Frazil Ice and Anchor Ice Jam: Blokada dovoda hidroelektrane i zimske bujične poplave u rijekama ispod nule¶

Kada je brza rijeka, planinski potok ili kanal izložen čistom, hladnom zimskom zraku (typically below -6 to -15 degrees Celsius / 21 to 5 degrees Fahrenheit) prije formiranja čvrste površinske ledene ploče, turbulentna struja sprječava smrzavanje vode u mirnu ravnu koru na vrhu. Umjesto toga, vjetar i brzaci uzburkaju cijeli vodeni stupac, hladeći tekuću riječnu vodu malo ispod njezine normalne točke smrzavanja do prehlađenog stanja od -0.01 to -0.1 degrees Celsius (31.98 to 31.82 degrees Fahrenheit). U roku od nekoliko minuta, milijarde mikroskopskih diskoidnih ledenih kristala tankih kao žilet zvanih frazil ice nukleiraju istovremeno u prehlađenom vodenom stupcu. Budući da su prehlađeni frazil kristali termodinamički nestabilni, oni su intenzivno ljepljivi ("aktivni frazil"): lijepe se agresivno poput podvodnog kontaktnog cementa za sve ispod 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit), oblažući potopljenu riječnu kaldrmu i gromade na koritu potoka kako bi formirali debele, spužvaste madrace od sidrenog leda, začepljujući gradske kante za pitku vodu i hidroelektrane za nekoliko minuta, i pakirajući ispod nizvodnih ledenih ploča u masivne podvodne viseće brane debljine do 10 metara (33 stope). Gušenjem 50 do 90 posto površine poprečnog presjeka riječnog kanala, ledeni zastoji od frazila i sidra mogu uzrokovati zimski porast riječnih stadija za 2 do 5 metara (6,5 do 16,5 stopa) u roku od 1 do 4 sata pod kristalno čistim plavim nebom bez kiše ili otapanja snijega ili pokrenuti nizvodno katastrofalan val oslobađanja ledenih zastoja (jave) kada ledena brana iznenada popusti. Ako se zimi riječna voda počne dizati u vašu ulicu, podrum ili riječnu stazu, ili ako netko padne u bljuzgavicom zagušenu vodu, odmah se evakuirajte na uzvišenje i nazovite lokalnog hitne brojeve. Dok se krećete na sigurno, pregledajte naše popratne vodiče na frazil ice, riječni ledeni zastoji, poplave i tsunamiji od udara leda, bujične poplave, zimske oluje, i hipotermija i ozebline.

Za razliku od proljetnih kišnih poplava koje se postupno povećavaju tijekom dana toplog vremena, frazil i sidrene ledene poplave pogađaju tijekom najhladnijih noći i jutara zime, izbacujući vodu punu bljuzgavice ispod leda i ledene kolače od 500 kilograma (1100 funti) u domove i preko riječnih cesta na niskim temperaturama gdje su mokra koža i građevinski vodovod zamrznuti u roku od nekoliko minuta.

Učinite to sada¶

1. Odmah evakuirajte nizinske riječne obale, poplavne ravnice i riječne ceste ako vidite plutajuće posude s bljuzgavicom ("palačinkasti led"), čujete prigušeno mljevenje ili primijetite da razina rijeke naglo raste ili opada pri vremenu ispod nule. Ne čekajte kišu ili proljetno otopljenje da biste posumnjali na poplavu: smrzavanje frazila i zastoji sredinom zime rastu razine vode za 1 do 3 metra (3,3 do 10 stopa) u manje od 60 minuta. Odmah se popnite na teren najmanje 5 do 10 metara (16 do 33 stope) iznad normalne oznake visoke vode.
2. NIKAD ne izlazite na riječnu ledenu ploču, bljuzgavicu ili obalnu ledenu policu i nikada ne pokušavajte gaziti kroz pokretnu bljuzgavicu. Frazil bljuzgavica ("slob led") izgleda kao čvrsti snježni nasip koji prekriva rijeku, ali ima nultu nosivost. Ako osoba padne kroz frazilnu tavu za bljuzgavicu, viskozna bljuzgavica debljine 1 do 2 metra smjesta se zatvori preko njezine glave poput mokrog betona, sprječavajući plivanje i uzrokujući trenutno dahtanje od hladnoće i utapanje.
3. Ako se vaš dom ili koliba nalazi na zimskoj poplavnoj ravnici i mršava voda počinje rasti prema vašim temeljima, isključite glavni električni prekidač i ventil za gorivo peći/kotla PRIJE nego što voda uđe u podrum i evakuirajte se. Za razliku od ljetne poplavne vode, 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit) poplavna voda puna frazila smrzava se u čvrste blokove leda unutar podruma i prizemlja u roku od nekoliko sati, drobeći spremnike nafte, pucajući cijevi prirodnog plina i zatvarajući vrata zatvorena izvana.
4. Ako upravljate gradskim vodozahvatom, pumpom za navodnjavanje ili mikro-hidroelektričnom turbinom i primijetite da mjerači pada pada padaju tijekom vedre noći ispod nule, NEMOJTE čekati dok protok ne dosegne nulu da biste djelovali. Aktivni frazil kristali premošćuju čelične rešetke za smeće (even bars spaced 5 to 10 centimeters apart) za 15 do 45 minuta, izgladnjujući pumpe zbog kavitacije i urušavanja usisnih rešetki pod desecima tona hidrostatskog tlaka. Odmah aktivirajte grijaće elemente usisne rešetke za smeće, mjehuriće komprimiranog zraka ili cikluse povratnog ispiranja ili premostite/prigušite usisni protok tako da površinski led može formirati zaštitnu izolacijsku foliju uzvodno.
5. Ako vidite da zimska rijeka iznenada SPADA u dubinu i otkriva gole, ledom obložene gromade na riječnom koritu, siđite s riječnog korita i odmah se popnite visoko uz obalu. Nagli pad nizvodno zimskog riječnog toka znači da je golemi ledeni zastoj ili sidro upravo začepio kanal uzvodno, zadržavajući milijune kubičnih metara vode. Kada se ta ledena brana pokvari, pojavit će se turbulentni navalni val ledenog zastoja (3 to 6 meters / 10 to 20 feet high, kreće se u 5 to 10 meters per second) prepun blokova leda koji se mljevenje pomesti će niz suhi kanal bez upozorenja.
6. Odmah nazovite svoj lokalni broj za hitne slučajeve ako je netko zarobljen porastom zimske vode, nasukan na santi leda ili uronjen u ledenu vodu. Birajte 911 u Sjedinjenim Državama i Kanadi, 112 diljem Europske unije, 999 u Ujedinjenom Kraljevstvu, 000 u Australiji ili provjerite hitne brojeve. Zatražite specijalizirane Swiftwater / Ice Rescue timove opremljene suhim odijelima za uranjanje i saonicama za spašavanje na ledu na napuhavanje.

Fizika rijeke hladnog područja: superhlađenje, nukleacija frazila, sidreni led i viseće brane¶

Da biste razumjeli kako se rijeka s postojanim, niskim zimskim protokom može preko noći izliti iz korita za 4 metra (13 stopa), ispitajte fizičku progresiju prehlađenog riječnog leda u četiri faze:

====================================================================================
       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. Zašto se voda koja teče super hladi umjesto da formira ravnu ledenu ploču¶

U mirnom jezeru ili ribnjaku, voda na 4 degrees Celsius (39.2 degrees Fahrenheit) je u svojoj najvećoj gustoći i tone na dno, dopuštajući tanki gornji sloj 0 C voda da se brzo smrzne u neprekinuti površinski ledeni pokrivač koji izolira jezero od hladnog zraka iznad. - U rijeci koja se kreće brže od 0.6 to 1.0 meters per second (2 to 3.3 feet per second), turbulentni vrtlozi neprestano miješaju površinsku vodu s vodom dna. - Cijela dubina rijeke jednoliko se hladi do 0.00 degrees Celsius a zatim pada u superhlađenje (-0.01 to -0.10 degrees Celsius). Čak i mali pad od jedne dvadesetine stupnja ispod nule pretvara cijelu rijeku u tvornicu za proizvodnju leda, stvarajući do 10.000 do 1.000.000 frazil kristala po kubnom metru vode.

2. Sidreni led: Zašto led raste na dnu rijeke¶

Obično je led manje gustoće od tekuće vode (0.917 g/cm3 vs. 1.000 g/cm3) i pluta na vrhu. Kako na dnu brze rijeke mogu nastati debeli led? - Turbulentni vrtlozi nose ljepljive, prehlađene aktivne kristale frazila sve do korita rijeke. - Kad ti kristali dodirnu potopljeni šljunak, kaldrmu, stijene, temelje mostova ili vodeni korov, trenutno se smrznu na površini stijene. - Jednom kada se usidre za teške gromade na koritu potoka, pojedinačni kristali rastu prema van u velike, preklapajuće ploče i spužvaste kupole sidrenog leda (0.3 to 1.5 meters / 1 to 5 feet thick) koji potpuno prekrivaju riječno korito, dramatično povećavajući hidrauličku hrapavost korita (Manningova n), podizanje efektivne visine riječnog korita i podupiranje vode uzvodno. - Opasnost od podnevnog ispuštanja sunca: kada jutarnje sunce izađe i kratkovalno sunčevo zračenje prodre kroz bistru vodu da zagrije tamne stijene za djelić stupnja, hektari plutajućeg leda iznenada se odvajaju od riječnog korita odjednom, podižući gromade od 50 kilograma s dna i plutajući nizvodno u masivnoj armadi bljuzgavice koja se zabija u mostove i brane.

3. Viseće brane: Nevidljivi podvodni ledeni brijeg¶

Kada plutajuća frazil bljuzgavica i ledena kaša dođu do sporijeg dijela rijeke (kao što je vrh akumulacije, riječni zavoj, delta ili uzvodni rub postojećeg čvrstog ledenog pokrivača), bljuzgavica se baci ispod površinskog ledenog pokrivača. - Sloj za slojem frazil bljuzgavice taloži se na donjoj strani ledene ploče, gradeći prema dolje stršeću obrnutu santu leda zvanu viseća brana koja može doseći 5 do 15 metara (16 do 50 stopa) debljine i protezati se nekoliko kilometara, ostavljajući samo uski tunel velike brzine na dnu rijeke kroz koji voda prolazi.

Tablica za usporedbu: ledeni zastoj od smrzavanja / sidreni ledeni zastoj naspram sredinom zime / proljetnog raspadanja ledenog zastoja naspram kišne poplave otvorene vode¶

Zaštita hidroelektrana, industrijskih i komunalnih vodozahvata od aktivne frazil blokade¶

Za operatere komunalnih postrojenja za pročišćavanje vode, protočnih hidroelektrana, zahvata vode za hlađenje i crpnih stanica za poljoprivredu/mrijestilište ribe, neublaženi događaj frazil leda može zatvoriti cjelokupnu gradsku opskrbu vodom ili isključiti električnu mrežu za manje od 30 minuta.

1. Zašto Frazil Ice začepljuje potopljene usisnike 10 Meters Ispod površine¶

Operateri često pretpostavljaju da postavljanje cijevi za dovod vode duboke 5 do 10 metara (16 do 33 stope) na dno rijeke štiti od površinskog smrzavanja. Tijekom aktivnog frazil događaja, dubina nudi nultu zaštitu: 1. Turbulentno odvođenje: Turbulencija rijeke i brzina usisavanja usisne pumpe povlače prehlađenu vodu (-0.02 to -0.08 C) i lebdeći aktivni frazil kristali ravno dolje u potopljeni usisni otvor. 2. Nukleacija regala za smeće od golog čelika: Šipke regala za smeće od golog čelika imaju visoku toplinsku vodljivost. U trenutku kada prehlađena voda dotakne čelične šipke, aktivni kristali frazila zavaruju se za vodeći rub svake šipke. 3. Eksponencijalno premošćivanje (15 to 45 Minutes do potpune blokade): Kako frazil oblaže šipke, razmak između šipki se sužava, što ubrzava brzinu vode kroz preostale otvore, isporučujući još više kristala frazila u sekundi dok čvrsti zid od leda potpuno ne premosti korpu za smeće. Jednom začepljene, usis crpki iza zida stvara golemu hidrostatsku razliku tlaka (up to 5 to 10 meters of water head) koji mogu zakopčati čelične police za smeće prema unutra i uništiti impelere pumpe kavitacijom.

2. Pet inženjerskih i operativnih koraka za uklanjanje frazil blokade usisnog otvora¶

1. Nadzirite temperaturu vode s visokom preciznošću (+/- 0.005 C) Termometri: Obični industrijski termometri (+/- 0.5 C točnost) ne može otkriti superhlađenje. Kad temperature zraka padnu ispod -6 C (21 F) iznad otvorenih voda i padova temperature ulazne vode 0.05 C i pada, proglasite Frazil Ice Alert.
2. Energizirajte električno grijanje stalka za smeće PRIJE početka superhlađenja: Aktivni frazil se neće zalijepiti ni za jednu površinu koju samo držite 0.1 to 0.5 degrees Celsius above freezing. Energizirajte otporne električne grijaće elemente unutar šupljih rešetki za smeće (zahtijeva otprilike 2 to 5 kW per square meter površine stalka) najmanje 30 do 60 minuta prije nego što voda dospije 0.00 C (zagrijavanje nakon što je stalak već ukopan u metar leda često je prekasno).
3. Obložite police za smeće materijalima niske adhezije (UHMW polietilen/epoksidi) ili uklonite grube vanjske police: Frazil prianja 10 puta jače na goli čelik nego na nemetalne polimere niske toplinske vodljivosti ili stakloplastike. U hitnim frazil radnjama gdje je grijanje nedostupno, operateri ponekad podignu gornji dio vanjske police za smeće za 30 centimetara kako bi omogućili mlaz vode da zaobiđe i smanji pritisak glave drobljenja.
4. Raspostavite zavjese s mjehurićima komprimiranog zraka i recirkulaciju tople vode: ubrizgavanje komprimiranog zraka u podnožje stalka za smeće mehanički odstranjuje krhke nakupine frazila s šipki, dok recirkulira mali postotak zagrijane kondenzatorske/rashladne vode (even +1 to +2 C) u usisni prednji dio eliminira -0.05 C potpuno superhlađenje, pretvarajući ljepljivi aktivni frazil u bezopasnu pasivnu bljuzgavicu.
5. Smanjite brzinu protoka usisa (< 0.3 to 0.5 m/s) za poticanje površinskog ledenog pokrivača (strategija "Ice Boom"): Najbolja pojedinačna prirodna obrana od mršavog leda je čvrsta, nepomična površinska ledena ploča iznad prednjeg zaljeva. Jednom kada ravna ploča leda prekrije površinu vode, ona blokira radijacijski gubitak topline prema noćnom nebu, zaustavljajući superhlađenje ispod. Privremeno prigušivanje hidroelektričnih turbina ili postavljanje plutajuće drvene/čelične ledene grane uzvodno usporava površinsku brzinu ispod 0.5 m/s, omogućujući plutajućem ledu za palačinke da se zajedno smrzne u zaštitni izolacijski krov.

Stablo odlučivanja o trijaži u hitnim slučajevima¶

flowchart TD
    A["Vrijeme ispod nule (< -6 C / 21 F) iznad otvorene rijeke ILI iznenadno zimsko otopljenje / kiša na snijegu"] --> B{"Koja se zimska riječna opasnost javlja?"}
    B -- "Voda brzo raste na hladnoći ispod nule / Kanal za punjenje palačinke bljuzgavicom" --> C["ZAMRZAVANJE FRAZIL / SIDRIŠTE ICE JAM POPLAVA:: 1. Evakuirajte poplavne ravnice i ceste uz rijeke odmah na uzvišenje (+5-10 m): 2. Zatvorite kućne glavne ventile za struju i plin/ulje prije nego što voda uđe u podrum: 3. Nikada ne vozite kroz ledenu bljuzgavicu (zamrzava kočnice i odmah se zaustavlja)"]
    B -- "Razina rijeke iznenada OPADA i otkriva gole stijene riječnog korita prekrivene ledom" --> D["NEPOSREDNO UZVODNO OTPUŠTANJE LEDENE BRANE NALAZNI VAL (JAVE): 1. Uzvodni ledeni zastoj začepio je rijeku i zadržava vodeni zid: 2. Otrčite s riječnog korita i odmah se popnite visoko uz obalu: 3. Upozorite nizvodno zajednice putem 911 / 112 / 999"]
    B -- "Diferencijalni tlak hidroelektrane / gradskog vodozahvata raste" --> E["AKTIVNA SUPERCHOLED FRAZIL BLOKADA USISA:: 1. Uključite grijače stalka za smeće, recirkulaciju tople vode i mjehuriće zraka STAT: 2. Prigušna pumpa/turbina protoka (< 0,5 m/s) kako biste spriječili kolaps stalka i formiranje površinskog leda: 3. Mehanički nagrabuljajte stalke prije nego što visina diferencijala prijeđe strukturno ograničenje"]
    B -- "Osoba ili životinja pala je u bljuzgavicu ili pokretni ledeni zastoj" --> F["EKSTREMNO HLADNA VODA / BLJAZAVKA:: 1. Nazovite 911 / 112 / 999 za Swiftwater Ice Rescue (NIKADA ne idite na frazil bljuzgavicu pješice): 2. Dohvatite ili bacite utegnuto uže, ljestve ili prstenastu plutaču s čvrste obale: 3. Nakon izvlačenja: vodoravni položaj, skinite mokru odjeću u zatvorenom prostoru, liječite hipotermiju"]

Nizvodni udarni valovi ("Javes") i udari leda ("Ivu")¶

Dok se frazil zastoji od smrzavanja nakupljaju tijekom nekoliko sati, valovi oslobađanja ledenih zastoja (koji inženjeri hidrotehnike nazivaju javes) među najbržim su i najrazornijim kopnenim poplavnim valovima na Zemlji: 1. Kako nastaje val oslobađanja ledenog zastoja: Bilo da ga stvara debela frazilska viseća brana tijekom otapanja sredinom zime ili mehaničko lomljenje čvrstih ledenih ploča, ledeni zastoj djeluje kao privremena brana preko rijeke, podupirući duboki rezervoar vode uzvodno (often 3 to 8 meters / 10 to 26 feet higher than the water level immediately downstream of the jam). 2. Iznenadni strukturalni kvar: Za razliku od betonske brane s preljevom, ledeni zastoj kao jedna cjelina katastrofalno otkazuje kada hidrostatski tlak i rastuća voda podignu ledeni vrh s riječnog korita. 3. Brzina (5 to 10 Meters Per Second / 18 to 36 km/h): Kada se zastoj razbije, strmi gravitacijski val vode i mljevenja ledenih blokova od 1 tone juri nizvodno brzinom od 5 do 10 metara u sekundi (11 do 22 milje na sat), daleko brže nego što čovjek može trčati duž snježne obale rijeke. 4. Led na obali (Ice Ride-Up): Dok navalni val obilazi riječne zavoje, zamah baca masivne ploče riječnog leda bočno uz obale (10 to 50 meters inland), sječu zrela stabla, lome stupove i lome prizemne zidove kuća uz rijeku.

Regionalni brojevi za hitne slučajeve i sustavi za praćenje riječnog leda¶

• Sjedinjene Američke Države: Birajte 911 za hitnu evakuaciju ili spašavanje na ledu. Pratite zimske skokove riječnog stadija u stvarnom vremenu i Savjete o protoku rijeke zahvaćene ledom putem NOAA / National Weather Service Service River Forecast Centres (RFCs) i U.S. Army Corps of Engineers Cold Regions Research and Engineering Laboratory (USACE CRREL) Ice Jam Database.
• Kanada: Birajte 911. Provincijski centri za prognozu rijeka (kao što su Alberta River Basins Ice Observation Network, New Brunswick River Watch, Ontario MNRF i Quebec MSP Vigilance) svakodnevno izdaju upozorenja o ledenim zastojima i poplavama koje se raspadaju.
• Ujedinjeno Kraljevstvo i Irska: Birajte 999 ili 112. Provjerite razine rijeka putem Agencije za okoliš (Engleska), SEPA (Škotska), Natural Resources Wales i OPW (Irska).
• Europska unija, nordijske i alpske zemlje: Birajte 112. Prognoze riječnog leda i frazila održavaju NVE (Norveška uprava za vodne resurse i energiju, Ispatruljen), SMHI (Švedska), SYKE (Finska) i alpski hidrometeorološki uredi.
• Azija, Rusija, Australija i Novi Zeland: Birajte 119 (Japan, Južna Koreja), 110 / 119 (upozorenja o zastoju leda u Kini, Žutoj rijeci i rijeci Heilongjiang/Amur), 112 (EMERCOM Rusije), 000 (Australija) ili 111 (Novi Zeland) ili provjerite hitne brojeve.

Često postavljana pitanja¶

Kako rijeka može poplaviti usred zime kada nije padala kiša, a temperatura je -15 C (5 F)?¶

Zimske ledene poplave uzrokovane su volumenom leda i hidrauličkim trenjem koji guše riječni kanal, a ne dodatnim padalinama. Kada temperature zraka padnu ispod -6 do -15 stupnjeva Celzijusa (21 do 5 stupnjeva Fahrenheita) iznad otvorenih brzaka tijekom vedre noći, turbulentna riječna voda super se ohladi malo ispod točke smrzavanja (-0,01 do -0,1 C) i stvara milijarde ljepljivih kristala leda. Ovi kristali oblažu riječno korito s do metar spužvastog sidrenog leda i skupljaju se ispod nizvodnih ledenih ploča u podvodne viseće brane debljine do 10 metara. Budući da je 70 do 90 posto podvodnog kanala iznenada začepljeno bljuzgavicom i ledom, čak ni normalan nizak zimski tok rijeke nema kamo ići osim gore i preko obala.

Zašto riječna voda može pasti ispod 0 stupnjeva Celzijusa (32 stupnja Fahrenheita) a da se ne pretvori u čvrsti blok leda?¶

U mirnom ribnjaku, gornji milimetar vode hladi se na 0 stupnjeva Celzijusa i odmah se smrzava u ravnu plohu površinskog leda koja izolira ostatak vode ispod. U brzoj rijeci koja teče brže od 0,6 do 1,0 metara u sekundi (2 do 3,3 stope u sekundi), mehanička turbulencija neprestano miješa površinsku vodu do riječnog korita. Cijela se rijeka hladi malo iznad 0,00 stupnjeva Celzijusa u metastabilno prehlađeno stanje (-0,01 do -0,10 C). Iako je superhlađenje manje od jedne desetine stupnja, taj maleni pad temperature pokreće eksplozivnu nukleaciju lebdećih frazilnih kristala leda sve dok latentna toplina oslobođena smrzavanjem ne vrati vodu na 0,00 C.

Zašto snažan plivač ne može isplivati ​​iz rijeke pune bljuzgavice?¶

Frazil bljuzgavica (često nazivana "slob ice" u sjevernoj Kanadi i Newfoundlandu) sastoji se od 1 do 3 metra debelog sloja ledenih kristala zasićenih vodom i bljuzgavice koja pluta na površini. To je ne-Newtonov medij visoke viskoznosti: ima nultu strukturnu čvrstoću da izdrži težinu stojećeg čovjeka ili spasilačkih saonica, tako da tonete ravno kroz njih do svog vrata, a ipak je previše gust i težak da biste ga odvojili rukama ili probili nogama. Osim toga, pad na bljuzgavicu od -0,05 C izaziva nehotični refleks daha od hladnoće u roku od 2 sekunde, uzrokujući trenutačno udisanje ledene kaše i utapanje ako ne nosite prsluk za spašavanje visoke plutajuće sposobnosti i niste privezani za obalno uže.

Što to znači ako jurna zimska rijeka iznenada utihne i spusti se na potočić golog kamenja?¶

Ako planinarite, pecate na ledu ili živite uz rijeku zimi i primijetite da razina vode iznenada pada za metar ili više, otkrivajući mokre kamene stijene s korom leda na koritu potoka, u velikoj ste opasnosti. Rijeke se ne zatvaraju kao slavina; iznenadni pad nizvodnog zimskog toka znači da se masivni frazil, sidreni led ili ledeni zastoj upravo uglavio preko kanala uzvodno, zadržavajući cijelu rijeku iza nestabilnog zida leda. Kada ta ledena brana pukne, što se može dogoditi nekoliko minuta ili sati kasnije, val vode od 3 do 6 metara visok i mljevenih ledenih blokova ("a jave") jurit će niz otkriveno riječno korito brzinom od 18 do 36 kilometara na sat. Odmah se popnite visoko na obalu.

Kako hidroelektrane i gradske vodene elektrane sprječavaju da frazil led začepi njihove podvodne dovodne rešetke?¶

Aktivni frazil led lijepi se samo za podvodne površine dok je voda prehlađena ispod 0,00 stupnjeva Celzijusa, a najjače se lijepi za gole, hladne čelične rešetke za smeće. Vodene elektrane i hidroelektrane sprječavaju začepljenje pomoću pet metoda: zagrijavanjem šupljih čeličnih rešetki za smeće električno ili parom za samo 0,2 do 0,5 stupnjeva Celzijusa kako se kristali ne bi mogli vezati; recirkulacija malog toka tople vode za hlađenje u usisni prednji dio kako bi se eliminiralo superhlađenje; oblaganje rešetki polietilenskim polimerima niske adhezije; postavljanje zavjesa s mjehurićima komprimiranog zraka za rastresanje bljuzgavice; i usporavanje uzvodne brzine vode ispod 0,5 metara u sekundi korištenjem plutajućih ledenih grana tako da se formira čvrsti površinski ledeni pokrov koji izolira vodu od hladnog noćnog zraka.

Zašto nikada ne biste trebali voziti automobil ili kamion kroz plitku zimsku poplavnu vodu od leda na cesti?¶

Uletjeti čak iu 15 do 20 centimetara (6 do 8 inča) zimske frazil poplavne vode daleko je opasnije od ljetnih lokvi iz tri razloga. Prvo, zamućena bljuzgavica skriva plutajuće blokove čvrstog riječnog leda od 200 kilograma koji se mogu odrezati od spona upravljača ili se zaglaviti ispod šasije, podižući gume s kolnika. Drugo, bljuzgavica od 0 C frazil prska po vrućim rotorima kočnica, čeljusti i polugama upravljača i smrzava se u čvrsti led unutar 60 sekundi, blokirajući kotače ili potpuno onesposobljavajući kočnice. Treće, ako se motor zaustavi u bljuzgavici ispod nule, voda se smrzne oko vrata i okvira u roku od nekoliko minuta, zarobivši putnike u negrijanoj metalnoj kabini.

Izvori i službene upute¶

• NAS. Army Corps of Engineers (USACE) Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL, Sjedinjene Američke Države): Inženjering i projektiranje: Priručnik za inženjerstvo leda (EM 1110-2-1612) (definitivni federalni priručnik o fizici prehlađenih rijeka, nukleaciji frazil leda, rastu leda na sidrima, visećim branama, dizajnu grijanja usisnog regala za smeće i ice-jam flood mitigation).
• Nacionalna uprava za oceane i atmosferu (NOAA) i Nacionalna meteorološka služba (NWS, Sjedinjene Američke Države): Spremnost za poplave u slučaju smrzavanja i pucanja ledenih zastoja, savjeti o ledu Centra za prognozu rijeka i sigurnost od udarnih valova od ispuštanja ledenih zastoja.
• Okoliš i klimatske promjene Kanade (ECCC) & Nacionalno istraživačko vijeće Kanade (NRC, Kanada): Procesi riječnog leda, opasnosti od frazilske bljuzgavice i kanadske hidrauličke smjernice za predviđanje zimskih poplava.
• Norveška uprava za vodne resurse i energiju (NVE, Norveška): Frazil Ice, Anchor Ice, and Hydroelectric Intake Management in Steep Sub-Zero Rivers (Ispatruljen Operational Manual).
• Svjetska meteorološka organizacija (WMO, međunarodno): Priručnik o predviđanju i upozoravanju na poplave (WMO-br. 1072), hidrologija ledenih čepova u hladnoj regiji i sustavi ranog upozoravanja.

Povezani vodiči¶

• Frazilski led, zastoji od riječnog leda, poplave i tsunamiji izazvani ledom
• Bujične poplave
• Poplave izbijanja ledenjačkog jezera i evakuacija zbog pada brana
• Zimske oluje
• Hipotermija i ozebline