12. Льодовий режим річок

При охолодженні поверхні води до нуля градусів на річці виникають льодові утворення — річка вступає у фазу зимового режиму. За початок зимового періоду прийнято вважати сталий перехід температури повітря через нуль (в бік зниження); за кінець — очищення річки від льоду. Проте на деяких річках льодохід спостерігається і в період повені. Тому більш точно кінець зимового періоду можна визначити за моментом початку інтенсивного прибування води в річках весною.

У льодовому режимі річок виділяють три фази: 1) замерзання, включаючи осінній льодохід, 2) льодостав і 3) скресання.

12. 1 Замерзання річок

При замерзанні річки спочатку з'являється сало — тонка льодова плівка, яка складається з прозорих кристалів і пересувається по поверхні води у вигляді жирних плям. Одночасно утворюються забереги — нерухомі смуги льоду вздовж одного або обох берегів.

За рахунок турбулентного перемішування води в річці відбувається вирівнювання температури в живому перерізі. Вода охолоджується до нуля градусів і навіть нижче. Кристали льоду утворюються навколо завислих твердих частинок у середині водного потоку і біля дна. Потім вони ростуть і таким чином утворюється внутрішньоводний лід, який являє собою непрозору масу губчастої будови. Різновидами внутрішньоводного льоду є донний лід і шуга, яка перебуває в завислому стані у воді.

Донний лід і шуга потім спливають, утворюючи поверхневу шугу. До неї інколи додається с н і ж и ц я, або с н і ж у р а, яка спостерігається після великого снігопаду при температурі води, близькій до нуля градусів. Сніжиця за зовнішнім виглядом подібна до вати у воді. Поступово ці маси льоду, стикаючись з повітрям, охолоджуються і змерзаються в кристалічний лід, утворюючи осінній льодохід, який на заворотах річки та вузьких місцях може утворювати з аж ори, тобто стиснення живого перерізу річки в період осіннього льодоходу або з початком льодоставу масою внутрішньо-водного та дрібно битого кристалічного льоду. При цьому спостерігається затоплення місцевості й утворення торосів — нагромадження замерзлих крижин, які виникають внаслідок просування і стиснення льодового покриву. Потім льодові поля змерзаються й утворюється льодостав, тобто суцільний льодовий покрив на річці.

Це звичайна картина замерзання річок. На малих річках або на окремих ділянках великих річок льодостав може утворитися за короткий період, навіть за одну ніч.

12. 2 Льодостав на річках

При льодоставі окремі ділянки річки можуть не замерзати — це ополонки. Вони звичайно утворюються там, де великі швидкості течії (бистрини, пороги, нижні б'єфи ГЕС тощо). Ополонки є «кухнями» утворення внутрішньоводного льоду, який інколи закупорює живий переріз річки, утворюючи з а ж о р и. В початковий період льодоставу внутрішньоводний лід може займати 20 … 30 % і більше площі живого перерізу річки, потім шуга розмивається і ущільнюється.

Після встановлення на річці льодового покриву товщина льоду поступово збільшується. При цьому наростання товщини льоду спочатку йде інтенсивніше, а потім поступово сповільнюється. Інтенсивність наростання товщини льоду (його потужності) залежить від суми від'ємних температур. Використовуючи цю закономірність, Ф. І. Бидін розробив емпіричні формули, за допомогою яких за сумою від'ємних температур можна визначити товщину льоду за формулою:

, (12. 1)

, (12. 2)

де , — відповідно сума середньодобових і середньомісячних від'ємних температур повітря за період утворення льоду завтовшки .

На північних річках СНД дуже поширені по лої — нарости льоду, які утворюються за рахунок замерзання води, що виходить крізь тріщини на поверхню льодового покриву внаслідок зменшення живого перерізу річки, спричиненого закупорюванням його шугою або сильним промерзанням (коли наростання льоду проходить інтенсивніше, ніж зменшення витрат води). При цьому утворюється напірний режим і річка тече, як в трубі. Викид води на поверхню льоду може спостерігатись кілька разів на зиму, утворюючи товсті і великі за площею нарости льоду. Вони характерні для річок Сибіру (Єнісею, Лени, Колими та ін.).

На річках Східного Сибіру та інших районів взимку часто утворюється (за рахунок різкого виснаження підземних вод) висячий льодовий покрив — сушняк. Утворений на водній поверхні лід провисає над рівнем води, а між льодом і водою утворюється повітряний прошарок.

На окремих ділянках річок на початку зими утворюються п'ятири — льодяні утворення у вигляді невеликих островів. Вони виникають на кам'янистих грядах та мілинах річок, де донний лід швидко наростає і досягає поверхні води. За формою вони мають вигляд перевернутого зрізаного конуса. На поверхні річки вони покриваються кристалічним льодом, утворюючи льодові острови. Інколи вони утворюють льодову загату (греблю), яка викликає підвищення рівня води і зимові затоплення території.

Деякі річки промерзають до дна, тому що їхній стік різко зменшується, а невеликі витрати води проходять в алювіальних відкладеннях, утворюючи підрусловий стік. Звичайно водозбірна площа таких річок невелика — 200 … 300 км², але інколи може досягати 10 000 км². Особливо багато таких річок в Сибіру і на Далекому Сході, де вони промерзають навіть при площі водозбору 30000 км². Частіше промерзання спостерігається на окремих ділянках річок.