гидравлика ледников

ГИДРАВЛИКА ЛЕДНИКОВ

Раздел гидрологии ледников, посвященный изучению движения жидкой воды на поверхности и внутри ледников, где гидрографическая сеть представляет собой единую взаимосвязанную гидравлическую систему. Г. л. рассматривает формирование и заполнение водой наледниковых и внутриледниковых полостей и каналов, возникновение напорных систем, прорывы воды из ледников; она изучает также влияние деформации льда в процессе его движения на водный режим ледников. Используются экспериментальные данные и выявляемые с их помощью приближенные зависимости, включающие числовые коэф. Из-за сложности организации экспериментов на ледниках Г. л. возникла только в 1960-х годах и в настоящее время лишь формируется как научное направление. Различают гидравлику ледниковых напорных вод, гидравлику открытых ледниковых русел и гидравлическую теорию фильтрации воды через снег, фирн и лед.

Гидравлика напорных вод рассматривает движение воды по каналам и трещинам во льду, заполненным водой. Учитывается шероховатость стенок, их плавление за счет тепла внутреннего трения воды и сжатие за счет давления льда с учетом его пластичности. Рассчитывается радиус каналов, необходимый для пропуска заданных расходов талой воды. Градиент давления воды вдоль канала dP/dx связывается с шероховатостью ф и расходом воды Q числовым коэф. N:

dP/dx = Λ/ψ^6/η {nk)~^8nlil X X Q^-2/¹¹ (P _ P_b)⁸"/¹¹,

_{где n и k — параметры степенного закона движения льда (закона Глена), P — давление льда вне канала, Pb} — давление воды [300].

Давление воды вдоль канала образует пьезометрическую линию, проходящую выше поверхности воды и измеряемую колебаниями уровня воды в скважинах. Движение воды в каналах практически всегда неустановившееся, что приводит к сезонным и внутрисуточным колебаниям давления воды.

Гидравлика открытых ледниковых русел рассматривает неустановившееся движение воды в поверхностных ледниковых ручьях, ледниковых мельницах, в незаполненных водой внутриледниковых каналах, где пьезометрическая линия совпадает с поверхностью воды. В исследованиях широко применяются трассеры — соли, красители. Движение воды описывается уравнением Шезй, т. е. оно пропорционально корню квадратному из уклона поверхности потока.

Гидравлическая теория фильтрации изучает проникновение талой и дождевой воды в толщу снега и фирна, соотношение там подвижной и застойной воды на основе уравнения неразрывности и измерений скорости фильтрации [116]. Принятыми в гидрологии методами (напр., откачкой) определяется суммарный коэф. фильтрации по Дарси (около 5·10^-5 м/с). По наблюдениям за сработкой уровня линз воды, насыщающих нижние слои фирновой толщи, определяется коэф. фирнового регулирования β:

[s]image_12.png[/s]

_{где z — мощность водонасыщенного слоя в момент τ, Z0} — то же в момент τ = 0. Коэф. β имеет порядок 10—15 дней [290].

Для расчета "случайных" попусков воды из ледников и прорыва ледниковых плотин может быть использован раздел гидравлики, посвященный истечению жидкостей из отверстий и через водосливы, с учетом плавучести и пластичности льда. Гидравлика движения наносов может быть привлечена к объяснению форм и состава ледниковых и флювиогляциальных отложений.

_{А. Н. Кренке}