Druhy ledu a podmínky jejich tvorby

  Ledové jevy > Základní informace 

Druhy ledu a podmínky jejich tvorby

Previous pageReturn to chapter overviewNext page   Tisk této stránky

V tocích se vyskytují dva druhy ledu: povrchový a vnitrovodní. Led vzniká a roste jen v přechlazené vodě. Vlivem výměny tepla mezi hladinou a ovzduším se za mrazivého počasí nejdříve přechladí hladina a na ní vzniká první led. To většinou nastává v době, kdy teplota vody je ještě relativně vysoká a led se může rozvíjet jen na hladině. O rozvoji ledu rozhoduje charakter a rychlost proudění v toku. Při velmi malých rychlostech proudu hladina rychle zamrzá pokrývkou z povrchového ledu (ledovou celinou). Velmi malá rychlost se vyskytuje u břehu, a to i v korytech, kde je rychlost v proudnici poměrně vysoká. Proto je břehový led nejdříve pozorovaným ledovým jevem. U břehu je také nejdříve přechlazena hladina, protože rychlost vody má vliv i na teplotu hladiny.

Povrchový led, často nazývaný hladinový, vzniká a roste na hladině toku. Jeho představiteli jsou břehový led, ledová celina, ledová mázdra. Ledová mázdra není statický, ale dynamický ledový útvar. Plave na hladině a pohybuje se zpočátku rychlostí proudící vody. Jak se její rozsah zvětšuje, střetává se s břehovým ledem a dalšími útvary mázdry a rychlost jejího pohybu klesá.

V tocích s velkou turbulencí proudu se ledové částečky vzniklé na hladině na ní neudrží a proud je strhne pod hladinu. Částečky se zmítají v proudu a jestliže je voda proudu přechlazená, částečky v proudu rostou a dále se množí (sekundární krystalizace); tvoří se vnitrovodní led.

Ledové částečky se zároveň shlukují a tvoří porézní vločky a chomáčky. Jednotlivé krystaly, vločky a chomáčky se zmítají v proudu. Jejich zmítavý pohyb způsobuje turbulence proudu. Ledové částice a vločky se při svém zmítavém pohybu střetávají a shlukují. Led zmítající se v proudu nazýváme vznášený led. Vznášený led není rozložen po svislici většinou rovnoměrně. Daleko více je ho většinou při hladině než při dně. To je způsobeno jeho schopností růst a shlukovat se a zvětšovat tak svou usazovací či vzestupnou rychlost. Led je lehčí než voda, a proto má snahu vyplout na hladinu. Opačně to je u splavenin. Ty jsou mnohem těžší než voda a mají snahu se usazovat na dně.

O rozložení vznášeného ledu po svislici rozhodují hydraulické parametry toku, drsnost koryta a druh proudění. Vznášený led také ulpívá na kamenitém dnu a tvoří dnový led. V tocích s drsným kamenitým dnem a malou hloubkou vody ulpí na dně téměř veškerý vnitrovodní led a na hladině se objevuje velmi sporadicky. Pravým opakem je hluboký tok s písčitým nebo hlinitým dnem, kde je menší turbulence proudu. Dno je pro ledové částice stržené z hladiny velmi vzdálené a na své cestě v proudu vyrostou nebo se spojí a dosáhnou velikosti, kdy už je svislá pulzační složka rychlosti turbulentního proudu nedokáže strhnout ke dnu a ony vyplavou na hladinu. U meandrovitého toku je rozložení vznášeného ledu po svislici ovlivněno příčným prouděním. Šroubový pohyb vody usměrňuje  trajektorie vznášeného ledu.

Vznášený led se zachytává i na předmětech ve vodě a tvoří hlubinný led. Vnitrovodní led dělíme podle své polohy v korytě na vznášený, hlubinný a dnový.

Vznášený led se v toku vyvíjí. Z částic a vloček vznikají postupně chomáčky. Tvořící se chomáčky nebo shluky ve tvaru hroudy mají tendenci se koncentrovat na hladině. Jejich obsah ledu je velmi malý a jejich celková hustota se příliš neliší od hustoty vody. Mezery uvnitř chomáčků se postupně uzavírají a chomáčky se stávají kompaktnějšími, vzrůstá jejich schopnost vyplout na hladinu, kde se stále více koncentrují. Na hladině vznikají z chomáčků postupně malé plošné útvary, které již nejsou strhávány pod hladinu. V místě plošných útvarů a v jejich blízkosti je turbulence hladiny utlumena a vzniká zde povrchový led. Malý plošný útvar je pak směsí povrchového a vnitrovodního ledu. Plošné útvary se při svém transportu na hladině různě deformují. Povrchový led, který se v nich tvoří, se tříští a v útvarech postupně vzniká směs ledových částic povrchového a vnitrovodního ledu. Tuto ledovou směs nazýváme ledovou kaší.

Tvoří-li se v toku jen povrchový led, setkáváme se na jeho hladině s břehovým ledem, ledovou mázdrou a ledovou pokrývkou. To jsou běžné ledové jevy, které většinou nepřinášejí větší obtíže při využívání toku, provozu vodních děl a měření průtoku. Zcela odlišná situace vzniká, jestliže se v toku tvoří vnitrovodní led. Ten ohrožuje odběrné objekty, snižuje průtočnou kapacitu toku, vzdouvá vodu a přináší řadu dalších obtíží.

Prvotní ledové částice vznikají na hladině, která se první přechladí. Částice začínají vznikat, jestliže hladina dosáhne teploty asi kolem -0,18 °C. O tom, jaký druh ledu bude vznikat, rozhoduje to, zda částice budou strženy do vody, nebo zůstanou na hladině. Strhávání částic z hladiny způsobuje svislá pulzační složka turbulentního proudu a svislá složka rychlosti u příčného proudění. Pro oba typy proudění je odvozena hydraulická či rychlostní podmínka vzniku vnitrovodního ledu [1].

Rychlostní podmínku vzniku vnitrovodního ledu přibližuje obr. 1.1. Graf udává nejmenší potřebnou rychlost vody pro vznik vnitrovodního ledu, která je závislá na hydraulickém poloměru R a na drsnosti koryta. Hydraulický poloměr je průtočná plocha dělená omočeným obvodem. čili R = F/O. Ze vztahu je zřejmé, že pokud je koryto velmi široké rovná se R hloubce vody.

 

Obr. 1.1. Nejmenší potřebná rychlost vody pro vznik vnitrovodního ledu vf

Z grafu na obr 1.1 je zřejmé, že v případě toku s balvanitým a kamenitým dnem se tvoří vnitrovodní led již při velmi malých rychlostech vody. Také lze říct, že v tocích s balvanitým a kamenitým dnem se tvoří téměř výhradně vnitrovodní led a povrchový led se tvoří jen v jezových zdržích, kde je velká hloubka a malá rychlost vody.  

 

 

Soubor: Druhy_ledu_a_jejich_tvorba.htm


Ledové jevy > Základní informace > Druhy ledu a podmínky jejich tvorby

 | nahoru |

stránka aktualizována: 23.4.2012, publikována: 25.5.2012