Вскрытие рек

Нарастание толщины льда на реках

Ледяной покров изолирует воду от атмосферы в термическом отношении и выполняет роль регулятора в теплообмене между водой и воздухом.

Если через лед удаляется в воздух больше тепла, чем поступает к нему из воды, то толщина льда увеличивается; в противном случае лед подтаивает. Очевидно, что лед всегда стремится достигнуть такой толщины, при которой создается равновесие между теплом, передаваемым в атмосферу и поступающим из водной массы. Эту регулирующую роль ледяной покров выполняет вместе со снежным покровом, находящимся на нем. Лед значительно лучше проводит тепло, чем снежный покров. Таким образом, основная роль в защите водной массы от потерь тепла принадлежит снегу, лед же служит основанием, на котором покоится снежный покров. Вот почему между толщиной льда и толщиной снежного покрова всегда существует некоторое определенное соотношение: толщины снега h_с и льда h_л приблизительно пропорциональны друг другу и при плотности снега 0,2 отношение h_c/h_n равно 0,4. При увеличении толщины снежного покрова это соотношение нарушается, лед погружается в воду, последняя выступает на поверхность льда, смачивает снег, замерзает и в результате толщина льда увеличивается настолько, что восстанавливается нормальное соотношение между толщинами снега и льда. В периоды между снегопадами лед приобретает излишнюю плавучесть, и равновесие восстанавливается с увеличением толщины снежного покрова.

Нарастание толщины ледяного покрова большей частью происходит с нижней его поверхности, в слое воды, прилегающем к этой поверхности. Охлаждение этого слоя воды обусловливается отдачей тепла в виде теплового потока, идущего от водной массы через лед в атмосферу. При тепловом равновесии толщина льда не меняется.

Весной с момента перехода температуры воздуха через 0°С начинается таяние снега на льду и берегах реки. На поверхности ледяного покрова появляется вода. При появлении на льду талой стоячей ил текущей по поверхности воды образуется мутный лед – наслуд.

Одновременно с действием солнечной радиации и теплых воздушных масс вода способствует таянию льда. Ледяной покров теряет прочность. Монолитность строения ледяных масс нарушается, лед приобретает столбчатую структуру и сравнительно легко разламывается под возрастающим напором речного потока.

Прежде всего, уменьшается прочность связи ледяного покрова с берегами. Образуются закраины — полосы воды, свободной ото льда. Возникновению закраин способствуют также трещины, появляющиеся у берегов вследствие вспучивания льда при подъеме уровня воды. Лед темнеет – это один из признаков скорого ледохода.

Небольшие открытые участки воды в ледяном покрове, образовавшиеся перед вскрытием на реках с быстрым течением, а также в местах выхода грунтовых вод называются промоинами (пропаринами).

Оторвавшийся от берега ледяной покров на отдельных участках перемещается на короткие расстояния. Возникают так называемые подвижки льда. Таких подвижек бывает несколько.

Пространство открытой воды в ледяном покрове, образовавшееся между отдельными его полями в результате подвижек льда, называют разводьем – стадия непосредственно предшествующая ледоходу. Разводья отличаются от трещин большей шириной.

На некоторых участках рек при резком понижении уровня воды образуется висячий лед.

Движение льдин и ледяных полей, образовавшихся в результате разрушения сплошного ледяного покрова на реке, называют весенним ледоходом.

Весенний ледоход отличается от осеннего переносом больших масс льда и прохождением при повышенных уровнях и скоростях течения воды.

Характер вскрытия рек различен в зависимости от роли в этом процессе тепловых и механических факторов.

Если основная роль принадлежит тепловым факторам, а роль механических ничтожна, разрушение и ликвидация ледяного покрова происходят медленнее и спокойно, подобно тому как это бывает на озерах. Такой тип вскрытия присущ рекам, на которых весенний подъем уровней незначителен либо наступает поздно. В этом случае весенний ледоход отсутствует, лед тает на месте.

При возрастании роли механических факторов вскрытие рек может происходить при значительной толщине льда и сопровождается мощным весенним ледоходом и частыми заторами льда. Наиболее ярко эти явления выражены на крупных реках Сибири и севера европейской части РФ, текущих с юга на север. Здесь вскрытие начинается в верховьях и постепенно перемещается вниз по течению. Волна половодья обгоняет фронт снеготаяния и встречает на своем пути участки реки, еще покрытые толстым и прочным льдом. В этих условиях ледоход начинается при больших подъемах уровня, возрастающих вниз по течению.

Заторы во время весеннего ледохода часто приводят к значительному повышению уровней воды и даже к наводнениям. Такие явления нередки на Северной Двине, Лене, в низовьях Дуная. Во время заторных наводнений частично затопляются, например, города Великий Устюг на Северной Двине (в месте слияния Сухоны и Юга) и Ленек на Лене. Во время затора в районе г. Ленска весной 2001 г. было затоплено 90 % площади города, разрушено более 3300 домов, 6 человек погибло (фото). На Лене нередки очень мощные и разрушительные заторы. Протяженность скоплений льда в местах заторов достигает 50–100 км, а высота подъема уровня воды во время заторов может превышать зимний уровень на 15 – 17 м. В январе 2001 г. затор вызвал катастрофическое наводнение в приморской части дельты Кубани.

Во время сильного затора, происходящего на фоне подъема половодья, уровень воды выше и ниже затора изменяется по-разному: выше затора повышается, а ниже его – понижается.Разрушение затора (как естественное под влиянием напора талых вод или весеннего тепла, так и искусственное, с применением ледоколов или взрывов) часто приводит к образованию паводочной волны.

На малых реках ледяной покров часто тает на месте и весеннего ледохода не происходит.

Ледовые явления на реках России. Наиболее продолжителен период ледовых явлений на реках Сибири. Замерзание рек в Восточной Сибири и северной части Западной Сибири начинается обычно уже в октябре. В ноябре замерзают реки юга Западной Сибири, Северного Кавказа, Дальнего Востока, севера Европейской территории России, в декабре – юга Европейской части России. Весенний ледоход на юге Европейской части России начинается обычно в марте, в центральной части – в апреле, на севере – в мае, в Западной Сибири и на Дальнем Востоке – в мае. В июне вскрываются реки на севере Восточной Сибири.

Таким образом, продолжительность периода зимних ледовых явлений изменяется на разных реках нашей страны практически от нуля до 6–8 мес.

Толщина льда на реках России также неодинакова. На юге европейской части страны она обычно не превышает 20–40 см, на севере– 1 м. На реках Сибири толщина льда достигает 1,5–2 м. Малые реки в этом регионе нередко промерзают до дна. Иногда перемерзают и крупные реки – Яна, Индигирка.

Дата добавления: 2015-06-27