книги из ГПНТБ / Панов Б.П. Зимний режим рек СССР

ГЛАВА V

РЕЖИМ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА И ТЕМПЕРАТУР РЕЧНЫХ ВОД В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД

РЕЖИМ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

Процессы формирования ледяного покрова на реках и его режим стали изучаться уже с начала текущего столетия, глав­

ным образом в связи с требованиями навигации. Результаты этих исследований нашли свое отражение в трудах Е. В. Близняка [26], Л. А. Ячевского [59], В. М. Лохтина [52], С. П. Макси­ мова [60], М. Ф. Ционглинского [61], В. Я. Альтберга [62—66]

идр.

Сначала 30-х годов в связи с претворением в жизнь плана

электрификации СССР выявилась настоятельная необходимость в получении более полных сведений о ледяном покрове и свой­ ствах речного льда и поэтому первые же исследования рек для строительства гидроэлектростанций охватили эти вопросы, впо­ следствии освещенные в работах Ф. И. Быдина [15, 68—70], Е. И. Иогансона [16], Н. П. Порывкина [71] и др. Одновременно были произведены и специальные исследования в лабораторных и естественных условиях по выяснению природы донного (внутриводного) льда В. Я- Альтбергом [62—66], Г. К. Лоттером и В. Н. Вальманом [72].

В работах Ф. И. Быдина [73—75], А. М. Естифеева [76, 77] описаны трудности, возникшие от ледовых явлений при эксплуа­ тации гидроэлектростанций.

Возросшие к этому времени требования со стороны целого ряда отраслей народного хозяйства к гидрологии в области зим­ него режима рек вызвали появление многочисленных исследова­ ний, посвященных изучению свойств речного льда, режима ледя­

111

ностей льда.

Впослевоенный период исследования зимнего режима рек и,

вчастности, ледяного покрова приобрели более инженерный характер. К ним относятся работы: С. Н. Крицкого, М. Ф. Менке-

ля и К. И. Российского [57] с режимными характеристиками;

Б. В. Проскурякова [90], Н. Н. Петруничева [91, 92] с расчетны­

ми схемами статического, динамического воздействия льда на

сооружения; Д. Н. Бибикова [93—95] с опытными и расчетными сведениями о росте кристаллов внутриводного льда и термиче­ ском режиме незамерзающих водотоков; А. М. Естифеева [96, 97], разработавшего теорию шугоходов и рекомендации практи­

ческого ее применения для выработки мер борьбы с ним'и.

Перечисленные работы далеко не исчерпывают всех трудов, посвященных изучению речного льда, и лишь иллюстрируют большую степень изученности вопроса.

Исследователи за рубежом также уделяют много внимания процессам ледообразования — X. Брейтнер [98], Ф. Хирш [99].

Однако режим ледяного покрова в конце зимы остается мало освещенным исследованиями, в связи с чем в дальнейшем и при­ водятся некоторые сведения о режиме ледяного покрова в этот период.

Двине, Енисее и др., к моменту вскрытия ледяной покров почти

112

только у с. Усть-Уда к моменту вскрытия он стаял в 1947 г. на 45% от своей максимальной толщины. На р. Подкаменной Тун­ гуске к вскрытию также сохраняется почти максимальная тол­ щина льда. 70—80% максимальной мощности ледяного покрова

сохраняется на средних по размерам реках этого района, вне за­ висимости от направления их течения, как на вскрывающихся более или менее одновременно (табл. 32).

На реках бассейна р. Оби вскрытие совершается при умень­ шенной от подтаивания толщине ледяного покрова, также вне зависимости от того, в каком направлении они протекают.

Основной причиной, обусловливающей эту особенность, яв­ ляется метеосиноптический фактор, определяющий одновремен­ ность таяния снегов на чрезвычайно больших пространствах, что ведет и к одновременности вскрытия даже весьма значительных рек с различными направлениями течения.

Так, например, р. Обь от в/п г. Камень до в/п с. Могочин, на

протяжении 670 клг/в 1950 г. вскрылась в течение двух дней, что при скоростях течения воды в это время в 0,25—0,30 м/сек исключает всякую возможность воздействия на ледяной покров

взламывающих усилий паводка, пришедшего с верха реки.

По данным гидрологических ежегодников затруднительно су­ дить о величине стаивания ледяного покрова, так как в большин­ стве случаев наблюдения над его толщиной прекращаются за 10—15 дней до вскрытия. Однако, используя данные по отдель­ ным постам, по которым они были продолжены почти до вскры­

тия (например, у с. Колпашева в 1950 г. они были закончены за

3 дня до подвижки, у с. Сытомино и с. Кондинского за 5 дней), некоторые приближенные выводы сделать возможно. Величина стаивания на этих постах изменяется в значительных пределах— от 13 до 40% относительно максимальной толщины льда за зиму.

Перед началом весеннего уменьшения толщины ледяного по­ крова в большинстве случаев происходит некоторое ее увеличе­ ние, что может произойти от образующегося наслуда. Уменьшение толщины ледяного покрова начинается еще до того, как стаи­

вает на нем снег, но вскрытие на крупных реках, как правило, совершается уже при очистившейся от снега ледяной поверх­ ности.

Режим стаивания ледяного покрова в многоснежные и мало­ снежные годы более или менее одинаков (табл. 33, 34).

Выше рассматривались данные о режиме в весенний период ледяного покрова больших рек, преимущественно протекающих с юга на север. Ниже приводятся некоторые сведения о средних по величине реках — притоках Верхней Волги, протекающих в различных направлениях.

Р. Ока, наиболее длинная из притоков этой части бассейна, имеет направление течения от истоков до Калуги с юга на север, далее до Касимова — в общем, широтное, а затем — северо-

114

Таблица 33

Толщина ледяного покрова в весенний период на р. Оби в 1949 г.

северо-восточное. Эта гидрографическая особенность отразилась и на режиме ледяного покрова в весенний период, а именно: на первом участке он почти полностью сохраняет свою мощность до вскрытия, на втором замечается некоторое его стаивание, а на третьем снова лед взламывается при почти не уменьшавшейся толщине (табл. 35). Таким образом, и в данном случае наблю­ дается та же связь режима ледяного покрова с направлением течения, что и для больших сибирских рек.

Таблица 35

Толщина ледяного покрова в весенний период на р. Оке в 1950 г.

У средних по размерам рек, протекающих с севера на юг, как,

например, у рр. Унжи, Ветлуги, величина слоя стаивания ледя­

как, например, на р. Суре, где оно в большинстве случаев менее 10 см (табл. 36).

116

Примечание: В числителе дана толщина снега, в знаменателе толщина льда.

117

На более южной реке — на Дону, протекающем, в общем, так же, как и рр. Унжа и Ветлуга, с севера на юг, заметное стаива­

ние льда начинается не за 15—20 дней до вскрытия, что имеет место на этих двух реках, а за 30 и более дней.

Эта особенность режима стаивания определяется малой мощ­

ностью снежного покрова, всего в несколько сантиметров, исче­ зающего за много дней до вскрытия, в то время как в бассейне р. Волги он сохраняется почти до последних подвижек.

За 10—20 дней до вскрытия отмечается повышение интенсив­ ности стаивания, и толщина льда ко времени подвижек умень­ шается в среднем на 20—25 см.

В бассейне р. Дона, так же как и на малых реках системы

р. Волги, вскрывающихся почти одновременно, ледяной покров стаивает незначительно и разрушается главным образом под влиянием механических усилий (табл. 37).

Наличие большого количества мельничных плотин в значи­

тельной мере видоизменяет режим ледяного покрова в сторону увеличения его мощности в верхних и уменьшения в нижних бьефах плотин. В качестве примеров можно указать на р. Дон у г. Епифани, где одна плотина расположена в 2 км выше места наблюдения, а вторая — в 12 км ниже его, в связи с чем в усло­ виях создающегося здесь от нижней плотины подпора, зимою об­ разуется повышенной мощности ледяной покров порядка 70 см,

а ниже у гг. Данкова и Задонска в бесподпорных условиях ле­ дяной покров имеет толщину 40—55 см.

В весенний период в нижних бьефах плотин происходит уси­

ленное стаивание льда (до 70%).

Подобного рода различия в режиме ледяного покрова в верх­

них и нижних бьефах плотин наблюдаются и в притоках р. Дона,

например, на рр. Тиме, Трудах и др.

Вусловиях усиленного грунтового питания ледяной покров

внижних бьефах плотин, например на р. Ольшанке, имеет осо­

бенно малую мощность — порядка 10 см, а часто и вовсе не обра­ зуется и, наоборот, при развитии процессов наледообразования создается толстый, до 1 м лед, как это наблюдается на р. Битюге

у с. Мордово.

Вверхних бьефах ледяной покров мало стаивает весною, на­

пример на р. Битюге у с. Бредового в 1950 г. наибольшая тол­

щина льда была порядка 70 см, а при вскрытии — 60 см, в

1949 соответственно 72 и 70 см и т. п.

На малых реках бассейна Дона вскрытие совершается при почти полностью сохранившейся толщине льда. Так, например,

рр. Мамыра, Московская Ряса, Сосна, Усмань, протекающие в различных направлениях, вскрываются при толщине ледяного по­

крова, почти не уменьшенной весенним таянием (табл. 38). Реки бассейна Дона, протекающие с севера на юг, сохраняют

эту последнюю особенность только для пределов, ограничивае-

118

Таблица 37

Толщина льда и снега на льду на р. Дону в 1950 г.

Примечание. В числителе дроби дана толщина снега, в знамена­ теле толщина льда.