Tillbaka

 

Denna text är hämtad ur en förstudie av Lars-Åke Olsson och Niklas Svensson 28-02-02


UTVECKLINGSPROJEKT MELLANLJUSNAN
ISFÖRHÅLLANDEN
I
MELLANLJUSNAN

Innehåll

INLEDNING
VATTENTEMPERATUR VID LAFORSEN
VÄRMESTRÖM FRÅN LAFORSENS KRAFTVERK
BILDANDET AV ISKRISTALLER (ISSÖRJA) I VATTNET.
ISLÄGGNING PÅ LUGNFLYTANDE VATTEN
ISDAMMAR
ISGÅNG
ISLÄGGNING LÄNGS ÄLVSTRÄCKAN UPPSTRÖMS FÄRILALUGNET
AVLAGRING AV ISSÖRJA
ISLOSSNING
ÅRSREGLERINGARNAS INVERKAN PÅ ISLÄGGNINGSMÖJLIGHETERNA

 


Inledning

Denna skrivelse har tillkommit på begäran av Lars Åke Olsson, ordförande i "Utvecklingsprojekt Mellanljusnan", och den ska vara till viss hjälp vid planerade biotopsåterställningsarbeten i älven. Sammanställningen bygger till stor del på minnesbilder
från isobservationer utförda under 1960/70-talet och i början av 1980-talet. Skrivelsen får inte tas som ett sakkunnigutlåtande, och den får inte utan författarens tillstånd åberopas i förhandlingar eller i tvistemål.

Vattentemperatur vid Laforsen

Oreglerade förhållanden
Innan Laforsens kraftverk tillkom var älvsträckan uppströms därom i stort sett oreglerad. Frånsett strömsträckor var älvsträckan helt islagd. Älvens vatten avkyldes i strömmarna, och det vatten som vintertid lämnade Laforsen innehöll därför ingen värme utan var nollgradigt eller underkylt (< 0.00 ?C).

Reglerade förhållanden
Efter Laforsens utbyggnad har en rad nya kraftverk tillkommit uppströms därom. Därför finns numera inga öppna strömsträckor. Öppet vatten finns endast inom korta sträckor nedströms kraftverkens utloppstunnlar Längs kraftverkens dämningsområden tillförs vattnet lite bottenvärme, vilket gör att det vid Laforsens kraftverk har en temperatur av omkring 0.02 ?C under mellersta delen av vintern (högre temperatur under för- och senvintern). Denna temperaturförhöjning - jämfört med oreglerade förhållanden – kan förefalla betydelselös men har dock viss inverkan på isbildningen i älven närmast nedströms Laforsen.

Upp


Värmeström från Laforsens kraftverk

Värmeström är produkten av vattenföring x vattentemperatur. Eftersom älvvattnet var helt nollgradigt vintertid före tillkomsten av Laforsens kraftverk, fanns det ingen värmeström från Laforsen. Det vatten som vintertid numera lämnar Laforsens kraftverk har, som tidigare nämnts, en liten temperaturförhöjning. Detta vatten avkyls successivt nedströmsåt, och i samma takt avtar värmeströmmen. Vattnets avkylningstakt beror bl a på avkylningsyta (öppet vatten), lufttemperatur och vindpåverkan. När vattnet når den punkt i älven där det blir helt avkylt och antar temperatur, har det nått en punkt som benämns värmefronten.
I samma takt som lufttemperaturen växlar flyttas läget för värmefronten i älven. Vid sträng kyla är värmefronten belägen någon km nedströms utloppstunneln från Laforsenskraftverk, men under förvintern och innan vattentemperaturen gått ned till stabilt vintervärde - och innan väsentlig isläggning skett - kan värmefronten i samband med mild väderlek vara belägen åtskilliga km nedströms utloppstunneln.

Upp

Bildandet av iskristaller ( issörja ) i vattnet.

När älvvattnet i samband med kyla nått läget för värmefronten i älven, börjar det anta underkylt värde (< 0.00 ?C). Därmed börjar det bildas små iskristaller i vattenmassan. Iskristallernas vanliga benämning är issörpa eller issörja. Issörja är den sammanfattande benämningen för ,dels nybildad issörpa och dels rester av tunna nybildade isskikt på vattenytan, vilka successivt bryts sönder och bildar isskivor och isbitar eller små isflak, som driver med strömmen. För undvikande av förväxlingar används i denna skrivelse den sammanfattade benämningen issörja. Ju kallare det är desto intensivare är issörjaproduktionen. Den totala produktionen beror dessutom på hur stor öppen vattenarea det är som exponeras av kyla. Särskilt stor blir sörjaproduktionen vid tillfällen då det efter en blidvädersperiod sker ett snabbt omslag till sträng kyla - i synnerhet om älven går öppen längs en lång köldexponerande sträcka. Detta är mest vanligt under förvintern. Issörjan blandas i hela den framströmmande vattenmassan, men den är mest synbar på vattenytan.

Den nyproducerade issörjan är mycket aggressiv, och i det underkylda vattnet häftar den snabbt vid den tillfälligt underkylda älvbottnen, där en del av den framflytande issörjan kan bilda ett heltäckande lager av bottensörja. Denna sörja utgör ett tillfälligt isolerande skikt mot älvbottnen, vilken oftast efter något eller några dygn återfår normaltemperatur, varvid bottensörjan lossnar och förs bort.

Produktionen av issörja i det framströmmande vattnet pågår till dess den når ett istäcke, varefter sörjamassan förs vidare under istäcket. Fortsatt sörjaproduktion fortgår sedan inom öppna områden längs strömsträckor.

Upp


Isläggning på lugnflytande vatten

När förvinterns första ihållande kyla inträffar sker den första isläggningen i Mellanljusnan. Det är då i första hand Färilalugnet och stor del av sträckan Färilabron – Henriksforsen som blir islagda. Isläggningen underlättas av att den framflytande issörjan fryser in i istäcket. Färilalugnets istäcke, med jämn isyta, sträcker sig vanligtvis upp till Knutnäsudden. Ungefär samtidigt med Färilalugnet isläggs även ett område över en djuphölja, belägen ca 1 km uppströms Leåns utlopp i älven. (Se vidare i avsnittet om sörjaavlagring). Övriga delen av Ljusdalslugnet isläggs i regel något senare beroende på när nästa period med ihållande kyla inträffar. Vattnet som tillrinner älven från Leån innehåller lite värme, vilket också inverkar på isläggningstidpunkten i nedströmsområdet.

Upp


Isdammar

Isdammar förekommer vanligtvis på forsnackar och mestadels inom älvsträckan uppströms Färilalugnet. Isdammarna byggs upp genom att bottenis - bildad av aggressiv issörja - börjar häfta på forsnackens stenar i de grunda områdena mellan stränderna och huvudströmfåran. Därefter byggs bottenisen på i höjd samt i bredd mot huvudströmfåran. I takt därmed minskas älvens genomströmningsarea, så att vattenståndet uppströms isdammen blir uppdämt. Isdammens fortsatta uppbyggnad beror på lufttemperaturen. Fortgår sträng kyla kan isdammens uppbyggnad öka snabbt, och vattentrycket mot isdammen kan då i enstaka fall bli så stort att isdammen brister och orsakar isgång (Isgång: se nästa kapitel). Samma effekt på
isdammen kan en snabb vattenföringsökning få. Om lufttemperaturen övergår i blidväder upphör uppbyggnaden av isdammen, eftersom älvvattnet då ej längre är underkylt. Oftast resulterar detta i att isdammen sakta skärs ned i området för huvudströmfåran, men om isdammens uppbyggnad skett snabbt och dess fastfrysning vid älvbottnen ej hunnit stabiliserats , kan värme från älvbottnen resultera i att isdammen - eller del av den – lossnar från bottnen, så att dammen brister och utlöser isgång.

Av de isdammar som förekommer på forsnackar längs Mellanljusnan torde det endast vara isdammen på forsnacken vid Kasteln som blir av sådan storlek att den brister och orsakar isgång. Denna isgång kan på sin tur nedför älven rasera andra mindre isdammar.

Ovansstående beskrivning av de olika faktorer som kan inverka när en isdamm brister, bygger dels på konstaterade fall och dels på rekonstruktioner vid efterbesiktningar av brustna isdammar. Oftast kan det vara svårt att avgöra orsaken till bristningen av en isdamm.

Upp

Isgång

I föregående avsnitt redogjordes för de faktorer som kan orsaka bristning av isdamm och utlösning av isgång. När en isdamm brister frisläpps isdammens uppdämda vattenmassa , och därvid bildas en kraftig vattenvåg nedför älven. Ju större den uppdämda vattenmassan är desto mäktigare blir vattenvågen. Till följd av isens flytkraft, lyftes nedanför liggande istäcke av vattenvågen så att det lossnar från stränderna, varefter det successivt krossas till mindre isblock. Istäckets uppbrytning sker lättare under förvintern, då isen ännu inte har blivit så kraftig och det oftast går öppet i strömfåran. Isgången kan riva loss isen på hela älvens bredd och därmed orsaka total isgång. Som i en kedjereaktion ökar den krossade ismassan i takt med att nya isområden bryts upp. Ismassan vräker sig nedför älven och stannar inte förrän den stoppas av ett starkt fast istäcke.

Varje vinters första isgång i Mellanljusnan stoppas i i höjd med Knutnäsudden av Färilalugnets fasta istäcke. Från Knutnäsudden och motströmsåt packas ismassan med stor kraft och formas till ett starkt kuperat packisområde. Därefter följer en eller flera isgångar som bygger på packisområdet. Oftast sträcker sig detta packisområde upp till Forängeströmmens mellersta del, och orsakar därmed uppdämning i strömmens övre del, vilket kan underlätta isläggning i lugnet uppströms därom. Isblocken i packisen kan ha en tjocklek av intill 30 à 40 cm. De tjockaste isblocken utgör rester av lossbrutna strandisar, d v s isområdet närmast stränderna.

Om en isdamm brister under högvintern blir isgången förhållandevis kort, eftersom isläggningen då har nått långt upp i älven och istäcket fått en tjocklek som gör det tämligen motståndskraftigt vid en isgång. En isgång som utlöstes vid Kasteln i februari 1980-talet bröt dock upp istäcket med våldsam kraft ned till Lindströmsholmen.

De älvsträckor som i varierande omfattning oftast har packisanhopningar efter isgångar är - nämnda i den ordning de uppstår under vintern - följande:

1. Sträckan Knutnäsudden - Forsängeströmmen (i stort sett varje vinter).
2. Från Lindströmsholmen och ca 2 km uppströmsåt (vanligtvis den övre hälften).
3. Sträckan Kölströmmen - Kasteln (oftast sträckans övre hälft)
Ungefärligt läge för nämnda packisområden framgår av kartan i bilaga 1:1 och 1:2-3

I samband med att packisanhopningar uppstår, sker en snabb och kraftig förträngning av älvens genomströmningsarea. Oftast medför denna förträngning en förändring av huvudströmfårans sträckning samtidigt som vattenhastigheten ökar kraftigt. I en del fall tvingas strömfåran in mot stranden, och om denna då är erosionskänslig kan erodering uppstå i mer eller mindre omfattning. Samtliga av de tre ovan nämnda packisområdena har drabbats av sådan erosion. Inom område 1, vid edan höger strand närmast uppströms Knutnäsudden, har ett antal stora erosionsras skett i hög sandnipa, varvid även träd följt med i rasen. Inom packisområde 2 har ett begränsat ras skett vid vänster strand i hög nipa bestående av grövre material. Inom packisområde 3 har ett par områden med finkornigt material erosionsskadats, dels vid en udde vid Kölströmmens högra strand, och dels högra stranden vid läget för isdammen på forsnacken vid Kasteln. I det senare fallet uppstod skadan i samband med bristning av isdamm i början av 1980-talet. Ungefärligt läge för nämnda erosioner framgår av kartan i bilaga 1:1 och 1:2-3

Upp


Isläggning längs älvsträckan uppströms Färilalugnet

Vattenhastigheten varierar inom varje älvsektion beroende på var huvudströmfåran, med högsta vattenhastigheten, går fram. Vid sidan av huvudfåran är vattenhastigheten ofta så låg att ett istäcke tämligen tidigt kan bildas inom varierande bredd från stranden.

I avsnittet om issörja redogjordes för hur issörja bildas och hur den transporteras nedför älven. En förutsättning för att en isläggning ska kunna ske i huvudströmfåran på sträckan uppströms Färilalugnet är - frånsett kyla - att det finns issörja i vattnet samt att det här och var förekommer isdämning av vattenståndet.

Isdämning kan förekomma dels som isdamm på forsnackar, och dels som packisanhopning efter isgång och dels i form av avlagrad issörja under ett befintligt istäcke. Isdämning minskar älvens genomströmningsarea och resulterar därmed i dämning av vattenståndet närmast uppströms. Isläggning kan dock inte ske förrän ytvattenhastigheten är mindre än 0,6 m/sek. Vid högre vattenhastighet har den framflytande issörjan inte möjlighet att frysa samman till ett istäcke, utan fortsätter tills den når ett fast istäcke, varefter den förs vidare under istäcket eller delvis avlagras under isen. Först när en isdämning påverkat vattenståndet så att ytvattenhastigheten understiger 0,6 m/sek kan framflytande issörja bromsas upp och sammanföras, och därmed finns förutsättning för isläggning. Därefter fortsätter isläggningen motströms till en punkt i älven där vattenhastigheten åter är så hög att ny isdämning fordras för fortsatt isläggning. På detta sätt fortsätter isläggningen uppför älven. Här och var är dock vattenhastigheten så hög att total isläggning inte kan ske. Här finns långsträckta strömvakar kvar hela vintern.

Upp


Avlagring av issörja

Issörjaproduktionen pågår hela vintern men avtar successivt under vårvintern. Issörjan har samma flytegenskaper som is. Så länge som sörjan följer strömfåran är vattenhastigheten så hög att den förs vidare nedför älven - oavsett om denna är öppen eller islagd. Issörja som finns i vattnet vid sidan av strömfåran, där vattenhastigheten är låg och där det bildas is tidigt, flyter upp till följd av sin flytkraft och avlagras under istäcket.

Allteftersom ett istäcke bildas på sträckan Knutnässudden - Kasteln förs issörja in och avlagras under istäcket vid sidan av strömfåran, men den huvudsakligaste delen av issörjan förs vidare. Större delen av denna issörja tillförs Färilalugnet och avlagras under dess istäcke. Här ökar avlagringarna successivt under vinterns lopp och hopas allt mer mellan älvbotten och istäcke , men dock inte i strömdragsstråken, där det bildas slingrande kanaler genom sörjaavlagringarna. Se exempel i bilaga 2:1. Även inom Färilalugnet utgör sörjaavlagringarna förträngning av älvarean, så att vattenhastigheten blir förhöjd. Detta medför erosion och förändringar i Färilalugnets bottensediment, som i huvudsak utgörs av sand. Samma material i älvbrinkarna gör att även dessa kan skadas på ställen där koncentrerat strömdrag tvingas in till stranden. Det senare har hänt vid vänster älvbrink ca 1,5 km nedströms Knutnäsudden.

Sträckan Henriksforsen - Forsnäset, som i huvudsak utgörs av strömmar, går öppen hela vinterperioden, frånsett lokala strandisar av intill något 10-tals m bredd. Längs denna sträcka produceras stora mängder issörja, samtidigt som den tillförs issörja som passerat Färilalugnet. Det senare sker mestadels under senare delen av högvintern, efter att Färilalugnet blivit mättat med avlagrad issörja.

Liksom inom Färilalugnet avlagras issörja under istäcket mellan Forsnäset och Leåns mynning i Ljusnan, och även här går strömdraget delvis fram i form av kanaler genom avlagrad issörja. Ca 1 km uppströms Leåns mynning finns en utvidgning av älven med en motsolsgående eda, där stora mängder issörja avlagras. Här har den avlagrade issörjan, med åtföljande förträngning av genomströmningsarean, orsakat förhöjd vattenhastighet och erosion i älvbottnen, och under tidernas lopp har det bildats en djuphölja med ett bottendjup av ca 20-22m. Mätningar har visat att issörjan ofta når ett djup av ca 15 m, men vissa år kan issörjan vara intill några m djupare. Se exempel i bilaga 2:2. Vid islossningsskedet kvarligger is- och issörjamassan över djuphöljan sedan älven i övrigt blivit isfri, och till följd av strömdragets tryck mot isflakets yttre kant börjar det då ca 150-200 m breda isflaket att rotera medsols. Detta pågår något dygn, innan sörjamassan spricker och förs bort i form av klumpar som successivt upplöses.

Sträckan mellan Leåns mynning och Edängeforsen har varierande mängder avlagrad
issörja beroende på vintrarnas växlande issörjaproduktion, men avlagringarna här är mindre än inom lugnflytande sträckor uppströmsåt i Mellanljusnan. En del av issörjan som avlagras här smälter bort till följd av påverkan av värme i det vatten som tillförs från Leån.

Upp


Islossning

Under vårvinterns tilltagande instrålning och stigande lufttemperatur tillförs öppet vatten allt mer värme. Därvid börjar isarna i de längst uppströms belägna isområdena i Mellanljusnan att täras, och den isfria sträckan nedströms Laforsen förlängs steg för steg i en takt som är beroende på instrålningsintensitet, lufttemperatur och vattenföring. Islossningen på sträckan Laforsen - Knutnäsudden brukar ske tämligen odramatiskt. Smärre isanhopningar kan dock förekomma. När denna sträcka till stor del blivit isfri tillförs älvvattnet mycket värme, varför den avlagrade issörjan inom Färilalugnet ganska snabbt smälter bort. Samtidigt sker en uppluckring av lugnets istäcke, vilket sedan successivt sönderfaller och förs bort. Någon vår har det förekommit att vattenföringen ökat snabbt och tidigt, innan väsentlig isuppluckring skett inom Färilalugnet. Lugnets istäcke har då p g a det stigande vattenståndet lossnat från stränderna och till följd av strömdraget pressats nedströmsåt med sådan kraft att istäcket brutits sönder med åtföljande isgång nedför älven. Ismassorna har då tillfälligt hopats mot is- och sörjaområdet över djuphöljan uppströms Leåns mynning.

Nedströms Leåns mynning börjar lokal islossning ganska tidigt till följd av tilltagande värme i det vatten som tillrinner från Leån. Denna ispåverkan följer i stort sett vänstra stranden (Ljusdalssidan).

Upp


Årsregleringarnas inverkan på isläggningsmöjligheterna

Den ökade vintervattenföringen medför ökad vattenhastighet, vilket försvårar isläggningsmöjligheterna i Mellanljusnan. På älvsträckan uppströms Färilalugnet kan numera ingen omfattande isläggning ske utan föregående isdämning av vattenståndet. På grund därav är de öppna, issörjaproducerande vattenytorna väsentligt större och varaktigare än under oreglerade förhållanden. Som följd därav har mängden avlagrad issörja ökat, särskilt inom lugnflytande älvsträckor.

 

Upp