Frazil Ice and Anchor Ice Jam: Hydroelectric Intake Blockage και Winter Flash Flooding in Sub-Zero Rivers¶

Όταν ένα ποτάμι, ένα ορεινό ρέμα ή ένα κανάλι με γρήγορη ροή εκτίθεται σε καθαρό, παγωμένο αέρα του χειμώνα (typically below -6 to -15 degrees Celsius / 21 to 5 degrees Fahrenheit) προτού σχηματιστεί ένα στρώμα πάγου στερεής επιφάνειας, το τυρβώδες ρεύμα εμποδίζει το νερό να παγώσει σε μια ήρεμη επίπεδη κρούστα στην κορυφή. Αντίθετα, ο άνεμος και τα ορμητικά νερά αναδεύουν ολόκληρη τη στήλη του νερού, ψύχοντας το υγρό νερό του ποταμού ελαφρώς κάτω από το κανονικό σημείο πήξης σε υπερψυγμένη κατάσταση -0.01 to -0.1 degrees Celsius (31.98 to 31.82 degrees Fahrenheit). Μέσα σε λίγα λεπτά, δισεκατομμύρια μικροσκοπικοί, λεπτοί σαν ξυράφι δισκοειδείς κρύσταλλοι πάγου που ονομάζονται frazil ice πυρηνώνονται ταυτόχρονα σε όλη τη στήλη του υπερψυκτικού νερού. Επειδή οι υπερψυγμένοι κρύσταλλοι frazil είναι θερμοδυναμικά ασταθείς, είναι έντονα συγκολλημένοι ("ενεργός frazil"): κολλάνε επιθετικά σαν υποβρύχιο τσιμέντο επαφής σε οτιδήποτε από κάτω 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit), επικαλύπτοντας βυθισμένα λιθόστρωτα ποταμού και ογκόλιθους στην κοίτη του ρέματος για να σχηματίσουν παχιά, σπογγώδη στρώματα αγκυρωμένου πάγου, φράζοντας τα δημοτικά πόσιμο νερό και τα υδροηλεκτρικά σκουπίδια μέσα σε λίγα λεπτά και συσσωρεύοντας κάτω από τα κατάντη στρώματα πάγου σε τεράστια υποβρύχια **κρεμαστά φράγματα πάχους 3 έως 10 μέτρα. Πνίγοντας το 50 έως 90 τοις εκατό της διατομής του καναλιού του ποταμού, οι μπλοκαρίσματα πάγου φραζιλ και άγκυρας μπορούν να προκαλέσουν *τα χειμερινά στάδια του ποταμού να εκτοξευθούν κατά 2 έως 5 μέτρα (6,5 έως 16,5 πόδια) μέσα σε 1 έως 4 ώρες κάτω από κρυστάλλινο μπλε ουρανό με μηδενική βροχή ή χιονοπτώσεις Κύμα απελευθέρωσης μαρμελάδας πάγου (jave) όταν ένα φράγμα πάγου υποχωρεί ξαφνικά. Εάν το νερό του χειμερινού ποταμού αρχίσει να ανεβαίνει στο δρόμο, το υπόγειο ή το μονοπάτι στις όχθες του ποταμού σας, ή εάν κάποιος πέσει σε πνιγμένο νερό από λάσπη, εκκενώστε αμέσως σε ψηλό έδαφος και τηλεφωνήστε στην περιοχή σας αριθμούς έκτακτης ανάγκης. Ενώ μετακινείστε προς την ασφάλεια, διαβάστε τους συνοδευτικούς οδηγούς μας φραζιλικός πάγος, μπλοκαρίσματα πάγου ποταμών, πλημμύρες διάλυσης και τσουνάμι που οδήγησαν στον πάγο, ξαφνικές πλημμύρες, χειμωνιάτικες καταιγίδες, και υποθερμία και κρυοπαγήματα.

Σε αντίθεση με τις πλημμύρες της ανοιξιάτικης βροχής που δημιουργούνται σταδιακά κατά τη διάρκεια ημερών ζεστού καιρού, πλημμύρες από πάγο και πάγο χτυπούν τις πιο κρύες νύχτες και πρωινά του χειμώνα, σπρώχνοντας νερό με λάσπη και κάτω από παγετό νερό και κέικ πάγου 500 κιλών στα σπίτια και σε υψηλές θερμοκρασίες στο ποτάμι. παγώσει στερεά μέσα σε λίγα λεπτά.

Κάντε αυτό τώρα¶

1. **Εκκενώστε αμέσως τις χαμηλές όχθες ποταμών, τις πλημμυρικές πεδιάδες και τους δρόμους δίπλα στο ποτάμι, εάν δείτε αιωρούμενες λάσπες ("πάγος τηγανίτας"), ακούσετε ένα βουητό βρυχηθμό ή παρατηρήσετε ότι η στάθμη του ποταμού ανεβαίνει ή πέφτει απότομα σε καιρό κάτω από το μηδέν. Οι μαρμελάδες κατά τη διάλυση αυξάνουν τα επίπεδα του νερού κατά 1 έως 3 μέτρα (3,3 έως 10 πόδια) σε λιγότερο από 60 λεπτά. Ανεβείτε αμέσως σε έδαφος τουλάχιστον 5 έως 10 μέτρα (16 έως 33 πόδια) πάνω από το κανονικό σημάδι υψηλής στάθμης νερού.
2. ΜΗΝ βγείτε ΠΟΤΕ σε ένα στρώμα πάγου ποταμού, σε λεκάνη με λάσπη ή σε σχάρα πάγου και μην επιχειρήσετε ποτέ να περάσετε μέσα από κινούμενη λάσπη. Η λάσπη Frazil ("slob ice") μοιάζει με μια συμπαγή όχθη χιονιού που καλύπτει το ποτάμι, αλλά έχει μηδενική φέρουσα ισχύ. Εάν ένα άτομο πέσει μέσα από ένα εύθραυστο σκεύος λάσπης, η παχύρρευστη λάσπη πάχους 1 έως 2 μέτρων κλείνει αμέσως πάνω από το κεφάλι του σαν βρεγμένο σκυρόδεμα, εμποδίζοντας το κολύμπι και προκαλώντας άμεσο ψύχος και πνιγμό.
3. **Εάν το σπίτι ή η καμπίνα σας βρίσκεται σε μια χειμερινή πλημμυρική πεδιάδα και το εύθραυστο νερό αρχίζει να ανεβαίνει προς τα θεμέλιά σας, κλείστε τον κεντρικό διακόπτη και τη βαλβίδα καυσίμου του φούρνου/λέβητα ΠΡΙΝ εισέλθει το νερό στο υπόγειο και εκκενώστε. 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit) Το φορτωμένο με φραζιλικά νερά πλημμύρας παγώνει σε συμπαγείς όγκους πάγου μέσα σε υπόγεια και ισόγεια μέσα σε λίγες ώρες, συνθλίβοντας δεξαμενές πετρελαίου, σπάζοντας σωλήνες φυσικού αερίου και παγιδεύοντας τις πόρτες κλειστές από το εξωτερικό.
4. **Εάν χρησιμοποιείτε δημοτική εισαγωγή νερού, αντλία άρδευσης ή μικρο-υδροηλεκτρικό στρόβιλο και παρατηρήσετε ότι οι μετρητές απώλειας κεφαλής εισαγωγής πέφτουν μια καθαρή νύχτα κάτω από το μηδέν, ΜΗΝ περιμένετε να μηδενιστεί η ροή για να δράσετε.even bars spaced 5 to 10 centimeters apart) σε 15 έως 45 λεπτά, οι αντλίες λιμοκτονίας μέσω σπηλαίωσης και κατάρρευσης των οθονών εισαγωγής κάτω από δεκάδες τόνους υδροστατικής πίεσης. Ενεργοποιήστε αμέσως θερμαντικά στοιχεία εισαγωγής σκουπιδιών, φυσαλίδες πεπιεσμένου αέρα ή κύκλους ανάστροφης έκπλυσης ή παρακάμψτε τη ροή εισαγωγής γκαζιού, ώστε ο επιφανειακός πάγος να σχηματίσει ένα προστατευτικό μονωτικό φύλλο ανάντη.
5. Αν δείτε ένα χειμερινό ποτάμι Ξαφνικά ΝΑ ΠΕΣΕΙ σε βάθος και να εκθέσει γυμνούς ογκόλιθους με επίστρωση πάγου στην κοίτη του ποταμού, κατεβείτε από την κοίτη και ανεβείτε ψηλά στην όχθη αμέσως. Μια ξαφνική πτώση στη ροή του χειμερινού ποταμού κατάντη σημαίνει ότι ένας τεράστιος πάγος ή άγκυρα έχει μπλοκάρει τα εκατομμύρια μέτρα νερού πάνω στο ρεύμα. Όταν αυτό το φράγμα πάγου καταρρεύσει, ένα ταραχώδες κύμα συμφόρησης πάγου (3 to 6 meters / 10 to 20 feet high, κινούμενος στο 5 to 10 meters per second) γεμάτη με τεμάχια πάγου που τρίβονται θα σαρώσει το στεγνό κανάλι χωρίς προειδοποίηση.
6. Καλέστε αμέσως τον αριθμό έκτακτης ανάγκης της περιοχής σας εάν κάποιος παγιδευτεί από την άνοδο του νερού του χειμώνα, εγκλωβιστεί σε πάγο ή βυθιστεί σε παγωμένο νερό. Καλέστε το 911 στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά, 112 σε όλη την Ευρωπαϊκή Ένωση, 999 στο Ηνωμένο Βασίλειο, 000 στην Αυστραλία ή ελέγξτε αριθμούς έκτακτης ανάγκης. Ζητήστε εξειδικευμένες ομάδες Swiftwater / Ice Rescue εξοπλισμένες με στεγνές στολές εμβάπτισης και φουσκωτά έλκηθρα διάσωσης πάγου.

Φυσική Ποταμού Ψυχρής Περιοχής: Υπερψύξη, Πυρήνωση Frazil, Πάγος Άγκυρας και Κρεμαστά Φράγματα¶

Για να κατανοήσετε πώς ένας ποταμός με σταθερή, χαμηλή χειμερινή απόρριψη μπορεί να υπερχειλίσει τις όχθες του κατά 4 μέτρα (13 πόδια) κατά τη διάρκεια της νύχτας, εξετάστε τη φυσική εξέλιξη τεσσάρων σταδίων του υπερψυκτικού πάγου του ποταμού:

====================================================================================
       FOUR-STAGE PROGRESSION OF FRAZIL ICE, ANCHOR ICE, AND HANGING DAMS
====================================================================================

   [ CLEAR SUB-ZERO NIGHT AIR: -10 to -25 C (14 to -13 F) + Wind ]
          ^   ^   ^  (Intense Radiative & Convective Heat Loss from Open Rapids)
  ~~~~~~~~|~~~|~~~|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   (1) SUPERCOOLING & ACTIVE FRAZIL NUCLEATION (Water Temp: -0.01 to -0.10 C)
       * Turbulent rapids mix supercooled surface water all the way to the bottom.
       * Billions of sticky 0.1 to 5 mm discoid frazil crystals form in suspension.
                                        |
                                        v
   (2) ANCHOR ICE GROWTH ON THE RIVERBED & INTAKE TRASH RACKS
       * Sticky active frazil adheres to cold submerged boulders & steel grates.
       * Riverbed rises by 0.5 to 1.5 m as spongy anchor-ice pillows coat the bottom.
                                        |
                                        v
   (3) PANCAKE ICE & DOWNSTREAM HANGING DAM FORMATION
       * Buoyant frazil flocs rise to form circular slush pans ("pancake ice").
       * Where river slows (pool, bridge pier, or intact ice cover), slush dives
         underneath the surface ice to build a 3-to-10-meter-thick HANGING DAM.
                                        |
                                        v
   (4) HYDRAULIC CHOKING & WINTER FLASH FLOOD (OR SUDDEN BREAKUP SURGE WAVE)
       * 70% to 90% of river channel cross-section is plugged by slush & anchor ice.
       * Upstream river stage surges 2 to 5 meters (6.5 to 16.5 feet) in hours.
====================================================================================

1. Γιατί το ρέον νερό υπερψύχεται αντί να σχηματίζει ένα επίπεδο στρώμα πάγου¶

Σε μια ήρεμη λίμνη ή λιμνούλα, το νερό στο 4 degrees Celsius (39.2 degrees Fahrenheit) είναι στη μέγιστη πυκνότητά του και βυθίζεται στο κάτω μέρος, επιτρέποντας μια λεπτή από πάνω απολέπιση 0 C νερό για να παγώσει γρήγορα σε ένα συνεχές επιφανειακό κάλυμμα πάγου που μονώνει τη λίμνη από τον κρύο αέρα από πάνω. - Σε ένα ποτάμι που κινείται πιο γρήγορα από 0.6 to 1.0 meters per second (2 to 3.3 feet per second), οι τυρβώδεις δίνες αναμιγνύουν συνεχώς το επιφανειακό νερό με το νερό του πυθμένα. - Όλο το βάθος του ποταμού ψύχεται ομοιόμορφα 0.00 degrees Celsius και μετά πέφτει σε υπερψύξη (-0.01 to -0.10 degrees Celsius). Ακόμη και μια μικροσκοπική πτώση του ενός εικοστού του βαθμού κάτω από το μηδέν μετατρέπει ολόκληρο το ποτάμι σε εργοστάσιο παραγωγής πάγου, δημιουργώντας έως και 10.000 έως 1.000.000 φραζίλ κρυστάλλους ανά κυβικό μέτρο νερού.

2. Anchor Ice: Γιατί ο πάγος μεγαλώνει στον πυθμένα ενός ποταμού¶

Κανονικά, ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το υγρό νερό (0.917 g/cm3 vs. 1.000 g/cm3) και επιπλέει από πάνω. Πώς μπορούν να σχηματιστούν χοντρές στρώσεις πάγου στον πάτο ενός γρήγορου ποταμού; - Οι τυρβώδεις δίνες μεταφέρουν κολλώδεις, υπερψυγμένους ενεργούς κρυστάλλους φραζίλ μέχρι την κοίτη του ποταμού. - Όταν αυτοί οι κρύσταλλοι βουρτσίζουν με βυθισμένο χαλίκι, κροκάλες, ογκόλιθους, πατώματα γεφυρών ή υδρόβια ζιζάνια, παγώνουν αμέσως στην επιφάνεια του βράχου. - Μόλις αγκυροβοληθούν στους βαρείς ογκόλιθους στην κοίτη του ρέματος, μεμονωμένοι κρύσταλλοι αναπτύσσονται προς τα έξω σε μεγάλες, επικαλυπτόμενες πλάκες και σπογγώδεις θόλους πάγου άγκυρας (0.3 to 1.5 meters / 1 to 5 feet thick) που καλύπτουν πλήρως την κοίτη του ποταμού, αυξάνοντας δραματικά την τραχύτητα της υδραυλικής κοίτης (Manning's n), αυξάνοντας το πραγματικό ύψος της κοίτης του ποταμού και τροφοδοτώντας το νερό ανάντη. - Ο κίνδυνος έκλυσης του μεσημεριανού ηλιακού φωτός: Όταν ο πρωινός ήλιος βγαίνει και η ηλιακή ακτινοβολία βραχέων κυμάτων διεισδύει μέσα από το καθαρό νερό για να ζεστάνει τους σκοτεινούς βράχους κατά ένα κλάσμα της μοίρας, στρέμματα πάγου αγκυροβολημένου πάγου αποκολλώνται ξαφνικά από την κοίτη του ποταμού, σηκώνοντας ένα βραχίονα 50 κιλών και πλημμυρίζει ογκόλιθους στον πυθμένα χτυπά σε γέφυρες και φράγματα.

3. Κρεμαστά φράγματα: Το αόρατο υποβρύχιο παγόβουνο¶

Όταν η πλωτή λάσπη και ο πάγος της τηγανίτας φτάνουν σε πιο αργή εμβέλεια του ποταμού (όπως η κεφαλή μιας δεξαμενής, μια στροφή ποταμού, ένα δέλτα ή η ανάντη άκρη ενός υπάρχοντος συμπαγούς στρώματος πάγου), η λάσπη σαρώνεται κάτω από το επιφανειακό κάλυμμα πάγου. - Στρώμα μετά στρώμα από αποθέσεις λάσπης στην κάτω πλευρά του στρώματος πάγου, δημιουργώντας ένα ανεστραμμένο παγόβουνο που προεξέχει προς τα κάτω, το οποίο ονομάζεται κρεμασμένο φράγμα, το οποίο μπορεί να φτάσει τα 5 έως 15 μέτρα (16 έως 50 πόδια) πάχος και να εκτείνεται για αρκετά χιλιόμετρα, αφήνοντας μόνο μια στενή σήραγγα υψηλής ταχύτητας για τον πυθμένα του ποταμού προς τον ποταμό.

Πίνακας σύγκρισης: Freeze-Up Frazil / Anchor Ice Jam εναντίον Mid-Winter / Spring Breakup Ice Jam vs. Open-Water Rain Flood¶

Προστασία υδροηλεκτρικών, βιομηχανικών και δημοτικών εισαγωγών νερού από την ενεργή απόφραξη Frazil¶

Για τους χειριστές δημοτικών σταθμών επεξεργασίας νερού, υδροηλεκτρικών σταθμών ροής ποταμού, εισαγωγών νερού ψύξης και αντλιοστασίων γεωργικών/εκκολαπτηρίων ψαριών, ένα μη μετριασμένο συμβάν εύθραυστου πάγου μπορεί να διακόψει ολόκληρη την παροχή νερού μιας πόλης ή να διακόψει ένα ηλεκτρικό δίκτυο εκτός σύνδεσης σε λιγότερο από 30 λεπτά.

1. Γιατί ο πάγος Frazil φράζει τις βυθισμένες εισαγωγές 10 Meters Κάτω από την Επιφάνεια¶

Οι χειριστές συχνά υποθέτουν ότι η τοποθέτηση ενός σωλήνα εισαγωγής νερού βάθους 5 έως 10 μέτρων (16 έως 33 πόδια) στον πυθμένα ενός ποταμού τον προστατεύει από το πάγωμα της επιφάνειας. Κατά τη διάρκεια ενός ενεργού γεγονότος frazil, το βάθος προσφέρει μηδενική προστασία: 1. Τυρβώδης συμπλήρωση: Οι αναταράξεις του ποταμού και η ταχύτητα αναρρόφησης της αντλίας εισαγωγής τραβούν υπερψυγμένο νερό (-0.02 to -0.08 C) και αιωρούνται ενεργοί κρύσταλλοι frazil κατευθείαν προς τα κάτω στο βυθισμένο κουδούνι εισαγωγής. 2. Πυρήνωση σχάρας απορριμμάτων από γυμνό χάλυβα: Οι ράβδοι σκουπιδιών από γυμνό χάλυβα έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Τη στιγμή που το υπερψυγμένο νερό αγγίζει τις χαλύβδινες ράβδους, οι ενεργοί κρύσταλλοι φραζίλ συγκολλώνται στο μπροστινό άκρο κάθε ράβδου. 3. ** Εκθετική Γεφύρωση (15 to 45 Minutes έως ολική απόφραξη):** Καθώς το frazil επικαλύπτει τις ράβδους, το κενό μεταξύ των ράβδων μειώνεται, γεγονός που επιταχύνει την ταχύτητα του νερού μέσα από τα υπόλοιπα ανοίγματα, παρέχοντας ακόμη περισσότερους εύθραυστους κρυστάλλους ανά δευτερόλεπτο έως ότου ένας συμπαγής τοίχος πάγου γεφυρώσει εντελώς τη σχάρα απορριμμάτων. Μόλις βουλώσει, η αναρρόφηση των αντλιών πίσω από τον τοίχο δημιουργεί μια τεράστια διαφορά υδροστατικής πίεσης (up to 5 to 10 meters of water head) που μπορεί να λυγίσει τις χαλύβδινες σχάρες απορριμμάτων προς τα μέσα και να καταστρέψει τις φτερωτές της αντλίας μέσω σπηλαίωσης.

2. Πέντε μηχανικά και λειτουργικά βήματα για να νικήσετε την απόφραξη εισαγωγής Frazil¶

1. ** Παρακολούθηση θερμοκρασίας νερού με υψηλή ακρίβεια (+/- 0.005 C) Θερμόμετρα:** Συνηθισμένα βιομηχανικά θερμόμετρα (+/- 0.5 C ακρίβεια) δεν μπορεί να ανιχνεύσει υπερψύξη. Όταν η θερμοκρασία του αέρα πέσει κάτω -6 C (21 F) πάνω από ανοιχτό νερό και η θερμοκρασία του νερού εισαγωγής χτυπά 0.05 C και πέφτοντας, κηρύξτε Frazil Ice Alert.
2. Ενεργοποιήστε την ηλεκτρική θέρμανση της σχάρας απορριμμάτων ΠΡΙΝ Έναρξη της Υπερψύξης: Το ενεργό frazil δεν θα κολλήσει σε οποιαδήποτε επιφάνεια που κρατάτε μόλις 0.1 to 0.5 degrees Celsius above freezing. Ενεργοποιήστε τα ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία με αντίσταση μέσα σε κοίλες ράβδους απορριμμάτων (απαιτεί περίπου 2 to 5 kW per square meter της περιοχής του ραφιού) τουλάχιστον 30 έως 60 λεπτά πριν φτάσει το νερό 0.00 C (η θέρμανση αφού το ράφι έχει ήδη ενταφιαστεί σε ένα μέτρο πάγου είναι συχνά πολύ αργά).
3. Επιστρώστε τις σχάρες απορριμμάτων με υλικά χαμηλής πρόσφυσης (UHMW πολυαιθυλένιο / εποξικά) ή αφαιρέστε τις χονδρές εξωτερικές σχάρες: Το Frazil προσκολλάται 10 φορές πιο ισχυρά στον γυμνό χάλυβα από ότι σε μη μεταλλικά πολυμερή χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας ή υαλοβάμβακα. Σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης, όπου η θέρμανση δεν είναι διαθέσιμη, οι χειριστές ανυψώνουν μερικές φορές το επάνω τμήμα της εξωτερικής σχάρας απορριμμάτων κατά 30 εκατοστά για να επιτρέψουν σε ένα άπαχο νερό να παρακάμψει και να ανακουφίσει την πίεση της κεφαλής σύνθλιψης.
4. Απλώστε κουρτίνες φυσαλίδων πεπιεσμένου αέρα και ανακυκλοφορία ζεστού νερού: Η έγχυση πεπιεσμένου αέρα στη βάση της σχάρας απορριμμάτων αφαιρεί μηχανικά τις εύθραυστες συσσωρεύσεις από τις ράβδους, ενώ ανακυκλώνει ένα μικρό ποσοστό θερμασμένου νερού συμπυκνωτή/ψύξης (even +1 to +2 C) στο πρόσθιο μέρος της πρόσληψης εξαλείφει το -0.05 C υπερψύξη εντελώς, μετατρέποντας το κολλώδες ενεργό frazil σε αβλαβές παθητικό λάσπη.
5. Μειώστε την ταχύτητα ροής εισαγωγής (< 0.3 to 0.5 m/s) για να ενθαρρύνετε ένα επιφανειακό κάλυμμα πάγου (Στρατηγική "Ice Boom"): Η μοναδική καλύτερη φυσική άμυνα ενάντια στον εύθραυστο πάγο είναι ένα συμπαγές, σταθερό φύλλο πάγου πάνω από το μπροστινό μέρος. Μόλις ένα επίπεδο φύλλο πάγου καλύψει την επιφάνεια του νερού, εμποδίζει την απώλεια θερμότητας ακτινοβολίας στον νυχτερινό ουρανό, σταματώντας την υπερψύξη από κάτω. Προσωρινή στραγγαλισμός πίσω υδροηλεκτρικών στροβίλων ή ανάπτυξη πλωτής ξυλείας/χάλυβα μπουμ πάγου ανάντη επιβραδύνει την ταχύτητα της επιφάνειας κάτω 0.5 m/s, επιτρέποντας στον πλωτό πάγο της τηγανίτας να παγώσει μαζί σε μια προστατευτική μονωτική οροφή.

Δέντρο απόφασης διαλογής έκτακτης ανάγκης¶

flowchart TD
    A["Καιρός κάτω από το μηδέν (< -6 C / 21 F) πάνω από ανοιχτό ποτάμι Ή ξαφνική χειμερινή απόψυξη / βροχή με χιόνι"] --> B{"Τι χειμερινός κίνδυνος ποταμού εμφανίζεται;"}
    B -- "Το νερό ανεβαίνει γρήγορα σε κανάλι πλήρωσης με κρύο υπό το μηδέν / λάσπη τηγανίτας" --> C["FREEZE-UP FRAZIL / ANCHOR ICE JAM FLOOD:: 1. Εκκενώστε τις πλημμυρικές πεδιάδες και τους παραποτάμιους δρόμους αμέσως σε ψηλό έδαφος (+5-10 m): 2. Κλείστε τις κύριες βαλβίδες ηλεκτρισμού και φυσικού αερίου/πετρελαίου του σπιτιού πριν εισέλθει το νερό στο υπόγειο: 3. Μην οδηγείτε ποτέ μέσα από παγωμένη λάσπη και παγωμένη λάσπη."]
    B -- "Η στάθμη του ποταμού ΠΕΦΤΕΙ Ξαφνικά και αποκαλύπτει γυμνούς βράχους από την κοίτη του ποταμού με επικάλυψη πάγου" --> D["ΕΠΙΚΕΙΜΕΝΗ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΠΑΓΩΤΟΥ ΑΝΩ ΤΟΥ ΡΟΜΟΥ ΣΥΡΓΚΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ (JAVE): 1. Ανοδική εμπλοκή πάγου έχει βουλώσει το ποτάμι και συγκρατεί έναν τοίχο με νερό: 2. Γυρίστε από την κοίτη του ποταμού και ανεβείτε ψηλά στην όχθη αμέσως: 3. Προειδοποιήστε τις κατάντη κοινότητες μέσω 911 / 19912"]
    B -- "Αύξηση διαφορικής πίεσης υδροηλεκτρικής / δημοτικής εισαγωγής νερού" --> E["ΕΝΕΡΓΗ ΑΠΟΦΡΑΞΗ ΥΠΕΡΨΥΞΗΣ FRAZIL ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ:: 1. Ενεργοποιήστε θερμάστρες σκουπιδιών, ανακυκλοφορία ζεστού νερού και φυσαλίδες αέρα STAT: 2. Ροή αντλίας γκαζιού/στροβίλου (< 0,5 m/s) για να αποτρέψετε την κατάρρευση της βάσης και σχηματισμό πάγου της επιφάνειας: 3."]
    B -- "Άτομο ή ζώο έπεσε σε λάσπη ή κινούμενη μαρμελάδα πάγου" --> F["ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΗ ΒΑΘΥΣΗ ΣΕ ΚΡΥΟ ΝΕΡΟ / ΣΛΟΥΣ:: 1. Καλέστε το 911 / 112 / 999 για Swiftwater Ice Rescue (ΠΟΤΕ μην πηγαίνετε σε λάσπη με τα πόδια): 2. Φτάστε ή πετάξτε ένα βαρύ σχοινί, σκάλα ή σημαδούρα με κρίκο από συμπαγή ακτή, τοποθετούμε τα ρούχα σε οριζόντια λωρίδα: 3. υποθερμία"]

Downstream Ice-Jam Release Surge Waves ("Javes") και Ice Shoves ("Ivu")¶

Ενώ οι παγωμένες μπλοκαρίσματα συσσωρεύονται σε διάστημα λίγων ωρών, τα κύματα απελευθέρωσης εμπλοκής πάγου (που ονομάζονται javes από τους υδραυλικούς μηχανικούς) είναι από τα ταχύτερα, πιο καταστροφικά κύματα πλημμύρας στη Γη: 1. Πώς σχηματίζεται ένα κύμα απελευθέρωσης μαρμελάδας πάγου: Είτε σχηματίζεται από ένα χοντρό κρεμαστό φράγμα κατά τη διάρκεια μιας απόψυξης στα μέσα του χειμώνα είτε από μηχανική αποσύνθεση συμπαγών πλακών πάγου, μια μαρμελάδα πάγου λειτουργεί ως προσωρινό φράγμα κατά μήκος του ποταμού, υποστηρίζοντας μια βαθιά δεξαμενή νερού ανάντη (often 3 to 8 meters / 10 to 26 feet higher than the water level immediately downstream of the jam). 2. Ξαφνική δομική βλάβη: Σε αντίθεση με ένα φράγμα από σκυρόδεμα με υπερχειλιστή, μια εμπλοκή πάγου αποτυγχάνει καταστροφικά ως ενιαία μονάδα όταν η υδροστατική πίεση και η άνοδος του νερού ανυψώνουν το δάκτυλο του πάγου από την κοίτη του ποταμού. 3. Σέλινο (5 to 10 Meters Per Second / 18 to 36 km/h): Όταν σπάσει η μαρμελάδα, ένα απότομο κύμα βαρύτητας νερού και λειάνθρακα τεμάχια πάγου 1 τόνου τρέχει προς τα κάτω με 5 έως 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (11 έως 22 μίλια την ώρα), πολύ πιο γρήγορα από ό,τι ένας άνθρωπος μπορεί να τρέξει κατά μήκος μιας χιονισμένης όχθης ποταμού. 4. Shoreline Ice Shoves (Ice Ride-Up): Καθώς το κύμα κύματος στρογγυλεύει την κάμψη του ποταμού, η ορμή εκτοξεύει τεράστιες πλάκες από πάγο ποταμού πλευρικά στις όχθες (10 to 50 meters inland), κούρεμα ώριμων δέντρων, θραύση στύλων κοινής ωφέλειας και σύνθλιψη τοίχων στο ισόγειο σπιτιών δίπλα στο ποτάμι.

Περιφερειακά Αριθμοί Έκτακτης Ανάγκης και Συστήματα Παρακολούθησης Πάγου Ποταμού¶

• Ηνωμένες Πολιτείες: Καλέστε 911 για άμεση εκκένωση ή διάσωση από πάγο. Παρακολουθήστε σε πραγματικό χρόνο τα άλματα χειμερινών σταδίων ποταμού και Συμβουλές ροής που επηρεάζονται από τον πάγο μέσω των NOAA / National Weather Service River Forecast Centers (RFCs) και των U.S. Army Corps of Engineers Cold Regions Research and Engineering Laboratory (USACE CRREL) Ice Jam Database.
• Καναδάς: Καλέστε 911. Επαρχιακά κέντρα πρόβλεψης ποταμών (όπως το Alberta River Basins Ice Observation Network, New Brunswick River Watch, Ontario MNRF και Quebec MSP Vigilance) εκδίδουν καθημερινές προειδοποιήσεις για πλημμύρες για παγωμένο πάγο και διάσπαση.
• Ηνωμένο Βασίλειο και Ιρλανδία: Καλέστε 999 ή 112. Ελέγξτε τη στάθμη των ποταμών μέσω της Υπηρεσίας Περιβάλλοντος (Αγγλία), SEPA (Σκωτία), Natural Resources Wales και OPW (Ιρλανδία).
• Ευρωπαϊκή Ένωση, Σκανδιναβικές και Άλπεις Χώρες: Καλέστε 112. Οι προβλέψεις για τον πάγο του ποταμού και την ευπαθή κατάσταση διατηρούνται από τις NVE (Νορβηγική Διεύθυνση Υδάτινων Πόρων και Ενέργειας, Ispatruljen), SMHI (Σουηδία), SYKE (Φινλανδία) και τα υδρομετεωρολογικά γραφεία των Άλπεων.
• Ασία, Ρωσία, Αυστραλία και Νέα Ζηλανδία: Καλέστε 119 (Ιαπωνία, Νότια Κορέα), 110 / 119 (ειδοποιήσεις για εμπλοκή πάγου στην Κίνα, τον κίτρινο ποταμό και τον ποταμό Heilongjiang/Amur), 112 (Ρωσία EMERCOM), 000 (Αυστραλία), ή 000** (Αυστραλία) αριθμούς έκτακτης ανάγκης.

Συχνές ερωτήσεις¶

Πώς μπορεί ένα ποτάμι να πλημμυρίσει στη μέση του χειμώνα όταν δεν έχει βρέξει και η θερμοκρασία είναι -15 C (5 F);¶

Οι χειμερινές πλημμύρες προκαλούνται από τον όγκο πάγου και την υδραυλική τριβή που πνίγει το κανάλι του ποταμού και όχι από επιπλέον βροχοπτώσεις. Όταν οι θερμοκρασίες του αέρα πέφτουν κάτω από -6 έως -15 βαθμούς Κελσίου (21 έως 5 βαθμούς Φαρενάιτ) σε ανοιχτά ορμητικά νερά μια καθαρή νύχτα, το ταραγμένο νερό του ποταμού υπερψύχεται ελαφρώς κάτω από το μηδέν (-0,01 έως -0,1 C) και δημιουργεί δισεκατομμύρια κολλώδεις κρυστάλλους πάγου. Αυτοί οι κρύσταλλοι επικαλύπτουν την κοίτη του ποταμού με έως και ένα μέτρο σπογγώδους πάγου άγκυρας και συσκευάζονται κάτω από τα κατάντη φύλλα πάγου σε υποβρύχια κρεμαστά φράγματα πάχους έως και 10 μέτρων. Επειδή το 70 έως 90 τοις εκατό του υποβρύχιου καναλιού είναι ξαφνικά βουλωμένο με λάσπη και πάγο, ακόμη και η κανονική χαμηλή ροή του ποταμού το χειμώνα δεν έχει πού να πάει παρά μόνο πάνω και πάνω από τις όχθες.

Γιατί το νερό του ποταμού μπορεί να πέσει κάτω από τους 0 βαθμούς Κελσίου (32 βαθμούς Φαρενάιτ) χωρίς να μετατραπεί σε ένα συμπαγές μπλοκ πάγου;¶

Σε μια ήρεμη λίμνη, το ανώτερο χιλιοστό του νερού ψύχεται στους 0 βαθμούς Κελσίου και αμέσως παγώνει σε ένα επίπεδο φύλλο πάγου επιφάνειας που μονώνει το υπόλοιπο νερό από κάτω. Σε ένα γρήγορο ποτάμι που ρέει ταχύτερα από 0,6 έως 1,0 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (2 έως 3,3 πόδια ανά δευτερόλεπτο), οι μηχανικές αναταράξεις αναμειγνύουν συνεχώς τα επιφανειακά νερά μέχρι την κοίτη του ποταμού. Ολόκληρος ο ποταμός ψύχεται λίγο μετά τους 0,00 βαθμούς Κελσίου σε μια μετασταθερή υπερψυγμένη κατάσταση (-0,01 έως -0,10 C). Παρόλο που η υπερψύξη είναι μικρότερη από το ένα δέκατο του βαθμού, αυτή η μικροσκοπική πτώση θερμοκρασίας προκαλεί εκρηκτική πυρήνωση αιωρούμενων κρυστάλλων πάγου έως ότου η λανθάνουσα θερμότητα που απελευθερώνεται από την κατάψυξη επαναφέρει το νερό στους 0,00 C.

Γιατί ένας δυνατός κολυμβητής δεν μπορεί να κολυμπήσει από ένα ποτάμι γεμάτο με λάσπη;¶

Η λάσπη Frazil (συχνά αποκαλείται "slob ice" στον βόρειο Καναδά και τη Νέα Γη) αποτελείται από ένα στρώμα πάχους 1 έως 3 μέτρων από κρυστάλλους πάγου κορεσμένους με νερό και λάσπη τηγανίτας που επιπλέει στην επιφάνεια. Είναι ένα μη νευτώνειο, υψηλού ιξώδους μέσο: έχει μηδενική δομική αντοχή για να υποστηρίξει το βάρος ενός όρθιου ανθρώπου ή ενός έλκηθρου διάσωσης, έτσι βυθίζεστε κατευθείαν στο λαιμό σας, αλλά είναι πολύ παχύ και βαρύ για να αποχωριστείτε τα χέρια σας ή να κλωτσήσετε με τα πόδια σας. Επιπλέον, η πτώση σε λάσπη -0,05 C πυροδοτεί ένα ακούσιο αντανακλαστικό ψύχους εντός 2 δευτερολέπτων, προκαλώντας άμεση εισπνοή πολτού πάγου και πνιγμό, εάν δεν φοράτε σωσίβιο υψηλής επίπλευσης και δεν είστε δεμένοι σε σχοινί ακτή.

Τι σημαίνει αν ένας ορμητικός χειμωνιάτικος ποταμός ησυχάσει ξαφνικά και πέσει σε μια στάλα γυμνών βράχων;¶

Εάν κάνετε πεζοπορία, ψάρεμα στον πάγο ή ζείτε κατά μήκος ενός ποταμού το χειμώνα και παρατηρήσετε ότι η στάθμη του νερού πέφτει ξαφνικά κατά ένα μέτρο ή περισσότερο, εκθέτοντας υγρούς ογκόλιθους με κρούστα από πάγο στην κοίτη του ρέματος, βρίσκεστε σε ακραίο κίνδυνο. Τα ποτάμια δεν κλείνουν σαν βρύση. μια ξαφνική πτώση της ροής του χειμώνα κατάντη σημαίνει ότι ένας τεράστιος πάγος, αγκυροβολημένος πάγος ή μαρμελάδα πάγου έχει σφηνωθεί στο κανάλι ανάντη, συγκρατώντας ολόκληρο το ποτάμι πίσω από ένα ασταθές τείχος πάγου. Όταν αυτό το φράγμα πάγου σπάσει, κάτι που μπορεί να συμβεί λίγα λεπτά ή ώρες αργότερα, ένα κύμα κύματος νερού ύψους 3 έως 6 μέτρων και τεμαχίων πάγου ("ένα jave") θα τρέξει κάτω από την εκτεθειμένη κοίτη του ποταμού με 18 έως 36 χιλιόμετρα την ώρα. Ανεβείτε αμέσως ψηλά στην τράπεζα.

Πώς τα υδροηλεκτρικά φράγματα και οι εγκαταστάσεις ύδρευσης πόλεων εμποδίζουν τον εύθραυστο πάγο να βουλώσει τις υποβρύχιες σχάρες εισαγωγής τους;¶

Ο ενεργός εύθραυστος πάγος κολλάει μόνο σε υποβρύχιες επιφάνειες, ενώ το νερό υπερψύχεται κάτω από τους 0,00 βαθμούς Κελσίου και προσκολλάται πιο δυνατά σε γυμνές, κρύες ράβδους απορριμμάτων από χάλυβα. Οι εγκαταστάσεις νερού και οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί αποτρέπουν την απόφραξη μέσω πέντε μεθόδων: θέρμανση των κοίλων ράβδων σκουπιδιών από χάλυβα ηλεκτρικά ή με ατμό κατά μόλις 0,2 έως 0,5 βαθμούς Κελσίου, ώστε οι κρύσταλλοι να μην μπορούν να κολλήσουν. ανακυκλοφορώντας ένα μικρό ρεύμα ζεστού νερού ψύξης στην πρόσοψη για την εξάλειψη της υπερψύξης. σχάρες επίστρωσης με πολυμερή πολυαιθυλενίου χαμηλής πρόσφυσης. ανάπτυξη κουρτινών φυσαλίδων πεπιεσμένου αέρα για την ανακίνηση της χαλαρής λάσπης. και επιβράδυνση της ταχύτητας του νερού προς τα ανάντη κάτω από 0,5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο χρησιμοποιώντας πλωτούς βραχίονες πάγου, έτσι ώστε να σχηματιστεί ένα συμπαγές επιφανειακό κάλυμμα πάγου για να μονώσει το νερό από τον κρύο νυχτερινό αέρα.

Γιατί δεν πρέπει ποτέ να οδηγείτε αυτοκίνητο ή φορτηγό μέσα από ρηχά χειμωνιάτικα παγωμένα νερά σε έναν δρόμο;¶

Η οδήγηση σε ακόμη και 15 έως 20 εκατοστά (6 έως 8 ίντσες) πλημμυρικών νερών του χειμώνα είναι πολύ πιο επικίνδυνη από τις καλοκαιρινές λακκούβες για τρεις λόγους. Πρώτον, η θολή λάσπη κρύβει αιωρούμενα μπλοκ συμπαγούς ποταμού πάγου βάρους 200 κιλών που μπορούν να αποκόψουν τις ράβδους του τιμονιού ή να σφηνώσουν κάτω από το σασί, σηκώνοντας τα ελαστικά από το πεζοδρόμιο. Δεύτερον, η λάσπη 0 C εκτοξεύεται στους ρότορες, τις δαγκάνες και τους συνδέσμους του συστήματος διεύθυνσης και παγώνει σε συμπαγή πάγο μέσα σε 60 δευτερόλεπτα, μπλοκάροντας τους τροχούς ή απενεργοποιώντας εντελώς τα φρένα. Τρίτον, εάν ο κινητήρας σταματήσει σε ανοδική λάσπη κάτω από το μηδέν, το νερό παγώνει γύρω από τις πόρτες και το πλαίσιο μέσα σε λίγα λεπτά, παγιδεύοντας τους επιβάτες μέσα σε μια μη θερμαινόμενη μεταλλική καμπίνα.

Πηγές και επίσημες οδηγίες¶

• ΜΑΣ. Army Corps of Engineers (USACE) Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL, Ηνωμένες Πολιτείες): Engineering and Design: Ice Engineering Manual (EM 1110-2-1612) (οριστικό ομοσπονδιακό εγχειρίδιο για τη φυσική του υπερψυκτικού ποταμού, την πυρηνοποίηση του πάγου, στη σχεδίαση αγκύρωσης, την ανύψωση, την ανάρτηση και την ανάπτυξη μετριασμός της πλημμύρας από μαρμελάδα πάγου).
• National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) & National Weather Service (NWS, United States): Freeze-Up and Breakup Ice Jam Flooding Preparedness, River Forecast Center Ice Advisories and Ice-Jam Release Surge Wave Safety.
• Περιβάλλον και Κλιματική Αλλαγή Καναδάς (ECCC) & Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας Καναδάς (NRC, Καναδάς): Διαδικασίες πάγου ποταμού, Κίνδυνοι λάσπης Frazil και καναδικές υδραυλικές οδηγίες για πρόβλεψη χειμερινών πλημμυρών.
• Νορβηγική Διεύθυνση Υδάτινων Πόρων και Ενέργειας (NVE, Νορβηγία): Διαχείριση πάγου, άγκυρας και υδροηλεκτρικής πρόσληψης σε απότομους ποταμούς (Επιχειρησιακό Εγχειρίδιο Ispatruljen).
• Παγκόσμιος Μετεωρολογικός Οργανισμός (WMO, International): Εγχειρίδιο για την πρόβλεψη και την προειδοποίηση πλημμυρών (WMO-No. 1072), Συστήματα υδρολογίας και έγκαιρης προειδοποίησης Cold-Region Ice-Jam.

Σχετικοί οδηγοί¶

• Πάγος Frazil, μπλοκαρίσματα πάγου ποταμών, πλημμύρες διάλυσης και τσουνάμι που οδήγησαν στον πάγο
• Καταιγιστικές πλημμύρες
• Πλημμύρες από έκρηξη παγετώνων και εκκένωση αποτυχίας φράγματος
• Χειμερινές καταιγίδες
• Υποθερμία και κρυοπαγήματα