河流结冰

的冰的形成在河流中比在湖泊中更为复杂，这主要是由于水流速度和湍流的影响。与湖泊一样，地表温度会随着上方空气的冷却而下降。然而，与湖泊不同的是，河流中的湍流混合导致整个水深均匀冷却，即使它的温度已经低于最大密度的温度(4°C，或39°F)。一般的模式是水温相当接近于平均日气温，但其日变化小于气温的日波动。一旦水温降至冰点并进一步冷却，水温实际上会降至冰点以下——这种现象被称为过冷。通常情况下，观测到的最大过冷只有百分之几摄氏度。在这一点上，从空气中引入的冰粒导致冰在流动中进一步成核。这个冻结作用释放聚变潜热，使水的温度回到冰点。然后冰的产生与地表冷却的速度保持平衡。

流动中的冰粒被称为碎冰。Frazil几乎总是河流中最先形成的冰。这些颗粒通常约为1毫米(0.04英寸)或更小，通常呈薄圆盘状。Frazil出现在几种类型的初始冰形成中:薄，片状的形成(在非常低的流速下);粒子看起来絮凝物形成较大的团块，并在水面上呈现出类似于泥的外观;不规则形状的“平底锅”的虚弱的群众，而出现肤浅，其实有一定的深度;以及(在高流速下)流动中冰颗粒的分散混合物或浆液。

河水的过冷，虽然只有百分之几摄氏度甚至更低，但却为颗粒之间的相互粘附提供了条件，因为在这种条件下，冰粒本质上是不稳定的，并且会主动生长到过冷的水中。当它们相互接触或接触其他冷却到冰点以下的表面时，它们通过冻结而粘附在一起。这种行为会在进水口造成严重问题，在那里冰粒可能会附着，然后积聚大量的冰块，堵塞进水口。在河流和溪流中，破碎的颗粒也可能附着在底部，并依次形成一个松散的多孔层，称为锚冰。相反地，如果水的温度上升到冰点以上，颗粒就会变成中性的，彼此不再粘在一起，这样流动就只是流动水中的固体颗粒。略高于-冷冻水可能还会释放锚冰与底部之间的粘结。锚冰在夜间较浅的溪流底部形成并不罕见，因为夜间温度较低，第二天在空气温度和太阳辐射的变暖影响下才会释放出来。

不断累积的冰盖

如上所述，疲劳在河流表面形成平底锅。最终，这些冰盘可能会扩大并冻结在一起，形成更大的浮冰，或者它们可能会聚集在冰盖的前缘，形成一层不断向上移动的冰。这种积冰聚集并逆流而上的厚度取决于水流的速度(V)，并在公式中隐式给出:其中g是重力加速度，p和p分别是水和冰的密度，h是积冰的厚度，h是冰盖上游的水流深度。实际情况是，如果平均流速超过每秒60厘米(24英寸)，到达上游边缘的浮冰就会淹没并向下游移动。在一定厚度下冰的积累可能无法抵抗水流和其自身重量在下游方向所施加的力，它将通过推挤过程变厚，直到达到足以承受这些力的厚度。在非常寒冷的时期，顶层的冻结会将力分散到海岸线上，从而提供额外的强度，所以更薄的冰盖实际上可能更能承受作用在它们身上的力。

随着冰盖的积累和向上游发展，它既增加了水流的阻力，又置换了一定体积的水。这两种效应导致河流的上游深度更大，从而降低了流速，并使进一步的上游进展发生在以前当前的速度高度太高，不可能形成冰盖。这种现象被称为分期，指的是它增加水位的效果，或“分期”。在这个过程中有一个水的储存

上游水流的深度增加，这在一定程度上减少了下游的水输送。春天冰的破裂会产生相反的效果——也就是说，储存的水被释放出来，可能会导致下游的水激增。

固定冰盖的增长

一旦第一个冰盖形成并稳定下来，进一步的生长就像湖冰一样:典型的柱状晶体生长到下面的水中，形成非常光滑的底面。这种增厚可以用公式(1)来预测，这是前面为计算湖冰厚度而提出的公式。当略高于冰点的水在冰盖下流动时，这种模式就会出现例外。当这种情况发生时，流动的水的作用要么导致下表面融化，要么延缓增厚。由于融化发生的速度与速度乘以水温成正比，在速度快的地区覆盖的冰可能比速度低的地区薄得多。不幸的是，冰层较薄的区域通常从上面看不清楚，对穿越它的人来说可能是危险的。

在一些河流中，固定的冰最初沿海岸线形成，中心区域暴露在空气中。岸冰从海岸线开始逐渐变宽，要么形成如上所述的中央区域，要么形成岸冰两侧的连接。

冰阻塞

在较大、较深的河流中，上游产生的浮冰可能被带到下游，并被运输到固定的冰盖下，在那里沉积并形成

沿着佛蒙特州的Ottauquechee河两岸形成了冰。有些河流首先在海岸线结冰，那里的水不深也不密。Macduff Everton/The Image Bank/Getty Images大型堆积物被称为悬坝。这些沉积物可能很深，实际上可能会阻塞大部分河流的流动。在较小、较浅的溪流中，类似的冰形成可能是岸冰、锚冰沉积物、小型悬坝状堆积物和(在流动较慢的地区)冰盖的组合。

较小溪流中的冰在整个冬季表现出更多的变化，因为大部分水来自两次降雨之间的地下水流入。地下水是温暖的，随着时间的推移可能会融化冰的形成在非常寒冷的时期。在其他时候，小溪流中的水全部结冰，随后流入的水流过表面也结冰，形成大量的冰。这些被称为糖衣，aufeis(德语)或naleds(俄语)。冰层可能变得非常厚，完全堵塞了涵洞，在某些情况下，还会溢出到邻近的道路上。

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