冰工程中水库冰物理和力学特性及其受全球气候变化影响趋势研究

基于已有水库冰物理性质原型观测基础和缺少冰物理和力学特性系统研究以及气候变化的事实，通过1)获取冰物理(冰晶体结构、温度、气泡、密度)和力学特性同气象水文要素的关系；冰单轴压缩强度、弯曲强度、剪切强度随加载方向、加载速率和温度、密度的定量变化关系；冰与传统和现代建筑材料之间摩擦系数、冻结附着力之间的试验关系，2)确定黑龙江省各水库冰工程设计参数(结冰日、终冰日、冰厚度、温度、强度)，并且3)探索气候变化对冰物理和力学特性参数的影响趋势，具体包括：黑龙江降雪量增减趋势、气温升降趋势、气温升降频率趋势对冰厚度的影响；对初冰日、终冰日、冰期的影响；对水库冰层热膨胀产生频率的影响以及对河冰冰塞和冰坝重复出现的影响。科学地回答未来冰工程中冰物理和力学特性的变化趋势，客观认识冰性质的演变，确认工程设计参数演变趋向是保守还是冒险。与国内外河冰学者共享冰试验研究数据，推动淡水冰试验和理论的研究进程。

项目针对水库（湖泊）冰性质开展了现场和实验室研究，目标是将冰性质的变化同气候变化联合起来，以便掌握未来气候变化前提下，冰性质的变化，进而联系到冰工程领域的适应性措施调整。由于气候是大尺度问题，而冰工程区域是小尺度问题，为了配合总体气候变化同未来冰工程适应性措施，在项目执行期间拓展了项目的研究现场观测点位。因此在冰基本性质方面取得了突破，如冰的内部晶体结构、冰内气泡分布、冰密度同气泡的关系、冰CT值同气泡的关系、试验冰导热系数、利用冰内温度平面的反演冰导温系数、冰剪切强度、冰单轴压缩强度，等。在将冰的基本性质同气候变化方面，受国内研究数据的历史问题，以国际合作伙伴芬兰赫尔辛基大学提供的数据为依据，利用HIGHTSI模型开展敏感性试验数值模拟，证实方法和结果的正确性。但需要在未来引进到中国问题。关于同冰工程的链接，对国内冰工程研究继续总结和沉淀，其中冰与结构物材料的冻结附着和摩擦、冰对结构物的撞击属于新成果。上述研究作为冰科学和冰工程的基础，取得了良好的成绩，发表科学论文20篇，其中被EI检索10篇次；被SCI检索6篇次。项目期间，为了配合宣传和展现中国的成绩，组织第六届全国冰工程；组织和承办第二十一届国际水利与环境工程学会冰会议。同时与国际学者保持密切接触，邀请多人为中国的冰夏季班和冬季班讲学。二位硕士研究生和五位博士研究生在研究期间围绕本研究方向参与研究并取得学位。