Ледовые явления на реках и наледи

Ледовые образования на реках возникают при охлаждении воды до О °С. Существуют три характерные стадии (фазы) ледового режима: замерзание, ледостав и вскрытие.

При замерзании внутри всей массы водного потока начинают возникать кристаллы льда. Скопление первичных ледяных кристаллов в толще воды является внутриводным льдом. Всплывший на поверхность и находящийся в глубине потока внутриводный лед в виде комьев, называют шугой, а движение шуги на поверхности и внутри водного потока – шугоходом (рис. 2.26). Шуга от соприкосновения с холодным воздухом смерзается и переходит в плотное кристаллическое состояние – образуются льдины и возникает осенний ледоход (рис. 2.27). Во время осеннего ледохода может возникнуть зажор – скопление шуги с мелкобитым льдом в русле реки, вызывающее стеснение водного сечения, и связанный с этим подъем уровня воды.

Рис.2.26. Движение шуги по реке

Рис. 2.28. Осенний ледоход. Момент остановки ледохода и перехода его в ледостав

Понижение температуры воздуха способствует возникновению сплошного ледяного покрова – ледостава. Сплошной ледяной покров, как правило, образуется от берегов к середине русла. У берегов, где течение менее быстрое образуются забереги (рис. 2.28). Ледяной покров вместе со снегом на его поверхности изолирует в термическом отношении воду от

атмосферы, так как теплопровод-ность льда незначительная. Переохлаждение водного потока почти приостанавливается, и образование внутриводного льда прекращается. Процесс нараста-ния толщины льда зависит от температуры воздуха, тепло-проводности льда и снега и их начальной толщины, скорости течения воды. Однако главным фактором, определяющим толщину льда, является сумма отрицательных температур воздуха. Ледяной покров разруша-ется под влиянием положи-тельных температур воздуха и под влиянием динамического воздействия водного и воздушного потоков

Рис.2.28. Забереги на реке Чусовой

Перед вскрытием рек происходят подвижки льда. При проектировании мостовых переходов и мостов имеют значение два момента вскрытия реки – это параметры первой подвижки льда и параметры высокого ледохода. При первой подвижке льда уровень воды в реке выше зимней межени, однако, ледяной покров еще неподвижен. Он может иметь трещины,

Рис.2.29. Начало вскрытия реки

промоины, полыньи, но ледяные поля по размерам сравнимы с шириной русла. В результате начавшегося подъема воды ледяной покров отходит от берега (рис. 2.29). Вскрытие реки начинаетсяс подвижек больших ледяных полей вниз по течению. Эти подвижки могут быть незначительны по расстоянию и повторяться несколько раз. При этом сила воздействия на опоры мостов велика вследствие больших размеров ледяных полей, еще не потерявших прочности в результате таяния льда. Положительным моментом является то, что уровень приложения этой силы к мостовым опорам низок. После вскрытия начинается свободное

движение льдин вниз по течению при быстром повышении уровня воды. Размеры льдин меньше чем при первой подвижке, прочность льда снизилась в результате таяния, но уровень воздействия на опоры мостов более высок. Воздействие весеннего ледохода на сооружения мостовых переходов может быть весьма значительно.

На многих реках во время весеннего ледохода бывают заторы льда (рис. 2.30) и связанный с этим подъем уровня воды. Как правило, заторы возникают в местах каких-либо препятствий. Природными препятствиями такого рода могут быть крутые излучины или сужения русла.

На застрявшие в узком месте или на излучине льдины течением надвигаются сверху другие. Под тяжестью все новых и новых льдин вся масса льда опускается до дна и образует своеобразную ледяную плотину. Уровень воды выше затора значительно повышается, скопившаяся вода ищет выход, что часто приводит к прорыву перешейка между меандрами, к естественному спрямлению русла и образованию стариц. При выборе места мостового перехода необходимо избегать мест возможных заторов. Зимой, при промерзании путей движения поверхностных

Рис.2.30. Многокилометровый затор льда

или подземных вод уменьшаются площади сечений потока, и увеличивается гидростатическое давление. В результате происходит прорыв воды на поверхность земли или ледяного покрова. При ее замерзании образуются большие массы льда, называемые наледями. Чаще всего наледи образуются на русловых и пойменных участках речных долин. В условиях

	местности с суровым климатом и низкими зимними температу-рами реки в некоторых местах русла могут промерзать до дна. Вода, поступающая с верховьев реки, прорывается на поверхность льда и также замерзает, в результате чего образуется наледь (рис.2.31–2.33). Наледи существенно усложняют строительство и эксплуатацию дорог, мостов и водопропускных труб.
Рис.2.31. Наледь на реке Апсат, протекающей в пределах горного хребта Кодар – продолжения Северо-Муйского хребта. Блихайщий Населенный пункт – пос. Чара

Рис. 2.32. Наледь толщиной несколько метров на Чукотке. Фотография сделана в летнее

время, когда вода промыла русло во льду

Рис. 2.33. Остатки мощной наледи на реке в Хабаровском крае