Расчет толщины ледяного покрова

Общие сведения о толщине льда на водоемах и водотоках

Ледовый режим рек, озер, каналов и водохранилищ России изменяется в широких пределах в зависимости от климатических условий. На юге России ледостав продолжается короткое время, как правило, не более одного-двух месяцев, а в северных районах Восточной Сибири продолжительность ледостава достигает 6...8 месяцев. Также значительна изменчивость по территории России толщины ледяного покрова рек, озер и водохранилищ. Мощность льда в течение ледостава не остается постоянной: зимой она возрастает, а весной до начала вскрытия уменьшается вследствие таяния. Толщина ледяного покрова в средней полосе европейской части России в конце умеренно теплой зимы составляет 0,5...0,6м. Максимальное значение толщины льда наблюдается на реках и озерах полярной зоны Сибири (до 3м) и на наледных участках рек – до 4м. Максимальная толщина льда на волжских и камских водохранилищах составляет 0,6...1,0м, на сибирских – 0,8...1,2м. Натурные наблюдения за продолжительностью ледостава на водных объектах страны свидетельствуют о том, что нарастание толщины льда происходит в течение ноября-марта. Интенсивность нарастания льда и характер ее распределения в течение зимнего периода на реках, озерах, каналах и водохранилищах неодинаковы и зависят не только от физико-географического положения водного объекта, но и от его морфометрических и гидродинамических особенностей.  

Толщина льда, наряду с прочностью, является одной из основных характеристик, определяющих несущую способность ледяного покрова, возможность его разлома и сопротивления воздействию внешних сил. В зимний период толщину ледяного покрова рек, озер, каналов и водохранилищ необходимо знать для различных технических целей: устройства ледовых переправ, определения нагрузок на сооружения, пропуска льда через гидротехнические сооружения и т.д. 

Нарастание толщины ледяного покрова происходит по причине ряда процессов, происходящих в пресноводных водоемах и водотоках в осенне-зимний период:

· кристаллизации воды на нижней поверхности ледяного покрова под действием теплового потока, направленного из водной массы в атмосферу;

· промерзания шуги под ледяным покровом;

· промерзания насыщенного водой снега, выпавшего на поверхность ледяного покрова;

· развития наледных процессов.

Изменение толщины ледяного покрова управляется тепловыми потоками, направленными к его верхней или нижней поверхности. Поэтому основными факторами, определяющими интенсивность нарастания толщины льда, являются: характер ледообразования при начальном формировании ледяного покрова; погодные условия осенне-зимнего периода, характеризующиеся метеорологическими параметрами; температура поверхности льда; гидродинамические условия взаимодействия льда с воздушными и водными потоками и т.д.

Распределение толщины льда по акватории рек, озер, каналов и водохранилищ определяется закономерностями формирования ледяного покрова на участках водоемов и водотоков, условиями распределения снега на льду, морфометрическими и гидродинамическими характеристиками участка. Наибольшее различие в толщине льда и интенсивности ее нарастания по акватории наблюдается в начальный период ледостава, вследствие неодновременности установления ледостава по акватории, а также вследствие различного характера процессов ледообразования на отдельных участках рек (плесы и перекаты), водохранилищ (мелководья, приплотинный плес) и озер.

Начальная толщина льда