張凱文，戴長(zhǎng)雷，于成剛，張兆廷

（1.黑龍江大學(xué)寒區(qū)地下水研究所，哈爾濱150080；2.黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院，哈爾濱150080；3.黑龍江大學(xué)中俄寒區(qū)水文和水利工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；4.黑龍江省大興安嶺水文水資源中心，黑龍江加格達(dá)奇165000）

黑龍江流域位于亞洲東北部中蒙俄交界地帶，流域處于N41°以北的高緯度寒區(qū)，冬季氣候嚴(yán)寒且漫長(zhǎng)，月平均氣溫低于0 ℃的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6 個(gè)月，河流封凍期約為150～170 d 左右（11月-次年4月），黑龍江干流冬季冰期超過(guò)200 d［1，2］。黑龍江流域面積廣闊，資源豐富且經(jīng)濟(jì)活躍，但針對(duì)冰凌的科學(xué)研究工作基礎(chǔ)較弱，研究程度有待提升。相比于同為寒區(qū)的黃河流域還需要更深入地研究。通過(guò)對(duì)黑龍江流域冰凌研究相關(guān)資料的整理，從理論研究、現(xiàn)象規(guī)律、應(yīng)用研究3 個(gè)方面梳理中國(guó)和俄羅斯相關(guān)學(xué)者對(duì)黑龍江流域冰凌的研究成果，為黑龍江流域冰凌科學(xué)研究提供參考。

1 理論研究

1.1 冰凌理論

國(guó)內(nèi)針對(duì)冰凌理論研究的科研單位和開設(shè)冰科學(xué)相關(guān)課程的水利類高校較少。黑龍江大學(xué)開設(shè)寒區(qū)水科學(xué)概論、寒區(qū)水利計(jì)算課程、寒區(qū)水文地質(zhì)學(xué)等本科及研究生課程，以戴長(zhǎng)雷［3］等編著的《寒區(qū)水科學(xué)概論》和汪易森［4］等編譯的《河冰管控工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》作為主要課程資料。秦大河［5］等編著的《冰凍圈科學(xué)概論》作為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)研究生教學(xué)課程教材。廖厚初［6］等明確了冰壩與冰塞的定義，并從成因、特點(diǎn)、研究等角度分析了冰壩與冰塞的區(qū)別，對(duì)冰壩凌汛和冰塞凌汛的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，認(rèn)為國(guó)外采用冰塞的理論分析冰壩的研究方法較為牽強(qiáng)。

寒區(qū)河流冬季隨著氣溫下降，河水產(chǎn)生冰晶體并不斷伴隨失熱逐漸生長(zhǎng)，直至上浮至水面在適當(dāng)?shù)乃l件下形成冰蓋、冰塞或冰壩；春季氣溫回升開河期間，封凍的冰蓋發(fā)生消融、破裂，演化成流冰，受氣溫、降水、太陽(yáng)輻射、水力條件、河道形態(tài)等因素影響可能形成冰塞或冰壩。阻塞河道的冰塞或冰壩會(huì)壅高上游水位，形成凌汛洪水對(duì)下游沿岸居民生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生威脅及破壞［7］。

1.2 河冰力學(xué)

針對(duì)河冰進(jìn)行力學(xué)性能分析，可以在冰上運(yùn)輸、景觀用冰、開河預(yù)報(bào)以及流冰對(duì)河岸、橋墩、船舶撞擊破壞等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。付輝［7］等分別從原型觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究、新型冰情觀測(cè)儀器研發(fā)、河冰動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬研究以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的冰情預(yù)報(bào)等方面綜述了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究進(jìn)展。王軍［8］等通過(guò)冰蓋斷裂機(jī)理的力學(xué)性能分析，耦合熱力對(duì)冰蓋材料性質(zhì)的影響，提出了水力與熱力耦合的開河判別準(zhǔn)則。楊開林［9］對(duì)近幾十年來(lái)冰水力學(xué)基礎(chǔ)理論、模型實(shí)驗(yàn)、原型觀測(cè)及冰情預(yù)報(bào)等方面的科學(xué)研究進(jìn)行了梳理，總結(jié)和歸納出研究現(xiàn)狀及存在的一些問(wèn)題。汪恩良［10］等通過(guò)分析冰蓋模型的熱力學(xué)模型，推導(dǎo)出室內(nèi)模型試驗(yàn)的相似比尺，通過(guò)室內(nèi)靜冰壓力試驗(yàn)分析，得出溫升率約高，靜冰壓力越大，當(dāng)溫度達(dá)到0 ℃時(shí)，靜冰壓力越大。耿敬［11］等提出一種基于地下連續(xù)墻的新型半斜坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并應(yīng)用ABAQUS 軟件開展冰荷載作用下護(hù)岸結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究。沈洪道［12］對(duì)河冰開河的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，分析了水流和冰動(dòng)力因素在春季開河過(guò)程中的重要性，并提出了河冰開河理論的分析框架。俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東分院水生態(tài)研究所Makhinov A N［13］等對(duì)阿穆?tīng)柡樱ê邶埥┫掠伪w力學(xué)性能的影響因素進(jìn)行了分析，在侵蝕河岸、冰凌輸砂、沖刷河床以及受支流水流的影響分別進(jìn)行了研究，哈巴羅夫斯克地區(qū)的河流分叉改變了河冰流態(tài)，通過(guò)復(fù)雜的工程措施改善了分叉對(duì)河冰流態(tài)的影響。

1.3 冰壩成因

冰壩形成的因素有很多，可以概括為必然因素、偶然因素和其他因素。黑龍江省水文系統(tǒng)的專家學(xué)者對(duì)黑龍江流域冰壩成因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。楊廣云［14］等對(duì)黑龍江干流洛古河水文站實(shí)測(cè)水位流量和冰情資料進(jìn)行了分析，闡述了冰壩的特殊性和有利于形成冰壩的條件，從河道特性、熱力、水力條件3個(gè)方面分析了冰壩形成條件和影響因素。周興武［15］通過(guò)對(duì)黑龍江干流自1916年水文記載以來(lái)的歷史冰壩情況進(jìn)行了總結(jié)及分析，從地理位置與河流流向、水文氣候因素、河道特征3 個(gè)方面對(duì)冰壩成因進(jìn)行了分析，并對(duì)易發(fā)生冰壩河段河道形態(tài)特征進(jìn)行了計(jì)算。陰法章［16］等闡述了1960年黑龍江上游冰壩的形成過(guò)程及特點(diǎn)，對(duì)冰壩凌汛災(zāi)情進(jìn)行了敘述，從地理因素、河道特征形態(tài)因素、水文氣象因素、河槽蓄水（冰）量因素分析冰壩凌汛成因。劉桂筠［17］等詳細(xì)闡述了1985年黑龍江上游冰壩凌汛形成過(guò)程，從冰壩成因、形成條件及冰壩特性3個(gè)角度分析冰壩的成因。郭增紅［20］等以2009年黑龍江干流漠河提前開江為研究對(duì)象，依據(jù)水文、氣象資料，對(duì)冰壩成因進(jìn)行了分析，根據(jù)動(dòng)熱影響指標(biāo)構(gòu)建了凌情綜合因子。張玉國(guó)［19］等通過(guò)闡述黑龍江1964年冰壩凌汛發(fā)生過(guò)程，分析了開江形勢(shì)、冰壩特點(diǎn)、冰凌災(zāi)害以及冰壩成因。肖迪芳等［20］統(tǒng)計(jì)嫩江上游歷史冰壩凌汛資料，分析流域水文氣象特性、冰壩特點(diǎn)以及冰壩凌汛成因，并建立了冰壩凌汛壅水高度與影響因素的關(guān)系。那濟(jì)海［21］等利用1951-2000年水文、氣象資料，對(duì)黑龍江、松花江、嫩江發(fā)生的冰壩年份數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果表明，冰壩發(fā)生前，秋季降水多，河槽蓄水量較大，冬季降雪量大，春季開江前期明顯的降水和氣溫回升過(guò)程，是發(fā)生冰壩和形成凌汛的重要原因。

1.4 冰凌預(yù)報(bào)與計(jì)算

凌汛預(yù)報(bào)是冰情預(yù)報(bào)中的核心內(nèi)容，凌汛預(yù)報(bào)的內(nèi)容包括封江預(yù)報(bào)、開江預(yù)報(bào)、凌汛最高水位預(yù)報(bào)、冰壩與冰塞預(yù)報(bào)、冰厚預(yù)報(bào)等。目前，我國(guó)對(duì)凌汛的預(yù)報(bào)研究不多，方法及理論還不夠成熟。戴長(zhǎng)雷［22］等對(duì)冰壩、冰塞等冰凌問(wèn)題理論知識(shí)進(jìn)行了梳理，對(duì)冰情監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)方法與新設(shè)備的研究應(yīng)用進(jìn)行了介紹，梳理了河冰預(yù)報(bào)常用計(jì)算公式，對(duì)黃河流域冰情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)情況、黑龍江冰情特征及歷史冰壩凌汛進(jìn)行了分析。王喜榮［23］等通過(guò)對(duì)黑龍江干流上游冰壩成因的分析結(jié)果，建立了氣象、水文、冰情數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)冰壩與各要素間的關(guān)系分析，建立了冰壩預(yù)報(bào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。王濤等［24］提出網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)應(yīng)用于冰情預(yù)報(bào)中，并以應(yīng)用實(shí)例為例，對(duì)預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值關(guān)系進(jìn)行了分析，并給出確定性系數(shù)，預(yù)報(bào)值和實(shí)測(cè)值曲線吻合較好，預(yù)報(bào)結(jié)果較為理想。郭新蕾［25］從河渠冰情預(yù)報(bào)的理論與實(shí)踐入手對(duì)防凌減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述，進(jìn)一步揭示了冰情預(yù)報(bào)的規(guī)律方法。肖迪芳［26］等采用融雪和融凍期降雨徑流模型計(jì)算冰壩入?yún)R水量，以及通過(guò)計(jì)算河網(wǎng)結(jié)冰水量、冰蓋臨界強(qiáng)度對(duì)寒冷山區(qū)性河流冰壩成因進(jìn)行了計(jì)算，并提出冰壩成因的判別公式，通過(guò)改進(jìn)分析計(jì)算方法增加冰壩預(yù)見(jiàn)期和提高了預(yù)報(bào)精度。馬文喜［27］等通過(guò)建立擬測(cè)站與下游測(cè)站的水位相關(guān)曲線，再利用切割水位的方法進(jìn)行流量推算，改善了冰壩期間難以獲得流量資料的難題。鄢波［28］等以黑龍江哈巴羅夫斯克站1897-2005年間年徑流時(shí)間序列和1897-1985年間月徑流時(shí)間序列，應(yīng)用累計(jì)距平法和Mann-Kendall法等分析黑龍江哈巴羅夫斯克站徑流變化規(guī)律，結(jié)果表明，徑流年際變化具有階段性，年內(nèi)76%凈流量集中在夏秋兩季。

2 現(xiàn)象與規(guī)律

2.1 冰壩發(fā)生地點(diǎn)

黑龍江流域按地表水區(qū)劃可分為8 個(gè)水系分區(qū)，即額爾古納河區(qū)、石勒喀河區(qū)、結(jié)雅河區(qū)、布列亞河區(qū)、松花江區(qū)、烏蘇里江區(qū)、阿姆貢河區(qū)和黑龍江干流區(qū)。其中額爾古納河、烏蘇里江、松花江以及黑龍江干流上游段在春季開江期易發(fā)生冰壩凌汛洪水，位置示意圖見(jiàn)圖1。賈俊明［29］等對(duì)烏蘇里江流域歷史冰壩凌汛、冰情特征進(jìn)行了介紹，分析冰壩發(fā)生頻率及冰壩凌汛發(fā)生過(guò)程，從地理位置和流向、河道特性、降雨及河槽蓄水量以及冰蓋強(qiáng)度4個(gè)方面分析冰壩凌汛的影響因素。孫東［30］等闡述了額爾古納河流域水文氣象特征、歷史冰壩情況，對(duì)額爾古納河上游區(qū)、中游區(qū)和下游區(qū)的冰情特征進(jìn)行對(duì)比分析，并從河流地理位置角度分析對(duì)冰壩凌汛發(fā)生地點(diǎn)及頻率的影響因素。劉文斌［31］等闡述了1957年黑龍江流域額爾古訥河、嫩江、松花江及其支流、烏蘇里江干流及支流冰壩凌汛情況，分析了冰壩凌汛的特點(diǎn)及形成的條件。

圖1 黑龍江流域冰壩易發(fā)生河段位置示意Fig.1 Schematic representation of the location of ice dam-prone river segments in the Heilongjiang River basin

2.2 歷史冰壩時(shí)間及頻率

根據(jù)黑龍江歷年水文資料記載，自1949年新中國(guó)成立以來(lái)的70 余年間，黑龍江干流發(fā)生冰壩的年份共有26 a，平均2～3 a發(fā)生一次，頻率約為39.44%；松花江冰壩多發(fā)生在佳木斯和富錦江段，冰壩發(fā)生頻率為46%；嫩江上游發(fā)生冰壩頻率為36%；烏蘇里江在1951-1990年的40 a 間發(fā)生冰壩15 次；額爾古納河中下游河段在1951-1989年間的近40 a 中，冰壩發(fā)生頻率為50%左右，部分水文測(cè)站冰壩發(fā)生率達(dá)89.7%。2000年后，松花江、烏蘇里江基本不再發(fā)生冰凌洪水。張淑霞［32］等根據(jù)1896-1948年中俄水文資料，對(duì)冰壩凌汛發(fā)生年份情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)常見(jiàn)的冰壩類型進(jìn)行了分析。

2.3 冰壩凌汛特征

冰壩凌汛洪水具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍大、水位上漲迅速、峰高量大等特點(diǎn)。陰法章［33］等根據(jù)黑龍江歷年冰壩凌汛資料及觀測(cè)資料，對(duì)黑龍江上游歷年冰壩凌汛情況、冰壩河段水文氣象特征、河道特征進(jìn)行了綜述，對(duì)冰壩成因以及預(yù)報(bào)方法的進(jìn)展進(jìn)行了分析。張春紅［34］等在對(duì)2009年黑龍江上游氣候條件和河流特征進(jìn)行了介紹，分析了冰壩凌汛的發(fā)生過(guò)程及特點(diǎn)，并對(duì)冰壩穩(wěn)定性和歷時(shí)進(jìn)行了計(jì)算。馬世領(lǐng)［35］以松花江干流“湯原—佳木斯”江段為典型江段，通過(guò)原型試驗(yàn)、MIKE21 水動(dòng)力模塊、原型觀測(cè)等研究方法，對(duì)流凌演進(jìn)問(wèn)題進(jìn)行了研究，給出了堤防建設(shè)意見(jiàn)。陸欽年［36］等依據(jù)黑龍江省黑河、嫩江、佳木斯和哈爾濱4 個(gè)水文站歷史冰情資料，分析了黑龍江省河流冰情及凌汛災(zāi)害的特點(diǎn)，計(jì)算了部分河流50年一遇和100年一遇的河心冰厚極值，將黑龍江省河流冰情和凌汛災(zāi)害劃分為3 個(gè)區(qū)劃。張春紅［37］等以1960年黑龍江干流冰壩為典型年，從春季冰情、冰壩、凌汛、冰壩蓄水量4 個(gè)方面對(duì)冰壩凌汛特點(diǎn)進(jìn)行分析，從河道特征因素、熱力因素、水力因素3 個(gè)方面分析冰壩成因。孫慶伯［38］等通過(guò)收集整理黑龍江流域內(nèi)歷年水文資料，描述了黑龍江干流上游1985年凌汛洪水形成、演進(jìn)過(guò)程，為黑龍江干流凌汛洪水分析提供了珍貴的資料。陳思宇［39］等從降雨、融雪徑流、冰凌阻塞方面對(duì)黑龍江省凌汛洪水成因及特點(diǎn)進(jìn)行了分析，介紹了冰凌洪水流速緩、流量小、災(zāi)害嚴(yán)重、發(fā)生頻率高等特點(diǎn)。于成剛［40］等統(tǒng)計(jì)了1941-2005年黑龍江中上游區(qū)間支流冰壩凌汛情況，并從冬季降水量、河槽蓄水量、融雪降水、氣溫等因素分析了冰壩的成因，總結(jié)了中小河流發(fā)生冰壩凌汛的特點(diǎn)。邢若飛［41］等利用黑龍江干流11 個(gè)水文站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，描述了開封河日期、封凍天數(shù)和冰厚情況，并分析了凌情影響因素。МАХИНОВ А Н［42，43］等敘述了阿穆?tīng)柡樱ê邶埥?013年洪水的形成過(guò)程及特點(diǎn)，分析了人類活動(dòng)對(duì)洪水的影響，探討了高危地區(qū)的洪水有效保護(hù)措施，介紹了黑龍江干流部分河槽演變的過(guò)程以及冰蓋剝蝕的影響。

表1 黑龍江干流歷史冰壩情況統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics on historical ice dams on the main stream of the Heilongjiang

3 應(yīng)用研究

3.1 冰情監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)

河冰監(jiān)測(cè)主要是了解和掌握河段內(nèi)河冰橫向、縱向的分布情況，沿江變化情況以及河冰的性質(zhì)和特征。李志軍［44］等提出直接探測(cè)冰層界面位置的接觸式和利用氣、冰、水電導(dǎo)率差異原理的冰、雪層生消過(guò)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備。秦建敏［45］等提出利用空氣、冰與水的物理特性差異對(duì)冰層厚度及冰下水位接觸式監(jiān)測(cè)的新思路，并根據(jù)弱導(dǎo)電性質(zhì)和冰與水的電容區(qū)間單調(diào)特性，提出了冰層厚度傳感器及冰層檢測(cè)原理。劉永強(qiáng)［46］以空氣、冰與水電阻特性差異的冰水情監(jiān)測(cè)原理，設(shè)計(jì)出適合高寒地區(qū)河流冰下水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)河道冰下水位、冰厚值的定點(diǎn)連續(xù)自動(dòng)測(cè)報(bào)功能，填補(bǔ)了我國(guó)高緯度地區(qū)冰下水位測(cè)報(bào)技術(shù)的空白。杜超［47］等設(shè)計(jì)了基于氣、冰、雪與水物理特性差異的寒區(qū)冰雪情定點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)備，并應(yīng)用于黑龍江省漠河水位站黑龍江河道斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。張梅［48］通過(guò)對(duì)比浮子式水位計(jì)、非接觸式水位計(jì)和氣壓式水位計(jì)3 種北方寒區(qū)常用的水位自動(dòng)采集裝置，其中氣壓式水位計(jì)尤其是氣泡水位計(jì)受冰凌影響最小。

汪恩良等［49］對(duì)封開河預(yù)報(bào)模型國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的數(shù)學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行總結(jié)分析，闡述影響封開河預(yù)報(bào)模型精度的影響因子選取和預(yù)報(bào)因子篩選方法兩個(gè)關(guān)鍵步驟，且通過(guò)篩選和對(duì)比的方法，得出逐步分析法可以提高預(yù)報(bào)模型精準(zhǔn)度的結(jié)論。廖厚初等［50］分析了水熱因素對(duì)開江日期的影響，利用氣溫指標(biāo)法和勢(shì)能動(dòng)力法作為開江日期預(yù)報(bào)的方法，取得了初步成果，但存在一定誤差，有待改進(jìn)。郭鋒等［51］分析黑龍江中游烏云站冰情特征及凌汛成因，提出了通過(guò)線性回歸方程建立烏云站凌汛洪水預(yù)報(bào)模型的方法，預(yù)報(bào)結(jié)果滿足實(shí)際工作需求。曹偉征等［52］通過(guò)分析黑龍江冰壩成因，計(jì)算河槽水量及冰量、融雪徑流量、融凍期降水凈流量、臨界冰蓋強(qiáng)度，結(jié)合物理成因理論改進(jìn)傳統(tǒng)的冰壩最高水位預(yù)報(bào)模型，提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。于成剛等［53］通過(guò)對(duì)黑龍江上游4個(gè)水文站多年水文資料的整理分析，以流域最大釋放水量、水位上漲加速度等9個(gè)影響因素進(jìn)行分析，運(yùn)用多種影響因素分析法建立預(yù)報(bào)模型，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高。許秀紅［54］利用黑龍江流域水文、氣象資料，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，依據(jù)冰壩發(fā)生前前期高空環(huán)流特點(diǎn)，提出了冰壩凌汛預(yù)報(bào)方法。

冰凌預(yù)報(bào)中析出對(duì)預(yù)報(bào)內(nèi)容的重要影響因素，并進(jìn)行較為準(zhǔn)確的計(jì)算和監(jiān)測(cè)，融合多種影響因子分析建立的預(yù)報(bào)模型是提高預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度、延長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期的方法之一。如冰壩最高水位預(yù)報(bào)中，封凍水位、河槽蓄水量、降水影響、水位上漲速度、冰蓋強(qiáng)度、臨界冰厚等都是重要影響因素。黑龍江流域中黑龍江干流冰壩凌汛災(zāi)害最為嚴(yán)重，但由于黑龍江干流為中俄界河，沒(méi)有修建任何水利工程措施，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)水利設(shè)施調(diào)節(jié)的方法防治冰凌災(zāi)害。

3.2 冰凌防治

冰壩凌汛可以通過(guò)水庫(kù)調(diào)節(jié)、冰情監(jiān)測(cè)、凌汛預(yù)報(bào)、筑堤防凌以及轟炸爆破等方式對(duì)冰壩凌汛進(jìn)行有效防治。彭旭明［55］等對(duì)黑龍江防凌減災(zāi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及冰情觀測(cè)站建設(shè)、冰情測(cè)量雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用、黑龍江冰壩預(yù)報(bào)及災(zāi)害評(píng)估、防凌爆破研究的相關(guān)研究成果進(jìn)行了總結(jié)。房建［56］從中高緯度的角度對(duì)黑龍江防洪現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)凌汛洪水、夏季洪水的特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，對(duì)黑龍江省地域特征進(jìn)行了介紹，并從聯(lián)合調(diào)度、缺少有效的破冰壩手段、松花江流域蓄洪區(qū)、山洪防御意識(shí)薄弱4個(gè)方面分析了黑龍江洪水防御難點(diǎn)。于成剛［57］從地學(xué)角度對(duì)黑龍江干流冰壩易發(fā)段進(jìn)行了成因分析，加林達(dá)江段河道特征系數(shù)大于其他江段，春季開河期間受河道邊界條件影響易導(dǎo)致冰凌阻塞形成冰壩，漠河江段河道條件良好，易形成冰壩主要受上黑龍江盆地地質(zhì)構(gòu)造影響，得到大量地下水補(bǔ)給而引發(fā)冰壩，因此不易采用爆破炸凌防治冰凌災(zāi)害，還需要結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造因素影響完善黑龍江上游治河方案。Кулаков В В［58］等對(duì)以阿穆?tīng)柡樱ê邶埥饔颍┕土_夫斯克地區(qū)為例，對(duì)俄羅斯聯(lián)邦自然資源開發(fā)管理體系進(jìn)行了介紹，并提出了基于可持續(xù)發(fā)展的自然資源管理意見(jiàn)。Kim V I［59-62］等分析了結(jié)雅水庫(kù)對(duì)阿穆?tīng)柡樱ê邶埥└闪鞅榈挠绊懀瑫r(shí)對(duì)阿穆?tīng)柡樱ê邶埥└闪飨掠渭爸饕Я鞯谋樘卣鬟M(jìn)行了研究，包括冰情基本特征分析、水工建筑物對(duì)冰層變化的影響，同時(shí)收集了冰層中陸源物質(zhì)的分布，這些陸源物質(zhì)將隨著春季開河流凌被運(yùn)輸?shù)蕉趸舸目撕：涌凇akhinov A N［63-65］等對(duì)阿穆?tīng)柡樱ê邶埥┫掠伪捅w對(duì)河道的侵蝕作用的機(jī)理及分布特征進(jìn)行了分析，以及冰蓋在不同河段中的特征分析以及在不同河段中的冰蓋結(jié)構(gòu)變化等內(nèi)容，為阿穆?tīng)柡樱ê邶埥┫掠味竞竭\(yùn)及冰剝蝕河岸等分析提供了科學(xué)依據(jù)。

3.3 景觀用冰及冰上交通

冰雪景觀可以為寒區(qū)城市帶來(lái)一定的冰雪旅游效益，但取自天然江河的景觀用冰會(huì)對(duì)河流的冰情產(chǎn)生一定的影響。李暢［66］通過(guò)對(duì)哈爾濱市街區(qū)環(huán)境及設(shè)施的初步調(diào)查，探討冰雪景觀與城市街道間的關(guān)聯(lián)程度，提出哈爾濱城市街道冰雪景觀設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。戴長(zhǎng)雷等［67］以哈爾濱市2017年景觀用冰采冰、運(yùn)冰、取冰等資料對(duì)取冰影響因素進(jìn)行分析，分析表明哈爾濱景觀用冰量很大，采冰使用率低，冰源豐富且運(yùn)輸便利。據(jù)黑龍江省人民政府網(wǎng)站公布，黑龍江省沿中俄界江黑龍江干流和烏蘇里江，開設(shè)有11 對(duì)中俄水運(yùn)口岸，冬季冰上運(yùn)輸方式呈現(xiàn)多樣性，包括摩托艇、氣墊船、輪式客貨車輛等多種現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具，甚至搭建浮箱固冰通道，以滿足荷載較大的貨運(yùn)需求［68］。胡京招［69］對(duì)ANSYS 有限元數(shù)值模擬方法在冰上運(yùn)輸工程中的使用來(lái)發(fā)展進(jìn)行了探討，得出數(shù)值模擬應(yīng)用于冰上運(yùn)輸工程的結(jié)論。朱萬(wàn)清［70］對(duì)黑龍江封凍期冰厚增層規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并通過(guò)摘錄解放軍總參工程兵及有關(guān)工程單位資料，總結(jié)出氣溫低于10 ℃時(shí)冰蓋上單點(diǎn)集中荷載極限值。程培峰［71］等人基于Winkler 模型分析了冰層承載能力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在冰層發(fā)育的不同時(shí)期進(jìn)行承載力試驗(yàn)，分別驗(yàn)證了人群、雪地摩托以及輕型卡車荷載作用下冰層的安全厚度。

4 結(jié)論與展望

通過(guò)整理黑龍江流域國(guó)內(nèi)外冰凌相關(guān)的研究資料，從理論研究、現(xiàn)象規(guī)律、應(yīng)用研究3 個(gè)方面梳理了黑龍江流域中、俄兩國(guó)科研學(xué)者對(duì)黑龍江流域冰凌的研究成果，總結(jié)出3條結(jié)論。

（1）國(guó)內(nèi)針對(duì)寒區(qū)冰科學(xué)開設(shè)的教學(xué)課程相對(duì)不足，需注重培養(yǎng)更多冰凍圈科學(xué)的相關(guān)人才，開設(shè)相關(guān)課程；黑龍江流域冰壩凌汛科研工作者較少，局限于北方的少部分高校、科研院所及各級(jí)水利部門。受氣溫等因素影響，河流中水與冰之間進(jìn)行的熱量交換條件及過(guò)程是形成冰凌的核心科學(xué)問(wèn)題。

（2）黑龍江流域自2000年以后，松花江及烏蘇里江冰壩凌汛僅發(fā)生1～2次，黑龍江干流冰壩凌汛發(fā)生頻率基本不變；冰壩凌汛發(fā)生主要從熱力因素、動(dòng)力因素和河道特征3 個(gè)方面進(jìn)行分析，降水量、河槽蓄水量、開江期溫度變化是冰壩形成的重要原因。

（3）冰情預(yù)報(bào)主要以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、數(shù)學(xué)模型分析、影響因素相關(guān)性分析以及氣象和冰力學(xué)分析等方式；冰凌災(zāi)害防治主要以冰情預(yù)報(bào)、冰凌爆破、防冰護(hù)岸等手段，同時(shí)缺少流域大尺度聯(lián)防調(diào)度、有效的破冰方式也是黑龍江防凌減災(zāi)的難點(diǎn)，還需從河流地學(xué)特征角度完善江河治理的策略和方案。

隨著現(xiàn)代觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，以及遙測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用，河流冰情監(jiān)測(cè)方法和手段都將大幅度改變，冰凌監(jiān)測(cè)技術(shù)將向連續(xù)、自動(dòng)化和無(wú)人值守方向發(fā)展。冰凌災(zāi)害的識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，例如流冰體的識(shí)別，橋墩等阻冰建筑冰壓力傳感器的發(fā)展，以及冰壩災(zāi)害中冰壩體的識(shí)別等都將在現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展下變得容易實(shí)現(xiàn)，并提高識(shí)別精度和準(zhǔn)確度。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，將推動(dòng)冰凌預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，多線程和專家預(yù)報(bào)評(píng)判系統(tǒng)會(huì)逐步得到推廣。尤其是水文和氣象的雙耦合預(yù)報(bào)模型的發(fā)展將推動(dòng)冰凌預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，并進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)精度，延長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期。