地形图在工程设计中的应用

1．根据地形图绘制指定方向的断面图

在工程设计中，经常要了解在某一方向上的地形起伏情况，例如公路、隧道、管道等的选线，可根据断面图设计坡度，估算工程量，确定施工方案。如图8－8所示，绘制AB方向的断面图方法如下：

1)在AB线与等高线交点上标明序号，如图8－8(a)中的1，2，…，10各点。

图8－8 绘制AB方向的断面图

2)如图8－8(b)所示，绘一条水平线作为距离的轴线，绘一条垂线作为高程的轴线。

3)将图8－8(a)中1，2，…，10各点距A点的距离量出，并转绘于8－8(b)图的距离轴线上。转绘时，一般情况下断面图采用的距离比例尺与8－8(a)图上用的比例尺一致，必要时也可按其他适宜比例尺展绘。

4)在图8－8(b)的高程轴线上，按选定的高程比例尺及AB线上等高线的高程范围，标出66～72m高程点。为了突出地形起伏，选用高程比例尺为距离比例尺的5倍或10倍。

5)在图8－8(b)上，横坐标上A，1，2，…，10，B各点的高程，在纵坐标上按高程比例尺取点，即得断面上的点，其中第5点高程是通过内插得到的。

6)将所得断面上相邻各点以圆滑曲线相连，即得AB方向的断面图。

2．按规定坡度在地形图上选定最短路线

进行铁路、公路、管道等设计时，均有一定的限制坡度，为了线路的经济合理，可以在地形图上按规定坡度选择最短路线。方法如下：如图8－9所示，设自A点(高程38．0m)向山头B点(高程45．56m)修一条路，其允许之最大坡度i为8%，地形图比例尺为1∶1000，等高距h为1m，则路线跨过两条等高线所需的最短距离D可用坡度公式i=导出，，化为图上长。以A为圆心，d为半径画弧交39m等高线于1点；再以1点为圆心，d为半径画弧交40m等高线于2点；以此类推得3，4，5，6，7点。另外以同样方法可得到1′，2′，…，7′点。至此两条路线均尚未到达B点。但是，由于B点高程为45．56m，与7或7′点所在等高线高程之差为0．56m，按8%坡度所需的最短实地距离是，相应图上距离为7mm，而图上7′B与7B量得距离都大于最短距离7mm，因此，这两条路均符合要求。

图8－9 在地形图上选线

按上述方法选择路线，仅从坡度不超过8%来考虑，实际选线时，尚需考虑其他因素，如对地质条件、工程量大小、农田占用等问题作综合分析，才能最后确定路线。

3．在地形图上确定汇水面积

在公路、铁路的勘测设计中，遇有跨越河流、山谷或深沟时，需要修建桥梁和涵洞。桥梁的跨度、涵洞的孔径与水流量有关；水库设计中，水坝位置、坝的高度与水库蓄水量有关。水量的大小又与该区域内汇集雨水和雪水的地面面积的大小有关。某处能汇集到雨(雪)水的范围，该范围的面积称为汇水面积，其大小与该地区的降雨(雪)量，就可为工程设计提供有关水量的依据。

为了确定汇水面积的范围，需在地形图上画出汇水面积的边界，这个边界实际上是一系列分水线即山脊线的连线。汇水面积边界线的特点是：边界线是通过一系列山脊线联系各山头及鞍部的曲线，并与河道的指定断面形成闭合环线。如图8－10所示，A处为公路跨越山谷的一座桥，桥的设计应考虑通过A处的流量，该处的汇水面积界线为从桥的西端起，经B，C，D，E，F，G，H回到桥的东端，形成汇水面积界线。

图8－10 在地形图上确定汇水面积