Файл: Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие.pdf

за длинными глубокими плесами. Вода, выходя из озер и плесов, имеет температуру выше 0°. Незамерзающие полыньи встречают­ ся в местах с очень быстрым течением, обычно на порогах.

Полыньи наблюдаются в истоках Невы, Ангары, Свири, Вол­ хова и других рек. Например, в истоке Ангары до постройки Ир­ кутской ГЭС полыньи имели протяженность от 30 до 180 км. В полыньях, находящихся перед затонами, накапливается шуга, заполняющая все свободное пространство между корпусами су­ дов, дном и берегами. Чтобы ликвидировать образование донного льда, полынью закрывают хворостяными щитами.

После ледостава под влиянием низких температур воздуха толщина ледяного покрова продолжает расти. Чем больше период низких температур, тем больше толщина льда. Снежный покров, обладая малой теплопроводностью, замедляет этот процесс. Чем выше снежный покров, тем медленнее нарастает лед. Толщина льда на одном и том же участке, в местах, где мало снега, может быть на 0,2—0,5 м больше, чем в местах, где слой снега толще. Кроме того, толщина льда зависит от скорости течения и притока грунтовых вод. При большой скорости течения толщина льда меньше. В тихих протоках лед почти в два раза толще, чем в главном русле. На плесах лед толще, а на перекатах тоньше. Объясняется это тем, что на перекатах степень турбулентности потока больше, чем на плесах. Подходя к перекату, поток интен­ сивно перемешивается. Общая температура потока на перекате становится несколько выше 0° С. При такой температуре воды за­ медляется процесс намерзания льда, иногда даже образуются по­ лыньи.

На реках СССР толщина ледяного покрова достигает 0,5 м в южных районах и 2 ж в северных.

Различают статическое и динамическое давление льда на бере­ га, гидротехнические сооружения и суда. Статическое возникает при изменении температуры воздуха, вызывающем расширение или сжатие ледяного покрова. Динамическое давление связано с движением ледяных масс по течению и с колебаниями уровней воды.

Давление ледяного покрова зависит от толщины льда, длины ледяного поля, амплитуды колебаний уровня воды и т. д. Вели­ чина статического давления в условиях южных рек составляет 10—30 т/пог. м, в условиях северных рек 40—60 т/пог. м. Вели­ чина динамического давления зависит от массы и скорости дви­ жения льдин.

Наиболее опасно для судов и сооружений давление льда во время весеннего ледохода, когда идут льдины больших размеров. При подвижках льда и ледоходах на берегах северных рек нагро­ мождаются ледяные глыбы высотой более 10 м. Они могут повре­ дить стоящие у берега суда и береговые сооружения.

Серьезную опасность для сооружений представляет вертикаль­ ное давление примерзшего к ним ледяного покрова при колеба­ ниях уровня воды. При повышении уровня ледяной покров давит

121

снизу вверх, а при понижении — сверху вниз. Давление длится до тех пора пока не разрушится лед вокруг сооружения или оно само. Вертикальное давление особенно опасно для отдельно стоящих сооружений. Известны случаи, когда выдергивались сваи, выво­ рачивались камни из устоев моста и т. д.

Процесс вскрытия рек. Весной, с наступлением положитель­ ных температур, начинается таяние снегового покрова и льда сверху. Талые воды с берегов стекают в реку, вызывая увеличение расхода воды и скорости течения. Уровень воды повышается. Температура воды в реке увеличивается, а это вызывает таяние льда снизу. В связи с поступлением в реку талых вод лед быстрее всего тает у берегов, образуются полосы, свободные ото льда, на­ зываемые з а к р а и н а м и . При дальнейшем подъеме уровня ле­ дяной покров отрывается от берегов. Под влиянием течения воды происходит п о д в и ж к а л ь д а , т. е. перемещение всего ледяного покрова вниз по течению. Подвижек может быть несколько. Они опасны для судов и сооружений в русле, так как могут повредить и даже разрушить их. Чтобы предотвратить это, лед около них за­ ранее окалывают. В результате подвижек в ледяном покрове по­

воды, при этом ледяной покров ломается на отдельные льдины, приходящие под воздействием течения в движение. Так начинается в е с е н н и й л е д о х о д . Льдины разбиваются на более мелкие, выносятся в море, озеро или другую реку, выталкиваются на бе­ рега и там тают.

На реках, вытекающих из озер (Свирь, Нева и т. д.), бывает обычно два весенних ледохода; при первом река очищается от своего льда, при втором несет лед из озера.

В устьевых участках рек весной основное значение приобре­ тает тепло речных вод, воздуха и солнечной радиации. Динамиче­ ская сила потока играет второстепенную роль. В воронкообразных устьях (Обь, Енисей, Хатанга, Анабара и т. д.) под воздействием тепла речных вод лед тает на месте, а его кромка отступает в сторону моря. Перед районом чистой воды здесь наблюдается не­ большой взлом ледяного покрова, а по чистой воде с реки идет

мелкий лед.

В устьях с островными и многорукавными дельтами (Лена, Яна, Индигирка и т. д.) речной поток разрушает ледяной покров на незначительном расстоянии по всему морскому краю дельты и затопляет лед, смерзшийся с грунтом.

Вскрытие рек, текущих с севера на юг, протекает относительно спокойно. При наступлении теплой погоды и при подъеме уровня воды в низовье ледяной покров разрушается. Ледоход проходит сначала в низовье, и лед идет уже по вскрывшейся реке. Такой вид ледохода бывает на Днепре, Волге и др.

Реки, текущие с юга на север, вскрываются при прочном льде под воздействием паводка, идущего сверху. Ледоход бурный, со­

122

провождается большим нагромождением льда на берегах и ча­ стыми заторами. Иногда паводок не может взломать ледяной по­ кров, и вода идет поверх льда. Такое вскрытие характерно для северных рек европейской части СССР и рек Сибири.

Заторы. При ледоходе в русле перед каким-либо препятст­ вием— крутым изгибом, перекатом, островом нередко нагромож­ даются льдины.

Лед затора забивает все живое сечение реки до дна. Особен­ но часто наблюдаются и достигают значительных размеров за­ торы весной.

Заторы вызывают большой (до 10 ж в сутки) подъем воды. Уровень поднимается до тех пор, пока давлением воды затор не будет прорван. Ниже затора уровень резко снижается. Иногда ре­ ка уходит в сторону от затора, разрабатывая себе новый ход, на­ зываемый п р о р в о й .

Заторы опасны для отстоя флота, гидросооружений и населен­ ных пунктов. Когда уровень поднимается выше затора, образует­ ся обратное течение. Подхваченный течением лед входит в затон и повреждает суда. Наиболее опасен момент прорыва затора, когда вода и лед с большой скоростью устремляются вниз, сме­ тая все на своем пути. Суда, находящиеся выше затора над за­ топленной поймой, могут обсохнуть на ней при прорыве затора из-за быстрого спада воды. На некоторых сибирских реках (Ени­ сее, Ангаре, Лене) заторы носят подчас катастрофический ха­ рактер.

Заторы ликвидируют при помощи взрывных работ, бомбарди­ ровок, а также с помощью ледоколов.

Зимний режим в нижних бьефах. Осенний ледоход в нижних бьефах наступает на 2—3 дня позже, чем до создания водохра­ нилища. Ледостав часто сопровождается заторами и подъемом уровня воды. Ледяной покров увеличивает гидравлическое сопро­ тивление водного потока, поэтому при одинаковом расходе подъем уровня зимой больше, чем летом, в 1,5—2 раза. Из водохранилища поступает вода с положительной температурой, поэтому ниже ГЭС образуются полыньи (например, ниже Иваньковского водо­ хранилища полынья обычно имеет длину 25 км, ниже Рыбинско­ го — от 3 до 20 км). При понижении температуры воздуха полынья может послужить причиной образования большого количе­ ства донного льда и зажоров на нижележащих участках. Если ни­ же плотины в результате попусков воды скорость равна или больше 1—1,5 м/сек в южных районах, 2 м/сек — в средней по­ лосе и 3 м/сек — в северной полосе, то ледяной покров не обра­ зуется.

Начало весеннего ледохода наступает несколько позднее, чем на реке, находящейся в естественном состоянии.

Судоходные каналы, вследствие малой скорости течения, бы­ стро покрываются льдом, а вскрываются медленно. Для более раннего наступления ледохода попуск воды в нижний бьеф уве­ личивают.

123

ликов льда и снега, попадающих в поверхностный слой). Блинча­

сильном ветре забереги взламываются и, нагромождаясь на бере­ га, приобретают торосистый вид. Постепенно забереги увеличи­ ваются и образуют п р и п а й .

Во время прибоя оледеневшая вода создает на охлажденных берегах и скалах н а п л е с к и . В это же время на отмелых бере­ гах или заберегах возникают л е д я н ы е в а л ы высотой 1—3 м и ледяные шары, образующиеся при окатывании волнами гальки или шуги.

При дальнейшем охлаждении озера забереги растут, к ним примерзают сало и льдины и, наконец, озеро покрывается льдом.

На небольших озерах в тихую погоду лед может быстро рас­ пространиться от берегов к середине, и озеро даже за одну ночь способно покрыться гладким льдом. Средние и большие мелко­ водные озера замерзают на 3—20 суток. Центральная часть круп­ ных глубоких озер длительное время остается свободной ото льда, а в некоторые годы не замерзает совсем (Ладожское и Онежское озера).

При ветре, длительное время дующем в одном направлении, льдины становятся торчком, образуя торосы высотой до 3 м.

Ледовый режим. Во время ледостава происходит нарастание ледяного покрова, зависящее от температуры воздуха и слоя сне­ гового покрова. Интенсивно этот процесс идет в первые 2—3 дека­ ды после ледостава, а затем замедляется из-за малой теплопро­ водности льда.

Снег замедляет образование льда. При большом количестве снега лед погружается в воду, дает трещины, по которым вода вы­ ступает на поверхность и замерзает вместе со снегом, образуя « н а е л уд». Толщина льда на водохранилищах европейской части

СССР 0,5—1,1 м, на водохранилищах Сибири 1,0—1,5 м.

Резкие колебания температуры вызывают в ледяном покрове температурные напряжения, приводящие к разрыву льда и появ­ лению трещин шириной до 1 ж и более. При похолодании на верх­ ний слой льда действует сила сжатия, и ледяной покров стремится изогнуться вниз. При потеплении происходит обратное, и ледяной

124