5.3. Льодовий режим

Розрізняють вісім класів льоду:

1 – атмосферний лід (сніг, град, гололід, іній);

2 – поверхневий лід акваторій;

3 – внутрішньоводний лід – накопичення кристалів льоду у товщі

води та на дні (донний лід), сюди відносять також сало або шугу –

лід, що виплив на поверхню;

4 – материковий лід льодовиків;

5 – лід багаторічної мерзлоти;

6 – похований лід;

7 – лід особливого утворення нальодів, лід із піни та бризок;

8 – штучний лід, який створює людина.

За походженням лід поділяють на морський і прісноводний. Морський лід поділяють на нерухомий і плавучий лід. Основна форма нерухомого льоду – припай – суцільний льодовий покрив пов'язаний із берегом, шириною до декількох десятків кілометрів.

За класифікацією, що враховує умови утворення і кристалічну будову льоду, лід розділяють на чотири групи:

А – лід сильно розпріснених водойм (S<2 ⁰/₀₀);

Б – лід солонуватих водойм (S<24,7 ⁰/₀₀);

В – лід морських водойм (S>24,7 ⁰/₀₀);

Г – лід, утворений внаслідок метаморфічного перетворення.

За умовами утворення виділяють:

1 – конжеляційний лід – утворюється при кристалізації води без включення елементів внутрішньо водного льоду;

2 – конжеляційно-внутрішньоводний лід – утворюється при змерзанні внутрішньоводного льоду;

3 – водно-сніговий лід, лід-сало або шуговий лід;

4 – інфільтраційний водно-сніговий лід – виникає при вливанні води через тріщини в льодовому покриві.

За кристалічної будови виділяють три типи льоду;

• призматичний;

• волокнистий;

• зернистий зустрічається як у конжеляційному льоді, так і в інший типах.

Призматичний тип поширений у розпріснених, волокнистий – у морських водоймах.

За призматичної структури кристали мають вигляд призми, зрізаних пірамід, голок, які розташовуються вертикально. В прісних водоймах форма кристалів правильна, в солонуватих – неправильна.

Кристали волокнистого типу складаються із великої кількості льодяних волокон-пластинок товщиною 0,6 – 1,2 мм. Кристали мають розміри від 3 – 10 мм до 90 – 100 мм в поперечному перетині і сягають інколи 1 – 2 м по вертикалі. За розмірами виділяють мікрозернисті кристали:

• дрібнозернисті 1 … 5 мм;

• середньозернисті 5 … 10 мм;

• крупнозернисті більше 10 мм.

Якщо течії і хвилювання відсутні, а різниця температур води і повітря постійна, то утворюється лід із кристалами, що розвинуті у вертикальному напрямку. За швидкого перемішування води та швидкого зниження температури повітря утворюється лід із кристалами неправильної форми.

В природі зустрічається найчастіше лід змішаної будови.

Утворення льоду як у прісній так і у морській воді починається за умови значної втрати тепла водою, деякого переохолодження води та наявності у воді зародків кристалізації (пилу, сніжинок). Оскільки щільність води максимальна за температури 4˚ С, то прісна водойма поступово набуває цієї температури постійно перемішуючись, а набувши температури t=4˚С верхній шар швидко охолоджується без змішування, тому що щільність холоднішої води менша. Лід на 10 відсотків легший за воду.

Рис. 5.6 Залежність температури найбільшої щільності води t_ρ і температури замерзання t_fr морської води від солоності.

Вода, солоність якої S<24,7 ‰ замерзає майже так, як і прісна. За S<24,7 ‰ t_ρ >t_fr, тому до самого моменту замерзання щільність морської води із зниженням температури збільшується і верхні охолоджені шари води опускаються донизу. Після того, як процес льодоутворення розпочався, відбувається осолонення поверхневого шару води, оскільки лише незначна кількість солі, розчиненої в морській воді, вмерзає в лід у вигляді твердого осаду або розсолу, переважна частина їх стікає із розсолом у воду. В наслідок цього щільність поверхневої води зростає і вона опускається донизу, а догори підіймається тепла вода, що затримує процес льодоутворення. Морський лід – це своєрідний конгломерат із кристалів прісного льоду, розсолу, що знаходиться в заглибинах поміж кристалами, та газових бульбашок.

Збільшення товщини льоду відбувається повільно, тому лід має вертикальну орієнтацію кристалів і більш прозорий ніж поверху. Тане лід при переході температури t≥0˚ C в першу чергу там, де забруднений. Білий лід відбиває 50 % променевої енергії, білий сніг на льоду – до 88%.

Із початком танення верхній шар снігу водонасичується, і на його поверхні утворюються калюжі-сніжниці. Якщо наступає похолодання, то на снігу і сніжницях утворюється льодова кірка, яка зберігає накопичене тепло. За нового підвищення температури сніжниці пришвидшують танення льоду. В ньому утворюються проталини, тріщини, через які на лід запліскується вода, вона розмиває і кришить лід. Лід перетворюється в льодяну “кашу”, потім у кристали, які поступово зникають.

На озерах і водосховищах лід зникає на 10-15 днів пізніше, ніж на річках. Інколи період льодоставу затягує на 2-3 місяця.

ЗМІСТ

1

Кафедра основ і фундаментів 1

Для студентів спеціальності 6.060103 1

2.4 Повздовжній профіль ріки, поперечний ухил 14

2.5. Живлення річок 15

2.6 Льодовий режим 16

2.7. Рух води в річках 18

2.8. Хвиля повені 20

3. РІЧКОВИЙ СТІК 21

3.1. Основні характеристики стоку 21

3.2 Вплив кліматичних факторів на стік 22

3.3. Вплив факторів підстеляючої поверхні 25

3.4. Методи досліджень і розрахунків стоку 26

4. РІЧКОВІ НАМУЛИ І ТВЕРДИЙ СТІК. 33

РУСЛОВІ ПРОЦЕСИ 33

5. ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ І ПРОЦЕСИ В МОРЯХ, 35

5.1. Солоність, температура та щільність морської води 35

5.2. Хвилювання та течії 36

Перелік використаної літератури:

1. Гидравлика, гидрология, гидрометрия:/ Учеб. для вузов: В 2 ч. Ч.І. Общие законы/ Константинов Н.М., Петров Н.А, Высоцкий Л.И.; Под ред. Н.М. Константинова. – М.: Высш. шк., 1987. – 431 с.: ил.

2. Гидравлика, гидрология, гидрометрия:/ Учеб. для вузов: В 2 ч. Ч.ІІ. Специальные вопросы / Константинов Н.М., Петров Н.А, Высоцкий Л.И.; Под ред. Н.М. Константинова. – М.: Высш. шк., 1987. – 304 с.: ил.

3. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология: Учеб. Для строит. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000. – 511 с.: ил.