти склоны составляют стартовую зону для большинства лавин. Менее крутой рельеф - в диапазоне от 20 до 25 градусов - выделен зеленым. Склоны крутизной более 45 градусов окрашены в оттенки серого, чтобы обозначить самый крутой ландшафт на карте. Серая заливка также помогает людям с дальтонизмом путаницы красного / зеленого цвета видеть детали карты.

Высокое разрешение в США и во всем мире

В новом слое «Угол наклона» используются самые свежие данные для обеспечения безумно четкого разрешения для большинства областей в Соединенных Штатах.Программа USGS 3D Elevation обеспечивает лучшее разрешение для некоторых частей США с данными LiDAR на расстоянии от 1 до 3 метров. Это покрытие с высоким разрешением расширяется и будет обновляться по мере его выпуска Геологической службой США. Другие части США покрываются 10-метровым разрешением по данным USGS NED.

Получите 25-метровое разрешение в Западной Европе с помощью ЦМР ЕС и 30-метровое разрешение в других местах по всему миру с помощью цифровой модели высоты НАСА. В более высоком разрешении отображаются мелкие элементы ландшафта, которые в противном случае были бы скрыты данными с более низким разрешением.

Предупреждение и ограничения

Прогнозирование лавины использует множество инструментов для анализа лавинного риска в полевых условиях. Затенение откосов лучше всего использовать для общего обзора местности. Все карты угла наклона, включая новый слой «Угол наклона», не отображают микрорельеф, например небольшие стартовые зоны. Снежные элементы, такие как ветровые подушки и карнизы, не отображаются на карте. Будьте готовы использовать инклинометр и другие наземные оценки в полевых условиях в дополнение к карте угла наклона.Измените свои планы соответствующим образом, если рельеф не соответствует данным, отображаемым на слое угла уклона. Узнайте о лавинной и снежной безопасности, прежде чем путешествовать по любым местам, подверженным сходам лавин. Для получения дополнительной информации о том, как составляются карты угла наклона, см. Презентацию Джеффа Димса о том, как создаются эти наложения карт, из семинара Colorado Snow and Avalanche в 2019 году или в статье «Цифровое картирование: знаете ли вы, что знает ваша карта?» в сентябрьском номере журнала The Avalanche Review за 2020 год.

Как получить слой угла наклона

Новый слой «Угол наклона» доступен при наличии премиум-членства Gaia GPS.Чтобы получить доступ к слою, зайдите в меню слоев и выберите вкладку «Features / Weather Overlays». Прокрутите вниз и нажмите «Угол наклона». Нажмите кнопку «Добавить слой». Узнайте, как добавлять наложения и управлять ими здесь.

Соедините эту карту с другими полезными картами для катания на лыжах, доступными с премиум-членством в Gaia GPS. Узнайте, как использовать карты, в том числе слой угла наклона, чтобы избежать лавинной опасности.

Если вы ранее загружали карты угла уклона в мобильное приложение, вы увидите уведомление в верхней части вкладки «Сохранено», которое позволит вам обновить старые карты.

Экспериментальное исследование и моделирование больших вихрей влияния уклона местности на крайнее горение в топливных пластах кустарников

Лесная служба США
Уход за землей и служение людям

Министерство сельского хозяйства США


  1. Экспериментальное исследование и моделирование эффекта больших вихрей влияния уклона местности на предельное горение в кустарниковых топливных пластах

    Автор (ы): Xiangyang Zhou; Шанкар Махалингам; Дэвид Вайз
    Дата: 2007
    Источник: Труды Института горения 31: 2547-2555
    Серия публикаций: Прочие публикации
    PDF: Скачать публикацию (986 КБ)

    Описание В данной статье представлено комбинированное исследование лабораторных экспериментов по распространению пожара и трехмерного моделирования больших вихрей (LES) для анализа влияния наклона местности на предельное горение в топливных пластах живых чапаральных кустарников. .Линейный пожар был инициирован в топливных слоях одного вида четырех растений чапараля при различных конфигурациях топливного слоя и окружающих условиях. Подход LES был разработан для моделирования распространения огня через топливный слой с подсеточной моделью турбулентного горения, основанной на концепции поверхностной плотности пламени. Путем изучения двух конфигураций уклона топливного слоя было обнаружено, что распространение пожара на уклоне зависит не только от повышенной лучистой теплопередачи, но также от аэродинамического эффекта, создаваемого взаимодействием пламени с наклонной поверхностью.При определенных условиях конвективная теплопередача, вызванная этим взаимодействием, становится доминирующим механизмом в определении успеха распространения огня. Семьдесят три (или 42%) из 173 экспериментальных возгораний успешно распространились на склонах от -70% до 70%. Было обнаружено, что существует критический уклон, выше которого распространение огня в этих горючих пластах было успешным, а ниже которого распространение огня было неудачным. Этот критический наклон для предельного горения широко варьировался в зависимости от влажности топлива и загрузки топлива.На основе экспериментальных данных была разработана модель пошаговой логистической регрессии для прогнозирования вероятности успешного распространения огня. Ожидается, что эта модель может быть полезна в предоставлении руководящих принципов для предписанного применения огня.

    Примечания к публикации
    • Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected], чтобы запросить печатную копию этой публикации.
    • (Укажите , точно, , какую публикацию вы запрашиваете, и свой почтовый адрес.)
    • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и приложить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
    • Эта статья была написана и подготовлена ​​государственными служащими США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

    Цитирование Чжоу, Сянъян; Махалингам, Шанкар; Weise, Дэвид. 2007. Экспериментальное исследование и моделирование больших вихрей влияния уклона местности на предельное горение в кустарниковых топливных пластах. Труды Института горения 31: 2547-2555

    Процитировано

    Ключевые слова Предельное горение, LES, наклон, чапараль, распространение пламени

    Связанный поиск
    XML: Просмотр XML

Показать больше

Показать меньше

https: // www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/30618

Атрибуты ландшафта - документация RichDEM 0.0.03

RichDEM может рассчитывать ряд атрибутов местности.

Наклон

Horn, B.K.P., 1981. Затенение холмов и карта отражения. Труды IEEE 69, 14–47. DOI: 10.1109 / PROC.1981.11918

Хорн (1981) вычисляет наклон фокальной ячейки, используя центральную разность оценка поверхности, подходящей для фокальной ячейки и ее соседей. Склон Выбран максимум этой поверхности и может быть возвращен в нескольких форматах.

 import richdem as rd
импортировать numpy как np

beau = rd.rdarray (np.load ('imgs / beauford.npz') ['beauford'], no_data = -9999)
slope = rd.TerrainAttribute (beau, attrib = 'slope_riserun')
rd.rdShow (наклон, оси = False, cmap = 'jet', figsize = (8,5.5))
 

(Исходный код, png, hires.png, pdf)

Аспект

Horn, B.K.P., 1981. Затенение холмов и карта отражения. Труды IEEE 69, 14–47. DOI: 10.1109 / PROC.1981.11918

Horn (1981) вычисляет аспект как направление максимального наклона фокусного клетка.Возвращаемое значение выражается в градусах.

 аспект = rd.TerrainAttribute (beau, attrib = 'аспект')
rd.rdShow (аспект, оси = False, cmap = 'jet', figsize = (8,5.5))
 

(Исходный код, png, hires.png, pdf)

Кривизна профиля

Зевенберген, Л.В., Торн, К.Р., 1987. Количественный анализ топографии земной поверхности. Земные процессы и формы рельефа 12, 47–56.

Кривизна профиля рассчитывается путем подгонки поверхности к фокальной ячейке и ее соседи.Кривизна профиля идет параллельно максимальному уклону этого поверхность и влияет на ускорение и замедление потока вниз по склону.

Отрицательные кривизны профиля (A) указывают на выпуклые вверх уклоны, положительные кривизна профиля (B) указывает на вогнутые вверх поверхности, а профиль кривизна нуля указывает на линейный наклон (C).

 profile_curvature = rd.TerrainAttribute (beau, attrib = 'profile_curvature')
rd.rdShow (profile_curvature, axes = False, cmap = 'jet', figsize = (8,5.5))
 

(Исходный код, png, hires.png, pdf)

Кривизна в плане

Зевенберген, Л.В., Торн, К.Р., 1987. Количественный анализ топографии земной поверхности. Земные процессы и формы рельефа 12, 47–56.

Кривизна плоской формы рассчитывается путем подбора поверхности к фокальной ячейке и ее соседи. Кривизна плоской формы проходит перпендикулярно максимальному уклону эта поверхность и влияет на схождение и отклонение потока вниз по склону.

Отрицательные кривизны в плане (A) указывают на выпуклые в боковом направлении уклоны, положительные Кривизна плоской формы (B) указывает на вогнутые в боковом направлении поверхности, а плоская форма кривизна нуля указывает на линейный наклон (C).

 planform_curvature = rd.TerrainAttribute (beau, attrib = 'planform_curvature')
rd.rdShow (planform_curvature, axes = False, cmap = 'jet', figsize = (8,5.5))
 

(Исходный код, png, hires.png, pdf)

Кривизна

Зевенберген, Л.В., Торн, К.Р., 1987. Количественный анализ топографии земной поверхности. Земные процессы и формы рельефа 12, 47–56.

Кривизна рассчитывается путем подбора поверхности к фокальной ячейке и ее соседи. Он сочетает в себе кривизну профиля и в плане.

 кривизна = rd.TerrainAttribute (beau, attrib = 'curvature')
rd.rdShow (кривизна, оси = False, cmap = 'jet', figsize = (8,5.5))
 

(Исходный код, png, hires.png, pdf)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *