Введение
Глава 1. Гидроледотермика, ледотехника и ледовая гидравлика: системно-методологические основы и проблемы 11
1.1. Льды как составная часть гидросферы Земли 11
1.2. Иерархическая структура наук (ИСН) о льдах 13
1.3. Гидроледотермика, ледотехника и ледовая гидравлика - составляющие ИСН о льдах 21
1.4. Лед как объект научного познания 23
Выводы по главе 1 25
Глава 2. Методология системных представлений о пресноводном льде водоемов и водотоков суши 27
2.1. Классификация льдов. Функциональное положение льда в природе 27
2.2. Процесс кристаллизации 28
2.3. Структура и текстура пресноводного льда 30
2.4. Условия льдообразования. Состав ледяного покрова 37
2.5. Структурно-функциональная схема процесса формирования пресноводного льда 43
2.6. Механические свойства льда 44
2.7. Толщина ледяного покрова: общие сведения, методы определения толщины льда 62
Выводы по главе 2 77
Глава 3. Основные закономерности ледового и зимнего термического режимов водоемов и водотоков. Экологические проблемы гидроледотермики водных объектов 79
3.1. Годовой термический цикл водоемов 79
3.2. Зимний термический режим водоемов 82
3.3. Зимний термический режим водотоков 85
3.4. Ледовый режим водоемов и водотоков 88
3.4.1. Ледовый режим водоемов 88
3.4.2. Ледовый режим рек 90
3.4.3. Ледовый режим зарегулированных рек и каналов 97
3.5. Годовой термический цикл водохранилищ на р.Колыме 113
3.5.1. Термический режим Колымского водохранилища и нижнего бьефа Колымского гидроузла 113
3.5.2. Ледовый и термический режим строящегося водохранилища Усть-Среднеканской ГЭС 119
3.6. Гидроледотермические аспекты экологии водных объектов 124
Выводы по главе 3 130
Глава 4. Методы практической гидроледотермики, используемые для расчета температуры воды и льдообразования в водоемах и водотоках. Тепловой режим и процессы промерзания-оттаивания пресноводных водоемов 132
4.1. Сравнительный анализ методов практической гидроледотермики, используемых для расчета температуры воды и льдообразования в водоемах и водотоках 132
4.2. Длиннопериодная модель теплового режима и процессов промерзания -оттаивания малопроточных пресноводных водоемов 144
4.3. Численное моделирование термического режима Плещеева озера 154
Выводы по главе 4 160
Глава 5. Развитие теории и методов ледовой гидравлики водотоков 162
5.1. Гидравлические сопротивления движению воды в потоках под ледяным покровом 162
5.2. Шероховатость нижней поверхности ледяного покрова на водотоках: факторы и условия формирования 162
5.2.1. Общие положения и экспериментальные исследования 162
5.2.2. Результаты обработки эмпирического числового материала по исследованию ледовых волнообразований в водотоках 168
5.3. Распределение скоростей в потоках под ледяным покровом 169
5.3.1. Расчетные схемы распределения скоростей и методы оценки кинематической структуры подледного потока 169
5.3.2. Комбинированная кинематическая модель подледного потока 174
5.4. Определение положения динамической оси подледного потока 180
5.5. Методы гидравлических расчетов пропускной способности русл в зимний период 186
5.5.1. Анализ существующих методов и подходов 186
5.5.2. Коэффициент шероховатости нижней поверхности ледяного покрова: сравнительное исследование 190
5.5.3. Шкалы коэффициента шероховатости нижней поверхности льда 197
5.5.4. Методика расчета пропускной способности подледных русл, основанная на использовании трехслойной комбинированной кинематической модели...203
Выводы по главе 5 205
Глава 6. Волновые процессы на водоемах и в руслах водотоков, покрытых льдом 207
6.1. Волновые колебания свободной поверхности акваторий водоемов и водотоков 207
6.2. Экспериментальные и теоретические исследования волновых процессов на водоемах, покрытых льдом 207
6.3. Экспериментальные и теоретические исследования волновых процессов в руслах водотоков, покрытых льдом 219
6.3.1. Волновые процессы в реках и каналах: общие положения 219
6.3.2. Взаимодействие непрерывных волн попусков и ледяного покрова на поверхности потока 225
6.3.3. Математические одномерные модели взаимодействия волн попусков со свободно плавающим ледяным покровом и шугой 232
6.3.4. Лабораторные исследования волн перемещения при наличии ледяного покрова на поверхности потока 243
6.3.5. Натурные экспериментальные исследования волн перемещения в замерзающих водотоках 255
6.3.6. Взаимодействие прерывных волн и ледяного покрова на поверхности потока 262
6.3.7. Поперечные колебания свободно плавающего ледяного покрова при воздействии на него прерывной волны попуска 264
Выводы по главе 6 273
Глава 7. Воздействие льда на речные и морские сооружения 276
7.1. Динамические воздействия льда на гидротехнические и транспортные сооружения 276
7.2. Воздействие льда на сооружения с вертикальной или наклонной гранью 280
7.3. Динамические волновые нагрузки на вертикальную грань гидротехнических сооружений, вмороженных в лед 285
7.4. Поперечный удар плавающей льдины об отдельно стоящую опору сооружения, частично погруженную в воду 295
Выводы по главе 7 303
Глава 8. Способы искусственного разрушения ледяного покрова водоемов и водотоков: обоснование, методы расчетов 305
8.1. Волновой способ разрушения льда 305
8.2. Разрушение ледяного покрова при ударе 308
8.3. Математическое моделирование взрывного способа разрушения ледяного покрова водоемов и водотоков 313
8.4. Осесимметричные поперечные колебания ледяного покрова водоема, обусловленные сосредоточенными импульсами давления 318
Выводы по главе 8 330
Заключение 332
Библиографический список 337
