Поиск по сайту

Раздел: Речные и озерные льды

вернуться в раздел

Речные и озерные льды. Основные сведения

По условиям формирования пресноводные льды делят на три группы: речные, озерные и льды небольших водоемов. Особенность речного льда заключается в том, что ледообразование происходит при движении воды. Озерные льды образуются как при спокойном состоянии воды, так и при ветровом волнении. Льды небольших водоемов большей частью образуются при спокойном состоянии воды и устойчивом распределении температуры в водоеме.

По мере понижения температуры воздуха усиливается перемешивание воды. Поверхностный слой охлаждается, плотность воды увеличивается. Охлажденная вода опускается ко дну, а на ее место поднимается более теплая вода из нижних слоев. Такой процесс может продолжаться до тех пор, пока вся толща воды не охладится до температуры +4°С, при которой плотность воды достигает максимального значения. После этого дальнейшее охлаждение происходит лишь в приповерхностном слое. Температура водной поверхности опускается ниже нуля, и начинается процесс ледообразования. Зародившиеся на поверхности воды кристаллы льда растут вниз, часть из них выклинивается, а оставшиеся утолщаются. Ледяной покров приобретает столбчатую структуру.

купить кеды ванс http://kkeds.com.ua лучшие материалы, лучшие цены, доставка по всей Украине.

При замерзании воды в условиях сильного перемешивания, быстрого охлаждения и наличия большого количества центров кристаллизации растут изометричные кристаллы неправильной формы с отсутствием четко выраженных граней и беспорядочной ориентировкой их осей. Лед такой структуры образуется на реках с быстрым течением и озерах в условиях сильного волнения в период ледостава.

Помимо поверхностного водного льда, в ряде случаев образуются водно-снеговые и водно-шуговые льды. Снег, выпадающий на переохлажденную поверхность воды, а также насыщенные водой слои снега на ледяном покрове при промерзании превращаются в непрозрачный лед с большим количеством полостей и воздушных включений. Водно-шуговой лед возникает при замерзании воды, содержащей шуговые образования. Он менее прозрачен, чем водный лед, и имеет неправильную структуру.

Полосы льда, окаймляющие берега рек, озер и водохранилищ при незамерзшей остальной части водного пространства, называют заберегами. Под влиянием ветра и течения могут образовываться нагромождения льдин у берегов - навалы льда.
р.Мрассу, забереги
При наличии переохлажденной воды в потоках, где частицы воды с отрицательной температурой попадают в глубь потока или ко дну, образуются внутриводные льды в виде донного льда и шуги. Донный лед интенсивно формируется на небольших горных реках в периоды сильных похолоданий, особенно на поверхности валунов и камней на дне. Накапливаясь в больших количествах, скопления донного льда приобретают плавучесть, отрываются ото дна и всплывают. На поверхности воды образуются мелкие ледяные кристаллы - ледяное сало. Всплывающие комки донного льда вместе с ледяным салом образуют и скопления шуги.
Наиболее интенсивно шуга образуется на реках со скоростью течения больше 0,4 м/с. Ледяной покров обычно начинает формироваться не по всей реке, а сначала на участках с небольшими уклонами, в местах сужений и на крутых поворотах русла, где имеются условия для роста заберегов и возникновения ледяных перемычек. Шуга, образовавшаяся на безледном участке, плывет в нем по течению и попадает под уже сформировавшийся ледяной покров. Часть шуги намерзает снизу ледяного покрова, уменьшая живое сечение потока. Это может привести к образованию зажора в виде скопления шуги и мелкобитого льда, препятствующего речному стоку.

Зажоры образуются на шугоносных реках осенью, в период формирования ледяного покрова в местах, где большой уклон сменяется малым и продвижение кромки льда вверх по течению задерживается, а также в местах стеснения русла островами и валунами. Зажоры образуются также при ледоставе ниже крупных полыней. В нижних бьефах ГЭС, где полыньи сохраняются в течение всей зимы, зажоры образуются в процессе перемещения кромки льда на участках с повышенными скоростями течения.

Голова зажора формируется непосредственно у кромки ледяного покрова после многократных подвижек, сопровождающихся торошением и увеличением мощности зажорных скоплений.

Толщина зажорных скоплений в зависимости от формы поперечного профиля русла может превышать 10 м, а длина скоплений - достигать 10-20 км. Образование зажора приводит к повышению уровня воды в реке на участке выше по течению и затоплению прибрежной полосы. Высота подъема уровня воды часто достигает 3 м и более.

В районах с суровым климатом на ледяном покрове рек часто образуются наледи. Они возникают в результате послойного замерзания выступающей на поверхность ледяного покрова воды через трещины при сужении подледного потока или увеличении его расхода.
Время начала и продолжительность ледостава зависят от климатических условий, температурного и ветрового режимов, толщины снежного покрова на льду и конкретных характеристик реки или водоема. В период ледостава происходят упрочнение подвижных масс льда, нарастание толщины льда путем кристаллизации воды на нижней поверхности ледяного покрова и промерзание шуги под покровом, а также смерзание находящегося на покрове пропитанного водой снега.

Ледостав устанавливается в течение октября-ноября на реках азиатской части России и в ноябре-декабре на европейской части. Продолжительность ледостава на реках России от одного-трех месяцев в южной части европейской части до 7 месяцев и более за Полярным кругом.
Толщина ледяного покрова начинает увеличиваться после начала ледостава и достигает своего максимума во второй половине зимнего периода или в начале весеннего сезона. Затем толщина покрова уменьшается, чаще всего сначала за счет подтаивания на нижней поверхности, а затем вследствие таяния с поверхности. При наличии снежного покрова общая толщина льда может увеличиваться за счет водно-снегового льда и уплотненного снега. Максимальная толщина ледяного покрова на северных реках достигает 2-2,5 м.

Прочность снегового и шугового льдов существенно меньше прочности кристаллического водного льда, поэтому при характеристике ледяного покрова, помимо сведений о его общей толщине, желательно иметь данные о строении, плотности и толщине всех составляющих покров слоев.

Целостность ледяного покрова характеризуют наличием в нем трещин, полыней, промоин и проталин. Формирование и развитие ледяного покрова связано с образованием термических трещин, возникающих при быстром понижении температуры воздуха. Такие трещины чаще всего распространяются лишь в верхних слоях ледяного покрова, сквозные трещины встречаются редко. При повышении температуры трещины "залечиваются". При изменении уровня воды возникают трещины вдоль берегов реки. В ледяном покрове небольшой толщины, распространенном на значительной площади, трещины могут образовываться под действием сил сжатия, вызываемых ветровым воздействием. В местах выхода грунтовых вод и на участках рек с быстрым течением образуются полыньи. В период таяния целостность ледяного покрова нарушается вследствие образования снежниц, проталин и промоин.

Распределение температуры в ледяном покрове и ее изменение в значительной степени определяют прочностные характеристики льда и покрова в целом. Температура нижней поверхности ледяного покрова нулевая, а верхнего слоя льда при отсутствии на нем снега близка к температуре воздуха. В соответствии с суточными и более длительными колебаниями температуры воздуха во льду распространяются температурные волны, затухающие с глубиной. В течение зимнего периода температура верхних слоев льда обычно значительно ниже температуры средних слоев. В весенний период температура льда в верхних слоях повышается и становится выше, чем в средних. Подобное распределение наблюдается и во время оттепелей. К периоду разрушения ледяного покрова температура всей толщи ледяного покрова приближается к нулевой.