Frazil Ice in Anchor Ice Jam: blokada dovoda hidroelektrarn in zimske nenadne poplave v rekah pod ničlo¶

Ko je hitro tekoča reka, gorski potok ali kanal izpostavljen čistemu, hladnemu zimskemu zraku (typically below -6 to -15 degrees Celsius / 21 to 5 degrees Fahrenheit) preden se oblikuje trdna površinska ledena plošča, turbulentni tok prepreči, da bi voda zmrznila v mirno, ravno skorjo na vrhu. Namesto tega veter in brzice razburkajo celoten vodni stolpec in ohladijo tekočo rečno vodo nekoliko pod njeno običajno ledišče v preohlajeno stanje -0.01 to -0.1 degrees Celsius (31.98 to 31.82 degrees Fahrenheit). V nekaj minutah na milijarde mikroskopskih, kot britev tankih diskoidnih ledenih kristalov, imenovanih frazil ice, hkrati nastane jedro v prehlajenem vodnem stolpcu. Ker so preohlajeni frazilni kristali termodinamično nestabilni, so intenzivno lepljivi ("aktivni frazil"): agresivno se držijo kot podvodni kontaktni cement na karkoli spodaj 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit), ki prekriva potopljene rečne tlakovce in balvane na strugi, da tvorijo debele, gobaste žimnice iz sidrnega ledu, ki v nekaj minutah zamašijo zbiralnike smeti za komunalno pitno vodo in hidroelektrarne ter se pod dolvodnimi ledenimi ploščami strnejo v ogromne podvodne viseče jezove, debele do 10 metrov (33 čevljev). Z zamašitvijo od 50 do 90 odstotkov površine prečnega prereza rečnega kanala lahko zastoji ledu frazila in sidra povzročijo zimski rečni stadij, da skokovito naraste za 2 do 5 metrov (6,5 do 16,5 čevljev) v 1 do 4 urah pod kristalno čistim modrim nebom brez taljenja dežja ali snega ali sprožijo katastrofalen dolvodni val sproščanja ledenih zamaškov (jave) ko ledeni jez nenadoma popusti. Če pozimi rečna voda začne naraščati v vašo ulico, klet ali obrežno pot ali če nekdo pade v s snežno brozgo zadušeno vodo, se nemudoma umaknite na višino in pokličite lokalnega številke za klic v sili. Med premikanjem na varno preglejte naše spremljevalne vodnike na frazilski led, rečni ledeni zastoji, razpadle poplave in cunamiji zaradi udarca ledu, hudourniške poplave, zimske nevihte, in hipotermija in ozebline.

Za razliko od spomladanskih deževnih poplav, ki se postopoma povečujejo v dneh toplega vremena, frazilne in sidrne ledene poplave udarijo v najhladnejših nočeh in jutrih zime, pri čemer potisnejo snežno brozgo, vodo pod zmrzaljo in 500-kilogramske (1100 funtov) ledene pogače v domove in čez rečne ceste pri nizkih temperaturah, kjer mokra koža in strukturne vodovodne napeljave zamrzne v nekaj minutah.

Naredi to zdaj¶

1. Takoj evakuirajte nizko ležeče rečne bregove, poplavne ravnice in obrežne ceste, če vidite plavajoče ponve s brozgo ("palačinkasti led"), slišite pridušeno grmenje ali opazite, da gladina reke nenadoma narašča ali pada v vremenu pod ničlo. Ne čakajte na dež ali spomladansko otoplitev, da bi sumili na poplavo: zmrznjeni frazil jams in zastoji sredi zime se povečajo nivo vode za 1 do 3 metre (3,3 do 10 čevljev) v manj kot 60 minutah. Takoj se povzpnite na teren vsaj 5 do 10 metrov (16 do 33 čevljev) nad običajno mejo visoke vode.
2. NIKOLI ne stopite na rečno ledeno ploščo, snežno brozgo ali obalno ledeno polico in nikoli ne poskušajte broditi skozi premikajočo se frazilsko brozgo. Frazil slush ("slob led") je videti kot trden snežni breg, ki pokriva reko, vendar nima ničelne nosilnosti. Če oseba pade skozi frazilsko brozgo, se viskozna 1 do 2 metra debela brozga v trenutku zapre nad njegovo glavo kot moker beton, prepreči plavanje in povzroči takojšnje hlajenje in utopitev.
3. Če je vaš dom ali koča na zimskem poplavnem območju in se mrzla voda začne dvigovati proti vašim temeljem, izklopite glavno električno stikalo in ventil za gorivo v peči/kotlu, PREDEN voda vstopi v klet, in evakuirajte. Za razliko od poletne poplavne vode, 0 degrees Celsius (32 degrees Fahrenheit) Poplavna voda, obremenjena s frazilom, v nekaj urah zmrzne v trdne bloke ledu v kleteh in pritličjih, zdrobi rezervoarje za nafto, zlomi cevi za zemeljski plin in zapre vrata, ki se zaprejo od zunaj.
4. Če upravljate komunalni zajem vode, namakalno črpalko ali mikrohidroelektrično turbino in opazite, da merilniki izgube na dovodu padajo v jasni noči pod ničlo, NE čakajte, da pretok doseže nič, da ukrepate. Aktivni kristali frazil premostijo jeklene palice stojala za smeti (even bars spaced 5 to 10 centimeters apart) v 15 do 45 minutah, črpalke zaradi kavitacije in zrušitve sesalnih mrež pod desetinami ton hidrostatičnega tlaka. Takoj aktivirajte grelne elemente dovodne posode za smeti, mehurčke s stisnjenim zrakom ali cikle povratnega splakovanja ali obvodni/dušilni tok dovoda, da lahko površinski led tvori zaščitno izolacijsko folijo navzgor.
5. Če opazite, da se zimska reka nenadoma ZMANJŠA v globino in razkrije gole, z ledom prevlečene balvane na strugi, stopite s struge in se nemudoma povzpnite visoko na breg. Nenaden upad zimskega toka reke v spodnjem toku pomeni, da je ogromen ledeni zastoj pravkar zamašil kanal gorvodno in zadržal milijone kubičnih metrov vode. Ko ta ledeni jez odpove, nastane turbulenten naponski val ledenega zastoja (3 to 6 meters / 10 to 20 feet high, premikanje pri 5 to 10 meters per second) poln ledenih blokov, ki se mletijo, bo brez opozorila pometel po suhem kanalu.
6. Takoj pokličite svojo lokalno številko za klic v sili, če je kdo ujet zaradi naraščajoče zimske vode, obtičal na ledeni plošči ali potopljen v ledeno vodo. Pokličite 911 v Združenih državah in Kanadi, 112 po vsej Evropski uniji, 999 v Združenem kraljestvu, 000 v Avstraliji ali preverite številke za klic v sili. Zahtevajte specializirane ekipe Swiftwater / Ice Rescue, opremljene s potopnimi suhimi oblekami in napihljivimi sanmi za reševanje na ledu.

Rečna fizika hladnega območja: superhlajenje, nukleacija frazila, sidrni led in viseči jezovi¶

Da bi razumeli, kako lahko reka z enakomernim, nizkim zimskim pretokom čez noč prestopi svoje bregove za 4 metre (13 čevljev), preglejte štiristopenjsko fizično napredovanje preohlajenega rečnega ledu:

====================================================================================
       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. Zakaj se tekoča voda super ohladi, namesto da bi oblikovala ravno ledeno ploščo¶

V mirnem jezeru ali ribniku vodo na 4 degrees Celsius (39.2 degrees Fahrenheit) je največja gostota in potone na dno, kar omogoča tanek zgornji del 0 C voda hitro zmrzne v neprekinjen površinski ledeni pokrov, ki izolira jezero pred hladnim zrakom nad njim. - V reki, ki teče hitreje od 0.6 to 1.0 meters per second (2 to 3.3 feet per second), turbulentni vrtinci nenehno mešajo površinsko vodo z vodo na dnu. - Celotna globina reke se enakomerno ohladi na 0.00 degrees Celsius in nato pade v supercooling (-0.01 to -0.10 degrees Celsius). Že majhen padec za eno dvajsetino stopinje pod ničlo spremeni celotno reko v tovarno za proizvodnjo ledu, ki ustvari do 10.000 do 1.000.000 frazil kristalov na kubični meter vode.

2. Sidrni led: Zakaj led raste na dnu reke¶

Običajno je led manj gost kot tekoča voda (0.917 g/cm3 vs. 1.000 g/cm3) in lebdi na vrhu. Kako lahko na dnu hitre reke nastanejo debele plasti ledu? - Turbulentni vrtinci nosijo lepljive, preohlajene aktivne frazilne kristale vse do rečne struge. - Ko se ti kristali dotaknejo potopljenega gramoza, tlakovcev, balvanov, temeljev mostov ali vodnega plevela, takoj zmrznejo na površino kamna. - Ko so enkrat zasidrani v težke balvane na strugi, posamezni kristali rastejo navzven v velike, prekrivajoče se plošče in gobaste kupole sidrnega ledu (0.3 to 1.5 meters / 1 to 5 feet thick), ki popolnoma prekrijejo rečno strugo in močno povečajo hidravlično hrapavost struge (Manningova n), dvig dejanske višine struge in zadrževanje vode navzgor. - Nevarnost opoldanskega izpusta sonca: Ko jutranje sonce posije in kratkovalovno sončno sevanje prodre skozi čisto vodo, da segreje temne skale za delček stopinje, se hektari plavajočega sidrnega ledu nenadoma odcepijo od rečne struge, dvignejo 50-kilogramske balvane z dna in odplavajo navzdol v masivni brozgi, ki se zaleti v mostove in jezove.

3. Viseči jezovi: nevidna podvodna ledena gora¶

Ko plavajoča brozga in ledena brozga dosežeta počasnejši del reke (kot je izvir rezervoarja, rečni ovinek, delta ali zgornji rob obstoječe trdne ledene plošče), se brozga pomete pod površinski ledeni pokrov. - Plast za plastjo frazilske brozge se nalaga na spodnjo stran ledene plošče in gradi navzdol štrlečo obrnjeno ledeno goro, imenovano viseči jez, ki lahko doseže 5 do 15 metrov (16 do 50 čevljev) debeline in se razteza več kilometrov, tako da na dnu reke ostane le ozek predor za visoke hitrosti, skozi katerega se voda prebija.

Primerjalna tabela: Frazil Frazil / Anchor Ice Jam v primerjavi s sredino zime / spomladanskim ledenim zastojem v primerjavi z deževno poplavo v odprtih vodah¶

Zaščita hidroelektrarn, industrijskih in komunalnih vodnih zbiralnikov pred aktivno frazilsko blokado¶

Za upravljavce komunalnih čistilnih naprav, pretočnih hidroelektrarn, zbiralnikov hladilne vode in črpalnih postaj za kmetijstvo/ribje valilnice lahko neomejen pojav frazilnega ledu zapre celotno oskrbo z vodo v mestu ali izklopi električno omrežje v manj kot 30 minutah.

1. Zakaj Frazil Ice zamaši potopljene dovode 10 Meters Pod površjem¶

Upravljavci pogosto domnevajo, da namestitev cevi za dovod vode 5 do 10 metrov (16 do 33 čevljev) globoko na dno reke ščiti pred zmrzovanjem površine. Med aktivnim dogodkom frazil globina nudi ničelno zaščito: 1. Turbulentno odvzemanje: Rečna turbulenca in sesalna hitrost sesalne črpalke potegneta preohlajeno vodo (-0.02 to -0.08 C) in suspendirane aktivne kristale frazila naravnost navzdol v potopljeno dovodno odprtino. 2. **Nukleacija regalov za smeti iz golega jekla: ** palice za regale za smeti iz golega jekla imajo visoko toplotno prevodnost. V trenutku, ko se preohlajena voda dotakne jeklenih palic, se aktivni kristali frazil privarijo na vodilni rob vsake palice. 3. Eksponentno premostitev (15 to 45 Minutes do popolne blokade): Ko frazil prekrije palice, se vrzel med palicami zoži, kar pospeši hitrost vode skozi preostale odprtine, kar zagotavlja še več kristalov frazila na sekundo, dokler trdna stena ledu popolnoma ne premosti police za smeti. Ko so črpalke enkrat zamašene, sesanje črpalk za steno ustvari ogromen hidrostatični diferenčni tlak (up to 5 to 10 meters of water head), ki lahko zapnejo jeklene police za smeti navznoter in s kavitacijo uničijo rotorje črpalke.

2. Pet inženirskih in operativnih korakov za premagovanje blokade dovoda Frazil¶

1. Nadzirajte temperaturo vode z visoko natančnostjo (+/- 0.005 C) Termometri: Navadni industrijski termometri (+/- 0.5 C natančnost) ne more zaznati prehladitve. Ko se temperature zraka spustijo pod -6 C (21 F) nad odprto vodo in padci temperature dovodne vode 0.05 C in padajo, razglasite Frazil Ice Alert.
2. Energizirajte električno ogrevanje stojala za smeti, PREDEN se začne superhlajenje: Aktivni frazil se ne drži nobene površine 0.1 to 0.5 degrees Celsius above freezing. Energizirajte uporovne električne grelne elemente znotraj votlih palic za smeti (zahteva približno 2 to 5 kW per square meter površine stojala) vsaj 30 do 60 minut, preden voda doseže 0.00 C (ogrevanje, ko je regal že zakopan v meter ledu, je pogosto prepozno).
3. Prekrijte nosilce za smeti z materiali z nizko oprijemljivostjo (polietilen UHMW/epoksi) ali odstranite grobe zunanje nosilce: Frazil se 10-krat močneje oprime golega jekla kot nekovinskih polimerov z nizko toplotno prevodnostjo ali steklenih vlaken. Pri zasilnih potekih frazila, kjer ogrevanje ni na voljo, operaterji včasih dvignejo zgornji del zunanjega stojala za smeti za 30 centimetrov, da omogočijo posnetku vode, da obide in razbremeni pritisk drobilne glave.
4. Razporedite zavese z mehurčki s stisnjenim zrakom in recirkulacijo tople vode: Vbrizgavanje stisnjenega zraka na dnu stojala za smeti mehansko odstriže krhke kopičenje frazila s prečk, medtem ko kroži majhen odstotek segrete kondenzatorske/hladilne vode (even +1 to +2 C) v sesalnem prednjem delu odpravlja -0.05 C popolno podhlajevanje, spreminjanje lepljivega aktivnega frazila v neškodljivo pasivno brozgo.
5. Zmanjšajte hitrost vstopnega toka (< 0.3 to 0.5 m/s) za spodbujanje površinskega ledenega pokrova (strategija "ledenega razcveta"): Edina najboljša naravna obramba pred krhkim ledom je trdna, nepremična površinska ledena plošča nad prednjim zalivom. Ko ravna plošča ledu prekrije vodno gladino, blokira sevalno izgubo toplote proti nočnemu nebu in tako prepreči podhladitev. Začasno dušenje hidroelektričnih turbin ali namestitev plavajočih lesnih/jeklenih ledenih rok navzgor upočasni površinsko hitrost spodaj 0.5 m/s, kar omogoča, da se lebdeči led iz palačink zmrzne v zaščitno izolacijsko streho.

Odločitveno drevo triaže v nujnih primerih¶

flowchart TD
    A["Vreme pod ničlo (< -6 C / 21 F) nad odprto reko ALI nenadna zimska otoplitev / dež na snegu"] --> B{"Kakšna zimska rečna nevarnost se pojavlja?"}
    B -- "Voda hitro narašča pri mrazu pod ničlo / kanal za polnjenje palačinke" --> C["FREEZE-UP FRAZIL / ANCOR ICE JAM POPLAVE:: 1. Evakuirajte poplavne in obrežne ceste takoj na višino (+5-10 m): 2. Zaprite domače električne in plinske/oljne ventile, preden voda vstopi v klet: 3. Nikoli ne vozite skozi zmrzljivo brozgo (zamrzne zavore in takoj zastane)"]
    B -- "Gladina reke nenadoma ZNIŽA in razkrije gole skale rečne struge, prekrite z ledom" --> D["NEPOSREDNI VALOVI V GORNJEM SPROSTITVU LEDENEGA JEZA (JAVE): 1. Gorvodni ledeni zastoj je zamašil reko in zadržuje vodni zid: 2. Odpeljite s struge in se nemudoma povzpnite visoko na breg: 3. Opozorite dolvodne skupnosti prek 911 / 112 / 999"]
    B -- "Narašča diferencialni tlak hidroelektrarne/komunalne vode" --> E["AKTIVNA SUPERCOOLED FRAZIL BLOKADA SESA:: 1. Vklopite grelnike stojala za smeti, recirkulacijo tople vode in zračne mehurčke STAT: 2. Dušilna črpalka/turbinski pretok (< 0,5 m/s), da preprečite zrušitev regala in nastane površinski led: 3. Mehansko zgrabite regale, preden glava diferenciala preseže strukturno mejo"]
    B -- "Oseba ali žival je padla v grobo brozgo ali premikajoči se ledeni zastoj" --> F["EKSTREMNO MRZLA VODA/POTAPITEV V SNEŽEVANJE: 1. Pokličite 911 / 112 / 999 za reševalno službo Swiftwater Ice Rescue (NIKOLI ne pojdite na frazilsko brozgo peš): 2. Dosezite ali vrzite obteženo vrv, lestev ali obročasto bojo s trdne obale: 3. Ko jih izvlečete: vodoravna drža, slecite mokra oblačila v zaprtih prostorih, zdravite hipotermijo"]

Nizvodni Ice-Jam Release Surge Waves ("Javes") in Ice Shoves ("Ivu")¶

Medtem ko se zamrznjeni frazil zastoji kopičijo v nekaj urah, so sprostitveni valovi ledenega zastoja (hidravlični inženirji jih imenujejo jave) med najhitrejšimi in najbolj uničujočimi celinskimi poplavnimi valovi na Zemlji: 1. Kako nastane val sproščanja ledenega zastoja: ne glede na to, ali nastane zaradi debelega frazilnega visečega jezu med otoplitvijo sredi zime ali zaradi mehanskega zloma trdnih ledenih plošč, ledeni zastoj deluje kot začasen jez čez reko in podpira globok rezervoar vode navzgor (often 3 to 8 meters / 10 to 26 feet higher than the water level immediately downstream of the jam). 2. Nenadna strukturna okvara: Za razliko od betonskega jezu s prelivom ledeni zastoj katastrofalno odpove kot ena sama enota, ko hidrostatični tlak in naraščajoča voda dvigneta ledeni prst s struge. 3. Hitrost (5 to 10 Meters Per Second / 18 to 36 km/h): Ko se zastoj zlomi, strm gravitacijski val vode in mletja 1-tonskih ledenih blokov drvi navzdol s hitrostjo 5 do 10 metrov na sekundo (11 do 22 milj na uro), veliko hitreje, kot lahko človek teče po zasneženem rečnem bregu. 4. Obalni ledeni sunki (Ice Ride-Up): Ko valovi zaokrožijo rečne ovinke, zagon suče ogromne plošče rečnega ledu bočno na bregove (10 to 50 meters inland), striženje zrelih dreves, lomljenje stebrov in lomljenje pritličnih sten hiš ob reki.

Regionalne številke za klic v sili in sistemi za spremljanje rečnega ledu¶

• Združene države: Pokličite 911 za takojšnjo evakuacijo ali reševanje na ledu. Spremljajte zimske skoke rečnih stopenj v realnem času in Nasvete o tokovih vodotokov, ki jih je prizadel led prek NOAA / National Weather Service Service River Forecast Centers (RFC) in U.S. Laboratorij za raziskave in inženiring za hladne regije (USACE CRREL) Inženirske enote vojske.
• Kanada: Pokličite 911. Provincialni centri za napovedovanje rek (kot so Alberta River Basins Ice Observation Network, New Brunswick River Watch, Ontario MNRF in Quebec MSP Vigilance) izdajajo dnevna opozorila o zamrznitvi in poplavah zaradi ledenih zastojev.
• Združeno kraljestvo in Irska: Pokličite 999 ali 112. Preverite nivoje rek prek Agencije za okolje (Anglija), SEPA (Škotska), Naravnih virov Walesa in OPW (Irska).
• Evropska unija, nordijske in alpske države: Pokličite 112. Napovedi za rečni led in frazil vzdržujejo NVE (Norveški direktorat za vodne vire in energijo, Ispatruljen), SMHI (Švedska), SYKE (Finska) in alpski hidrometeorološki uradi.
• Azija, Rusija, Avstralija in Nova Zelandija: Pokličite 119 (Japonska, Južna Koreja), 110 / 119 (opozorila o ledu na Kitajski, Rumeni reki in reki Heilongjiang/Amur), 112 (EMERCOM Rusije), 000 (Avstralija) ali 111 (Nova Zelandija) ali preverite številke za klic v sili.

Pogosta vprašanja¶

Kako lahko reka poplavi sredi zime, ko ni deževalo in je temperatura -15 C (5 F)?¶

Pozime zmrzovalne poplave povzročita količina ledu in hidravlično trenje, ki zadušita rečni kanal, ne pa dodatne padavine. Ko se temperature zraka v jasni noči nad odprtimi brzicami spustijo pod -6 do -15 stopinj Celzija (21 do 5 stopinj Fahrenheita), se turbulentna rečna voda ohladi rahlo pod ledišče (-0,01 do -0,1 C) in ustvari milijarde lepljivih frazilnih ledenih kristalov. Ti kristali prekrijejo rečno strugo z do metrom gobastega sidrnega ledu in se pod dolvodnimi ledenimi ploščami zložijo v podvodne viseče jezove, debele do 10 metrov. Ker je od 70 do 90 odstotkov podvodnega kanala nenadoma zamašenih s snežno brozgo in ledom, tudi običajni nizki zimski tokovi reke nimajo kam iti, razen navzgor in čez bregove.

Zakaj lahko rečna voda pade pod 0 stopinj Celzija (32 stopinj Fahrenheita), ne da bi se spremenila v trden blok ledu?¶

V mirnem ribniku se zgornji milimeter vode ohladi na 0 stopinj Celzija in takoj zmrzne v ravno ploščo površinskega ledu, ki izolira preostalo vodo pod njim. V hitri reki, ki teče hitreje od 0,6 do 1,0 metra na sekundo (2 do 3,3 čevlja na sekundo), mehanska turbulenca nenehno meša površinsko vodo do rečne struge. Celotna reka se ohladi malo čez 0,00 stopinje Celzija v metastabilno preohlajeno stanje (-0,01 do -0,10 C). Čeprav je podhladitev manjša od ene desetinke stopinje, ta majhen padec temperature povzroči eksplozivno nukleacijo suspendiranih frazilnih ledenih kristalov, dokler latentna toplota, sproščena z zmrzovanjem, ne vrne vode nazaj na 0,00 C.

Zakaj močan plavalec ne more izplavati iz reke, polne frazilske brozge?¶

Frazilska brozga (pogosto imenovana "slob ice" v severni Kanadi in na Novi Fundlandiji) je sestavljena iz 1 do 3 metre debele plasti z vodo nasičenih ledenih kristalov in palačinke, ki plava na površini. Je ne-Newtonov medij z visoko viskoznostjo: ima ničelno strukturno trdnost, da prenese težo stoječega človeka ali reševalnih sani, tako da se potopite naravnost skozenj do vratu, vendar je veliko predebel in težak, da bi ga ločili z rokami ali brcnili skozenj z nogami. Poleg tega padec v snežno brozgo -0,05 C v 2 sekundah sproži nehoten refleks mrzlega sunka, kar povzroči takojšnje vdihavanje ledene brozge in utopitev, če niste oblečeni v rešilni jopič z visoko flotacijo in ste privezani na obalno vrv.

Kaj pomeni, če deroča zimska reka nenadoma utihne in se spusti v curek golih skal?¶

Če pozimi hodite na pohod, lovite ribe pod ledom ali živite ob reki in opazite, da gladina vode nenadoma pade za meter ali več, zaradi česar so na strugi potoka razkriti mokri, z ledeno skorjo pokriti balvani, ste v skrajni nevarnosti. Reke se ne zapirajo kot pipa; nenaden upad zimskega pretoka v spodnjem toku pomeni, da se je ogromen frazil, sidrni led ali ledeni zastoj pravkar zagozdil čez kanal navzgor in celotno reko zadržal za nestabilno steno ledu. Ko ta ledeni jez poči, kar se lahko zgodi nekaj minut ali ur pozneje, bo 3 do 6 metrov visok val vode in mletja ledenih blokov ("jave") dirjal po izpostavljeni strugi s hitrostjo od 18 do 36 kilometrov na uro. Takoj se povzpnite visoko na breg.

Kako hidroelektrarne in mestne vodne elektrarne preprečujejo, da bi frazil led zamašil njihove podvodne dovodne rešetke?¶

Aktivni frazilni led se oprime le podvodnih površin, medtem ko je voda podhlajena pod 0,00 stopinj Celzija, in se najmočneje oprime golih, hladnih jeklenih rešetk za smeti. Vodne elektrarne in hidroelektrarne preprečujejo zamašitev s petimi metodami: električno ali s parnim segrevanjem votlih jeklenih regalov za smeti le za 0,2 do 0,5 stopinje Celzija, da se kristali ne morejo vezati; recirkulacija majhnega curka tople hladilne vode v sesalni sprednji del za odpravo podhlajevanja; prevleka rešetk s polietilenskimi polimeri z nizko oprijemljivostjo; namestitev zaves z mehurčki na stisnjen zrak za stresanje ohlapne brozge; in upočasnitev hitrosti vode navzgor pod 0,5 metra na sekundo z uporabo plavajočih ledenih palic, tako da se oblikuje trden površinski ledeni pokrov, ki izolira vodo pred hladnim nočnim zrakom.

Zakaj nikoli ne bi smeli voziti avtomobila ali tovornjaka skozi plitvo zimsko ledeno vodo na cesti?¶

Zapeljati v celo 15 do 20 centimetrov (6 do 8 palcev) zimske frazil poplavne vode je veliko bolj nevarno kot poletne luže iz treh razlogov. Prvič, motna brozga skriva plavajoče 200-kilogramske bloke trdnega rečnega ledu, ki se lahko odtrgajo od krmilnih drogov ali zagozdijo pod šasijo in dvignejo pnevmatike s pločnika. Drugič, snežna brozga pri 0 C frazila poškropi na vroče zavorne rotorje, čeljusti in krmilne povezave ter zmrzne v trden led v 60 sekundah, pri čemer blokira kolesa ali popolnoma onemogoči zavore. Tretjič, če motor ugasne v naraščajoči sneži pod ničlo, voda okoli vrat in okvirja v nekaj minutah zmrzne in ujame potnike v neogrevano kovinsko kabino.

Viri in uradna navodila¶

• ZDA Army Corps of Engineers (USACE) Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL, Združene države): Inženiring in načrtovanje: Priročnik za inženiring ledu (EM 1110-2-1612) (dokončni zvezni priročnik o fiziki preohlajenih rek, nukleaciji frazilnega ledu, rasti sidrnega ledu, visečih jezovih, zasnovi ogrevanja dovodnega regala za smeti in blažitev poplav zaradi ledenih zastojev).
• Nacionalna uprava za oceane in atmosfero (NOAA) in nacionalna meteorološka služba (NWS, Združene države): Pripravljenost na poplave v primeru zmrzovanja in lomljenja ledenih zastojev, opozorila centra za napovedovanje reke glede ledu in varnost pri izpustu ledenih zastojev.
• Okolje in podnebne spremembe Kanade (ECCC) & Nacionalni raziskovalni svet Kanade (NRC, Kanada): Procesi rečnega ledu, nevarnosti frazilske brozge in kanadske hidravlične smernice za napovedovanje zimskih poplav.
• Norveški direktorat za vodne vire in energijo (NVE, Norveška): Frazilski led, sidrni led in upravljanje hidroelektričnega vnosa v strmih rekah pod ničlo (operativni priročnik Ispatruljena).
• Svetovna meteorološka organizacija (WMO, International): Priročnik o napovedovanju in opozarjanju na poplave (WMO-št. 1072), hidrologija ledenih zastojev v hladnem območju in sistemi za zgodnje opozarjanje.

Sorodni vodniki¶

• Frazilski led, rečni ledeni zastoji, razpadajoče poplave in cunamiji zaradi ledu
• Hudourniške poplave
• Poplave zaradi izbruha ledeniškega jezera in evakuacija zaradi porušenih jezov
• Zimske nevihte
• Hipotermija in ozebline