Frazil jég és horgonyzó jégtorlasz: Hidroelektromos szívócső elzáródása és téli villámlással járó áradások a nulla fok alatti folyókban¶

Ha egy gyors folyású folyó, hegyi patak vagy csatorna tiszta, fagyos téli levegőnek van kitéve (typically below -6 to -15 degrees Celsius / 21 to 5 degrees Fahrenheit) mielőtt szilárd felületű jégtakaró alakulna ki, a turbulens áramlat megakadályozza, hogy a víz a tetején nyugodt lapos kéreggé fagyjon. Ehelyett a szél és a zuhatag felforgatja az egész vízoszlopot, és a folyékony folyóvizet valamivel a normál fagypont alá túlhűtött ** állapotra hűti.-0.01 to -0.1 degrees Celsius (31.98 to 31.82 degrees Fahrenheit)**. Perceken belül mikroszkopikus, borotvavékony korong alakú jégkristályok milliárdjai, úgynevezett frazil jég képződik egyszerre magába a túlhűtött vízoszlopban. Mivel a túlhűtött frazilkristályok termodinamikailag instabilak, intenzíven tapadnak ("aktív frazil"): agresszíven tapadnak, mint a víz alatti érintkező cement az alatta lévő dolgokhoz. 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit), víz alatti macskaköveket és sziklákat von be a patakmederre, hogy vastag, szivacsos horgonyjég matracokat képezzen, percek alatt eltömíti a települési ivóvíz- és vízienergia-szeméttárolókat, és a víz alatti jégtakarók alatt hatalmas, akár 10 méter (3 láb) vastagságú víz alatti függőgátak tömörül. A folyó csatorna keresztmetszeti területének 50-90 százalékának elfojtásával a jégtorlaszok a téli folyószakaszokban 2-5 méterrel (6,5-16,5 láb) az egekbe szökhetnek 1-4 órán belül kristálytiszta kék égbolt alatt, zéró eső vagy hóolvadás mellett vagy a folyami jégtorlaszok , (jave) amikor egy jéggát hirtelen megadja magát. Ha a téli folyóvíz elkezd felszállni az utcádba, a pincébe vagy a folyóparti ösvényedbe, vagy ha valaki beleesik a latyakos vízbe, azonnal menekülj a magasba, és hívd a helyit. segélyhívó számok. Miközben biztonságba költözik, tekintse át kísérő útmutatónkat törékeny jég, folyami jégtorlódások, szakadó árvizek és jégverés szökőárak, hirtelen árvizek, téli viharok, és hipotermia és fagyás.

Ellentétben a tavaszi esős árvizekkel, amelyek a napok óta tartó meleg időjárás során fokozatosan képződnek, a a tél leghidegebb éjszakáiban és reggeleiben törékeny és horgonyzós jeges árvizek támadnak, latyakkal teli, fagypont alatti vizet és 500 kilogrammos (1100 font) jégpogácsákat lökve be az otthonokba és a folyóparti utak fölé, ahol perceken belül megfagyunk, és megfagyunk.

Tedd ezt most¶

1. Azonnal evakuálja az alacsony fekvésű folyópartokat, ártereket és folyóparti utakat, ha úszó latyakokat ("palacsintajég") lát, tompa morzsolást hall, vagy ha a folyó vízszintje hirtelen emelkedik vagy süllyed fagypont alatti időben. Ne várja meg az esőt vagy a tavaszi olvadást, hogy meggyanúsítsa a víz feltörését és a tél közepén áradást: 1-3 méterrel (3,3-10 lábbal) 60 percnél rövidebb idő alatt. Azonnal másszon fel a terepre, legalább 5-10 méterrel (16-33 láb) a normál magasvízi jelzés felett.
2. SOHA ne sétáljon ki egy folyó jégtakarójára, latyaklapra vagy partra gyors jégtakaróra, és soha ne próbáljon átgázolni mozgó, törékeny latyakon. A törmelékes latyak ("slob jég") úgy néz ki, mint egy szilárd hópad, amely borítja a folyót, de nulla teherbírása. Ha valaki átesik egy törékeny latyakütőn, a viszkózus, 1-2 méter vastag latyak azonnal bezárul a feje fölött, mint a nedves beton, megakadályozva az úszást, és azonnali hidegrázást okozva zihálást és fulladást okoz.
3. Ha otthona vagy nyaralója téli ártéren van, és a törékeny víz az alapja felé kezd emelkedni, zárja el a fő elektromos megszakítót és a kemence/kazán üzemanyagszelepét, MIELŐTT a víz belép a pincébe, és ürítse ki. A nyári árvízzel ellentétben, 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit) A frazillal terhelt árvíz néhány órán belül szilárd jégtömbökké fagy a pincékben és a földszinteken, összezúzva az olajtartályokat, elpattanva a földgázcsöveken, és kívülről bezárva az ajtókat.
4. Ha kommunális vízbeszívót, öntözőszivattyút vagy mikro-hidroelektromos turbinát üzemeltet, és észreveszi, hogy a szívófej-veszteség mérője leesik egy tiszta, mínuszos éjszakán, NE várja meg, amíg az áramlás eléri a nullát a cselekvéshez. Az aktív frazil kristályok áthidalják az acél szemetestartó rudakat (even bars spaced 5 to 10 centimeters apart) 15-45 perc alatt, több tíz tonnás hidrosztatikus nyomás alatt kavitációval és összeomló szívószűrőkkel éhezteti a szivattyúkat. Azonnal aktiválja a beszívott szemeteskosár fűtőelemeit, sűrített levegős buborékolókat vagy visszaöblítési ciklusokat, vagy kerülje meg a bemeneti áramlást/fojtószeleppel, hogy a felszíni jég védő szigetelőlapot képezzen az áramlással szemben.
5. Ha azt látja, hogy egy téli folyó hirtelen MEGEMEL, és csupasz, jégbevonatú sziklákat tesz láthatóvá a mederben, azonnal szálljon le a mederről, és másszon fel a partra. A lefelé irányuló téli folyó áramlásának hirtelen csökkenése azt jelenti, hogy egy hatalmas frazil vagy horgonyzó jégtorlasz éppen eltömte a csatornát felfelé, és több millió köbméter vizet tart vissza. Amikor a jéggát meghibásodik, egy viharos jéglekvár hullám (3 to 6 meters / 10 to 20 feet high, mozog a 5 to 10 meters per second) az őrlő jégtömbökkel megrakva figyelmeztetés nélkül lesöpör a száraz csatornán.
6. Azonnal hívja a helyi segélyhívó számot, ha valakit az emelkedő téli víz csapdába ejt, egy jégtáblán rekedt vagy fagyos vízbe merül. Tárcsázza a 911-et az Egyesült Államokban és Kanadában, a 112-t az Európai Unióban, a 999-et az Egyesült Királyságban, a 000-et Ausztráliában, vagy ellenőrizze. segélyhívó számok. Kérjen speciális Swiftwater / Ice Rescue csapatokat merülő szárazruhákkal és felfújható jégmentő szánokkal.

Hideg régió folyófizika: túlhűtés, Frazil nukleáció, horgonyzó jég és függőgátak¶

Annak megértéséhez, hogy egy egyenletes, alacsony téli vízhozamú folyó egy éjszaka alatt 4 méterrel (13 lábbal) túlcsordulhat a partjain, vizsgálja meg a túlhűtött folyójég négylépcsős fizikai fejlődését:

====================================================================================
       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. Miért túlhűl az áramló víz, ahelyett, hogy lapos jéglapot képezne?¶

Nyugodt tóban vagy tóban öntözzön kb 4 degrees Celsius (39.2 degrees Fahrenheit) maximális sűrűsége van, és az aljára süllyed, lehetővé téve a vékony felső lefölözést 0 C hogy a víz gyorsan megfagyjon egy összefüggő felszíni jégtakaróvá, amely elszigeteli a tavat a fenti hideg levegőtől. - Egy folyóban, amely gyorsabban halad, mint 0.6 to 1.0 meters per second (2 to 3.3 feet per second), turbulens örvények folyamatosan újrakeverik a felszíni vizet a fenékvízzel. - A folyó teljes mélysége egyenletesen hűl le 0.00 degrees Celsius majd túlhűtésbe esik (-0.01 to -0.10 degrees Celsius). Már egy huszadfoknyi nulla alá süllyedés is az egész folyót jéggyártó gyárrá változtatja, amely akár 10 000-1 000 000 frazil kristályt termel köbméter vízben.

2. Horgonyjég: Miért nő a jég a folyó fenekén¶

Normális esetben a jég kevésbé sűrű, mint a folyékony víz (0.917 g/cm3 vs. 1.000 g/cm3) és a tetején lebeg. Hogyan alakulhatnak ki vastag jégágyak egy gyors folyó fenekén? - A turbulens örvények ragacsos, túlhűtött aktív frazil kristályokat visznek le egészen a mederig. - Amikor ezek a kristályok nekiütköznek a víz alá merült kavicsnak, macskakőnek, sziklának, hídtalpnak vagy vízi gyomnak, azonnal ráfagynak a szikla felszínére. - A patakmeder nehéz szikláihoz rögzítve az egyes kristályok kifelé nagy, egymást átfedő lemezekké és szivacsos horgonyjég-kupolákká nőnek (0.3 to 1.5 meters / 1 to 5 feet thick), amelyek teljesen beborítják a medert, drámai módon növelve a hidraulikus meder érdességét (Manning-féle n), a meder effektív magasságának emelése és a víz visszafolyása az áramlás irányába. - A déli napfelszabadulás veszélye: Amikor kisüt a reggeli nap, és a rövidhullámú napsugárzás áthatol a tiszta vízen, hogy egy fok töredékével felmelegítse a sötét sziklákat, hektárnyi lebegő horgonyjég hirtelen leválik a folyó medréről, egyszerre 50 kilogrammos sziklákat emelve le a fenékről és a masszív ardalamlusba úszva a folyóba. gátak.

3. Függőgátak: A láthatatlan víz alatti jéghegy¶

Amikor az úszó törékeny latyak és palacsintajég a folyó lassabb részét éri el (például egy tározó fejét, egy folyókanyart, egy deltát vagy egy meglévő tömör jégtakaró felfelé irányuló szélét), a latyak a felszíni jégtakaró ** alá** sodorják. - A jégtakaró alján töredezett latyakréteg rétegenként lerakódik, lefelé nyúló, fordított jéghegy, úgynevezett függőgát, amely elérheti 5-15 méter (16-50 láb) vastagságát, és több kilométerre is elnyúlhat, és csak egy keskeny, nagy sebességű alagutat hagy a folyó alján, ahonnan áthaladhat a vízen.

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

A hidroelektromos, ipari és települési vízbevételek védelme az aktív Frazil-elzáródással szemben¶

A települési víztisztító telepek, folyóvízi vízerőművek, hűtővíz-befogadó állomások és mezőgazdasági/halkeltető szivattyútelepek üzemeltetői számára egy törékeny jégesés kevesebb mint 30 percen belül leállíthatja a város teljes vízellátását vagy kikapcsolhatja az elektromos hálózatot.

1. Miért tömíti el a Frazil Ice a víz alatti szívónyílásokat? 10 Meters A Felület alatt¶

Az üzemeltetők gyakran azt feltételezik, hogy egy vízbevezető cső 5-10 méter (16-33 láb) mélyre történő elhelyezése a folyó fenekén megvédi azt a felszíni fagytól. Aktív frazil esemény során a mélység nulla védelmet nyújt: 1. Turbulens beszívás: A folyó turbulenciája és a szívószivattyú szívósebessége túlhűtött vizet húz (-0.02 to -0.08 C) és a szuszpendált aktív frazil kristályok egyenesen le a merülő szívónyílásba. 2. Csupasz acél szemetestartó gócok: A csupasz acél szemetestartó rudak magas hővezető képességgel rendelkeznek. Abban a pillanatban, amikor a túlhűtött víz megérinti az acélrudakat, az aktív frazil kristályok ráhegesztik magukat minden rúd élére. 3. Exponenciális áthidalás (15 to 45 Minutes a teljes elzáródásig): Ahogy a frazil bevonja a rudakat, a rúd közötti rés szűkül, ami felgyorsítja a víz sebességét a fennmaradó nyílásokon, és másodpercenként még több frazilkristályt szállít, amíg egy szilárd jégfal teljesen át nem csapódik a szemetestartón. A dugaszolást követően a szivattyúk szívóereje a fal mögött hatalmas hidrosztatikus nyomáskülönbséget hoz létre (up to 5 to 10 meters of water head).

2. Öt mérnöki és működési lépés a beszívás Frazil-elzáródásának leküzdésére¶

1. A vízhőmérséklet nagy pontosságú monitorozása (+/- 0.005 C) Hőmérők: Szokásos ipari hőmérők (+/- 0.5 C pontosság) nem érzékeli a túlhűtést. Amikor a levegő hőmérséklete alá csökken -6 C (21 F) nyílt víz felett, és a beszívott víz hőmérséklete megüt 0.05 C és leesik, Frazil Ice Alert kihirdetését.
2. Energizálja a Trash-Rack elektromos fűtést a túlhűtés megkezdése előtt: Az aktív frazil nem tapad meg semmilyen felületre 0.1 to 0.5 degrees Celsius above freezing. Kapcsolja be az ellenállásos elektromos fűtőelemeket az üreges szemetestartó rudakba (nagyjából 2 to 5 kW per square meter az állvány területének) legalább 30-60 perccel azelőtt, hogy a víz elérné 0.00 C (A fűtés azután, hogy az állvány már egy méteres jégben van, gyakran már késő).
3. A szemetestartókat vonja be alacsony tapadású anyagokkal (UHMW polietilén / epoxik), vagy távolítsa el a durva külső rácsokat: A Frazil 10-szer erősebben tapad a csupasz acélhoz, mint a nem fémes, alacsony hővezetőképességű polimerekhez vagy üvegszálhoz. Vészhelyzetben, ahol a fűtés nem áll rendelkezésre, a kezelők időnként 30 centiméterrel megemelik a külső szemetestartó felső részét, hogy a lefolyó víz megkerülhesse és csökkentse a zúzófej nyomását.
4. Sűrített levegős buborékoló függönyök és melegvíz-visszavezetés: A sűrített levegő befecskendezése a szemetestartó aljába mechanikusan lenyírja a törékeny, törékeny lerakódásokat a rudakról, miközben visszavezeti a felmelegített kondenzátor/hűtővíz kis százalékát (even +1 to +2 C) a bemeneti előtérbe megszünteti a -0.05 C teljesen túlhűtve, a ragadós aktív frazilt ártalmatlan passzív latyakká alakítva.
5. ** Csökkentse a szívó áramlási sebességet (< 0.3 to 0.5 m/s) a felszíni jégtakaró ösztönzésére ("Ice Boom" stratégia):** A törékeny jég ellen a legjobb természetes védekezés egy szilárd, álló jégtakaró az előtér felett. Amint egy lapos jégréteg beborítja a vízfelszínt, blokkolja az éjszakai égbolt sugárzó hőveszteségét, leállítva alatta a túlhűlést. A hidroelektromos turbinák ideiglenes visszafojtása vagy lebegő fa/acél jéggémek bevetése az áramlás irányában lelassítja a felszíni sebességet 0.5 m/s, lehetővé téve, hogy a lebegő palacsintajég összefagyjon egy védőszigetelő tetővé.

Sürgősségi osztályozási döntési fa¶

flowchart TD
    A["Fagypont alatti időjárás (< -6 C / 21 F) nyílt folyó felett VAGY hirtelen téli olvadás / eső-havazás"] --> B{"Milyen téli folyóveszély áll fenn?"}
    B -- "Gyorsan emelkedik a víz mínuszos hidegben / Palacsinta latyaktöltő csatorna" --> C["FRAZIL FAGYASZTÁSA / HONGOK JÉGLEKVÁG ÁRvíz:: 1. Az ártéri és folyóparti utakat azonnal a magasba kell evakuálni (+5-10 m): 2. Zárja el az otthoni fő áram- és gáz-/olajszelepeket, mielőtt a víz belép a pincébe: 3. Soha ne hajtson át fagyos latyakos vízen (azonnal lefagy a fékek és)"]
    B -- "A folyó szintje hirtelen LECSÖKKEN, és feltárja a csupasz, jégbevonatú medersziklákat" --> D["KÖZVETLEN FELSŐ JÉGDÁT KIBOCSÁTÁSI HULLÁM (JAVE): 1. A felvízi jégtorlasz eltömte a folyót, és visszatartja a vízfalat: 2. Sprintelj le a mederről, és mássz fel azonnal a parton: 3. Figyelmeztesse a folyásirányban élő közösségeket a 911 / 112 / 999 számon keresztül"]
    B -- "Hidroelektromos / kommunális vízfelvételi nyomáskülönbség növekszik" --> E["AKTÍV SZUPER HŰTÉSŰ FRAZIL BEVEZETÉS ELKEDVEZÉSE:: 1. Kapcsolja be a szemetesszekrény-fűtőket, a melegvíz-visszavezetést és a légbuborékolókat. STAT: 2. Fojtószelep/turbina áramlása (< 0,5 m/s), hogy megakadályozza a fogasléc összeomlását és a felületi jég kialakulását"]
    B -- "Személy vagy állat törékeny latyakba vagy mozgó jéglekvárba esett" --> F["EXTRÉM HIDEGVÍZES / LAGYÁS MERÜLÉS:: 1. Hívja a 911 / 112 / 999-et a Swiftwater Ice Rescue-hoz (SOHA ne menjen gyalog a törékeny latyakra): 2. Érjen el vagy dobjon egy súlyozott kötelet, létrát vagy gyűrűs bóját a szilárd partról: 3. Egyszer kihúzzuk, vízszintes ruhaoszlopot, hipotermiát kezelünk."]

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

Míg a befagyott frazil lekvárok néhány óra alatt felhalmozódnak, a jéglekvár-kioldó hullámok (amelyeket a hidraulikus mérnökök javes-nak neveznek) a Föld leggyorsabb és legpusztítóbb belvízi árhullámai közé tartoznak: 1. Hogyan alakul ki a jéglekvár felszabadulási hulláma: Akár egy vastag, törékeny függőgát képződik a téli olvadáskor, akár a szilárd jégtáblák mechanikus felszakadása, a jégtorlasz ideiglenes gátként működik a folyó túloldalán, és megtámaszt egy mély víztározót a folyásiránnyal szemben (often 3 to 8 meters / 10 to 26 feet higher than the water level immediately downstream of the jam). 2. Hirtelen szerkezeti meghibásodás: A kiömlő betongátakkal ellentétben a jégtorlódás egyetlen egységként katasztrofálisan meghibásodik, amikor a hidrosztatikus nyomás és az emelkedő víz felemeli a jéglábát a mederről. 3. Celerity (5 to 10 Meters Per Second / 18 to 36 km/h): Amikor az elakadás felszakad, a víz meredek gravitációs hulláma és az 1 tonnás jégtömbök őrlődése 5-10 méter/másodperc (11-22 mérföld/óra) sebességgel száguld le a folyásiránnyal szemben, sokkal gyorsabban, mint ahogy egy ember képes végigfutni a havas folyóparton. 4. Shoreline Ice Shoves (Jéghajtás): Ahogy a hullám megkerüli a folyókanyarulatokat, a lendület hatalmas folyami jégtáblákat lövell oldalt felfelé a partokon (10 to 50 meters inland), kifejlett fák lenyírása, közműoszlopok letörése és folyóparti házak földszinti falainak zúzása.

Regionális segélyhívó számok és folyami jégfigyelő rendszerek¶

• Egyesült Államok: Azonnali evakuáláshoz vagy jégmentéshez tárcsázza a 911 számot. Kövesse nyomon a valós idejű téli folyami szakaszok ugrását és a Jég által érintett patakáramlási figyelmeztetéseket a NOAA/National Weather Service River Forecast Centers (RFC-k) és az U.S. Army Corps of Engineers Cold Regions Research and Engineering Laboratory (USACE CRREL) Ice Jam Database.
• Kanada: Tárcsázza a 911 számot. A tartományi folyó-előrejelző központok (mint például az Alberta River Basins Ice Observation Network, New Brunswick River Watch, Ontario MNRF és Quebec MSP Vigilance) naponta adnak ki figyelmeztetéseket a befagyásról és az árvízszakadásról.
• Egyesült Királyság és Írország: Tárcsázza a 999 vagy 112 számot. Ellenőrizze a folyók szintjét a Környezetvédelmi Ügynökség (Anglia), SEPA (Skócia), Wales természeti erőforrások és OPW (Írország) segítségével.
• Európai Unió, északi és alpesi országok: Tárcsázza a 112 számot. A folyami jegesedés és a töredezettség előrejelzéseit az NVE (Norvég Vízügyi és Energiaügyi Igazgatóság, Ispatruljen), SMHI (Svédország), SYKE (Finnország) és az alpesi hidrometeorológiai hivatalok tartják fenn.
• Ázsia, Oroszország, Ausztrália és Új-Zéland: Tárcsázza a 119 (Japán, Dél-Korea), 110/119 (Kína, a Sárga-folyó és a Heilongjiang/Amur folyó jégtorlódási riasztásai), 112 (Oroszország EMERCOM), 000 (Ausztrália),** vagy (**11) segélyhívó számok.

Gyakran ismételt kérdések¶

Hogyan áradhat el egy folyó tél közepén, ha nem esett, és a hőmérséklet -15 C (5 F)?¶

A téli fagyos árvizeket a jégtérfogat és a hidraulikus súrlódás okozza, amely elfojtja a folyó csatornáját, nem pedig az extra csapadék. Amikor a levegő hőmérséklete -6 és -15 Celsius-fok (21-5 Fahrenheit-fok) alá süllyed a nyílt zuhatagokon egy tiszta éjszakán, a turbulens folyóvíz valamivel fagypont alá (-0,01-0,1 C) túlhűl, és több milliárd ragacsos, törékeny jégkristályt hoz létre. Ezek a kristályok akár egy méter szivacsos horgonyjéggel vonják be a folyómedret, és a víz alatti jégtakarók alatt, akár 10 méter vastag víz alatti függőgátakba tömörülnek. Mivel a víz alatti csatorna 70-90 százalékát hirtelen eltömíti a latyak és a jég, még a normál alacsony téli folyóvízhozamnak sincs hova mennie, csak felfelé és a partokon túl.

Miért képes a folyóvíz 0 Celsius-fok (32 Fahrenheit-fok) alá süllyedni anélkül, hogy szilárd jégtömbbé válna?¶

Egy nyugodt tóban a víz felső millimétere 0 Celsius-fokra hűl le, és azonnal lapos felszíni jégréteggé fagy, amely elszigeteli az alatta lévő víz többi részét. A 0,6-1,0 méter/másodpercnél gyorsabb áramlású folyóban a mechanikai turbulencia folyamatosan keveri a felszíni vizet a mederbe. Az egész folyó valamivel 0,00 Celsius-fok fölé hűl metastabil túlhűtött állapotba (-0,01 és -0,10 C között). Annak ellenére, hogy a túlhűtés kevesebb, mint egytized fok, ez az apró hőmérséklet-esés a lebegő frazil jégkristályok robbanásszerű gócképződését idézi elő, amíg a fagyás során felszabaduló látens hő vissza nem állítja a vizet 0,00 C-ra.

Miért ne úszhatna ki egy erős úszó egy törékeny latyakkal teli folyóból?¶

A Frazil latyak (amelyet gyakran "slob ice"-nek neveznek Kanadában és Új-Fundlandon) egy 1-3 méter vastag vízzel telített jégkristályokból és a felszínen lebegő palacsinta latyakból áll. Ez egy nem newtoni, nagy viszkozitású közeg: szerkezeti szilárdsága nulla ahhoz, hogy elbírja egy álló ember vagy a mentőszán súlyát, így egyenesen a nyakába süllyed, ugyanakkor túl vastag és nehéz ahhoz, hogy szétválassza a karját, vagy átrúgja a lábát. Ezen túlmenően, ha -0,05 C-os latyakba esik, 2 másodpercen belül önkéntelen hidegrázós légzési reflexet vált ki, ami a jégzagy azonnali belélegzését és a fulladást okozza, ha nem visel magasan lebegő mentőmellényt, és nincs part kötélhez kötve.

Mit jelent, ha egy rohanó téli folyó hirtelen elcsendesedik, és csupasz sziklák csorogására hull?¶

Ha kirándul, jeges horgászat, vagy télen egy folyó mentén lakik, és azt veszi észre, hogy a vízszint hirtelen egy métert vagy még többet leesik, és vizes, jégkérges sziklákat tár fel a patakmederen, rendkívül veszélyben van. A folyók nem zárnak el, mint a csap; a lefelé irányuló téli vízhozam hirtelen csökkenése azt jelenti, hogy egy hatalmas törmelék, horgonyzójég vagy feltörő jégtorlasz éppen átékelődött a csatornán a folyásiránnyal szemben, visszatartva az egész folyót egy instabil jégfal mögött. Amikor ez a jéggát átszakad, ami percekkel vagy órákkal később is megtörténhet, egy 3-6 méter magas vízhullám és őrlő jégtömbök ("jave") száguldanak le a kitett folyómederben 18-36 kilométer per órás sebességgel. Azonnal mássz fel a partra.

Hogyan akadályozzák meg a vízerőművek gátak és a városi vízművek a törékeny jeget, hogy eltömítse a víz alatti vízbeszívó rácsokat?¶

Az aktív frazil jég csak a víz alatti felületekre tapad, miközben a víz túlhűtött 0,00 Celsius-fok alá, és a csupasz, hideg acél szemetestartó rudaknál tapad a legerősebben. A vízerőművek és vízierőművek öt módszerrel akadályozzák meg az eltömődést: az üreges acél szemetestartó rudakat elektromosan vagy gőzzel mindössze 0,2-0,5 Celsius-fokkal melegítik, hogy a kristályok ne kötődjenek meg; kis mennyiségű meleg hűtővíz visszavezetése a szívónyílásba a túlhűtés megszüntetése érdekében; bevonat rácsok alacsony tapadású polietilén polimerekkel; sűrített levegős buborékoló függönyök kihelyezése a laza latyak felrázására; és a felfelé irányuló vízsebesség lelassítása 0,5 méter/másodperc alá úszó jéggémek segítségével, így szilárd felszíni jégtakaró képződik, amely elszigeteli a vizet a hideg éjszakai levegőtől.

Miért soha ne vezessen autóval vagy teherautóval a sekély téli jégtorlaszos árvízben az úton?¶

Még 15-20 centiméteres (6-8 hüvelyk) téli árvízbe való behajtás három okból is sokkal veszélyesebb, mint a nyári tócsák. Először is, a zavaros latyak lebegő 200 kilogrammos szilárd folyami jégtömböket rejt, amelyek lenyírhatják a kormányrúdokat, vagy beékelődnek az alváz alá, felemelve a gumiabroncsokat a járdáról. Másodszor, a 0 C-os frazil latyak ráfröccsennek a forró fékrotorokra, féknyergekre és a kormányrudakra, és 60 másodpercen belül szilárd jéggé fagynak, blokkolva a kerekeket vagy teljesen kikapcsolva a fékeket. Harmadszor, ha a motor leáll a fagypont alatti latyakban, a víz perceken belül megfagy az ajtók és a keret körül, és az utasokat beszorítja a fűtetlen fémkabinba.

Források és hivatalos útmutatás¶

• MINKET. Army Corps of Engineers (USACE) Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL, Egyesült Államok): Műszaki és Tervezés: Jégmérnöki Kézikönyv (EM 1110-2-1612) (végleges szövetségi kézikönyv a túlhűtött folyók fizikájáról, a törékeny jégmagozásról, a horgonyzó jégkövek növekedéséről, a felmelegedésről és a lógójégterv-növekedésről árvízcsökkentés).
• National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) és Nemzeti Meteorológiai Szolgálat (NWS, Egyesült Államok): Jégelakadásra való felkészültség, a River Forecast Center jégre vonatkozó figyelmeztetései és a jégtorlódási hullámok elleni védelem.
• Környezet- és éghajlatváltozás Kanada (ECCC) és a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács (NRC, Kanada): A folyók jégfolyamatai, a Frazil latyakveszély és a téli árvíz-előrejelzés kanadai hidraulikus iránymutatásai.
• Norvég Vízgazdálkodási és Energiaügyi Igazgatóság (NVE, Norvégia): Frazil Ice, Anchor Ice és Hidroelektromos vízbevezetés kezelése Meredek mélyponti folyókban (Ispatruljen Működési Kézikönyv).
• Meteorológiai Világszervezet (WMO, International): Kézikönyv az árvíz-előrejelzésről és -figyelmeztetésről (WMO-No. 1072), a hidegrégiós jégkár-hidrológiáról és a korai figyelmeztető rendszerekről.

Kapcsolódó útmutatók¶

• Frazil jég, folyami jégtorlódások, szakadó árvizek és jégverés cunamik
• Villámáradások
• A gleccsertó kitörése árvizek és a gát meghibásodása miatti evakuálás
• Téli viharok
• Hipotermia és fagyás