潘佳佳，Hung Tao Shen，郭新蕾，王 涛

（1.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，中国水利水电科学研究院，北京100038；2.Department of Civil and Environmental Engineering，Clarkson University，Potsdam，NY 13699-5710）

1 研究背景

我国北方河流如黄河、黑龙江和松花江等每年都有超过100天的冰期［1］，而冬季河冰运动对泥沙输运和河道演变的影响常常被忽略。一方面受地区和时间的限制，河冰影响下的水沙问题是季节性过程，不及明渠水沙研究更具代表性，常常被研究人员忽略［2-4］。另一方面冰期河流涉及冰体堆积释放、水位壅高、流量波动、河床冲淤变化和岸滩崩塌侵蚀等多种过程，存在复杂的水冰沙相互作用。北方河流水冰沙耦合作用机理问题是水力学、河冰动力学和河流动力学的交叉方向，涉及的物理因素多［4-6］，问题复杂，是河冰领域研究的前沿和难点。

冬季河冰过程对北方河流水沙运动的影响至关重要。全球气候变化和人类活动影响下，极端冰塞冰坝发生的可能性更大。冰塞冰坝能引起上游河道水位迅速抬高，流凌刮擦割蚀岸滩能导致堤岸崩塌破坏，由此引发的凌汛洪灾严重威胁北方河流冬季输水安全和河流管理。河冰不仅影响泥沙运动和河道变化，还显著影响水体温度和含氧量，例如锚冰和冰盖的形成会压缩水生物生长繁殖空间，进而影响水生态环境［7］。这些河冰过程吸引了众多学者的关注，并在水内冰、岸冰、锚冰、冰盖、冰塞和冰坝等方面取得长足进步［8-11］，但缺少耦合水沙运动和河冰动力过程的研究［3-4］。目前岸滩的崩塌侵蚀研究主要基于无冰条件［12-14］，不能满足北方河流季节性岸滩侵蚀的研究需求。……