坡度(斜率)是地表單元陡緩的程度,通常把坡面的垂直高度h和水平寬度l的比叫做坡度(或叫做坡比),即坡角的正切值(tan∠α,∠α為斜坡與水平面夾角)。通常用字母i表示,公式為:tan∠α=h:l。
坡度一般寫成1∶m的形式(此時高=1,寬=m),m稱為邊坡系數,坡度越大,則坡角越大,坡面就越陡,如1:2>1:3,則1:2對應的坡角大,坡面較陡。
表示方法
坡度的表示方法有百分比法、度數法、密位法和分數法四種,其中以百分比法和度數法較為常用。
百分比法
表示坡度最為常用的方法,即兩點的高程差與其路程的百分比,其計算公式如下:坡度 = (高程差/路程)x100%
使用百分比表示時,
即: i=h/l×100%
例如:坡度3% 是指路程每100米,垂直方向上升(下降)3米;1%是指路程每100米,垂直方向上升(下降)1米。依次類推.
度數法
用度數來表示坡度,利用反三角函數計算而得,其公式如下:
tanα(坡度)= 高程差/路程
所以α(坡度)=arc tan (高程差/路程)
不同角度的正切及正弦坡度
角度 正切正弦
0° 0% 0%;5° 9% 9%;10° 18% 17%;30° 58% 50%;45° 100% 71%;60° 173% 87%;90° ∞ 100%
例題
斜坡坡度i=1:2,若某人沿斜坡往上行進100米,則他的高度 將上升多少米?
解:因為坡度——通常把坡面的垂直高度h和水平寬度l的比叫做坡度(或叫做坡比)用字母i表示。通常使用百分比表示。
那么,就有:高度上升為:X2+(2X)2=1002
5X2=1002
X√5=100
X=100/√5 因為√5=√5/√5*√5
X=20√5
簡化為:100*√5/5=20√5米
其實坡度簡單的講就是一個直角鄰角(地面的角)的tan值。
依據國際地理學聯合會地貌調查與地貌制圖委員會關于地貌詳圖應用的坡地分類來劃分坡度等級,規定:0°~0.5°為平原,>0.5°~2°為微斜坡,>2°~5°為緩斜坡,>5°~15°為斜坡,>15°~35°為陡坡,>35°~55°為峭坡,>55°~90°為垂直壁。
中國大陸規定>25°不能耕種。
西北黃土高原地區15°和25°分別為坡面流水面狀侵蝕的下限和上限臨界坡角。
耕地坡度分級
耕地坡度分為≤2°、2°~6°、6°~15°、15°~25°、>25°五個坡度級(上含下不含)。坡度≤2°的視為平地,其他坡度級分為梯田和坡地兩種類型(見表1)
表1 耕地坡度分級及代碼
分級數據
數據說明
數據簡介
坡度是地表單元陡緩的程度,通常把坡面的垂直高度和路程的比值稱為坡度。全國分省坡度分級數據產品是指全國各省?自治區?直轄市高級人民法院和中級人民法院管轄第一審民商事案件標準按坡度級別劃分的坡度空間分布產品,它是地理國情監測云平臺推出的土地資源類系列數據產品之一。
表示方法
(1)百分比法
表示坡度最為常用的方法,即兩點高程差與其路程的百分比,其計算公式如下:
坡度 = (高程差/路程)x100%
(2) 度數法
用度數來表示坡度,利用反三角函數計算而得,其公式如下:
tanα(坡度)= 高程差/路程
應用案例
下圖為根據坡度數的計算方法,利用ArcGIS軟件制作的陜西省2005年的坡度數據,分為五個級別。
坡比在數學上也有應用,例如用于水庫大壩的設計中,計算坡比以求大壩的截面積和周長;或者在講小孩子爬樓梯的問題中,通過給定坡比,利用勾股定理求樓梯的長度。
針對邊坡算例進行了大量變換參數的對比計算、考察了邊坡坡度、土體重度對強度參數敏感性的影響。對比分析表明:當邊坡坡度比較平緩時、強度參數φ對安全系數的影響一般大于粘聚力c的影響;隨著坡度的變陡、一般地在坡度陡于1:1時粘聚力c的敏感性便開始大于內摩擦角φ;重度的大小變化可以改變強度參數c和φ敏感性地位、重度越小時內摩擦角φ的敏感度相對于粘聚力c來說優勢變小。進而考察了水土軟化作用對邊坡穩定性的影響,結果表明:水土軟化作用下邊坡的安全系數均比碘化鈉情況下的安全系數低,安全系數的最高降幅可達30%,且在水位坡高比為[0.4,0.5]范圍內變化時安全系數取得最小值;考慮水土軟化時基本上不會改變強度參數c、φ對邊坡安全系數影響的敏感性地位。
參考資料 >