СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА РЕКАХ
METHOD FOR DESTRUCTION OF ICE COVER ON RIVERS

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области льдотехники и может использоваться при проведению предупредительных работ для разрушения ледяного покрова на участках рек для предотвращения ледяного заторообразования и выпрямления русла рек.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. RU 2629569 С1, 30.08.2017), в котором для предотвращения ледяного заторообразования на участках рек ледяной покров разрушают взрывом гремучего газа, находящегося в рукаве(-ах), который(-е), размещен(-ы) под ледяной покров. Недостатком технического решения является большой расход рукавов из биоразлагаемого полимерного материала и гремучего газа в случае использования на акваториях рек, где необходимо разрушения ледяного покрова на больших площадях.
Наиболее близким является техническое решение (2. Электронный ресурс: https://yandex.ru/images/search?pos=41&img_url=https%), в котором для заблаговременного разрушения ледяного покрова на реках для предотвращения ледяного заторообразования на затороопасных участках рек ледяной покров разрушают взрывом взрывчатых веществ, размещенных в массиве ледяного покрова. Недостатком технического решения является большой расход взрывчатых веществ и нанесение вреда речной фауне.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является снижение материалоемкости и исключение нанесения вреда окружающей среде и речной фауне при разрушении ледяного покрова.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в естественном разрушении ледяного покрова на затороопасных участках рек для предотвращения ледяного заторообразования и выпрямлении русла реки.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: разрушение ледяного покрова на участках рек для предотвращения ледяного заторообразования.
Отличительные: повышение уровня воды, путем создания подо льдом на русле реки ледяной плотины и естественное разрушение плотины на заданном участке.
Известно (4. Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. - Новосибирск. Издательство СО РАН, 1998. - С. 15), что коэффициент теплопроводности чистого льда почти в 4 раза больше чем коэффициент теплопроводности воды. При помещении под нижнюю поверхность ледяного покрова дополнительного слоя льда скорость понижения температуры воды, находящейся между кусками льда под слоем ледяного покрова, увеличится, что приведет к образованию единого монолита льда, состоящего из хаотично расположенных кусков льда. Известно, что в условиях стоячей воды, например, на озерах и водохранилищах, ледостав начинается раньше и толщина ледяного покрова больше, чем на акваториях с течением (на реках) при одинаковой температуре атмосферного воздуха (5. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. - Новосибирск: Наука, 1996. - 153 с.). Известно, что при наличии в потоке жидкости гидравлического сопротивления в виде задвижки или вертикальной пластины, ориентированной поперек потока, за ней образуется застойная зона, причем, если пластину наклонить, то ширина застойной зоны возрастает (6. Альтшуль А.Д. Гидравлическое сопротивление. - М.: Стройиздат, 1973). Известно также, что ледяной покров на реках разрушается поднятием уровня воды и, что увеличение скорости течения воды приводит к увеличению разрушения ледяного покрова.
Все приведенные способы можно использовать для создания ледяной плотины под ледяным покровом на реках с целью поднятия уровня воды для разрушения ледяного покрова на затороопасных участках для предотвращения ледяного заторообразования.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена схема ледяной плотины на русле реки. На фиг. 2 приведена схема накопления льдин подо льдом на плотине. На фиг. 3 приведена схема ледяной плотины для выпрямления русла реки. На фиг. 4 приведен вариант создания ледяной плотины для выпрямления русла реки.
Осуществление изобретения
Во время весеннего паводка на реках заторы образуются на неглубоких местах реки, где ледяной покров лежит не разрушенным, как правило, из-за недостаточного уровня воды. В таких местах лед на русле реки заранее зачерняют, распиливают с целью ослабления ледяного покрова или во время паводка разрушают при помощи взрывчатых веществ, заложенных в монолит ледяного покрова на фарватере. В данном изобретении предлагается использовать для разрушения ледяного покрова на затороопасных участках реки искусственный подъем уровня воды с помощью временных ледяных плотин подо льдом. Разрушение любой плотины, как правило, происходит под напором воды не по всей длине плотины, а по наиболее узкому меньшему по ширине участку плотины. Эту закономерность разрушения плотины можно использовать для выпрямления или углубления русла реки. Высокая скорость течения реки по разрушенному участку, из-за накопившейся воды, усилит дальнейшее разрушение ледяного покрова по руслу реки.
Способ осуществляют следующим образом. Перед паводком при проведении предупредительных работ на затороопасных участках поперек течения реки на ледяном покрове пробуриваются лунки 1 от берега до берега, расположенные дугою так, что выпуклая сторона дуги обращена навстречу течению реки (фиг. 1). В эти лунки вставляют до дна реки и замораживают подручные материалы (тальники, деревья) 2 с наклоном навстречу течению реки, чтобы угол между нижней поверхностью ледяного покрова и выступающей частью деревьев образовали угол меньше, чем 90° (фиг. 2). Во время весеннего ледохода река уносит большое количество таких тальников и деревьев, поэтому использованные для создания плотины материалы можно оставить вмороженными в лед не опасаясь нанесения экологического вреда. Выше по течению реки ломают ледяной покров, и битый лед 3 запускают под лед. Битый лед подо льдом под действием течения останавливается на замороженных деревьях и начинает накапливаться у обоих берегов реки из-за выпуклой формы линии лунок в которых заморожены деревья. По мере заполнения кусками льда краев дуги плотины последним закроется кусками льда вершина выпуклой части дуги плотины, расположенная на фарватере реки. Таким образом ширина ледяной плотины подо льдом у обоих берегов будет намного шире, чем ширина ледяной плотины подо льдом на вершине выпуклой части дуги (фиг. 1). По мере прибывания воды уровень воды на реке перед плотиной начнет подниматься, ломая лед. Затем ледяная плотина под действием прибывающей воды разрушится в наиболее меньшем по ширине участку плотины, т.е. по вершине выпуклой части дуги плотины, например, если вершина выпуклой части плотины расположена на середине фарватера, то разрушение ледяной плотины под напором воды произойдет по середине фарватера, унося водой вмерзшие в лед тальники и деревья. Скорость воды на средней части фарватера будет намного выше, чем на других местах реки, что будет способствовать дальнейшему разрушению ледяного покрова реки на этом участке. Остальная часть плотины у берегов реки останется еще целой из-за мощного ледяного монолита по бокам дуги ледяной плотины, что будет также способствовать увеличению скорости течения реки еще некоторое время, что можно использовать для углубления дна реки на заданном участке. Для выпрямления русла реки во время весеннего паводка вершину выпуклой части дуги ледяной плотины располагают на намеченном для углубления участке, например, на мелководье с песчаным дном 4 (рис 3, 4), где невозможно судоходство. Под напором прибывающей воды разрушение произойдет, естественно, по наиболее узкой меньшей по ширине части плотины, т.е. по вершине дуги ледяной плотины, так как по боковым сторонам плотины ширина ледяной плотины намного превосходит ширину на вершине дуги плотины. Поток воды с высокой скоростью углубит песчаное дно на месте разрушения до тех пор, пока ледяная плотина не разрушится или скорость течения воды не будет достаточной для отмывания песчаного дна реки. Регулируя расположением лунок 1, в которых вморожены деревья 2, можно регулировать ширину ледяной плотины по обе стороны от вершины выпуклой части дуги. И тем самым можно управлять скоростью потока воды на заданном участке реки на длительное время, необходимое для углубления или выпрямления русла на необходимую длину выпрямляемого или углубляемого участка реки (фиг. 4).
Таким образом, без использования взрывчатых веществ можно разрушить ледяной покров на затороопасных участках реки для предотвращения ледяного заторообразования во время весеннего ледохода и использовать весенний паводок для углубления или выпрямления русла реки.